电力系统是国家建设的保障体系，在以可持续发展的各项发电技术中，煤电充当着发电行业的主要角色。预测至2020年，中国的煤电发电仍在总额的60.5％以上。甚至近半个世纪，我国发电仍然以煤电为主。整个燃煤发电过程是一个大容量、大滞后、非线性的理化特性型工艺参数的多能量转换过程，由电厂分散控制系统(DCS)实时过程监控。　　但现有DCS控制策略的依据并非来自于发电过程中最重要的工艺对象——炉膛火焰，而是间接测量与之相关的延伸参数。如热电偶传感器对温度的测量、压力传感器对压力的测量等，通过这些参数来判断燃烧状态。　　炉膛火焰关联着所有工艺参数，关联着发电过程的各个环节和生产的安全、稳定和可靠。锅炉燃烧的安全性取决于火焰燃烧的稳定性。因此开展炉膛火焰的建模研究具有较高的学术意义和应用推广价值。　　对大型燃煤锅炉而言，炉内悬浮燃烧状态的火焰，是一种非常复杂的悬浮燃烧，它的工况是不稳定的。由于炉火以旋转模式燃烧而形成一个火球，并悬浮在炉膛中，好比是一个软性的、外观几何特征可变的悬浮“陀螺”，进而形成一个具有旋转特性的高压热气流动力场，如何准确描述并用什么工具和模型描述有待进一步研究。　　本文首次提出将“全息图像”的理念应用到炉膛火焰图像的建模研究中，从“二维CCD火焰图像信号”的研究出发，分别向“一维图像信号”和“三维图像信号”深化拓展。　　本文以亚临界机组的工艺参数为技术背景支撑，以研究炉膛火焰的建模特征为宗旨，将电厂燃煤锅炉的炉膛火焰作为研究对象，展开基于图像信号的建模方法研究。　　论文主要工作包括:　　①选取电厂燃煤锅炉燃烧时炉膛火焰图像的获取系统;　　②基于数字图像处理技术选用能处理炉膛火焰图像的方法;　　③依托对炉膛火焰的特有属性，有针对性地开展火焰图像的特征研究，包括对火焰特征区域进行合理划分、火焰图像边缘特征以及特征参数的设定方法;　　④研究炉膛火焰的温度测量、二维和三维温度场测量技术、测量精度、温度场分析及炉膛火焰质心的三维坐标重建;　　⑤基于炉膛火焰图像的建模特征研究;　　⑥基于图像的炉膛火焰建模研究，提出质心偏移矢量判据和三维质心偏移判据，将“全息图像”的理念应用到了炉膛火焰建模研究。　　炉膛火焰依托于电厂锅炉生产而存在，如何进行火焰建模才能使火焰模型成功应用于电厂生产需要进一步的长期研究。