CN108662610B - 基于火焰监控的多功能锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于火焰监控的多功能锅炉，包括：炉内测量设备，设置在锅炉的内侧壁上，用于检测锅炉的内侧壁所在环境的实时温度，并作为实时内部温度输出；炉外测量设备，设置在锅炉的外侧壁上，用于检测锅炉的外侧壁所在环境的实时温度，并作为实时外部温度输出；温度比较设备，分别与所述炉内测量设备和所述炉外测量设备连接，以分别获取所述实时内部温度和所述实时外部温度，将所述实时内部温度减去所述实时外部温度以获得内外温差，并在所述内外温差小于预设温度阈值时，发出炉温下降信号，否则，发出炉温稳定信号。通过本发明，能够提高锅炉火焰的监控效果。

Description

基于火焰监控的多功能锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉领域，尤其涉及一种基于火焰监控的多功能锅炉。

背景技术

按用途分类，锅炉可分类如下：(1)电站锅炉：用于火力发电厂的锅炉,容量大、参数高、技术新、要求严。(2)工业锅炉：在各工业生产纺织、印染、制药、化工、炼油、造纸等的流程、采暖、制冷中提供蒸汽或热水的锅炉。(3)生活锅炉：为各工矿、企事业单位、宾馆、服务行业等提供低参数蒸汽或热水的锅炉。此类锅炉需求量大,世界各地有很多制造厂。(4)特种锅炉：如双工质两汽循环锅炉、核燃料、船舶、机车、废液、余热、直流锅炉等等。

按本体结构型式分，锅炉可分类如下：(1)锅壳式锅炉：锅炉的燃烧和吸热蒸发都在一圆筒体内完成，他有卧式和立式之分，如早期的兰开发、炮仗炉等，水管锅炉主要受热面为管子的锅炉，是早期锅炉的一项重大改进，安全可靠性大大提高。(2)锅筒式锅炉、锅筒置于火侧之外不受热的锅炉，有双锅筒、单锅筒和多锅筒式，锅筒有横置式、纵置式等。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于火焰监控的多功能锅炉，在准确识别到锅炉内一个或多个火焰目标分别对应的各个高度的情况下，将其中最大高度作为参考火焰高度，并用于判断火焰是否燃烧不足，还基于锅炉内外温差确定是否启动火焰燃烧检测，从而实现基于火焰监控的多项操作。

为此，本发明至少具有以下三个重要发明点：

(1)利用基于Sobel算子的边缘解析技术对对比度敏感的特性，当图像对比度正常时，选择Sobel算子执行边缘解析处理，当图像对比度偏低时，选择其他算子执行边缘解析处理；

(2)将锅炉内一个或多个火焰目标分别对应的各个高度中的最大高度作为参考火焰高度，并用于火焰是否燃烧不足的判断数据，提高了锅炉火焰检测的有效性；

(3)将锅炉内部温度减去锅炉内部温度以获得的内外温差作为火焰燃烧检测的触发信号，减少了锅炉监控设备的功耗和磨损。

根据本发明的一方面，提供了一种基于火焰监控的多功能锅炉，所述锅炉包括：

炉内测量设备，设置在锅炉的内侧壁上，用于检测锅炉的内侧壁所在环境的实时温度，并作为实时内部温度输出；

炉外测量设备，设置在锅炉的外侧壁上，用于检测锅炉的外侧壁所在环境的实时温度，并作为实时外部温度输出；

温度比较设备，分别与所述炉内测量设备和所述炉外测量设备连接，以分别获取所述实时内部温度和所述实时外部温度，将所述实时内部温度减去所述实时外部温度以获得内外温差，并在所述内外温差小于预设温度阈值时，发出炉温下降信号，否则，发出炉温稳定信号；

现场采集设备，设置在锅炉的开口的对面，并距离锅炉的开口达到5米之外距离，用于对所述锅炉的开口所暴露的场景进行现场图像数据采集，以获得并输出开口暴露图像；

对象检测设备，与所述现场采集设备连接，用于接收所述开口暴露图像，对所述开口暴露图像中的各个运动对象进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动对象在所述开口暴露图像中的当前位置，并输出所述当前位置；

旋转控制设备，与所述对象检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述开口暴露图像，并基于所述当前位置控制所述现场采集设备旋转以将所述最大面积的运动对象保持在所述开口暴露图像中的中心位置。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于火焰监控的多功能锅炉的出风口的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于火焰监控的多功能锅炉的实施方案进行详细说明。

