专利名称：一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法
一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法
技术领域：
本发明涉及一种空冷凝汽器散热面温度场测量方法，尤其涉及一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法。
背景技术：
我国“贫油、少气、多煤”的一次能源结构决定了在今后相当长的时间内，燃煤火力发电仍将在我国发电领域占主导地位，但我国富含煤炭资源的北方地区如内蒙古、山西、陕西等的水资源严重匮乏。水资源短缺已经成为制约该地区火力发电的首要因素。在火力发电厂发展空冷技术是一项非常有效的节水措施。国家电力公司曾于1999年下发了《火力发电厂节约用水的若干意见》，特别规定了 “计划部门在富煤缺水地区规划电厂时，要把节约用水作为一个首要的考虑因素，积极推广应用空冷技术”。空冷系统主要由空冷凝汽器、排汽管道系统、凝结水收集系统、抽真空系统、控制系统和空冷凝汽器清洗装置6个子系统组成，其中，蒸汽分配管与其周围散热翅片的上表面构成了空冷凝汽器的散热面。空冷凝汽器散热面的温度场是一个非常重要的参数，在研究环境温度、散热面表面污浊程度、自然风等对空冷系统热力性能和换热效果的影响中都需要对温度场进行测量；另外，可以根据温度场优化空冷机组运行、优化空冷设备冲洗，进而可以达到提高真空、降低能耗的目的。各种测温方法都是基于物体的某些物理化学性质与温度之间一定的关系，例如物体的几何尺寸、颜色、电导率、热电势和辐射强度等都与物体的温度有关。当温度不同时，以上这些参数中的一个或几个会随之发生变化，通过测量变化参数就可间接的实现被测物体温度的测量。目前，测温方法已从传统的基于热胀冷缩原理、热电效应、热阻效应等接触式测温发展到现在的基于辐射、声学的非接触式测温，测温方法有了很大的改进。

红外辐射测温作为新兴的测温方法能够实现连续温度场的测量，并且该方法属于非接触式测温不会破坏被测介质的温度场，具有测温范围广、理论上没有测温上限、响应速度快、灵敏度高、分辨率强等特点，因此该方法广泛应用于温度场的测量。但是对空冷凝汽器散热面温度场测量的研究还比较缺乏，国内外的相关文献及专利比较少。华北电力大学杜小泽教授曾利用红外辐射对空冷散热面温度场进行测量，得到了空冷散热面的连续温度分布规律。其采用的测量方法是利用红外热像仪进行远距离拍摄，通过调整测温距离实现一幅红外图像覆盖整个空冷凝汽器散热面。这种测量方法虽然简单，但是测量误差很大，获取的图像分辨率较低，看不清图像细节。

发明内容上述讨论引入了一个思路，S卩，可以基于红外辐射测温原理，利用红外热像仪拍摄整个空冷凝汽器散热面，通过获取的红外图像研究空冷凝汽器散热面的温度分布规律。红外热像仪在较大测温距离下视野较大，拍摄得到的红外图像分辨率较低，看不清图像细节；虽然采用广角镜头可以远距离获取大视野的高分辨率图像，但获取的图像一般带有广角畸变，不适合普遍应用。因此，如何利用红外热像仪获取被测大面积物体的高分辨率图像是红外热像仪应用中的一个难点。而利用图像拼接算法可以实现多张高分辨率局部红外图像的拼接，从而获得大面积物体的完整红外图像，是解决上述问题的一个有效方法。本发明的实施例即提供一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法。利用红外图像拼接技术能够获得整个空冷凝汽器散热面的完整红外图像，并且图像细节丰富，分辨率较高；利用红外热像仪自身的测温功能，并通过热电偶测温对其进行参数修正，然后将获取完整空冷凝汽器散热面红外图像的方法应用于相应的温度矩阵，可以获得整个空冷凝汽器散热面的温度分布。本发明的实施例中所使用的图像是通过IRT513-B在线式红外热像仪在华电灵武电厂#3空冷机组拍摄获得。