專利名稱：一種基于圖像拼接的空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法
一種基于圖像拼接的空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法，尤其涉及一種基于圖像拼接的空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法。
背景技術(shù)：
我國“貧油、少氣、多煤”的一次能源結(jié)構(gòu)決定了在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，燃煤火力發(fā)電仍將在我國發(fā)電領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，但我國富含煤炭資源的北方地區(qū)如內(nèi)蒙古、山西、陜西等的水資源嚴(yán)重匱乏。水資源短缺已經(jīng)成為制約該地區(qū)火力發(fā)電的首要因素。在火力發(fā)電廠發(fā)展空冷技術(shù)是一項(xiàng)非常有效的節(jié)水措施。國家電力公司曾于1999年下發(fā)了《火力發(fā)電廠節(jié)約用水的若干意見》，特別規(guī)定了 “計(jì)劃部門在富煤缺水地區(qū)規(guī)劃電廠時(shí)，要把節(jié)約用水作為一個(gè)首要的考慮因素，積極推廣應(yīng)用空冷技術(shù)”?？绽湎到y(tǒng)主要由空冷凝汽器、排汽管道系統(tǒng)、凝結(jié)水收集系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和空冷凝汽器清洗裝置6個(gè)子系統(tǒng)組成，其中，蒸汽分配管與其周圍散熱翅片的上表面構(gòu)成了空冷凝汽器的散熱面?？绽淠魃崦娴臏囟葓鍪且粋€(gè)非常重要的參數(shù)，在研究環(huán)境溫度、散熱面表面污濁程度、自然風(fēng)等對空冷系統(tǒng)熱力性能和換熱效果的影響中都需要對溫度場進(jìn)行測量；另外，可以根據(jù)溫度場優(yōu)化空冷機(jī)組運(yùn)行、優(yōu)化空冷設(shè)備沖洗，進(jìn)而可以達(dá)到提高真空、降低能耗的目的。各種測溫方法都是基于物體的某些物理化學(xué)性質(zhì)與溫度之間一定的關(guān)系，例如物體的幾何尺寸、顏色、電導(dǎo)率、熱電勢和輻射強(qiáng)度等都與物體的溫度有關(guān)。當(dāng)溫度不同時(shí)，以上這些參數(shù)中的一個(gè)或幾個(gè)會(huì)隨之發(fā)生變化，通過測量變化參數(shù)就可間接的實(shí)現(xiàn)被測物體溫度的測量。目前，測溫方法已從傳統(tǒng)的基于熱脹冷縮原理、熱電效應(yīng)、熱阻效應(yīng)等接觸式測溫發(fā)展到現(xiàn)在的基于輻射、聲學(xué)的非接觸式測溫，測溫方法有了很大的改進(jìn)。

紅外輻射測溫作為新興的測溫方法能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)溫度場的測量，并且該方法屬于非接觸式測溫不會(huì)破壞被測介質(zhì)的溫度場，具有測溫范圍廣、理論上沒有測溫上限、響應(yīng)速度快、靈敏度高、分辨率強(qiáng)等特點(diǎn)，因此該方法廣泛應(yīng)用于溫度場的測量。但是對空冷凝汽器散熱面溫度場測量的研究還比較缺乏，國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)及專利比較少。華北電力大學(xué)杜小澤教授曾利用紅外輻射對空冷散熱面溫度場進(jìn)行測量，得到了空冷散熱面的連續(xù)溫度分布規(guī)律。其采用的測量方法是利用紅外熱像儀進(jìn)行遠(yuǎn)距離拍攝，通過調(diào)整測溫距離實(shí)現(xiàn)一幅紅外圖像覆蓋整個(gè)空冷凝汽器散熱面。這種測量方法雖然簡單，但是測量誤差很大，獲取的圖像分辨率較低，看不清圖像細(xì)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容上述討論引入了一個(gè)思路，S卩，可以基于紅外輻射測溫原理，利用紅外熱像儀拍攝整個(gè)空冷凝汽器散熱面，通過獲取的紅外圖像研究空冷凝汽器散熱面的溫度分布規(guī)律。紅外熱像儀在較大測溫距離下視野較大，拍攝得到的紅外圖像分辨率較低，看不清圖像細(xì)節(jié)；雖然采用廣角鏡頭可以遠(yuǎn)距離獲取大視野的高分辨率圖像，但獲取的圖像一般帶有廣角畸變，不適合普遍應(yīng)用。因此，如何利用紅外熱像儀獲取被測大面積物體的高分辨率圖像是紅外熱像儀應(yīng)用中的一個(gè)難點(diǎn)。而利用圖像拼接算法可以實(shí)現(xiàn)多張高分辨率局部紅外圖像的拼接，從而獲得大面積物體的完整紅外圖像，是解決上述問題的一個(gè)有效方法。本發(fā)明的實(shí)施例即提供一種基于圖像拼接的空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法。利用紅外圖像拼接技術(shù)能夠獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的完整紅外圖像，并且圖像細(xì)節(jié)豐富，分辨率較高；利用紅外熱像儀自身的測溫功能，并通過熱電偶測溫對其進(jìn)行參數(shù)修正，然后將獲取完整空冷凝汽器散熱面紅外圖像的方法應(yīng)用于相應(yīng)的溫度矩陣，可以獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的溫度分布。本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的圖像是通過IRT513-B在線式紅外熱像儀在華電靈武電廠#3空冷機(jī)組拍攝獲得。