對此，筆者設計了1套采用數字圖像處理技術的200 MW機組電站鍋爐火焰圖像檢測系統，并提出了檢測區域可變的火焰圖像檢測算法。系統不僅提高了火焰檢測的可靠性，且提供了燃燒的可視信息，為優化燃燒提供了平臺。
1、系統結構與功能
火焰圖像檢測系統結構如圖1所示。200MW機組鍋爐共有16只燃煤燃燒器，火焰圖像檢測器是插裝在鍋爐二次風道中對燃燒器進行火焰檢測的關鍵部件，主要由光纖傳像束、彩色攝像機和冷卻系統組成。檢測器的圖像信號經視頻分配器分配后分成兩路：一路通過視頻矩陣和畫面圖像分割器送至上位機和延時錄像機；一路送至相應下位機。
上位機采用內含視頻采集卡、通信卡和繼電器卡的工業控制機作為操作站，并通過共享器連接兩套鍵盤、鼠標和顯示器，1套安置在控制柜中，1套放置在操作臺上，富通新能源銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的木屑生物質顆粒燃料。
為掌握全爐膛燃燒狀況并進行燃燒的診斷，將全爐膛圖像信號接進上位機。
上位機操作站主要完成火焰燃燒狀況實時顯示、滅火與故障報警、記錄與事故追蹤、燃燒器火焰直方圖、燃燒歷史強度顯示、燃燒器或全爐膛火焰溫度場顯示和溫度場偏移實時診斷。
系統采用RS-232C實現內部通信。上位機與視頻矩陣通信選擇相應火焰圖像顯示，通過與圖像分割器通信可選擇圖像單畫面或多畫面顯示方式。上位機與下位機通信傳送火焰檢測初始區域、最大區域和各類閾值參數，同時下位機檢測結果上報。
下位機同樣采用內含視頻采集卡和繼電器卡的工業控制機。每臺下位機負責4個燃燒器火焰燃燒檢測，火焰檢測結果作為保護和報警信號通過1/0繼電器卡輸出至PLC，由PLC鎖存后再輸出到爐膛安全監控系統(FSSS)。同時通信至上位機。
下位機沒有使用內部看門狗電路，而采用外部PLC對其工作狀態監測。這是因為當下位機死機、重新啟動或其它故障時，繼電器輸出狀態的不確定會使FSSS系統誤動作，采用PLC在下位機非正常狀態時能輸出上一正常時刻的火焰檢測結果，防止錯誤信號輸出，同時對下位機發出硬件復位信號。
2、軟件設計
系統軟件包括上位機、下位機及PLC軟件三大部分。上下位機中的應用軟件是在Windows9X/NT操作系統環境下，利用Visual C++6.O開發。
由于上位機要實現火焰實時監視、初步實時診斷和滅火與故障報警及記錄等功能，其表現為要進行顯示、管理、診斷和通信等任務，有些任務要并行處理，因此采用多線程序設計。在系統用戶界面線程中，顯示和管理任務按命令方式處理，同時在該線程中創建一個子線程處理燃燒診斷。在通信任務中分主動通信和被動通信，主動通信是指由上位機提出的與下位機及其它設備的通信要求，在編程中采用用戶界面線程中的命令方式處理。被動通信是由下位機發出的與上位機的通信要求，通過工作者線程完成通信任務。
下位機主要由兩個處理程序組成，一是通信中斷處理程序，完成各種參數傳輸。另一個是火焰檢測處理程序，由時間中斷觸發，在該程序中，當檢測結果與上次檢測不一致時才與上位機通信，但每次檢測結果都輸出到PLC，同時發脈沖至PLC，復位PLC中的監測記時器。
PLC編程思想是：在規定的時間內有下位機脈沖輸出，則讀人下位機輸出狀態，并將其鎖存后輸出；如無脈沖輸出則發出復位信號，同時在一定時間內輸出原鎖存狀態直至下位機正常。如在規定的恢復時間內，下位機還是無法正常工作則PLC輸出報警信號。
圖2為本系統上位機一運行畫面。
3、火焰檢測算法
3.1火焰圖像特性
煤粉火焰分未燃燒區、初燃燒區、燃燒區和火焰尾跡等區域，圖3為包含這4個區域的火焰圖像。另外火焰圖像并不照滿整個檢測圖面，圖像上有未照射黑區。
火焰圖像具有以下特征：(1)在黑區內，像素上的R、G、B3個色度值都很低；(2)在火焰未燃區（黑龍區）內，R、G、B3個色度值較低，但R值比黑區的尺值要高些；(3)在燃燒區內，R、G、B都很高；(4)當有物體擋住鏡頭或光纖斷路等故障時，圖像R、G、B特性與黑區內的R、G、B特性一致。
燃燒器滅火時有兩種情況：一是斷粉熄火，這時背景火焰進入檢測圖像中，檢測到圖像特性呈現出火焰燃燒區特性，在檢測時要注意這種“偷火”現象；另一種是噴粉滅火，圖像中大部分為“黑龍”，圖像特性就是火焰未燃區的特性，富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料。