当前，由于锅炉内部是封闭性的，导致监控操作难以实施，各项监控操作无法展开。为了克服上述不足，本发明搭建了一种基于火焰监控的多功能锅炉。

根据本发明实施方案示出的基于火焰监控的多功能锅炉包括：

炉内测量设备，设置在锅炉的内侧壁上，用于检测锅炉的内侧壁所在环境的实时温度，并作为实时内部温度输出；

炉外测量设备，设置在锅炉的外侧壁上，用于检测锅炉的外侧壁所在环境的实时温度，并作为实时外部温度输出；

温度比较设备，分别与所述炉内测量设备和所述炉外测量设备连接，以分别获取所述实时内部温度和所述实时外部温度，将所述实时内部温度减去所述实时外部温度以获得内外温差，并在所述内外温差小于预设温度阈值时，发出炉温下降信号，否则，发出炉温稳定信号。

所述多功能锅炉还包括出风口，如图1所示，所述出风口包括出口槽1、保温外壳2、进风槽3和内部转换单元4。

接着，继续对本发明的基于火焰监控的多功能锅炉的具体结构进行进一步的说明。

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中，还包括：

现场采集设备，设置在锅炉的开口的对面，并距离锅炉的开口达到5米之外距离，用于对所述锅炉的开口所暴露的场景进行现场图像数据采集，以获得并输出开口暴露图像。

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中，还包括：

对象检测设备，与所述现场采集设备连接，用于接收所述开口暴露图像，对所述开口暴露图像中的各个运动对象进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动对象在所述开口暴露图像中的当前位置，并输出所述当前位置。

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中，还包括：

旋转控制设备，与所述对象检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述开口暴露图像，并基于所述当前位置控制所述现场采集设备旋转以将所述最大面积的运动对象保持在所述开口暴露图像中的中心位置；

对比度检测设备，与所述旋转控制设备连接，用于接收经过旋转控制后的开口暴露图像，对所述开口暴露图像进行对比度分析，当分析到的对比度小于等于预设对比度阈值时，发出对比度偏低信号，否则，发出对比度正常信号；

边缘解析设备，与所述对比度检测设备连接，用于在接收到所述对比度偏低信号时，采用Prewitt算子对所述开口暴露图像执行边缘解析处理，以获得并输出边缘解析图像，还用于在接收到所述对比度正常信号时，采用Sobel算子对所述开口暴露图像执行边缘解析处理，以获得并输出边缘解析图像；

火焰识别设备，与所述边缘解析设备连接，用于接收所述边缘解析图像，并基于所述边缘解析图像识别其中的一个或多个火焰目标，确定每一个火焰目标的高度，并将所述一个或多个火焰目标分别对应的各个高度中的最大高度作为参考火焰高度输出；

声音报警设备，与所述火焰识别设备连接，用于接收所述参考火焰高度，并在所述参考火焰高度小于等于预设高度阈值时，播放与燃烧异常报警信息对应的声音文件，还用于在所述参考火焰高度大于预设高度阈值时，播放与燃烧正常信息对应的声音文件；

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中：

所述现场采集设备内设有温度传感单元，用于对所述现场采集设备的内部温度进行实时监测，并在所述现场采集设备的内部温度超限时，发出温度过高信号，还在所述现场采集设备的内部温度未超限时，发出温度正常信号。

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中：

所述现场采集设备内设有数据采集单元，用于对所述锅炉的开口所暴露的场景进行现场图像数据采集，以获得并输出开口暴露图像。

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中：

所述现场采集设备内设有自动开关单元，分别与所述数据采集单元和所述温度传感单元连接，用于在接收到所述温度过高信号时，关闭所述数据采集单元，还用于在接收到所述温度正常信号时，打开所述数据采集单元。

在所述基于火焰监控的多功能锅炉中：

所述自动开关单元还与所述温度比较设备连接，以在接收到所述炉温下降信号时，打开所述数据采集单元，在接收到所述炉温稳定信号时，关闭所述数据采集单元。

另外，所述现场采集设备中还包括自适应滤波设备，用于在对现场图像数据采集的图像进行自适应滤波，将滤波后的图像作为开口暴露图像输出。

滤波存在于信号处理、控制、图像处理等许多不同领域，他是一种更智能更有针对性的滤波方法，通常用于去噪。在图像处理中，自适应滤波是指在一张图像的不同区域具有各自的图像特性时，分别针对这些不同特性选取最优的、各不相同的参数、滤波器或滤波方法进行滤波。在信号与系统等其他领域中，他可以在无需先验知识的条件下，通过自学习，适应或跟踪外部环境的非平稳随机变化，并最终逼近维纳滤波器或卡尔曼滤波器的最优滤波性能。

自适应滤波可适用于通信、控制、雷达、声呐、地震、生物等多个领域。自适应滤波器使用期望和反馈来调整滤波器系数以及频率响应。常用的自适应滤波技术有：自适应LMS(最小均方)滤波器、自适应格型滤波器、自适应递归滤波器、频域和子带自适应滤波器、自适应无限脉冲响应滤波器、盲自适应滤波器、神经网络非线性自适应滤波器等。

