基于PCI总线和DSP的锅炉火焰温度场测量系统

针对电站锅炉温度场测量及燃烧诊断中存在的问题,设计了一套基于PCI总线和DSP的嵌入式火焰图像处理系统,给出了与DSP接口的电路以及程序设计的方法.经过200MW机组的试验表明,该系统实现了高速连续的视频采集及处理,其温度场测量相对误差小于5%,满足了火焰监测和燃烧诊断的实时性以及系统对测量精度的要求.     

基于神经网络的电站锅炉燃烧诊断方法研究

根据电站锅炉燃烧过程的特点,利用图像处理技术提取了表征火焰燃烧特性的特征量,提出了基于BP神经网络的锅炉炉膛火焰燃烧状态的模式识别方法.针对锅炉燃烧诊断实时性强的要求,设计开发了一套PC机加信号处理系统(DSP)的实时图像采集与燃烧诊断系统,在200MW锅炉上进行试验.结果表明,该系统简便实用,可实现锅炉运行过程的燃烧诊断,为电站锅炉的安全、经济运行提供可靠的依据,具有一定的工程应用前景.     

气体火焰燃烧状态在线识别和预测

建立了一套可以识别和预测不同燃烧状态的实验系统。该系统维持空气流量稳定,通过调节液化石油气流量,得到稳定燃烧、脱火和扩散燃烧等典型的燃烧状态。利用视频采集卡在线采集火焰图像,图像识别程序分析出火焰的位置形状以及强度等特征信息,然后采用附加动量项与可变学习率的误差反向传播训练算法（BP）网络根据这些特征信息进行燃烧状态识别,最后预测程序根据识别结果对下一时刻的燃烧状态进行预测。实验结果表明：该系统可以准确地在线识别火焰燃烧状态,并能预测随后的火焰燃烧状态。     

基于火焰过程信息的沥青搅拌站燃烧状态监测

为了在线监测热再生沥青搅拌站干燥、加热状态,首先通过高温CCD图像探测和火焰检测器搭建了燃烧器燃烧信息检测系统,对所提取的火焰图像和辐射信息进行去噪处理,在线提取加热干燥过程中火焰图像和辐射特征信息;分别改变燃油温度、雾化气压、燃油量等燃烧参数,对燃烧火焰的辐射和图像过程信息进行提取和试验研究,分析不同燃烧阶段火焰辐射状态,通过图像处理算法分别提取火焰图像亮度均值和均值标准差。研究结果表明:风/油比、燃油温度、雾化压力对燃烧过程火焰图像和辐射特征有较大的影响,且影响形式不同;单一的燃烧火焰辐射特征信息无法充分表征燃烧状态,通过多信息融合,燃烧火焰亮度均值和标准差等过程信息能准确表征燃烧器燃烧状态;同时在线提取燃烧火焰辐射和图像信息,能准确判定燃烧器的燃烧状态。     

Android平台上基于粒子系统的喷射型火焰模拟

针对传统粒子系统的燃烧型火焰模型在Android移动平台上模拟火焰喷射装置发射喷射型火焰运动状态时,由于采用了随机运动方式,产生大量粒子,无法满足系统实时性及逼真性的问题。提出一种燃烧学模型与粒子系统相结合的改进方法来模拟喷射型火焰。根据喷射型火焰燃烧学理论,提出按火焰生命周期进行分阶段渲染多种纹理的火焰仿真方法来减少每帧生成的粒子数。同时,构建了半四面体粒子图元来增强喷射火焰的细节,能生成较真实喷射火焰效果。实验证明,改进的模拟方法可以通过较少粒子数达到较好的视觉真实感,满足实时喷射火焰生成需求。     

火焰实时模拟的新算法

为了解决火焰动面的计算机模拟难以实现真实感和实时性的问题,提出了一种新的火焰实时模拟算法.该方法吸收了数学物理方法真实感强和粒子系统思想方法简单的优点,通过著名的Navier-Stokes方程对流体进行控制,采用半拉格朗日法对其进行求解,并引入粒子系统的思想对原方程的平流项进行修改.对火焰颜色的控制采用密度场和配色原理,进行简单而有效的实现,并在图形处理器(GPU:Graphics Processing Unit)上加速实现,成功地实现了真实感和实时性并举的火焰动画的计算机模拟.     

