[發(fā)明專利]一種火焰燃燒穩(wěn)定性自動(dòng)監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210594920.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN103077519A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李一博;張博林;靳世久;封皓;張慧
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T5/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 溫國林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及爐膛火焰燃燒穩(wěn)定性自動(dòng)監(jiān)測，尤其涉及一種火焰燃燒穩(wěn)定性自動(dòng)監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

熱媒爐被普遍應(yīng)用于原油輸送過程中，主要用來解決高含蠟，高凝點(diǎn)原油輸送的困難。熱媒爐燃燒的基本要求是保持火焰燃燒的穩(wěn)定性，火焰燃燒穩(wěn)定是指在一定的時(shí)間段內(nèi)火焰的大小、火焰的亮度、火焰的燃燒偏心距離以及火焰燃燒的波動(dòng)性基本保持不變。然而理想中穩(wěn)定燃燒的火焰是不存在的，爐膛火焰是一種不規(guī)則的，沒有固定形態(tài)的事物。如果火焰燃燒不穩(wěn)定，一方面會(huì)降低火焰的燃燒效率，產(chǎn)生噪聲和污染物等，另一方面會(huì)浪費(fèi)大量的能源，增加生產(chǎn)成本。若火焰偏向某一側(cè)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)爐膛爆管、停爐影響生產(chǎn)，以及引發(fā)安全事故。

因此非常有必要對熱媒爐火焰燃燒的穩(wěn)定性進(jìn)行有效監(jiān)測，確保工作過程萬無一失，或及早采取補(bǔ)救措施避免災(zāi)禍的發(fā)生。目前針對準(zhǔn)確監(jiān)測熱媒爐熱媒爐火焰燃燒是否穩(wěn)定的工作主要包括3個(gè)部分：1、正對火焰噴射方向?qū)鹧孢M(jìn)行拍攝并從火焰燃燒圖像中提取火焰燃燒區(qū)域；2、從火焰燃燒區(qū)域中提取出火焰燃燒特征值；3、根據(jù)得到的特征值對火焰燃燒狀況進(jìn)行判斷。由于數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)相對成熟，所以提取火焰燃燒區(qū)域工作已經(jīng)不是技術(shù)難題，判斷火焰穩(wěn)定性的重點(diǎn)主要取決于對火焰燃燒特性的特征值的提取與相關(guān)計(jì)算。

目前針對爐膛火焰燃燒穩(wěn)定性的特征值主要為火焰圖形中心偏移距離。以此特征值判斷火焰穩(wěn)定性的方法存在3個(gè)不足之處：第一、對于火焰整體偏心并不大，但是在火焰圖形中心四周出現(xiàn)隨機(jī)波動(dòng)較嚴(yán)重的情況時(shí)難以較好的監(jiān)測；第二、火焰燃燒存在波動(dòng)性，檢測過程中，根據(jù)單幅圖像得到的偏心距離值存在波動(dòng)范圍大、波動(dòng)頻率快，不利于反映火焰燃燒的整體情況；第三、傳統(tǒng)的圖形中心距離就是火焰中心與爐膛中心距離，爐膛中心點(diǎn)在由熱媒爐和攝像機(jī)組成的系統(tǒng)每次啟動(dòng)時(shí)都需要進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定方法有兩種，一是，每次啟動(dòng)前都將攝像機(jī)中心與爐膛中心點(diǎn)對齊，但隨著系統(tǒng)長期的運(yùn)行，爐膛中心點(diǎn)與攝像機(jī)中心點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)相對位置漂移的情況，導(dǎo)致檢測失準(zhǔn)，不利于實(shí)際應(yīng)用；二是，不必將攝像機(jī)中心和爐膛中心點(diǎn)對齊，但是在噴火初期，憑經(jīng)驗(yàn)人為主觀地設(shè)定一個(gè)火焰中心，這種方法主觀風(fēng)險(xiǎn)也較大。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上不足，本發(fā)明提供了一種火焰燃燒穩(wěn)定性自動(dòng)監(jiān)測方法，該方法實(shí)現(xiàn)了即使在整體偏心不大或波動(dòng)較嚴(yán)重的情況時(shí)，也能對火焰穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測，較好的反映了火焰燃燒的整體情況，并且排除了因爐膛中心點(diǎn)與攝像機(jī)中心點(diǎn)相對漂移產(chǎn)生的誤差以及主觀因素造成的風(fēng)險(xiǎn)，詳見下文描述：

一種火焰燃燒穩(wěn)定性自動(dòng)監(jiān)測方法，所述方法包括以下步驟：

（1）獲取N幅RGB模式圖像A_n，從中提取藍(lán)色圖像并增強(qiáng)對比度，獲取處理后火焰圖像B_n；

（2）對所述處理后火焰圖像B_n進(jìn)行分割，得到分割后的火焰圖像I_n；

（3）從所述分割后的火焰圖像I_n中提取火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)W和火焰燃燒臨界區(qū)L；

（4）分別計(jì)算火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)圖形中心坐標(biāo)(x_w,y_w)、火焰燃燒臨界區(qū)圖形中心坐標(biāo)(x_l,y_l)、所述火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)W和所述火焰燃燒臨界區(qū)L之間的形心距離d、所述火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)W的面積率；

（5）當(dāng)所述形心距離d大于距離閾值或所述火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)W的面積率小于面積率閾值時(shí)，火焰燃燒不穩(wěn)定。

所述對所述處理后火焰圖像B_n進(jìn)行分割，得到分割后的火焰圖像I_n具體為：

1）對每個(gè)所述處理后火焰圖像B_n進(jìn)行梯度變換，得到梯度圖；

2）提取目標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)(x₁,y₁)和背景標(biāo)記點(diǎn)(x₂,y₂)；

3）將所述目標(biāo)標(biāo)記點(diǎn)(x₁,y₁)和所述背景標(biāo)記點(diǎn)(x₂,y₂)作為種子點(diǎn)對所述梯度圖進(jìn)行分水嶺分割。

所述火焰燃燒穩(wěn)定區(qū)W和火焰燃燒臨界區(qū)L具體為：