文档介绍：沈阳理工大学
硕士学位论文
基于图像处理的锅炉炉膛三维温度场检测技术研究
姓名:陈金兴
申请学位级别:硕士
专业:检测技术与自动化装置
指导教师:于洋
2011-03-10
沈阳理工大学硕士学位论文

摘要

对大型燃煤锅炉而言,炉膛内煤粉的燃烧过程是发生在大空间范围、不断脉
动的、具有明显三维特征的物理和化学过程,并具有动态、高温、参数复杂和环
境恶劣等特点。因此,针对大型锅炉内燃烧火焰变化的多样性,为能实时掌握炉
内火焰燃烧状况,炉内三维温度场重建技术的研究成为解决问题的关键。
基于图像处理技术的炉内燃烧火焰三维温度分布的求取是非接触的测量方
法,具有传统接触式测温方法所不具备的很多优点。要实现炉内燃烧火焰三维温
度场的重建,D 摄像机获取的炉膛内燃烧火焰辐射能图片对应的二维温度
值的求取则成为关键问题。
本文首先设计了基于图像处理的火焰温度测量系统,将该系统应用于北京顺
义城北供热中心的 1#90 吨大型燃煤热水锅炉,搭建了炉膛内三维温度场在线监测
系统,对该系统进行了标定。然后,研究了基于图像的火焰温度测量方法,阐述
了基于 SVM 的火焰温度测量法的基本理论,为 SVM 测温网络以及 GA_SVM 测
温网络的建立奠定了理论基础;建立了 SVM 测温网络模型,为进一步减小计算误
差,采用遗传算法(GA)对 SVM 网络进行了参数优化,阐述了 GA 优化 SVM 网络
的具体步骤,建立了 GA_SVM 测温网络模型;分别对 SVM 测温网络模型预测结
果及 GA_SVM 测温网络模型预测结果进行了分析。最后,采用本文建立的 SVM
网络和 GA_SVM 网络对火焰辐射能图片的二维温度值进行了求取,结合正则化方
法完成了炉内燃烧火焰三维温度场的重建。通过热电偶点测量值对仿真结果进行
了实验验证,验证结果比较理想,同时也证明将 SVM 网络用于三维温度分布的求
取是可行的。

关键词:锅炉,图像处理,三维温度场,SVM,遗传算法
沈阳理工大学硕士学位论文

Abstract

For large-scale coal boiler is concerned, bustion of pulverized-coal in
boiler is plexly physical and chemical reaction, which is occurred in large space,
fluctuating frequently, with conspicuous three-dimension character, which has
characteristics of dynamic, high temperature, parameters plex environments,
etc. So, because of the variety of burning flame in furnace of large-scale boiler, in order
to know and control the condition of the burning flame in furnace, it is the key to
research on how to reconstruct the three-dimensional temperature field in furnace.
It is a non-contact measurement based on image processing technology to research
on the three-dimensional temperature distribution of burning flame in furnace, it has
many advantages which traditional contact temperature measuring method does not. To
realize reconstructing the three-dimensional temperature field in furnace, it is the key to
solve the flame radiant energy of 2d images corresponding temperature by the color
CCD camera.
Firstly, this paper designing the flame temperatu