CN109237511B - 现场磨煤型智能化锅炉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种现场磨煤型智能化锅炉，包括：火检探测设备，内置有CCD传感单元、温度检测单元和实时冷却单元；其中，所述CCD传感单元用于对锅炉内部环境进行成像，以获得内部环境图像，并输出所述内部环境图像，所述温度检测单元设置在所述CCD传感单元上，用于检测并输出所述CCD传感单元上的设备温度，所述实时冷却单元与所述温度检测单元连接，用于基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略；基色分析设备，与所述火检探测设备连接用于接收所述内部环境图像，对所述内部环境图像各个颜色基色值进行平均化处理。通过本发明，能够保证锅炉煤体的充分燃烧。

Description

现场磨煤型智能化锅炉

技术领域

本发明涉及锅炉领域，尤其涉及一种现场磨煤型智能化锅炉。

背景技术

当锅炉烧用不同燃料时就称为该种燃料的锅炉或某两种燃料的混烧锅炉。火床燃烧锅炉燃料置于料床上燃烧的锅炉或称炉排炉或层燃炉。一般为块粒状原煤，容量最大达。室燃锅炉燃料在炉室或炉膛内燃烧，一般有煤粉锅炉、燃油、烧气锅炉等，当代最大容量达机组，也称悬浮燃烧锅炉，还有介于层燃和室燃之间的半悬浮燃烧锅炉，如机械抛煤机，风力抛煤机锅炉等等。旋风燃烧锅炉煤粉或细粒煤在旋风筒中燃烧的锅炉，它有卧式和立式两种，旋风筒内燃烧热强度很高，适用于低灰熔点煤和难着火的煤。沸腾燃烧锅炉以粒状燃料置于火床上，在高压风吹动下使燃料层跳动沸腾成流态化，亦称流化床锅炉。

按排渣方式分，锅炉的排渣有固态和液态之分，固态排渣众所周知液态排渣将煤中灰份在高温燃烧时形成液体，流入水中裂化成半透明晶体作建筑材料。

发明内容

当前，锅炉的磨煤力度难以控制，如果磨的太细，容易浪费原本不必要的磨煤功率，如果磨的太粗，则容易引起煤体燃烧不充分。为了解决上述问题，本发明提供了一种现场磨煤型智能化锅炉，在现场高精度的图像检测的基础上，将多个煤体颗粒目标中出现频率最多的径向长度作为目标径向长度，从而能够为磨煤的控制提供有价值的参考数据。

根据本发明的一方面，提供了一种现场磨煤型智能化锅炉，所述锅炉包括：

火检探测设备，内置有CCD传感单元、温度检测单元和实时冷却单元；

其中，所述CCD传感单元用于对锅炉内部环境进行成像，以获得内部环境图像，并输出所述内部环境图像，所述温度检测单元设置在所述CCD传感单元上，用于检测并输出所述CCD传感单元上的设备温度，所述实时冷却单元与所述温度检测单元连接，用于基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略；

基色分析设备，与所述火检探测设备连接用于接收所述内部环境图像，获取所述内部环境图像中每一个像素点的红色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的红色基色值进行求均值处理以获得红色均值，获取所述内部环境图像中每一个像素点的绿色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的绿色基色值进行求均值处理以获得绿色均值，获取所述内部环境图像中每一个像素点的蓝色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的蓝色基色值进行求均值处理以获得蓝色均值；

比例处理设备，与所述基色分析设备连接，用于分别基于所述红色均值、所述绿色均值和所述蓝色均值确定红色权重值、绿色权重值和蓝色权重值，其中，所述红色均值与所述红色权重值成正比，所述绿色均值与所述绿色权重值成正比，所述蓝色均值与所述蓝色权重值成正比。

本发明至少具有以下多个重要发明点：

(1)基于锅炉内部图像识别多个煤体颗粒目标，并进一步计算每一个煤体颗粒目标的径向长度，将多个煤体颗粒目标中出现频率最多的径向长度作为目标径向长度，从而能够为磨煤的控制提供有价值的参考数据，并保证了锅炉煤体的充分燃烧；

