PDF《基于小波神经网络的炉膛火焰识别和诊断》

基于小波神经网络的炉膛火焰识别和诊断 许志闻1 纪政1 郭哓新1 李凤瑞2 李文辉1 王钲旋1 庞云阶1

1 (吉林大学计算机科学与技术学院 长春 130012)

2 (吉林省电力研究院 长春 130023) 摘要 提出一种利用火焰图像处理和小波神经网络技术进行炉膛火焰燃烧的快速、 准确识别和诊断方法;

通过火焰图像处理 系统获取燃烧图像, 提取用于燃烧诊断的火焰图像特征参数;

构造用于燃烧诊断的小波神经网络, 采用最小二乘算法进行小 波神经元函数的选择;

将提取的火焰图像特征参数作为小波神经网络的输入, 通过训练和测试, 进行火焰燃烧状态的预测.

基 于小波神经网络的图像处理和燃烧诊断方法具有准确、 快速优点. 关键词 火焰识别 小波神经网络 燃烧诊断 Recogn iton and D iagnosis of Boiler Flame Based on W avelet Neural Network Xu Zhiw en

1 J i Zhen

1 Guo X iaoxin

1 L i Fengrui

2 L iW enhui

1 W ang Zhengxuan

1 Pang Yunjie

1 1 (Faculty of Comp uter S cience and T echnology , J ilin U niversity , Changchun 130021, China)

2 (J ilin A cademy of P ow er, Changchun 130023, China) Abstract A m ethod on fast recognition and exact diagnosis of the boiler flam e is p roposed using im age p rocess2 ing and w avelet neural network. The im age of boiler flam e is cap tured by the system of im age p rocessing. The character param eter of im age of boiler flam e used for the burn diagnosis is distilled. A dop ting the orthogonal least square (OL S) to select the p roper w avelet constructs w avelet neural network. The character param eter to distill burn im age is the import vector of w avelet neural network. The m ethod of im age p rocessing and diagnosis based on w avelet neural network has the exact and fast excellences, and can forecast the state of burn blam e via training and testing. Key words Flam e recognition W avelet N eural network Burn diagnosis

1 引言火电厂锅炉燃烧状况监测的智能化是提高电力系 统自动化水平的关键. 在炉膛内建立并维持稳定、 均匀 的燃烧火焰是电站锅炉运行的基本要求;

由于燃烧不 稳定或操作不当等原因导致全部或部分煤粉燃烧熄火 时, 若继续向燃烧器供粉, 将会因为煤粉在炉膛内的堆 积导致爆燃现象的发生, 严重影响生产;

因此必须进行 有效的火焰检测、 识别和诊断. 用现有的简单方法很难 做到火焰燃烧状态的准确识别;

小波神经网络有自学 习和非线性可分的优异性能, 可用于特征不确定, 环境 恶劣情况下的图像识别.这里将结合小波神经网络理 论, 根据燃烧火焰图像, 进行燃烧状态识别方法的研 究.

2 火焰识别和诊断系统组成 火焰识别和诊断系统由传像光纤、 CCD 摄像机、 视频图像采集卡和计算机组成.传像光纤是以玻璃纤 维为主体, 用严格精确的工艺方法将其排列有序后再 成型的一种可传输图像的纤维元件.传像光纤能够传 递图像是由它自身的结构和特点所决定的. CCD 是利用电荷传递读出方式获得输出的固体 摄像器件. 与采用电子束扫描摄像管摄像机相比, 它具 有寿命长、 工作电压低、 体积小、 重量轻的优点. 它是利 用本身的感光部分和扫描部分将入射光转化成电信号 的. 视频图像采集卡完成火焰图像的连续采集, 计算机 完成火焰图像的识别和诊断. 第25 卷第

4 期增刊 仪器仪表学报2004 年8月3炉膛火焰燃烧状态的特征参数 通过安装在某燃煤电厂 200MW 机组锅炉燃烧器 出口的炉膛图像火焰处理系统采集火焰图像, 煤粉燃 烧器出口处火焰图像如图