CN106705114A - 一种垃圾焚烧火焰识别控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于垃圾焚烧技术领域，涉及一种垃圾焚烧火焰识别控制装置，通过采集识别焚烧火焰的模式来调整焚烧设备的运行，实现最理想的焚烧状态；其主体结构包括焚烧炉、风机、风机管、出风口，传送带、垃圾门、焚烧控制器、防爆摄像头、垃圾状态控制器和火焰分析器；其通过设置的多个防爆摄像头可以采集焚烧炉内全方位的火焰状况；其设置的多个对应风机、出风口能够对特定位置的垃圾焚烧火焰进行风量调整；其设置的火焰分析器，能够准确识别分析显示特定位置垃圾焚烧火焰的状态；其设置的焚烧控制器能够实时调整控制各设备准确运行；其原理简单，结构合理，应用环境友好。

Description

一种垃圾焚烧火焰识别控制装置

技术领域：

本发明属于垃圾焚烧技术领域，涉及一种垃圾焚烧火焰识别控制装置，通过采集识别焚烧火焰的模式来调整焚烧设备的运行，实现最理想的焚烧状态。

背景技术：

我国由于人口基数大，因此全国产生的垃圾总量也非常巨大；目前，我国现阶段垃圾处理的主要方式是掩埋，污染过于严重，因此，各地正在大力普及垃圾焚烧处理；垃圾焚烧厂每天要焚烧大量的垃圾，焚烧炉作为目前应用最多的焚烧设备已经被大量垃圾处理企业采购使用；目前，焚烧设备在焚烧垃圾时通常不能及时查看焚烧设备内的燃烧情况是否理想，即使查看也是由工人过观察视窗观察一会，这样既不能完全判断垃圾燃烧的整体状态，也会使工人受到焚烧垃圾产生的有害气体的威胁；稍好一些的改进方案为在焚烧设备中加装摄像头以便肉眼监控和观察垃圾燃烧的情况是否理想，人眼观察虽然有经验上的可靠性，但是不够科学合理，不能合理准确的判断燃烧状态，往往导致调整失误，造成资源浪费和环境污染；同时，现有技术中也有自动判断燃烧状态的技术方案，但是也只能在判断之后由人工进行操作调整，增加垃圾处理成本。因此，寻求更加科学准确判别垃圾焚烧的状态并及时调整实现最理想的焚烧状态的一种垃圾焚烧火焰识别控制装置具有良好的社会效益和经济效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷，寻求设计一种垃圾焚烧火焰识别控制装置，通过采集识别焚烧火焰的模式来调整焚烧设备的运行，实现最理想的焚烧状态。

为了实现上述目的，本发明涉及的垃圾焚烧火焰识别控制装置的主体结构包括焚烧炉、风机、风机管、出风口，传送带、垃圾门、焚烧控制器、防爆摄像头、垃圾状态控制器和火焰分析器；焚烧炉外部设置有多个风机，以便为焚烧炉提供空气，风机通过风机管与焚烧炉连接，风机管延伸至焚烧炉底部形成多个出风口，风机和出风口均与焚烧控制器电信息连接；多个传送带设置在焚烧炉的外部，以便向焚烧炉内输送待焚烧的垃圾，传送带延伸至焚烧炉内壁在四周形成多个垃圾门，传送带和垃圾门均匀焚烧控制器电信息连接；焚烧控制器设置在焚烧炉的外侧，分别于风机、出风口、传送带和垃圾门电信息连接，焚烧控制器为在不同位置的出风口、传送带和垃圾门编码并保存编码对应的各出风口、传送带和垃圾门的位置信息，以便控制开启和关闭不同对应位置的出风口、传送带和垃圾门，焚烧控制器与对应位置的风机电信息连接以便控制风机的开启和关闭，并控制风量和风速的大小，焚烧控制器与火焰分析器电信息连接，以便接收火焰分析器的分析结果并控制相应位置的出风口、传送带、风机和垃圾门工作；垃圾状态控制器设置在焚烧炉的外侧，垃圾状态控制器与火焰分析器电信息连接，以便记录进入焚烧炉中垃圾的发热量和选取合适发热量的垃圾送入传送带中；焚烧炉的内壁上的各垃圾门的一侧均设置有防爆摄像头，防爆摄像头对准火焰方向，防爆摄像头与火焰分析器电信息连接，以便实时采集垃圾焚烧时火焰的画面并传送至火焰分析器中；火焰分析器设置在焚烧炉的外部，火焰分析器接收各个方向的防爆摄像头采集的垃圾焚烧时火焰的图片后进行分析，输出显示火焰模式、类似度和火焰燃烧最亮处和最暗处的位置，并将上述信息传送至焚烧控制器。

