CN103509902A - 一种高炉风口视频温度监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种高炉风口视频温度监测装置及方法，为了解决当前不能准确了解高炉内火焰燃烧的程度及温度分布，本发明提供的监测装置包括高炉风口的复合摄像探头、变送转换单元、图像信息分析系统，摄像探头、变送转换单元和图像信息分析系统依次连接，其中，摄像探头采用高温基于彩色CCD与高温近红外CCD的双CCD的复合结构。本发明既提供实时的风口火焰燃烧视频图像，同时提供对应准确的温度分布热图像及温度曲线，为操作工提供完整的有关高炉风口状况信息，保证高炉稳定顺行。

Description

一种高炉风口视频温度监测装置及方法

技术领域

本发明涉及炉膛火焰燃烧监测技术领域，尤其涉及高炉风口燃烧状态及温度分布的监测。

背景技术

目前高炉风口火焰燃烧状况通常依赖于操作工对每个高炉风口上的窥视孔巡回观察判断，这种由操作工观察窥视孔判断煤粉在风口回旋区的燃烧状况的方式不连续，也因为各操作工经验的不同，造成判断的准确性差异较大。

针对这一问题，现已开发出高炉风口成像监测系统和通过窥视孔的测温装置，即在一部分高炉风口窥视孔上安装摄像机，间隔地在另外的高炉风口窥视孔上安装红外测温仪。将摄像机拍摄的视频图像和测温仪测试的温度值传输至高炉操作室里的计算机上，由显示器显示。操作工在操作室通过视频图像和测温值了解高炉风口燃烧状况。

这种监测方式存在两个不足之处，一是测温仪与摄像机不在同一个高炉风口，两者位置不对应；二是红外测温仪仅仅测试单点温度，不能提供火焰燃烧的热图像及相应的温度分布，因此提供的高炉风口燃烧状况信息还不够充分。

为此，人们又研究在高炉风口窥视孔上尝试使用基于彩色CCD（Charge-coupled Device，电荷耦合元件）的摄像机，实现既提供反映风口的火焰燃烧实时视频图像，同时又利用火焰视频图像象素RGB（Red-green-blue，光的三原色）值与温度的对应关系，建立火焰图像的温度场曲线，测试与图像对应点的温度，并且显示出温度分布图。但是这种方式监测的温度值准确性低，所得到温度分布可靠性较差。

发明内容

针对目前高炉风口监测中存在的问题，本发明提出一种高炉风口视频温度监测装置及方法，通过在高炉操作室计算机显示屏上不仅提供实时的高炉风口火焰燃烧的视频图像，及时掌握风口温度、活跃程度、喷煤状况、风口破损情况。

一种高炉风口视频温度监测装置，包括摄像探头、变送转换单元、图像信息分析系统，所述复合摄像探头拍摄的图像信息经过变送转换单元传输至图像信息分析系统，图像信息分析系统进行分析处理，所述的摄像探头是复合摄像探头，复合摄像探头9采用高温彩色CCD摄像机与高温近红外CCD摄像机的双CCD的复合结构。

所述复合摄像探头9包括高温光学镜头4、分光镜5、反光镜6、高温彩色CCD摄像机7和高温近红外CCD摄像机8，分光镜5与高温光学镜头4在同一水平线呈45度角放置，反光镜6在分光镜下侧平行放置，高温彩色CCD摄像机7在分光镜5后侧，与高温光学镜头4在同一水平线上，近红外CCD摄像机8在高温彩色CCD摄像机7下方，与反光镜6在同一水平线上。

所述复合摄像探头9通过支架3固定于高炉风口1的窥视孔2上。

一种高炉风口视频温度监测方法，包括以下步骤：

步骤一，通过复合摄像探头的高温彩色CCD摄像机与高温近红外CCD摄像机的双CCD采集的高炉的图像；

步骤二，将复合摄像头采集的图像传输至转换单元，经图像信息转换传送到图像信息分析系统；

步骤三，图像信息分析系统将高温彩色CCD摄像机的视频图像在显示器显示，并将视频图像其中红色部分与高温近红外CCD摄像机采集的图像结合，通过比色测温法，检测图像各点温度值，获取对应图像各点温度值及热图像。

本发明的有益效果是：采用双CCD摄像机的复合视频温度监测系统，在高炉风口监测中，既提供实时的风口火焰燃烧视频图像，同时提供对应准确的温度分布热图像及温度曲线，为操作工提供完整的有关高炉风口状况信息，保证高炉稳定顺行。