燃烧数值模拟中的复杂化学反应机理处理方法

燃烧数值模拟有助于认识诸如点火、火焰传播、火焰不稳定、熄火、湍流与火焰相互作用等基础燃烧过程、揭示其中的燃烧机理,是开发新型替代燃料和高性能燃烧器的重要研究手段.然而,燃烧过程涉及的广泛时空尺度和复杂物理化学过程给其数值模拟带来了巨大挑战.为了实现燃烧过程的高效精确数值模拟,必须解决复杂化学反应机理导致刚性问题和数值求解方程过多的问题.本文介绍了复杂化学反应机理处理方法的研究进展、化学反应机理简化方法和自适应化学反应机理(针对复杂化学反应机理导致数值求解方程过多的问题)、几种常用的高效积分算法和降维/重构方法(针对复杂化学反应机理导致常微分方程组刚性问题).为了有效地模拟多尺度燃烧过程,接下来需要进一步发展和综合应用自适应网格技术、高效积分算法与自适应时间步长技术、化学反应机理简化与自适应化学反应机理技术、以及自适应物理/化学模型技术.     

以乙醇为燃料的斯特林发动机燃烧火焰特性分析

斯特林发动机的燃烧特性直接影响到整机性能.采用可视化试验台架,利用高速摄影机拍摄以乙醇为燃料的斯特林发动机燃烧火焰图片,分析了乙醇燃料引射式燃烧的火焰脉动和形态的特点;根据燃烧方式与火焰RGB值的对应关系,分析了引射空气量的变化对斯特林发动机燃烧方式的影响.结果表明,加入适量引射空气可提高火焰的稳定性,降低火焰长度,增大火焰张角,使燃烧室火焰充满度提高,并且乙醇火焰燃烧方式转变为半预混合、半扩散式.     

电预热多孔介质燃烧器内柴油燃烧的实验研究

通过建立电预热式多孔介质燃烧实验系统,在不需二次点火情况下,实现了液体燃料的预蒸发自维持燃烧.在确定电预热温度场稳定性基础上,分析了柴油在多孔介质内预蒸发燃烧的火焰特征与温度场变化规律,讨论了当量比和空气流量对燃烧特性的影响.结果表明:电预热系统具有很强的稳定性,维持稳定燃烧所需的最低预热温度约为750℃;实验观察到液体预蒸发燃烧过程中出现了稳定火焰和过滤燃烧火焰两种火焰形态;稳定火焰与气体预混合燃烧火焰类似,火焰区最高温度可达1 140.2℃,过滤燃烧火焰传播速度约为1 m/s;随着空气流量的增加,火焰面向下游移动且燃烧更加完全;当量比对温度分布影响较大,但其对火焰传播的影响相对较小.     

一种火焰模拟的新方法

详细介绍了Lattice-Boltzmann方法的物理和数学理论基础,推导了用Lattice-boltzmann方法模拟火焰现象所使用的模型和实际计算步骤;针对特定类型的物体对象,提出了比较简洁的、适合计算机进行处理的新的边界问题的解决方法,避免了频繁的纹理映射的使用和复杂的微分方程的求解过程,使计算方法大为简化;并结合传统的粒子系统方法和实际情况,在计算机上实现了对火焰燃烧的模拟,基本达到了计算机图形学中的实时性要求.最后,给出了实际的火焰模拟效果图和不同方法的性能比较.     

自适应Retinex与Canny的炉膛火焰边缘检测算法

对炉膛火焰图像的增强与检测是获得炉膛内部燃烧情况的重要手段.首先,提出了一种自适应多尺度Retinex算法,提高了火焰清晰度和炉膛火焰与炉膛的对比度.其次,提出了识别火焰边缘改进的Canny算法,提高了火焰边缘清晰度.仿真结果表明,炉膛火焰与环境对比度得到提高,改善了图像的视觉效果,火焰边界连续且轮廓清晰.     