(2)基于对初步分割出的各个目标子图像进行变换处理，以实现对各个目标子图像分别对应的各个目标进行的进一步的定位，从而提高了目标识别的精度；

(3)通过对图像的三基色的均值统计分析，确定采用三基色光学特性进行复原滤波处理的相应的各个权重系数，从而提高了复原滤波处理后的图像的滤波效果。

具体实施方式

下面将对本发明的现场磨煤型智能化锅炉的实施方案进行详细说明。

现有技术中，为了便于煤体的充分燃烧，一般在锅炉进煤通道前都放置有磨煤机，将每一个进入的煤体磨到燃烧所需范围，但是这种方式中，磨煤的力度很难控制。为了克服上述不足，本发明搭建了一种现场磨煤型智能化锅炉。

根据本发明实施方案示出的现场磨煤型智能化锅炉包括：

火检探测设备，内置有CCD传感单元、温度检测单元和实时冷却单元；

其中，所述CCD传感单元用于对锅炉内部环境进行成像，以获得内部环境图像，并输出所述内部环境图像，所述温度检测单元设置在所述CCD传感单元上，用于检测并输出所述CCD传感单元上的设备温度，所述实时冷却单元与所述温度检测单元连接，用于基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略。

接着，继续对本发明的现场磨煤型智能化锅炉的具体结构进行进一步的说明。

在所述现场磨煤型智能化锅炉中，还包括：

基色分析设备，与所述火检探测设备连接用于接收所述内部环境图像，获取所述内部环境图像中每一个像素点的红色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的红色基色值进行求均值处理以获得红色均值，获取所述内部环境图像中每一个像素点的绿色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的绿色基色值进行求均值处理以获得绿色均值，获取所述内部环境图像中每一个像素点的蓝色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的蓝色基色值进行求均值处理以获得蓝色均值。

在所述现场磨煤型智能化锅炉中，还包括：

比例处理设备，与所述基色分析设备连接，用于分别基于所述红色均值、所述绿色均值和所述蓝色均值确定红色权重值、绿色权重值和蓝色权重值，其中，所述红色均值与所述红色权重值成正比，所述绿色均值与所述绿色权重值成正比，所述蓝色均值与所述蓝色权重值成正比；

复原滤波处理设备，分别与所述比例处理设备和所述基色分析设备连接，用于基于针对红色波长范围的红色光的火检探测设备的光学系统的光学特性、红色权重值、绿色波长范围的绿色光的火检探测设备的光学系统的光学特性、绿色权重值、蓝色波长范围的蓝色光的火检探测设备的光学系统的光学特性和蓝色权重值对所述内部环境图像进行复原滤波处理，以获得滤波后图像；

外形检测设备，与所述复原滤波处理设备连接，用于接收所述滤波后图像，对所述滤波后图像的每一个像素点的像素值进行基于周围像素点像素值的梯度计算，将梯度超限的像素点作为初步外形点，将所述滤波后图像中的各个初步外形点进行拟合以获得所述滤波后图像中的各个目标分别对应的各个目标子图像；

变换处理设备，与所述外形检测设备连接，用于接收所述滤波后图像以及所述滤波后图像中的各个目标子图像，对每一个目标子图像执行以下变换处理：对所述目标子图像执行Hough变换，以提取出所述目标子图像的直线信息和曲线信息，基于所述直线信息和所述曲线信息对目标进行进一步定位，以获得所述目标子图像中的、进一步定位后的目标图案；所述变换处理设备输出各个目标子图像对应的各个目标图案；

煤体颗粒提取设备，与所述变换处理设备连接，用于接收所述各个目标图案，基于煤体上限灰度阈值和煤体下限灰度阈值提取出各个目标图案中的每一个煤体像素点，将每一个目标图案中的各个煤体像素点拟合成多个煤体颗粒目标，将所有煤体颗粒目标中出现频率最多的径向长度作为目标径向长度输出；

