CN108194942B - 一种控制火焰温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制火焰温度的方法，该方法通过对图像的简单处理得到火焰燃烧过程中飞扬的未燃烧颗粒物的数量，并通过飞扬的未燃烧颗粒物的数量计算得到火焰燃烧的瞬时温度，再通过经验公式将瞬时温度和加入物料的量和通入空气的量相互结合，实现对温度的实施精确控制。

Description

一种控制火焰温度的方法
技术领域
本发明涉及一种温度控制的方法。
背景技术
耐火材料的制备过程中，除了耐火材料自身的材料配方外，最重要的一点就是在烧结过程中的温度控制，而耐火材料一般都是通过高温进行烧结，现有技术很难获得实时的烧结温度，不能够对烧结过程进行精确控制。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的控制火焰温度的方法，使其更具有产业上的利用价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够精确控制耐火材料烧结过程中控制火焰温度的方法。
本发明的技术方案如下：
一种控制火焰温度的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
A、通过高速摄像机，持续拍摄烧结炉内的火焰，得到烧结炉内的火焰的顺序图像，取顺序图像中的两幅，按照拍摄时间顺序得到P1和P2；
B、将P1和P2图片调节为灰度模式，在图片P1和P2上选取相同区域的单位面积，计算图片P1/P2上选取区域的各像素点灰度值，将P1/P2像素点中任意相邻两个像素点的灰度值进行比较，若相邻两个像素点的灰度值比值为0.9～1之间，则将这两个相邻像素即为同一类像素点，这些同一类像素点会形成图像点，在图片P1和P2上各得到多个图像点，并将图片P1得到的图像点和图片P2得到的图像点按照在图片上的位置一一对应；
C、将图片P1和图片P2重合，计算图片P1和图片P2一一对应图像点的距离，并将对应图像点距离值与设定的阀值Lm相互比较，将大于阀值的图像点分为一类，将小于阀值的图像点分为一类，计算大于阀值的对应图像点之间的平均距离L1，计算小于阀值的对应图像点之间的平均距离L2；
D、将平均距离L1和L2除以图片P1和P2拍摄的间隔时间，得到平均速度V1和V2，按照以下公式计算像素点平均移动速度，V＝(0.3V1+0.7V2)/2；
E、将速度V与预先设定的火焰温度对应的阀值V阀进行比较，得到火焰的瞬时温度T0；
F、火焰温度对应烧结炉内进气量的大小和燃烧物料的多少，通过实时火焰瞬时温度T0改变加入物料量和进气量，对火焰温度进行精确调节，具体调节温度的方程为：
其中，λ为不同燃烧物料对应的系数，G为通入空气的流量，S为加入物料的量，T为调节温度的大小。
进一步的，所述像素点的灰度值的计算方法如下，读取每一个像素点的RGB值，根据以下公式进行计算，
其中，R、G、B为像素点的色彩值。
进一步的，计算图片P1和图片P2一一对应像素点的距离的具体方法为，以对应图像点中距离最远的两个像素点为直径，并以该直径画出包裹该图像点的圆，计算包裹图片P1上图像点和包裹图片P2上图像点圆的圆心之间的距离，再减去包裹图片P1上图像点原的半径和包裹图片P2上图像圆的半径，即为两个图像点之间的距离。
进一步的，所述步骤A中，所述高速摄像机的拍摄间隔为0.01～0.05s。
进一步的，所述步骤B中，在所述图片P1和P2上选取相同区域的单位面积为长度为1000～1500像素，宽度为1000～1500像素。
进一步的，所述图片P1和P2上选取相同区域的单位面积为长度和宽度相等。
进一步的，所述步骤B中，所述图片P1/P2上选取区域的各像素点灰度值若小于50，则排除这些像素点。
进一步的，所述步骤B中，所述像素点的像素个数范围为15～30。
进一步的，所述包裹图片P1上图像点的圆和包裹图片P2上图像点的圆若相交，则排除这对像素点。
进一步的，所述两个图像点之间的距离若大于包裹所述图片P1上图像点的圆和包裹图片P2上图像点的圆直径和的3倍，则排除这对像素点。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
本发明方法通过获取火焰的图像，通过对图像的简单处理得到火焰燃烧过程中飞扬的未燃烧颗粒物的数量，并通过飞扬的未燃烧颗粒物的数量计算得到火焰燃烧的瞬时温度，再通过经验公式将瞬时温度和加入物料的量和通入空气的量相互结合，实现对温度的实施精确控制。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的工作原理如下：
