CN110241274A - 一种观察高炉喷煤情况的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种观察高炉喷煤情况的方法，属于高炉喷煤装置状态监测技术领域，所述方法包括：在高炉风口窥视孔外侧树立一块正对高炉风口窥视孔的成像板；摄像模块与成像板成一夹角倾斜设置在高炉风口窥视孔与成像板之间，摄像模块对成像板上的影像进行记录，将图像传递到图像采集模块；图像采集模块将图像转换为灰度图像；对灰度图像进行二值化处理转换成喷煤图像，喷煤图像中的煤团用黑色表示，其余部分用白色表示；计算黑色区域与白色区域比值N，N小于等于设定值时，煤枪堵塞，本发明将摄像模块与高炉距离拉远，省去了摄像模块的冷却装置，降低了成本，通过对成像板上的影像的处理，可以判断煤枪的状态，不妨碍人工观察炉内煤枪工作情况。

Description

一种观察高炉喷煤情况的方法
技术领域
本发明涉及一种观察高炉喷煤情况的方法，属于高炉喷煤装置状态监测技术领域。
背景技术
在高炉实际生产中，高炉的水煤工经常发现风口堵枪，需要及时对煤枪进行吹扫才能保证正常喷煤。分析发现，造成堵枪的原因有两种：(1)煤粉挥发份偏高，胶质层结黑焦，粘在风口造成堵枪；(2)煤粉的灰熔点过低，灰分熔化后部分粘在风口煤枪处，呈灰白色渣。风口煤枪堵煤如不能及时发现处理，将导致其它未堵枪风口的实际喷煤量过大，不利于煤粉的充分燃烧和反应，高炉只能处于较低水平喷煤量冶炼状态。高炉均匀喷吹煤粉，会使炉缸热量分配均匀，有利于提高风口的氧气过剩系数，促进高炉生产的顺行和喷煤量的提高。平时高炉的煤枪检查和疏通全部由水煤工负责，为保证煤粉的均匀喷吹，高炉要求值班工长和水粉工每小时观察风口喷煤情况一次，主要是通过风口观察或分配器压力来判断：当某个风口看不到煤粉，说明该处喷枪或支管已发生堵塞，当煤粉分配器压力升高，说明有几个风口或支管已发生堵塞。要求岗位人员及时发现喷煤堵枪现象，并在第一时间处理，保证全部20个风口煤粉的均匀喷吹，促进炉况稳定。但由于水煤工需要负责点检检查炉体的水系统、炉前风口的状态，炉体的煤气检漏等工作，平时总是不能及时发现喷煤堵枪，给生产造成了很大的影响为防止喷煤在高炉风口内堆积而引起风口及热风围管爆炸的发生，在高炉风口采用探测技术，即采用有源摄像机安装在高炉风口，以对高炉风口燃烧状态及火焰温度进行监测的监测装置。其缺点在于：由于高炉风口窥视孔径小、环境温度高、干扰大，不利于有源摄像机的安装使用，且在炼铁中风口属于易损部位，检修频繁，从而造成有源摄像机使用寿命短，使用价值受限。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种使用方便、维护简单的观察高炉喷煤情况的方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种观察高炉喷煤情况的方法，所述方法包括：步骤a在高炉风口窥视孔外侧树立一块正对高炉风口窥视孔的成像板；步骤b摄像模块与成像板成一夹角倾斜设置在高炉风口窥视孔与成像板之间，摄像模块对成像板上的影像进行记录，将图像传递到图像采集模块；步骤c图像采集模块将图像转换为灰度图像；步骤d对灰度图像进行二值化处理转换成喷煤图像，喷煤图像中的煤团用黑色表示，其余部分用白色表示；步骤e计算黑色区域与白色区域面积的比值N，N小于等于设定值时，煤枪堵塞。
本发明技术方案的进一步改进在于：对获取的喷煤图像进行存储，将存储的喷煤图像黑色区域与新获取喷煤图像黑色区域进行对比，新获取喷煤图像与存储的喷煤图像的比值M，M大于波动值时煤枪冷料下落堆积。
本发明技术方案的进一步改进在于：图像转换为灰度图像，灰度g＝0.3R+0.59G+0.11B。
本发明技术方案的进一步改进在于：对灰度图像进行二值化处理转换成喷煤图像，T为二值化阈值，T是根据最大类间方差算法遍历求得的类间方差最大时的值。
本发明技术方案的进一步改进在于：黑色区域与白色区域比值的设定值是基于煤枪关闭时喷煤图像的黑色区域与白色区域的比值为一常数C。
本发明技术方案的进一步改进在于：波动值是1.8。
本发明技术方案的进一步改进在于：成像板与高炉风口窥视孔距离500mm。由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：利用成像板将摄像模块与高炉风口窥视孔分离开，延长了摄像模块的使用寿命还省去了冷却装置。摄像模块和成像板之间的夹角避免了摄像模块挡住高炉风口窥视孔成像在成像板。图像采集模块将图像转换成灰度图像，加快了图像的处理速度，提高了工作效率。对灰度图像进行二值化处理，方便计算。利用区域的面积比值来判断煤枪的工作状态，判断结果准确。对获取的喷煤图像进行存储可以对比图像判断煤枪工作状态还可以保存数据便于以后分析。灰度图像转换公式选取了效果适宜的处理算法。对图像二值化处理选取了计算原理简单的算法。煤枪关闭的喷煤图像作为基准，便于工作人员判断和技术人员进行修改。波动值是便于工作人员判断煤枪工作状态的参考值，便于及时发现异常状态。成像板与高炉风口窥视孔的距离在500mm时成像效果最佳。
附图说明
图1是本发明原理框图；
图2是本发明硬件示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1和图2所示，一种观察高炉喷煤情况的方法，所述方法包括：
步骤a在高炉风口窥视孔外侧树立一块正对高炉风口窥视孔的成像板；
步骤b摄像模块与成像板成一夹角倾斜设置在高炉风口窥视孔与成像板之间，摄像模块对成像板上的影像进行记录，将图像传递到图像采集模块；步骤c图像采集模块将图像转换为灰度图像；步骤d对灰度图像进行二值化处理转换成喷煤图像，喷煤图像中的煤团用黑色表示，其余部分用白色表示；步骤e计算黑色区域与白色区域比值N，N小于等于设定值时，煤枪堵塞。对获取的喷煤图像进行存储，将存储的喷煤图像黑色区域与新获取喷煤图像黑色区域进行对比，新获取喷煤图像与存储的喷煤图像的比值M，M大于波动值时表示煤枪冷料下落堆积。摄像模块是CCD摄像机或高速摄像机，将图像传输至图像采集模块，图像采集模块对图像进行处理。图像采集模块是安装在计算机主板上的图像采集卡。
图像转换为灰度图像，灰度g＝0.3R+0.59G+0.11B。数字图像分为彩色图像和灰度图像，在RGB模型中，若R＝G+B，则表示一种灰度颜色，其中R＝G＝B,他们的值叫做灰度值，用g来表示。由于彩色图像的存储占用很大空间，因此在对图像进行识别等处理过程中先将彩色图像转换为灰度图像以加快后续工作运算。R、G、B的取值范围是0-255，所以灰度级别是256级。使用加权平均值法，基于人眼对绿色敏感度最高对蓝色敏感度最低，R权值0.9，G权值1.77，B权值0.33，即得到灰度g＝0.3R+0.59G+0.11B。此时得到的灰度图像效果最佳。
一幅灰度喷煤图像其大小为M行N列，用∫(x,y)(0≤x≤M,0≤Y≤N)表示点(x,y)的灰度像素值。二值化处理用来表示，T为二值化阈值，T是根据最大类间方差算法遍历求得的类间方差最大时的值。经过二值化处理后，煤团区域和风口回旋区域会由黑白两种颜色分开，选择不同阈值得到不同的二值化结果。使用最大类间差方法，设原始图像公式：记M＝256单通道灰度分级，Sum＝像素总数；
背景像素占比目标像素占比
背景平均灰度值
前景的平均灰度值O～M灰度区间的灰度累计值μ＝μ1*ω1+μ2*ω2
类间方差g＝ω1*(μ-μ1)2+ω2*(μ-μ2)2
简化后，g＝ω1*ω2*(μ1-μ2)2。在1到M间遍历灰度值，灰度值为T时，类间方差g最大，T对应的值为最佳阈值。
黑色区域与白色区域比值的设定值是基于煤枪关闭时喷煤图像的黑色区域与白色区域比值为一常数C，煤枪关闭时喷煤图像上煤枪形成的黑色区域面积固定，该面积与白色区域比值为常数C，由于煤枪放置角度及位置原因煤枪在喷煤图像上形成的黑色区域不相等，常数C对于不同的煤枪所使用的值是不同的。对获取的喷煤图像进行存储，将存储的喷煤图像黑色区域与新获取喷煤图像黑色区域进行对比，煤枪工作状态稳定时，喷煤图像上的黑色区域面积大小稳定。煤枪工作状态波动，煤枪喷料冷料堆积时，图像黑色区域扩大超过正常工作时黑色区域面积。新获取喷煤图像与存储的喷煤图像的比值M是两张图像黑色区域面积的比值，M大于波动值1.8时判断煤枪冷料下落堆积。成像板与高炉风口窥视孔距离可调节，成像板与高炉风口窥视孔距离500mm时成像板上成像最清晰。