本发明涉及在垃圾焚烧火焰识别控制装置中实现的垃圾焚烧火焰识别控制方法，其具体工艺步骤包括：

(1)位置编码

先对设置在焚烧炉内各个位置的防爆摄像头、传送带、风机、出风口和垃圾门进行相对位置定位并进行位置编码，并将编码信息存储在焚烧控制器和火焰分析器中，以便识别特定位置的防爆摄像头采集的火焰的火焰模式后，由焚烧控制器控制对应位置的传送带、出风口和垃圾门工作；

(2)图像采集

经过步骤(1)编码后的多个防爆摄像头拍摄相应位置的焚烧火焰图像实时传送至火焰分析器中，以便火焰分析器对采集的焚烧火焰的图像按帧数实时进行分析识别；

(3)亮度识别

将实时采集的焚烧火焰图像在火焰分析器中进行灰度图片转化，灰度值最大值和最小值位置为焚烧火焰最亮和最暗的位置，将上述位置信息发送至焚烧控制器中，将焚烧火焰图、焚烧火焰最亮和最暗位置以数字或灰度图像输出显示；

(4)识别判断

将焚烧火焰四种标准模式的灰度图像提前输入至火焰分析器中，其中标准模式包括充分均匀燃烧的普通模式、燃烧过快的岛模式、燃烧不充分的洞模式和燃烧不均匀的岛洞模式；将防爆摄像头实时采集的焚烧火焰的灰度图像分别与四种标准模式灰度图像进行对比，模式相似度最大的为焚烧火焰的模式，并将焚烧火焰模式、模式相似度和具体模式焚烧火焰的位置信息输出显示；再将识别后的岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置信息实时输出显示并传送至焚烧控制器和垃圾状态控制器中；

(5)调整控制

焚烧控制器接收火焰分析器经步骤(4)识别后的岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置信息，控制对应处于岛模式中的焚烧火焰位置处的出风口关闭或缩小、风机加大风量、传送带降低传输速度或垃圾门关闭或缩小，垃圾状态控制器选取相对于正在燃烧的垃圾的发热量小的垃圾投送至该焚烧火焰位置对应的传送带中；焚烧控制器控制对应处于洞模式中的焚烧火焰位置处的出风口打开、风机减小风量、传送带加快传输速度或垃圾门打开，垃圾状态控制器选取相对于正在燃烧的垃圾的发热量大的垃圾头送至该焚烧火焰位置对应的传送带中；焚烧控制器控制对应处于岛洞模式中的焚烧火焰位置处周围的出风口打开、周围传送带和垃圾门同时打开；将上述处于岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置调整到普通模式。

本发明涉及的步骤(3)识别判断中的将防爆摄像头实时采集的焚烧火焰的灰度图像分别与四种标准模式灰度图像进行对比的具体方法如下：

标准模式图像记为P，焚烧火焰的灰度图像记为I，缩放图像I，使图像I的火焰面积和图像P的火焰面积相等，找到图像P和图像I中的火焰部分的重心Gp和Gi分别计算Gp、Gi与图像中心Cp、Ci的靠近程度，计为GCp和GCi，计算位置相似度PSpi＝1-(Abs(GCp-GCi)/Max(GCp,GCi))，其中Abs(GCp-GCi)为取绝对值，Max(GCp,GCi)为取最大值；然后重合图像P和I的重心Gp、Gi计算火焰部分重合面积AREAs的比例，得到与位置无关的图像相似度Snopos＝AREAs/AREAp，则模式相似度为