煤炭燃烧加热过程中，会扬起一定数量的未燃烧颗粒物和燃烧后的灰烬，而当扬起的未燃烧颗粒物和灰烬数量趋于稳定，即数量达到一个平衡状态的时候，火焰的温度即为一定的，在不同的火焰温度下，在一定的时间内，未燃烧颗粒物和灰烬的移动距离是不同的，在较高的火焰温度下，移动的距离会多一些，在较低的温度下，移动的距离多少一些，因此，可以根据此原理测定火焰燃烧的瞬时温度，而火焰温度与燃烧的物料量和燃烧的进气量相关，因此将火焰燃烧的瞬时温度和燃烧的物料量和燃烧的进气量关联起来，即可控制火焰燃烧的温度，进而精确控制耐火材料烧结过程中的温度。
本发明的具体方法如下：
一种控制火焰温度的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
A、通过高速摄像机，持续拍摄烧结炉内的火焰，得到烧结炉内的火焰的顺序图像，取顺序图像中的两幅，按照拍摄时间顺序得到P1和P2；
所述高速摄像机的拍摄间隔为0.01～0.05s。
本步骤是对火焰瞬时拍照，拍照间隔在0.01-0.05s，取相邻的任意两张图片；
B、将P1和P2图片调节为灰度模式，在图片P1和P2上选取相同区域的单位面积，计算图片P1/P2上选取区域的各像素点灰度值，将P1/P2像素点中任意相邻两个像素点的灰度值进行比较，若相邻两个像素点的灰度值比值为0.9～1之间，则将这两个相邻像素即为同一类像素点，这些同一类像素点会形成图像点，在图片P1和P2上各得到多个图像点，并将图片P1得到的图像点和图片P2得到的图像点按照在图片上的位置一一对应；
本步骤是为了获取图片上的点，该点为扬起的未燃烧物料和燃烧后的灰烬，在灰度模式下，获取他们的具体位置，由于两张图片的间隔在很短的时间内，因此可以将两张图片获取的点一一对应起来；
C、将图片P1和图片P2重合，计算图片P1和图片P2一一对应图像点的距离，并将对应图像点距离值与设定的阀值Lm相互比较，将大于阀值的图像点分为一类，将小于阀值的图像点分为一类，计算大于阀值的对应图像点之间的平均距离L1，计算小于阀值的对应图像点之间的平均距离L2；
本步骤是为了得到P1和P2上的点在拍照间隔的时间内移动的距离，并通过与阀值距离的比较，分开未燃烧物料和燃烧后的灰烬，因灰烬的重量偏低，扬起的距离会长一些；
D、将平均距离L1和L2除以图片P1和P2拍摄的间隔时间，得到平均速度V1和V2，按照以下公式计算像素点平均移动速度，V＝(0.3V1+0.7V2)/2；
按照经验公式，得到获取的点的移动距离；
E、将速度V与预先设定的火焰温度对应的阀值V阀进行比较，得到火焰的瞬时温度T0；
通过与阀值比较得到瞬时温度；
F、火焰温度对应烧结炉内进气量的大小和燃烧物料的多少，通过实时火焰瞬时温度T0改变加入物料量和进气量，对火焰温度进行精确调节，具体调节温度的方程为：
其中，λ为不同燃烧物料对应的系数，G为通入空气的流量，S为加入物料的量，T为调节温度的大小。
通过经验公式，关联物料量和进气量，实现对火焰温度的精确控制。
-所述像素点的灰度值的计算方法如下，读取每一个像素点的RGB值，根据以下公式进行计算，
其中，R、G、B为像素点的色彩值。
进一步的，计算图片P1和图片P2一一对应像素点的距离的具体方法为，以对应图像点中距离最远的两个像素点为直径，并以该直径画出包裹该图像点的圆，计算包裹图片P1上图像点和包裹图片P2上图像点圆的圆心之间的距离，再减去包裹图片P1上图像点原的半径和包裹图片P2上图像圆的半径，即为两个图像点之间的距离。
-所述步骤B中，在所述图片P1和P2上选取相同区域的单位面积为长度为1000～1500像素，宽度为1000～1500像素。
-所述图片P1和P2上选取相同区域的单位面积为长度和宽度相等。
-所述步骤B中，所述图片P1/P2上选取区域的各像素点灰度值若小于50，则排除这些像素点。
-所述步骤B中，所述像素点的像素个数范围为15～30。
-所述包裹图片P1上图像点的圆和包裹图片P2上图像点的圆若相交，则排除这对像素点。
-所述两个图像点之间的距离若大于包裹所述图片P1上图像点的圆和包裹图片P2上图像点的圆直径和的3倍，则排除这对像素点。