一种基于图像处理的火炬监测方法

针对石油化工企业广泛使用的TAL9509火炬自动点火系统不能对火焰燃烧程度进行判断的问题,提出一种基于图像处理技术的火炬监测方法。通过对摄像头摄取的火焰图像进行分析处理,判断火炬是否正常燃烧,根据判断结果来调节火炬筒体内的氮气和蒸汽流量,以实现对火炬稳定、可靠的闭环自动控制。     

动态火焰图像分割及在电熔镁炉视频监控中的应用

火焰的颜色、亮度分布、形态变化规律在不同工况下均不相同,表现出多模态的特点;此外,背景环境的反光、气雾、粉尘等干扰使得目标区域和背景高度耦合,因此传统分割算法不能确保在多种工况下的准确性.本文提出将多元图像分析和人工经验相结合的火焰图像分割方法,通过主成分分析方法对图像降维、构造得分柱状图,进而分割出炉口火焰区域.将本文方法应用于电熔镁炉生产的视频监控中,结果验证了该方法的性能.     

自由火焰影像发展的测量和分析

利用ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅｓ）摄像和计算机图像采集技术，测量了若干种自由火焰在形成及燃烧蔓延过程中的影像发展．可用几何函数和傅立叶函数分别描述火焰形成及燃烧蔓延过程中的影像发展．通过对有关回归函数数据的分析表明，火焰形成受燃烧规律控制，火焰波动受空气介入影响．     

基于数字图像和SDBP的预混火焰燃烧状态识别

利用数字图像处理技术和最速下降反传算法（SDBP）网络对预混火焰的燃烧状态识别技术进行了研究。针对本生灯的层流预混火焰，利用视频采集卡记录火焰图像，通过数字图像处理得到火焰的位置、形状信息。利用光电池记录火焰的辐射强度信息。将典型的火焰燃烧状态如稳定燃烧状态、回火状态以及脱火等状态的位置、强度信息作为改进后的SDBP人工神经网络的输入信息进行训练，训练好的SDBP网络接受火焰特征的输入信息，就可以识别火焰燃烧的状态。实验结果表明：该神经网络可以判断出当前火焰的燃烧状态。     

室内火灾无线监控系统设计

针对现有火灾监控系统大多采用有线传输方式,存在维修更换不便,信息获取方式单一,误报率和漏报率高,系统可扩展性不足等问题,设计开发了基于ZigBee无线通信技术的室内多传感器火灾监控系统.该系统可实现现场温度、一氧化碳、烟雾和火焰等信息参数的远程实时监控.利用基于近邻传播算法改进的径向基神经网络开发了多传感器信息火灾预估模型,系统集成了无线定位、报警、远程图像采集等功能.实验表明,该系统功能完善,成本低廉,实时性高,具备一定的推广应用价值.     

基于湍流气体火焰热图像特性的温度分布

利用数字图像计算机技术，开发出一套对火争热图像的实时采集与测量系统，在小型火焰试验台上，对湍流火焰的热图像特性进行了试验与理论研究，获得了湍动燃烧图像特性的变化规律，提出了用解决火焰热图像特性与温度分布映射关系的单色基准温度标定法，并探索了此方法用于三维温度场时，由于辐射叠加所造成的温度失真的修正方法。     

利用DirectShow提取转炉炉口火焰图像特征信息

由人工观测转炉炉口火焰演变情况来控制炼钢的吹炼过程是目前常用的方法,但长期以来存在着经验共享的困难.为了从中提取出炉口火焰潜在的规律并进行数据获取和保存,利用DirectShow技术设计了炉口火焰图像获取系统.该系统采用组件对象模型的构架方法,实现了采集设备的选取和视频流的预览、压缩、采集存储,并结合相关代码实现了图像特征提取,得到了温度和色调两种变化曲线.实际结果表明,该系统运行稳定,为在线动态地控制转炉炼钢过程及预报终点提供了一种相对便捷的方法.