磨煤控制设备，与所述煤体颗粒提取设备连接，用于接收所述目标径向长度，并在所述目标径向长度超过预设长度阈值时，发送磨煤驱动信号，还用于在所述目标径向长度小于等于预设长度阈值时，发送煤体过细信号；

磨煤执行设备，与所述磨煤控制设备连接，用于在接收到所述磨煤驱动信号时，加大磨煤功率以提高磨煤力度，还用于在接收到所述煤体过细信号时，保持当前磨煤功率以保持磨煤力度。

在所述现场磨煤型智能化锅炉中：

红色权重值用于所述复原滤波处理使用红色波长范围的红色光的火检探测设备的光学系统的光学特性时进行加权，绿色权重值用于所述复原滤波处理使用绿色波长范围的绿色光的火检探测设备的光学系统的光学特性时进行加权，蓝色权重值用于所述复原滤波处理使用蓝色波长范围的蓝色光的火检探测设备的光学系统的光学特性时进行加权。

在所述现场磨煤型智能化锅炉中：

在所述实时冷却单元中，基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略包括：采用向所述CCD传感单元吹送冷却风的方式对所述CCD传感单元执行冷却。

在所述现场磨煤型智能化锅炉中：

在所述实时冷却单元中，基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略还包括：所述设备温度越高，向所述CCD传感单元吹送的冷却风的风速越大。

在所述现场磨煤型智能化锅炉中：

所述火检探测设备还包括探头，用于封装所述CCD传感单元、所述温度检测单元和所述实时冷却单元，采用透明耐火材料铸造所述探头的外壳。

另外，可以采用CMOS传感单元替换所述CCD传感单元。CMOS传感单元是一种典型的固体成像传感器，与CCD有着共同的历史渊源。CMOS传感单元通常由像敏单元阵列、行驱动器、列驱动器、时序控制逻辑、AD转换器、数据总线输出接口、控制接口等几部分组成,这几部分通常都被集成在同一块硅片上。其工作过程一般可分为复位、光电转换、积分、读出几部分。

在实现CMOS传感单元的芯片上还可以集成其他数字信号处理电路，如AD转换器、自动曝光量控制、非均匀补偿、白平衡处理、黑电平控制、伽玛校正等，为了进行快速计算甚至可以将具有可编程功能的DSP器件与CMOS器件集成在一起，从而组成单片数字相机及图像处理系统。

采用本发明的现场磨煤型智能化锅炉，针对现有技术中锅炉磨煤力度难以精细把握的技术问题，一方面，通过对图像的三基色的均值统计分析，确定采用三基色光学特性进行复原滤波处理的相应的各个权重系数，从而提高了复原滤波处理后的图像的滤波效果；另一方面，基于对初步分割出的各个目标子图像进行变换处理，以实现对各个目标子图像分别对应的各个目标进行的进一步的定位，从而提高了目标识别的精度；尤为关键的是，基于锅炉内部图像识别多个煤体颗粒目标，并进一步计算每一个煤体颗粒目标的径向长度，将多个煤体颗粒目标中出现频率最多的径向长度作为目标径向长度，从而能够为磨煤的控制提供有价值的参考数据，并保证了锅炉煤体的充分燃烧。

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)

1.一种现场磨煤型智能化锅炉，其特征在于，所述锅炉包括：

火检探测设备，内置有CCD传感单元、温度检测单元和实时冷却单元；

其中，所述CCD传感单元用于对锅炉内部环境进行成像，以获得内部环境图像，并输出所述内部环境图像，所述温度检测单元设置在所述CCD传感单元上，用于检测并输出所述CCD传感单元上的设备温度，所述实时冷却单元与所述温度检测单元连接，用于基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略；

基色分析设备，与所述火检探测设备连接用于接收所述内部环境图像，获取所述内部环境图像中每一个像素点的红色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的红色基色值进行求均值处理以获得红色均值，获取所述内部环境图像中每一个像素点的绿色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的绿色基色值进行求均值处理以获得绿色均值，获取所述内部环境图像中每一个像素点的蓝色基色值，以对所述内部环境图像中各个像素点的蓝色基色值进行求均值处理以获得蓝色均值；