本发明方法通过获取火焰的图像，通过对图像的简单处理得到火焰燃烧过程中飞扬的未燃烧颗粒物的数量，并通过飞扬的未燃烧颗粒物的数量计算得到火焰燃烧的瞬时温度，再通过经验公式将瞬时温度和加入物料的量和通入空气的量相互结合，实现对温度的实施精确控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种控制火焰温度的方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
A、通过高速摄像机，持续拍摄烧结炉内的火焰，得到烧结炉内的火焰的顺序图像，取顺序图像中的两幅，按照拍摄时间顺序得到P1和P2；
B、将P1和P2图片调节为灰度模式，在图片P1和P2上选取相同区域的单位面积，计算图片P1/P2上选取区域的各像素点灰度值，将P1/P2像素点中任意相邻两个像素点的灰度值进行比较，若相邻两个像素点的灰度值比值为0.9～1之间，则将这两个相邻像素即为同一类像素点，这些同一类像素点会形成图像点，在图片P1和P2上各得到多个图像点，并将图片P1得到的图像点和图片P2得到的图像点按照在图片上的位置一一对应；
C、将图片P1和图片P2重合，计算图片P1和图片P2一一对应图像点的距离，并将对应图像点距离值与设定的阀值Lm相互比较，将大于阀值的图像点分为一类，将小于阀值的图像点分为一类，计算大于阀值的对应图像点之间的平均距离L1，计算小于阀值的对应图像点之间的平均距离L2；
D、将平均距离L1和L2除以图片P1和P2拍摄的间隔时间，得到平均速度V1和V2，按照以下公式计算像素点平均移动速度，V＝(0.3V1+0.7V2)/2；
E、将速度V与预先设定的火焰温度对应的阀值V阀进行比较，得到火焰的瞬时温度T0；
F、火焰温度对应烧结炉内进气量的大小和燃烧物料的多少，通过实时火焰瞬时温度T0改变加入物料量和进气量，对火焰温度进行精确调节，具体调节温度的方程为：
其中，λ为不同燃烧物料对应的系数，G为通入空气的流量，S为加入物料的量，T为调节温度的大小。
2.根据权利要求1所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述像素点的灰度值的计算方法如下，读取每一个像素点的RGB值，根据以下公式进行计算，
其中，R、G、B为像素点的色彩值。
3.根据权利要求1所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：计算图片P1和图片P2一一对应像素点的距离的具体方法为，以对应图像点中距离最远的两个像素点为直径，并以该直径画出包裹该图像点的圆，计算包裹图片P1上图像点和包裹图片P2上图像点圆的圆心之间的距离，再减去包裹图片P1上图像圆的半径和包裹图片P2上图像圆的半径，即为两个图像点之间的距离。
4.根据权利要求1所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述步骤A中，所述高速摄像机的拍摄间隔为0.01～0.05s。
5.根据权利要求1所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述步骤B中，在所述图片P1和P2上选取相同区域的单位面积为长度为1000～1500像素，宽度为1000～1500像素。
6.根据权利要求5所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述图片P1和P2上选取相同区域的单位面积为长度和宽度相等。
7.根据权利要求1所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述步骤B中，所述图片P1/P2上选取区域的各像素点灰度值若小于50，则排除这些像素点。
8.根据权利要求1所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述步骤B中，所述像素点的像素个数范围为15～30。
9.根据权利要求3所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述包裹图片P1上图像点的圆和包裹图片P2上图像点的圆若相交，则排除这对像素点。
10.根据权利要求3所述的一种控制火焰温度的方法，其特征在于：所述两个图像点之间的距离若大于包裹所述图片P1上图像点的圆和包裹图片P2上图像点的圆直径和的3倍，则排除这对像素点。
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