具體的拍攝方案是將四臺紅外熱像儀縱向安裝于被測空冷凝汽器散熱面相對一側(cè)的清洗支架上，分別調(diào)整四個(gè)紅外熱像儀的姿態(tài)，使得四臺紅外熱像儀同時(shí)進(jìn)行一次拍攝時(shí)能夠覆蓋散熱面的縱向范圍，并且上下相鄰兩臺紅外熱像儀的視場之間有重疊區(qū)域；然后快速移動(dòng)清洗支架進(jìn)行下一次拍攝，控制清洗支架的單步移動(dòng)距離，保證相鄰兩次拍攝的紅外圖像之間有重疊區(qū)域；紅外熱像儀通過以太網(wǎng)與交換機(jī)相連；交換機(jī)將獲取的紅外圖像以無線的方式傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)接收、顯示紅外圖像，并對圖像拍攝過程中紅外熱像儀的調(diào)節(jié)(調(diào)焦、快門調(diào)節(jié)以及對比度、調(diào)色板的調(diào)節(jié))進(jìn)行控制。由于紅外熱像儀獨(dú)特的成像機(jī)理使得拍攝得到的紅外圖像對比度較低、信噪比較
低等，并且，由于紅外熱像儀存在不同角度的傾斜，拍攝獲得的紅外圖像具有不同程度的幾
何畸變，因此，在進(jìn)行紅外圖像拼接之間需要對紅外圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括紅外圖像壓縮、
紅外圖像對比度增強(qiáng)和紅外圖像的幾何畸變校正。紅外圖像對比度增強(qiáng)采用灰度映射原理
實(shí)現(xiàn)，具體的灰度映射函數(shù)如下式所示。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明公開一種基于圖像拼接的空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法，空冷凝汽器散熱面大于紅外熱像儀視場，所述方法包括:利用多臺紅外熱像儀獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的多幅局部高分辨率紅外圖像，獲取的相鄰紅外圖像間有重疊區(qū)域；基于紅外圖像的灰度投影，利用圖像處理方法，對紅外圖像進(jìn)行預(yù)處理和拼接，獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的完整紅外圖像，圖像分辨率高，細(xì)節(jié)信息豐富；基于紅外熱像儀自身的測溫功能，用上述紅外圖像處理的方法對相應(yīng)的溫度矩陣進(jìn)行處理，獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的完整溫度矩陣；該方法能夠獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的連續(xù)溫度場，并且連續(xù)溫度場細(xì)節(jié)豐富，適用于根據(jù)溫度場對空冷系統(tǒng)優(yōu)化和降低能耗等方面的研究；其特征在于，包括以下具體實(shí)現(xiàn)步驟: 步驟一、在空冷島搭建四通道(從上往下依次為通道一、通道二、通道三、通道四)紅外熱像儀測溫系統(tǒng)，獲取空冷凝汽器散熱面的多幅局部高分辨率紅外圖像； (1)將四臺紅外熱像儀安裝在被測空冷凝汽器散熱面相對一側(cè)的清洗支架上，調(diào)整四臺紅外熱像儀的姿態(tài)使得四臺紅外熱像儀能夠覆蓋整個(gè)空冷凝汽器散熱面的縱向范圍，并且相鄰紅外熱像儀的視場間有重疊區(qū)域，固定紅外熱像儀； (2)將紅外熱像儀通過以太網(wǎng)與交換機(jī)相連；交換機(jī)以無線的方式即時(shí)把拍攝的紅外圖像傳送給計(jì)算機(jī)處理； (3)利用熱電偶對紅外熱像儀的參數(shù)進(jìn)行修正，保證紅外熱像儀測溫結(jié)果準(zhǔn)確； 步驟二、利用搭建好的四 通道紅外熱像儀測溫系統(tǒng)，獲取空冷凝汽器散熱面的多幅局部高分辨率紅外圖像；獲取紅外圖像時(shí)，需要快速移動(dòng)清洗支架，并且控制清洗支架的單步移動(dòng)距離，保證相鄰兩次拍攝的紅外圖像之間有重疊區(qū)域； 步驟三、對獲取的所有紅外圖像進(jìn)行預(yù)處理，包括紅外圖像壓縮、紅外圖像對比度增強(qiáng)和紅外圖像的幾何畸變校正； (1)紅外圖像對比度增強(qiáng)采用灰度映射算法實(shí)現(xiàn)，具體的灰度映射函數(shù)如下:
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于圖像拼接的空冷凝汽器散熱面溫度場測量方法，空冷凝汽器散熱面大于紅外熱像儀視場，所述方法包括利用多臺紅外熱像儀獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的多幅局部高分辨率紅外圖像，獲取的相鄰紅外圖像間有重疊區(qū)域；基于紅外圖像的灰度投影，利用圖像處理方法，對紅外圖像進(jìn)行預(yù)處理和拼接，獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的完整紅外圖像，圖像分辨率高，細(xì)節(jié)信息豐富；基于紅外熱像儀自身的測溫功能，用上述紅外圖像處理的方法對相應(yīng)的溫度矩陣進(jìn)行處理，獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的完整溫度矩陣；該方法能夠獲得整個(gè)空冷凝汽器散熱面的連續(xù)溫度場，并且連續(xù)溫度場細(xì)節(jié)豐富，適用于根據(jù)溫度場對空冷系統(tǒng)優(yōu)化和降低能耗等方面的研究。
文檔編號G01J5/00GK103217221SQ20131009341
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者李小路, 徐立軍, 陳路路, 成艷亭 申請人:北京航空航天大學(xué)