專利名稱：一種火焰燃燒穩定性自動監測方法
技術領域：
本發明涉及爐膛火焰燃燒穩定性自動監測，尤其涉及一種火焰燃燒穩定性自動監測方法。
背景技術：
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。

發明內容
針對以上不足，本發明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相對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
(I)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)分別計算火焰燃燒穩定區圖形中心坐標(xw，yw)、火焰燃燒臨界區圖形中心坐標(X1, Y1)、所述火焰燃燒穩定區W和所述火焰燃燒臨界區L之間的形心距離d、所述火焰燃燒穩定區W的面積率；(5)當所述形心距離d大于距離閾值或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:I)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, J2);3)將所述目標標記點(Xl，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:
權利要求
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K，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)分別計算火焰燃燒穩定區圖形中心坐標(xw，yw)、火焰燃燒臨界區圖形中心坐標(X1, Y1)、所述火焰燃燒穩定區W和所述火焰燃燒臨界區L之間的形心距離d、所述火焰燃燒穩定區W的面積率； (5)當所述形心距離d大于距 離閾值或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。
2.根據權利要求1所述的一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，其特征在于，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(Xl，yi)和背景標記點(x2，y2)； 3)將所述目標標記點(Xl，yi)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。
3.根據權利要求1所述的一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，其特征在于，所述火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L具體為:
4.根據權利要求1所述的一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，其特征在于，所述火焰燃燒穩定區圖形中心坐標(xw，yw)、火焰燃燒臨界區圖形中心坐標(Xl，Y1)具體為:
5.根據權利要求1所述的一種火焰燃燒穩定性自動監測方法，其特征在于，所述計算所述火焰燃燒穩定區W的面積率包括: 計算所述火焰燃燒穩定區面積和火焰燃燒區面積；通過所述火焰燃燒穩定區面積和所述火焰燃燒區面積獲取所述火焰燃燒穩定區W的`面積率。
全文摘要
本發明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，從中提取藍色圖像并增強對比度，獲取處理后火焰圖像；對處理后火焰圖像進行分割，得到分割后的火焰圖像In；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；分別計算火焰燃燒穩定區圖形中心坐標(xw,yw)、火焰燃燒臨界區圖形中心坐標(xl,yl)、火焰燃燒穩定區W和火焰燃燒臨界區L之間的形心距離d、火焰燃燒穩定區W的面積率；當形心距離d大于距離閾值或火焰燃燒穩定區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。
文檔編號G06T7/00GK103077519SQ201210594920
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者李一博, 張博林, 靳世久, 封皓, 張慧 申請人:天津大學