比例处理设备，与所述基色分析设备连接，用于分别基于所述红色均值、所述绿色均值和所述蓝色均值确定红色权重值、绿色权重值和蓝色权重值，其中，所述红色均值与所述红色权重值成正比，所述绿色均值与所述绿色权重值成正比，所述蓝色均值与所述蓝色权重值成正比；

复原滤波处理设备，分别与所述比例处理设备和所述基色分析设备连接，用于基于针对红色波长范围的红色光的火检探测设备的光学系统的光学特性、红色权重值、绿色波长范围的绿色光的火检探测设备的光学系统的光学特性、绿色权重值、蓝色波长范围的蓝色光的火检探测设备的光学系统的光学特性和蓝色权重值对所述内部环境图像进行复原滤波处理，以获得滤波后图像；

外形检测设备，与所述复原滤波处理设备连接，用于接收所述滤波后图像，对所述滤波后图像的每一个像素点的像素值进行基于周围像素点像素值的梯度计算，将梯度超限的像素点作为初步外形点，将所述滤波后图像中的各个初步外形点进行拟合以获得所述滤波后图像中的各个目标分别对应的各个目标子图像；

变换处理设备，与所述外形检测设备连接，用于接收所述滤波后图像以及所述滤波后图像中的各个目标子图像，对每一个目标子图像执行以下变换处理：对所述目标子图像执行Hough变换，以提取出所述目标子图像的直线信息和曲线信息，基于所述直线信息和所述曲线信息对目标进行进一步定位，以获得所述目标子图像中的、进一步定位后的目标图案；所述变换处理设备输出各个目标子图像对应的各个目标图案；

煤体颗粒提取设备，与所述变换处理设备连接，用于接收所述各个目标图案，基于煤体上限灰度阈值和煤体下限灰度阈值提取出各个目标图案中的每一个煤体像素点，将每一个目标图案中的各个煤体像素点拟合成多个煤体颗粒目标，将所有煤体颗粒目标中出现频率最多的径向长度作为目标径向长度输出；

磨煤控制设备，与所述煤体颗粒提取设备连接，用于接收所述目标径向长度，并在所述目标径向长度超过预设长度阈值时，发送磨煤驱动信号，还用于在所述目标径向长度小于等于预设长度阈值时，发送煤体过细信号；

磨煤执行设备，与所述磨煤控制设备连接，用于在接收到所述磨煤驱动信号时，加大磨煤功率以提高磨煤力度，还用于在接收到所述煤体过细信号时，保持当前磨煤功率以保持磨煤力度。

2.如权利要求1所述的现场磨煤型智能化锅炉，其特征在于：

红色权重值用于所述复原滤波处理使用红色波长范围的红色光的火检探测设备的光学系统的光学特性时进行加权，绿色权重值用于所述复原滤波处理使用绿色波长范围的绿色光的火检探测设备的光学系统的光学特性时进行加权，蓝色权重值用于所述复原滤波处理使用蓝色波长范围的蓝色光的火检探测设备的光学系统的光学特性时进行加权。

3.如权利要求2所述的现场磨煤型智能化锅炉，其特征在于：

在所述实时冷却单元中，基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略包括：采用向所述CCD传感单元吹送冷却风的方式对所述CCD传感单元执行冷却。

4.如权利要求3所述的现场磨煤型智能化锅炉，其特征在于：

在所述实时冷却单元中，基于所述设备温度确定对所述CCD传感单元执行的冷却策略还包括：所述设备温度越高，向所述CCD传感单元吹送的冷却风的风速越大。

5.如权利要求4所述的现场磨煤型智能化锅炉，其特征在于：

所述火检探测设备还包括探头，用于封装所述CCD传感单元、所述温度检测单元和所述实时冷却单元，采用透明耐火材料铸造所述探头的外壳。