本发明与现有技术相比，其通过设置的多个防爆摄像头可以采集焚烧炉内全方位的火焰状况；其设置的多个对应风机、出风口能够对特定位置的垃圾焚烧火焰进行风量调整；其对应防爆摄像头位置设置的多个垃圾门和传送带，能够对特定位置进行投送垃圾；其设置的垃圾状态控制器可挑选合适发热量的垃圾投入至对应传送带中；其设置的火焰分析器，能够准确识别分析显示特定位置垃圾焚烧火焰的状态；其设置的焚烧控制器能够实时调整控制各设备准确运行；其原理简单，结构合理，应用环境友好。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的垃圾焚烧火焰识别控制方法流程框图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的垃圾焚烧火焰识别控制装置的主体结构包括焚烧炉1、风机2、风机管3、出风口4，传送带5、垃圾门6、焚烧控制器7、防爆摄像头8、垃圾状态控制器9和火焰分析器10；焚烧炉1外部设置有多个风机2，以便为焚烧炉1提供空气，风机2通过风机管3与焚烧炉1连接，风机管3延伸至焚烧炉1底部形成多个出风口4，风机2和出风口4均与焚烧控制器7电信息连接；多个传送带5设置在焚烧炉1的外部，以便向焚烧炉1内输送待焚烧的垃圾，传送带5延伸至焚烧炉1内壁在四周形成多个垃圾门6，传送带5和垃圾门6均匀焚烧控制器7电信息连接；焚烧控制器7设置在焚烧炉1的外侧，分别于风机2、出风口4、传送带5和垃圾门6电信息连接，焚烧控制器7为在不同位置的出风口4、传送带5和垃圾门6编码并保存编码对应的各出风口4、传送带5和垃圾门6的位置信息，以便控制开启和关闭不同对应位置的出风口4、传送带5和垃圾门6，焚烧控制器7与对应位置的风机2电信息连接以便控制风机2的开启和关闭，并控制风量和风速的大小，焚烧控制器7与火焰分析器10电信息连接，以便接收火焰分析器10的分析结果并控制相应位置的出风口4、传送带5、风机2和垃圾门6工作；垃圾状态控制器9设置在焚烧炉1的外侧，垃圾状态控制器9与火焰分析器10电信息连接，以便记录进入焚烧炉1中垃圾的发热量和选取合适发热量的垃圾送入传送带5中；焚烧炉1的内壁上的各垃圾门6的一侧均设置有防爆摄像头8，防爆摄像头8对准火焰方向，防爆摄像头8与火焰分析器10电信息连接，以便实时采集垃圾焚烧时火焰的画面并传送至火焰分析器10中；火焰分析器10设置在焚烧炉1的外部，火焰分析器10接收各个方向的防爆摄像头8采集的垃圾焚烧时火焰的图片后进行分析，输出显示火焰模式、类似度和火焰燃烧最亮处和最暗处的位置，并将上述信息传送至焚烧控制器7。

本实施例使用时，防爆摄像头8实时采集焚烧炉1中垃圾焚烧火焰的图像传送至火焰分析器10中，火焰分析器10通过分析计算火焰燃烧时的火焰模式、与最佳燃烧模式的相似度以及火焰的最亮处和最暗处的位置，并将该信息传送至焚烧控制器7中，焚烧控制器7根据上述信息调整控制对应位置的出风口4、传送带5和垃圾门6开启或关闭，同时调整风机2的开闭以及工作功率来调整出风口4的风量；从而调整垃圾焚烧保持在最佳模式焚烧；火焰分析器10将分析识别后的信息输出显示后也可供人工操作调整焚烧炉1各焚烧装备以达到最理想的焚烧效果。

本实施例涉及在垃圾焚烧火焰识别控制装置中实现的垃圾焚烧火焰识别控制方法，其具体工艺步骤包括：

(1)位置编码

先对设置在焚烧炉1内各个位置的防爆摄像头8、传送带5、风机2、出风口4和垃圾门6进行相对位置定位并进行位置编码，并将编码信息存储在焚烧控制器7和火焰分析器10中，以便识别特定位置的防爆摄像头8采集的火焰的火焰模式后，由焚烧控制器7控制对应位置的传送带5、出风口4和垃圾门6工作；