具体的拍摄方案是将四台红外热像仪纵向安装于被测空冷凝汽器散热面相对一侧的清洗支架上，分别调整四个红外热像仪的姿态，使得四台红外热像仪同时进行一次拍摄时能够覆盖散热面的纵向范围，并且上下相邻两台红外热像仪的视场之间有重叠区域；然后快速移动清洗支架进行下一次拍摄，控制清洗支架的单步移动距离，保证相邻两次拍摄的红外图像之间有重叠区域；红外热像仪通过以太网与交换机相连；交换机将获取的红外图像以无线的方式传送给计算机，计算机接收、显示红外图像，并对图像拍摄过程中红外热像仪的调节(调焦、快门调节以及对比度、调色板的调节)进行控制。由于红外热像仪独特的成像机理使得拍摄得到的红外图像对比度较低、信噪比较
低等，并且，由于红外热像仪存在不同角度的倾斜，拍摄获得的红外图像具有不同程度的几
何畸变，因此，在进行红外图像拼接之间需要对红外图像进行预处理，包括红外图像压缩、
红外图像对比度增强和红外图像的几何畸变校正。红外图像对比度增强采用灰度映射原理
实现，具体的灰度映射函数如下式所示。
权利要求
1.本发明公开一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法，空冷凝汽器散热面大于红外热像仪视场，所述方法包括:利用多台红外热像仪获得整个空冷凝汽器散热面的多幅局部高分辨率红外图像，获取的相邻红外图像间有重叠区域；基于红外图像的灰度投影，利用图像处理方法，对红外图像进行预处理和拼接，获得整个空冷凝汽器散热面的完整红外图像，图像分辨率高，细节信息丰富；基于红外热像仪自身的测温功能，用上述红外图像处理的方法对相应的温度矩阵进行处理，获得整个空冷凝汽器散热面的完整温度矩阵；该方法能够获得整个空冷凝汽器散热面的连续温度场，并且连续温度场细节丰富，适用于根据温度场对空冷系统优化和降低能耗等方面的研究；其特征在于，包括以下具体实现步骤: 步骤一、在空冷岛搭建四通道(从上往下依次为通道一、通道二、通道三、通道四)红外热像仪测温系统，获取空冷凝汽器散热面的多幅局部高分辨率红外图像； (1)将四台红外热像仪安装在被测空冷凝汽器散热面相对一侧的清洗支架上，调整四台红外热像仪的姿态使得四台红外热像仪能够覆盖整个空冷凝汽器散热面的纵向范围，并且相邻红外热像仪的视场间有重叠区域，固定红外热像仪； (2)将红外热像仪通过以太网与交换机相连；交换机以无线的方式即时把拍摄的红外图像传送给计算机处理； (3)利用热电偶对红外热像仪的参数进行修正，保证红外热像仪测温结果准确； 步骤二、利用搭建好的四 通道红外热像仪测温系统，获取空冷凝汽器散热面的多幅局部高分辨率红外图像；获取红外图像时，需要快速移动清洗支架，并且控制清洗支架的单步移动距离，保证相邻两次拍摄的红外图像之间有重叠区域； 步骤三、对获取的所有红外图像进行预处理，包括红外图像压缩、红外图像对比度增强和红外图像的几何畸变校正； (1)红外图像对比度增强采用灰度映射算法实现，具体的灰度映射函数如下:
全文摘要
本发明公开一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法，空冷凝汽器散热面大于红外热像仪视场，所述方法包括利用多台红外热像仪获得整个空冷凝汽器散热面的多幅局部高分辨率红外图像，获取的相邻红外图像间有重叠区域；基于红外图像的灰度投影，利用图像处理方法，对红外图像进行预处理和拼接，获得整个空冷凝汽器散热面的完整红外图像，图像分辨率高，细节信息丰富；基于红外热像仪自身的测温功能，用上述红外图像处理的方法对相应的温度矩阵进行处理，获得整个空冷凝汽器散热面的完整温度矩阵；该方法能够获得整个空冷凝汽器散热面的连续温度场，并且连续温度场细节丰富，适用于根据温度场对空冷系统优化和降低能耗等方面的研究。
文档编号G01J5/00GK103217221SQ20131009341
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者李小路, 徐立军, 陈路路, 成艳亭 申请人:北京航空航天大学