一種火焰燃燒穩定性自動監測方法技術

本發明專利技術公開了一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，獲取N幅RGB模式圖像An，從中提取藍色圖像并增強對比度，獲取處理后火焰圖像Bn；對所述處理后火焰圖像Bn進行分割，得到分割后的火焰圖像In；從所述分割后的火焰圖像In中提取火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L；計算所述火焰燃燒穩定區W的面積率；當所述火焰燃燒穩定區W的面積率小于面積率閾值時，火焰燃燒不穩定。本方法實現了即使在整體偏心不大或波動較嚴重的情況時，也能對火焰穩定性進行監測，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與攝像機中心點出現的相對位置漂移產生的誤差以及主觀因素造成的風險。

【技術實現步驟摘要】
一種火焰燃燒穩定性自動監測方法
本專利技術涉及爐膛火焰燃燒穩定性自動監測，尤其涉及一種基于火焰燃燒穩定區面積率的火焰穩定性監測方法
技術介紹
熱媒爐被普遍應用于原油輸送過程中，主要用來解決高含蠟，高凝點原油輸送的困難。熱媒爐燃燒的基本要求是保持火焰燃燒的穩定性，火焰燃燒穩定是指在一定的時間段內火焰的大小、火焰的亮度、火焰的燃燒偏心距離以及火焰燃燒的波動性基本保持不變。然而理想中穩定燃燒的火焰是不存在的，爐膛火焰是一種不規則的，沒有固定形態的事物。如果火焰燃燒不穩定，一方面會降低火焰的燃燒效率，產生噪聲和污染物等，另一方面會浪費大量的能源，增加生產成本。若火焰偏向某一側，嚴重時會引發爐膛爆管、停爐影響生產，以及引發安全事故。因此非常有必要對熱媒爐火焰燃燒的穩定性進行有效監測，確保工作過程萬無一失，或及早采取補救措施避免災禍的發生。目前針對準確監測熱媒爐火焰燃燒是否穩定的工作主要包括3個部分：1、正對火焰噴射方向對火焰進行拍攝并從火焰燃燒圖像中提取火焰燃燒區域；2、從火焰燃燒區域中提取出火焰燃燒特征值；3、根據得到的特征值對火焰燃燒狀況進行判斷。由于數字圖像處理技術已經相對成熟，所以提取火焰燃燒區域工作已經不是技術難題，判斷火焰穩定性的重點主要取決于對火焰燃燒特性的特征值的提取與相關計算。目前針對爐膛火焰燃燒穩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定性的方法存在3個不足之處：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隨機波動較嚴重的情況時難以較好的監測；第二、火焰燃燒存在波動性，檢測過程中，根據單幅圖像得到的偏心距離值存在波動范圍大、波動頻率快，不利于反映火焰燃燒的整體情況；第三、傳統的圖形中心距離就是火焰中心與爐膛中心距離，爐膛中心點在由熱媒爐和攝像機組成的系統每次啟動時都需要進行標定，標定方法有兩種，一是，每次啟動前都將攝像機中心與爐膛中心點對齊，但隨著系統長期的運行，爐膛中心點與攝像機中心點會出現相對位置漂移的情況，導致檢測失準，不利于實際應用；二是，不必將攝像機中心和爐膛中心點對齊，但是在噴火初期，憑經驗人為主觀地設定一個火焰中心，這種方法主觀風險也較大。
技術實現思路
針對以上3個不足之處，本專利技術提供了一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，該方法實現了即使在整體偏心不大或波動較嚴重的情況時，也能對火焰穩定性進行監測，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與攝像機中心點出現的相對位置漂移產生的誤差以及主觀因素造成的風險，詳見下文描述：一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，所述方法包括以下步驟：（1）獲取N幅RGB模式圖像An，從中提取藍色圖像并增強對比度，獲取處理后火焰圖像Bn；（2）對所述處理后火焰圖像Bn進行分割，得到分割后的火焰圖像In；（3）從所述分割后的火焰圖像In中提取火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L；（4）計算所述火焰燃燒穩定區W的面積率；（5）當所述火焰燃燒穩定區W的面積率小于面積率閾值時，火焰燃燒不穩定。所述對所述處理后火焰圖像Bn進行分割，得到分割后的火焰圖像In具體為：1）對每個所述處理后火焰圖像Bn進行梯度變換，得到梯度圖；2）提取目標標記點(x1,y1)和背景標記點(x2,y2)；3）將所述目標標記點(x1,y1)和所述背景標記點(x2,y2)作為種子點對所述梯度圖進行分水嶺分割。所述火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L具體為：其中，是N幅圖像求平均后坐標為(x,y)點的灰度值；f(x,y)代表提取出所述火焰燃燒穩定區W和所述火焰燃燒臨界區L后坐標為(x,y)處的灰度值，P,Q分別為所述火焰燃燒穩定區W和所述火焰燃燒臨界區L的灰度值，Vw，Vl為預設值。