(2)图像采集

经过步骤(1)编码后的多个防爆摄像头8拍摄相应位置的焚烧火焰图像实时传送至火焰分析器10中，以便火焰分析器10对采集的焚烧火焰的图像按帧数实时进行分析识别；

(3)亮度识别

将实时采集的焚烧火焰图像在火焰分析器10中进行灰度图片转化，灰度值最大值和最小值位置为焚烧火焰最亮和最暗的位置，将上述位置信息发送至焚烧控制器7中，将焚烧火焰图、焚烧火焰最亮和最暗位置以数字或灰度图像输出显示；

(4)识别判断

将焚烧火焰四种标准模式的灰度图像提前输入至火焰分析器10中，其中标准模式包括充分均匀燃烧的普通模式、燃烧过快的岛模式、燃烧不充分的洞模式和燃烧不均匀的岛洞模式；将防爆摄像头8实时采集的焚烧火焰的灰度图像分别与四种标准模式灰度图像进行对比，模式相似度最大的为焚烧火焰的模式，并将焚烧火焰模式、模式相似度和具体模式焚烧火焰的位置信息输出显示；再将识别后的岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置信息实时输出显示并传送至焚烧控制器7和垃圾状态控制器9中；

(5)调整控制

焚烧控制器7接收火焰分析器10经步骤(4)识别后的岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置信息，控制对应处于岛模式中的焚烧火焰位置处的出风口4关闭或缩小、风机2加大风量、传送带5降低传输速度或垃圾门6关闭或缩小，垃圾状态控制器9选取相对于正在燃烧的垃圾的发热量小的垃圾投送至该焚烧火焰位置对应的传送带5中；焚烧控制器7控制对应处于洞模式中的焚烧火焰位置处的出风口4打开、风机2减小风量、传送带5加快传输速度或垃圾门6打开，垃圾状态控制器9选取相对于正在燃烧的垃圾的发热量大的垃圾头送至该焚烧火焰位置对应的传送带5中；焚烧控制器7控制对应处于岛洞模式中的焚烧火焰位置处周围的出风口4打开、周围传送带5和垃圾门6同时打开；将上述处于岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置调整到普通模式。

本实施例涉及的步骤(3)识别判断中的将防爆摄像头8实时采集的焚烧火焰的灰度图像分别与四种标准模式灰度图像进行对比的具体方法如下：

标准模式图像记为P，焚烧火焰的灰度图像记为I，缩放图像I，使图像I的火焰面积和图像P的火焰面积相等，找到图像P和图像I中的火焰部分的重心Gp和Gi分别计算Gp、Gi与图像中心Cp、Ci的靠近程度，计为GCp和GCi，计算位置相似度PSpi＝1-(Abs(GCp-GCi)/Max(GCp,GCi))，Abs是指绝对值；然后重合图像P和I的重心Gp、Gi计算火焰部分重合面积AREAs的比例，得到与位置无关的图像相似度Snopos＝AREAs/AREAp，则模式相似度为

Claims (3)

1.一种垃圾焚烧火焰识别控制装置，其特征在于其主体结构包括焚烧炉、风机、风机管、出风口，传送带、垃圾门、焚烧控制器、防爆摄像头、垃圾状态控制器和火焰分析器；焚烧炉外部设置有多个风机，以便为焚烧炉提供空气，风机通过风机管与焚烧炉连接，风机管延伸至焚烧炉底部形成多个出风口，风机和出风口均与焚烧控制器电信息连接；多个传送带设置在焚烧炉的外部，以便向焚烧炉内输送待焚烧的垃圾，传送带延伸至焚烧炉内壁在四周形成多个垃圾门，传送带和垃圾门均匀焚烧控制器电信息连接；焚烧控制器设置在焚烧炉的外侧，分别于风机、出风口、传送带和垃圾门电信息连接，焚烧控制器为在不同位置的出风口、传送带和垃圾门编码并保存编码对应的各出风口、传送带和垃圾门的位置信息，以便控制开启和关闭不同对应位置的出风口、传送带和垃圾门，焚烧控制器与对应位置的风机电信息连接以便控制风机的开启和关闭，并控制风量和风速的大小，焚烧控制器与火焰分析器电信息连接，以便接收火焰分析器的分析结果并控制相应位置的出风口、传送带、风机和垃圾门工作；垃圾状态控制器设置在焚烧炉的外侧，垃圾状态控制器与火焰分析器电信息连接，以便记录进入焚烧炉中垃圾的发热量和选取合适发热量的垃圾送入传送带中；焚烧炉的内壁上的各垃圾门的一侧均设置有防爆摄像头，防爆摄像头对准火焰方向，防爆摄像头与火焰分析器电信息连接，以便实时采集垃圾焚烧时火焰的画面并传送至火焰分析器中；火焰分析器设置在焚烧炉的外部，火焰分析器接收各个方向的防爆摄像头采集的垃圾焚烧时火焰的图片后进行分析，输出显示火焰模式、类似度和火焰燃烧最亮处和最暗处的位置，并将上述信息传送至焚烧控制器。

