[发明专利]一种火焰燃烧稳定性自动监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及炉膛火焰燃烧稳定性自动监测，尤其涉及一种基于火焰燃烧稳定区面积率的火焰稳定性监测方法

背景技术

热媒炉被普遍应用于原油输送过程中，主要用来解决高含蜡，高凝点原油输送的困难。热媒炉燃烧的基本要求是保持火焰燃烧的稳定性，火焰燃烧稳定是指在一定的时间段内火焰的大小、火焰的亮度、火焰的燃烧偏心距离以及火焰燃烧的波动性基本保持不变。然而理想中稳定燃烧的火焰是不存在的，炉膛火焰是一种不规则的，没有固定形态的事物。如果火焰燃烧不稳定，一方面会降低火焰的燃烧效率，产生噪声和污染物等，另一方面会浪费大量的能源，增加生产成本。若火焰偏向某一侧，严重时会引发炉膛爆管、停炉影响生产，以及引发安全事故。

因此非常有必要对热媒炉火焰燃烧的稳定性进行有效监测，确保工作过程万无一失，或及早采取补救措施避免灾祸的发生。目前针对准确监测热媒炉火焰燃烧是否稳定的工作主要包括3个部分：1、正对火焰喷射方向对火焰进行拍摄并从火焰燃烧图像中提取火焰燃烧区域；2、从火焰燃烧区域中提取出火焰燃烧特征值；3、根据得到的特征值对火焰燃烧状况进行判断。由于数字图像处理技术已经相对成熟，所以提取火焰燃烧区域工作已经不是技术难题，判断火焰稳定性的重点主要取决于对火焰燃烧特性的特征值的提取与相关计算。

目前针对炉膛火焰燃烧稳定性的特征值主要为火焰图形中心偏移距离。以此特征值判断火焰稳定性的方法存在3个不足之处：第一、对于火焰整体偏心并不大，但是在火焰图形中心四周出现随机波动较严重的情况时难以较好的监测；第二、火焰燃烧存在波动性，检测过程中，根据单幅图像得到的偏心距离值存在波动范围大、波动频率快，不利于反映火焰燃烧的整体情况；第三、传统的图形中心距离就是火焰中心与炉膛中心距离，炉膛中心点在由热媒炉和摄像机组成的系统每次启动时都需要进行标定，标定方法有两种，一是，每次启动前都将摄像机中心与炉膛中心点对齐，但随着系统长期的运行，炉膛中心点与摄像机中心点会出现相对位置漂移的情况，导致检测失准，不利于实际应用；二是，不必将摄像机中心和炉膛中心点对齐，但是在喷火初期，凭经验人为主观地设定一个火焰中心，这种方法主观风险也较大。

发明内容

针对以上3个不足之处，本发明提供了一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，该方法实现了即使在整体偏心不大或波动较严重的情况时，也能对火焰稳定性进行监测，较好的反映了火焰燃烧的整体情况，并且排除了因炉膛中心点与摄像机中心点出现的相对位置漂移产生的误差以及主观因素造成的风险，详见下文描述：

一种火焰燃烧稳定性自动监测方法，所述方法包括以下步骤：

（1）获取N幅RGB模式图像A_n，从中提取蓝色图像并增强对比度，获取处理后火焰图像B_n；

（2）对所述处理后火焰图像B_n进行分割，得到分割后的火焰图像I_n；

（3）从所述分割后的火焰图像I_n中提取火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L；

（4）计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率；

（5）当所述火焰燃烧稳定区W的面积率小于面积率阈值时，火焰燃烧不稳定。所述对所述处理后火焰图像B_n进行分割，得到分割后的火焰图像I_n具体为：

1）对每个所述处理后火焰图像B_n进行梯度变换，得到梯度图；

2）提取目标标记点(x₁,y₁)和背景标记点(x₂,y₂)；

3）将所述目标标记点(x₁,y₁)和所述背景标记点(x₂,y₂)作为种子点对所述梯度图进行分水岭分割。

所述火焰燃烧稳定区W和火焰燃烧临界区L具体为：

其中，是N幅图像求平均后坐标为(x,y)点的灰度值；f(x,y)代表提取出所述火焰燃烧稳定区W和所述火焰燃烧临界区L后坐标为(x,y)处的灰度值，P,Q分别为所述火焰燃烧稳定区W和所述火焰燃烧临界区L的灰度值，V_w，V_l为预设值。

所述计算所述火焰燃烧稳定区W的面积率包括：

1）计算火焰燃烧稳定区面积；