所述計算所述火焰燃燒穩定區W的面積率包括：1）計算火焰燃燒穩定區面積；2）計算火焰燃燒區面積：其中Sp為單個像素點的面積，公式3）計算火焰燃燒穩定區W的面積率；本專利技術提供的技術方案的有益效果是：本方法通過采用標記分水嶺方法和多圖平均的方式，獲取到穩定的火焰燃燒區，并通過本文提出的新特征值火焰燃燒穩定區面積率就能夠穩定地檢測火焰波動性；該方法實現了對于火焰整體偏心并不大，但是在火焰圖形中心四周出現隨機波動較嚴重的情況時也能較好的檢測出火焰的燃燒情況，針對單幅圖像的波動性大也能較好的反映火焰燃燒的整體情況，并且避免了因爐膛中心點和攝像機中心點相對位置漂移產生的誤差以及主觀因素造成的風險。附圖說明圖1為一種火焰燃燒穩定性自動監測方法的流程圖；圖2為一種火焰燃燒穩定性自動監測方法的另一流程圖；圖3a為RGB圖的示意圖；圖3b為R圖的示意圖；圖3c為G圖的示意圖；圖3d為B圖的示意圖；圖4a為曲線灰度變換結果示意圖；圖4b為曲線灰度變換坐標的示意圖；圖5a為無標記點分水嶺分割的示意圖；圖5b為基于標記的分水嶺分割的示意圖；圖6a為提取藍色分量圖的示意圖；圖6b為增強對比度的示意圖；圖6c為分水嶺分割的示意圖；圖6d為多圖平均的示意圖；圖6e為火焰區域提取的示意圖；圖7a為火焰燃燒穩定區面積率Rm=0.65時的火焰燃燒區域圖像；圖7b為火焰燃燒穩定區面積率Rm=0.40時的火焰燃燒區域圖像。圖8為火焰燃燒穩定時檢測結果對比圖；圖9為火焰燃燒不穩定時檢測結果對比圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本專利技術實施方式作進一步地詳細描述。為了實現即使在波動較嚴重的情況時，也能對火焰穩定性進行監測，較好的反映了火焰燃燒的整體情況，排除了爐膛中心點與攝像機中心點相對位置漂移產生的誤差，避免了主觀因素的影響，參見圖1和圖2，本專利技術實施例提供了一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，詳見下文描述：實施例1101：獲取N幅RGB模式圖像An，從中提取藍色圖像并增強對比度，獲取處理后火焰圖像Bn，其中，n=1~N，N>=20；102：對處理后火焰圖像Bn進行分割，得到分割后的火焰圖像In；103：從分割后的火焰圖像In中提取火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L；104：計算火焰燃燒穩定區W的面積率Rm；105：當火焰燃燒穩定區W的面積率Rm小于面積率閾值時，火焰燃燒不穩定。利用計算得到的火焰穩定區面積率Rm與實際經驗預先設定好的面積率閾值th相比較，若Rm<th，則可判斷火焰燃燒不穩定。th的取值根據實際應用中的需要進行設定，本專利技術實施例對此不做限制。通過上述步驟101-步驟105實現了火焰燃燒穩定性的自動監測，提高了監測穩定性。實施例2200：利用攝像機在火焰燃燒期間正對熱媒爐觀火窗口對火焰以預設速度連續拍攝N幅RGB模式圖像An，其中，n=1~N，N>=20；其中，預設速度根據實際應用中的需要進行設定，通常為每秒鐘拍攝本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：（1）獲取N幅RGB模式圖像An，從中提取藍色圖像并增強對比度，獲取處理后火焰圖像Bn；（2）對所述處理后火焰圖像Bn進行分割，得到分割后的火焰圖像In；（3）從所述分割后的火焰圖像In中提取火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L；（4）計算所述火焰燃燒穩定區W的面積率；（5）當所述火焰燃燒穩定區W的面積率小于面積率閾值時，火焰燃燒不穩定。

【技術特征摘要】
1.一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：(1)獲取N幅RGB模式圖像An，從中提取藍色圖像并增強對比度，獲取處理后火焰圖像Bn；(2)對所述處理后火焰圖像Bn進行分割，得到分割后的火焰圖像In；(3)從所述分割后的火焰圖像In中提取火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L；其中：其中，是N幅圖像求平均后坐標為(x,y)點的灰度值；f(x,y)代表提取出所述火焰燃燒穩定區W和所述火焰燃燒臨界區L后坐標為(x,y)處的灰度值；In(x,y)代表第n幅圖像中坐標為(x,y)點的灰度值，其值為0或255；P,Q分別為所述火焰燃燒穩定區W和所述火焰燃燒臨界區L的灰度值，P取255，Q取125；Vw,Vl為預設值，Vw取220～240，Vl取50～150；(4)計算所述火焰燃燒穩定區W的面積率，包括；計算火焰燃燒穩定區面積；

【專利技術屬性】
技術研發人員：李一博，張博林，李健，王偉魁，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：