2.一种在垃圾焚烧火焰识别控制装置中实现的垃圾焚烧火焰识别控制方法，其具体工艺步骤包括：

(1)位置编码

先对设置在焚烧炉内各个位置的防爆摄像头、传送带、风机、出风口和垃圾门进行相对位置定位并进行位置编码，并将编码信息存储在焚烧控制器和火焰分析器中，以便识别特定位置的防爆摄像头采集的火焰的火焰模式后，由焚烧控制器控制对应位置的传送带、出风口和垃圾门工作；

(2)图像采集

经过步骤(1)编码后的多个防爆摄像头拍摄相应位置的焚烧火焰图像实时传送至火焰分析器中，以便火焰分析器对采集的焚烧火焰的图像按帧数实时进行分析识别；

(3)亮度识别

将实时采集的焚烧火焰图像在火焰分析器中进行灰度图片转化，灰度值最大值和最小值位置为焚烧火焰最亮和最暗的位置，将上述位置信息发送至焚烧控制器中，将焚烧火焰图、焚烧火焰最亮和最暗位置以数字或灰度图像输出显示；

(4)识别判断

将焚烧火焰四种标准模式的灰度图像提前输入至火焰分析器中，其中标准模式包括充分均匀燃烧的普通模式、燃烧过快的岛模式、燃烧不充分的洞模式和燃烧不均匀的岛洞模式；将防爆摄像头实时采集的焚烧火焰的灰度图像分别与四种标准模式灰度图像进行对比，模式相似度最大的为焚烧火焰的模式，并将焚烧火焰模式、模式相似度和具体模式焚烧火焰的位置信息输出显示；再将识别后的岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置信息实时输出显示并传送至焚烧控制器和垃圾状态控制器中；

(5)调整控制

焚烧控制器接收火焰分析器经步骤(4)识别后的岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置信息，控制对应处于岛模式中的焚烧火焰位置处的出风口关闭或缩小、风机加大风量、传送带降低传输速度或垃圾门关闭或缩小，垃圾状态控制器选取相对于正在燃烧的垃圾的发热量小的垃圾投送至该焚烧火焰位置对应的传送带中；焚烧控制器控制对应处于洞模式中的焚烧火焰位置处的出风口打开、风机减小风量、传送带加快传输速度或垃圾门打开，垃圾状态控制器选取相对于正在燃烧的垃圾的发热量大的垃圾头送至该焚烧火焰位置对应的传送带中；焚烧控制器控制对应处于岛洞模式中的焚烧火焰位置处周围的出风口打开、周围传送带和垃圾门同时打开；将上述处于岛模式、洞模式和岛洞模式的焚烧火焰位置调整到普通模式。

3.根据权利要求2所述的垃圾焚烧火焰识别控制方法，其特征在于所述步骤(3)识别判断中的将防爆摄像头实时采集的焚烧火焰的灰度图像分别与四种标准模式灰度图像进行对比的具体方法如下：

标准模式图像记为P，焚烧火焰的灰度图像记为I，缩放图像I，使图像I的火焰面积和图像P的火焰面积相等，找到图像P和图像I中的火焰部分的重心Gp和Gi分别计算Gp、Gi与图像中心Cp、Ci的靠近程度，计为GCp和GCi，计算位置相似度PSpi＝1-(Abs(GCp-GCi)/Max(GCp,GCi))，其中Abs(GCp-GCi)为取绝对值，Max(GCp,GCi)为取最大值；然后重合图像P和I的重心Gp、Gi计算火焰部分重合面积AREAs的比例，得到与位置无关的图像相似度Snopos＝AREAs/AREAp，则模式相似度为