采用本发明的基于火焰监控的多功能锅炉，针对现有技术中锅炉监控困难且功能单一的技术问题，首先，将锅炉内部温度减去锅炉内部温度以获得的内外温差作为火焰燃烧检测的触发信号，减少了锅炉监控设备的功耗和磨损，其次，利用基于Sobel算子的边缘解析技术对对比度敏感的特性，当图像对比度正常时，选择Sobel算子执行边缘解析处理，当图像对比度偏低时，选择其他算子执行边缘解析处理，最后，将锅炉内一个或多个火焰目标分别对应的各个高度中的最大高度作为参考火焰高度，并用于火焰是否燃烧不足的判断数据，提高了锅炉火焰检测的有效性。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种基于火焰监控的多功能锅炉，其特征在于，包括：

炉内测量设备，设置在锅炉的内侧壁上，用于检测锅炉的内侧壁所在环境的实时温度，并作为实时内部温度输出；

炉外测量设备，设置在锅炉的外侧壁上，用于检测锅炉的外侧壁所在环境的实时温度，并作为实时外部温度输出；

温度比较设备，分别与所述炉内测量设备和所述炉外测量设备连接，以分别获取所述实时内部温度和所述实时外部温度，将所述实时内部温度减去所述实时外部温度以获得内外温差，并在所述内外温差小于预设温度阈值时，发出炉温下降信号，否则，发出炉温稳定信号；

现场采集设备，设置在锅炉的开口的对面，并距离锅炉的开口达到5米之外距离，用于对所述锅炉的开口所暴露的场景进行现场图像数据采集，以获得并输出开口暴露图像；

对象检测设备，与所述现场采集设备连接，用于接收所述开口暴露图像，对所述开口暴露图像中的各个运动对象进行面积检测和位置判断，以获得最大面积的运动对象在所述开口暴露图像中的当前位置，并输出所述当前位置；

旋转控制设备，与所述对象检测设备连接，用于接收所述当前位置和所述开口暴露图像，并基于所述当前位置控制所述现场采集设备旋转以将所述最大面积的运动对象保持在所述开口暴露图像中的中心位置；

对比度检测设备，与所述旋转控制设备连接，用于接收经过旋转控制后的开口暴露图像，对所述开口暴露图像进行对比度分析，当分析到的对比度小于等于预设对比度阈值时，发出对比度偏低信号，否则，发出对比度正常信号；

边缘解析设备，与所述对比度检测设备连接，用于在接收到所述对比度偏低信号时，采用Prewitt算子对所述开口暴露图像执行边缘解析处理，以获得并输出边缘解析图像，还用于在接收到所述对比度正常信号时，采用Sobel算子对所述开口暴露图像执行边缘解析处理，以获得并输出边缘解析图像；

火焰识别设备，与所述边缘解析设备连接，用于接收所述边缘解析图像，并基于所述边缘解析图像识别其中的一个或多个火焰目标，确定每一个火焰目标的高度，并将所述一个或多个火焰目标分别对应的各个高度中的最大高度作为参考火焰高度输出；

声音报警设备，与所述火焰识别设备连接，用于接收所述参考火焰高度，并在所述参考火焰高度小于等于预设高度阈值时，播放与燃烧异常报警信息对应的声音文件，还用于在所述参考火焰高度大于预设高度阈值时，播放与燃烧正常信息对应的声音文件。

2.如权利要求1所述的基于火焰监控的多功能锅炉，其特征在于：

所述现场采集设备内设有温度传感单元，用于对所述现场采集设备的内部温度进行实时监测，并在所述现场采集设备的内部温度超限时，发出温度过高信号，还在所述现场采集设备的内部温度未超限时，发出温度正常信号。

3.如权利要求2所述的基于火焰监控的多功能锅炉，其特征在于：

所述现场采集设备内设有数据采集单元，用于对所述锅炉的开口所暴露的场景进行现场图像数据采集，以获得并输出开口暴露图像。

4.如权利要求3所述的基于火焰监控的多功能锅炉，其特征在于：

所述现场采集设备内设有自动开关单元，分别与所述数据采集单元和所述温度传感单元连接，用于在接收到所述温度过高信号时，关闭所述数据采集单元，还用于在接收到所述温度正常信号时，打开所述数据采集单元。

5.如权利要求4所述的基于火焰监控的多功能锅炉，其特征在于：

所述自动开关单元还与所述温度比较设备连接，以在接收到所述炉温下降信号时，打开所述数据采集单元，在接收到所述炉温稳定信号时，关闭所述数据采集单元。