基于图像处理的嵌入式火焰检测系统

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1、论文题目：基于图像处理的嵌入式火焰检测系统申请学位学科：工学所学学科专业：模式识别与智能系统培养单位：电气与信息工程学院硕士生：邹华桥导师：张玉杰教授2010年5月BvZonHuaqiao—IThesisSupervisor：Professor．Z———hangYuiieMay，2010；耘}女，’’^●基于图像处理的嵌入式火焰检测系统摘要电站锅炉火焰燃烧的稳定性直接影响到电站的安全和经济运行，为了能及时准确地检测到炉内燃烧工况，防止由于负荷等条件变化引起的不稳定燃烧工况而发生炉膛爆炸等恶性事故，电站锅炉必须配备可靠的锅炉燃烧安全监测系统。针对目前国内

2、电站锅炉火焰监视和燃烧状态检测系统存在的火焰图像处理能力不足、实时性差等问题，本文提出了一种嵌入式火焰检测系统方案，实现了炉膛火焰燃烧状态的实时、可靠检测。本文主要完成以下几个方面的工作：(1)针对炉膛火焰在不同工况下的燃烧特点，提取了反映火焰燃烧状态的特征量：图像平均灰度、图像平均灰度方差、有效火焰面积、有效火焰面积方差、火焰中心偏移距离和火焰中心偏移距离方差。通过计算机仿真，获得了火焰燃烧稳定性、火焰中心偏斜、配风是否合理的定量描述，据此提出了火焰燃烧稳定性判据。(2)采用模块化的设计方法，将系统划分为图像采集模块、图像处理模块和系统主控模块三部分

3、。图像采集模块以视频解码芯片SAA71llA为核心，采用CPLD可编程逻辑控制火焰图像的采集，将图像数据缓存在FIFO中。图像采集模块通过CPLD简化了电路设计，实现了图像采样密度的灵活控制。图像处理模块以TI公司的16位DSP芯片TMS320VC5416为核心，从图像采集模块的帧缓存FIFO中读取图像数据进行处理，根据火焰燃烧稳定性判据判断火焰的燃烧状态。系统主控模块以ARM公司Cortex．M3内核的32位嵌入式微控制器LM3S8962为核心，实现系统管理、人机接口和网络通信。现场运行结果表明，该系统能够快速准确的检测出不同工况下火焰的燃烧状态，提

4、供可靠的燃烧预警和灭火保护信号输出，保障了锅炉安全运行。关键词：火焰检测，图像处理，实时性，DSPEMBEDDEDFLAMEDETECTIoNSYSTEMBASEDoN眦GEPROCESSINGABSTRACTThestabilityofflameinpowerstationdirectlyaffectsthesecurityandeconomicoperation．Inordertodetectthecombustionconditionstimelyandaccurately,andtopreventtheexplosionsaccidentsca

5、usedbyinstablecombustionconditioninsdueto10adchange，theboilermustb．eequippedwithareliablesafetymonitoringsystem．Inordertosolvetheproblemsofcurrentboilerflamemonitoringandflamedetectionsystemwithpoorimageprocessingabilityandpoorreal—timeprocessingcapability,thispaperpresentsasche

6、meofembeddedflamedetectionsystem。砀ereal．timeandreliabledetectionoffurnaceflameiSalsorealized．Thispapercompletesthefollowingtaskaspects：(1)Aimingatthefurnaceflameburningcharacteristicsofdifferentconditions，thefeaturesthatrefleCttheflamecombustionstateareextracted，whichincludethei

7、mageaveragegraylevel，imageaveragegraylevelvariance，effectiveflamearea,effectiveflameareavariance，flamecenteroffsetandflamecenteroffsetvariance．Bysimulation，aquantitativedescript：ionoftheflamestability,flamecenterdeflectionandairdistributionrationalityisobtained．Accordingly,thefl

8、amestabilitycriterioniSproposed．(2)Usingmodular