附图说明

图1是高炉风口视频温度监测装置的结构图。

图2是高炉风口视频温度监测的方法流程图。

其中，1 为高炉风口，2 为窥视孔，3 为支架，4 为高温光学镜头，5 为分光镜、6 为反光镜、7 为高温彩色CCD摄像机，8 为高温近红外CCD摄像机，9 为复合摄像探头，10 为变送转换单元，11 为计算机图像信息分析系统。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1所示，本发明的一种高炉风口视频温度监测装置包括：复合摄像探头9、变送转换单元10、计算机图像信息分析系统11，复合摄像探头9用支架3将复合摄像探头固定于高炉风口窥视孔2上。变送转换单元10置于变送转换柜内，复合摄像探头9包括高温光学镜头4、分光镜5、反光镜6、高温彩色CCD摄像机7、高温近红外CCD摄像机8。摄像探头采用高温彩色CCD与高温近红外CCD的双CCD的复合结构，双CCD复合摄像探头包括双光路的高温光学镜头和两台CCD摄像机，其中一台为高温彩色CCD摄像机，另一台为高温近红外CCD摄像机。复合摄像探头无需高温护套，直接连接至高炉风口窥视孔上。摄像探头拍摄的图像信息经变送转换单元10转换后传输至操作室图像信息分析系统。高温彩色CCD摄像机拍摄图像一是提供实时视频图像在计算机屏幕上显示，二是与高温近红外CCD摄像机拍摄图像结合，确定图像的位置对应关系，同时运用比色测温法，精确检测图像各点温度值，建立对应于视频图像的热图像。由于引入近红外CCD摄像，保证了比色测温法获取温度值的精度。对于相对精度要求不高的其他场合，可以直接利用近红外CCD摄像机拍摄的图像作为热图像。

来自高炉风口1上窥视孔2的图像经高温光学镜头4到达分光镜5分为两路，一路进入高温彩色CCD摄像机7，另一路经反光镜6进入高温近红外CCD摄像机8，两路摄像机拍摄图像传输至变送转换单元10，经图像信息转换送至操作室的计算机图像信息分析系统11。信息处理系统对两路摄像机的图像采集，做色度分析、非线性校正等处理后，高温彩色CCD摄像机图像一是作为视频在操作室显示屏上，二是其中的红色部分与近红外CCD摄像机图像作为比色测温法（利用辐射体在两个不同波长光谱辐射亮度之比与温度之间的函数关系实现温度测量的方法）的两个工作波段下光谱辐射输入，获取对应图像各点温度值及热图像。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种高炉风口视频温度监测装置，包括摄像探头、变送转换单元（10）、图像信息分析系统（11），所述复合摄像探头（9）拍摄的图像信息经过变送转换单元（10）传输至图像信息分析系统（11），图像信息分析系统（11）进行分析处理，其特征在于：所述的摄像探头是复合摄像探头（9），复合摄像探头（9）采用高温彩色CCD摄像机与高温近红外CCD摄像机的双CCD的复合结构。

2.根据权利要求1所述的视频温度监测装置，其特征在于：所述复合摄像探头（9）包括高温光学镜头（4）、分光镜（5）、反光镜（6）、高温彩色CCD摄像机（7）和高温近红外CCD摄像机（8），分光镜（5）与高温光学镜头（4）在同一水平线呈45度角放置，反光镜（6）在分光镜下侧平行放置，高温彩色CCD摄像机（7）在分光镜（5）后侧，与高温光学镜头（4）在同一水平线上，近红外CCD摄像机（8）在高温彩色CCD摄像机（7）下方，与反光镜（6）在同一水平线上。

3.根据权利要求1所述的视频温度监测装置，其特征在于：所述复合摄像探头（9）通过支架（3）固定于高炉风口（1）的窥视孔（2）上。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的高炉风口视频温度监测方法，包括以下步骤：

步骤一，通过复合摄像探头的高温彩色CCD摄像机与高温近红外CCD摄像机的双CCD采集高炉风口状态的图像；

步骤二，将复合摄像头采集的图像传输至转换单元，经图像信息转换后传送到图像信息分析系统；

步骤三，图像信息分析系统将高温彩色CCD摄像机的视频图像在显示器显示，并将视频图像其中红色部分与高温近红外CCD摄像机采集的图像结合，通过比色测温法，检测图像各点温度值，获取对应图像各点温度值及热图像。

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