Claims (7)

1.一种观察高炉喷煤情况的方法，其特征在于所述方法包括：
步骤a、在高炉风口窥视孔外侧树立一块正对高炉风口窥视孔的成像板；
步骤b、摄像模块与成像板成一夹角倾斜设置在高炉风口窥视孔与成像板之间，摄像模块对成像板上的影像进行记录，将图像传递到图像采集模块；
步骤c、图像采集模块将图像转换为灰度图像；
步骤d、对灰度图像进行二值化处理转换成喷煤图像，喷煤图像中的煤团用黑色表示，其余部分用白色表示；
步骤e、计算黑色区域与白色区域面积的比值N，N小于等于设定值时，煤枪堵塞。
2.根据权利要求1所述的观察高炉喷煤情况的方法，其中，所述方法还包括：对获取的喷煤图像进行存储，将存储的喷煤图像黑色区域与新获取喷煤图像黑色区域进行对比，新获取喷煤图像与存储的喷煤图像的比值M，M大于波动值时煤枪冷料下落堆积。
3.根据权利要求2所述的观察高炉喷煤情况的方法，其中，所述方法还包括：图像转换为灰度图像，灰度g＝0.3R+0.59G+0.11B。
4.根据权利要求3所述的观察高炉喷煤情况的方法，其中，所述方法还包括：对灰度图像进行二值化处理转换成喷煤图像，T为二值化阈值，T是根据最大类间方差算法遍历求得的类间方差最大时的值。
5.根据权利要求4所述的观察高炉喷煤情况的方法，其中，所述方法还包括：黑色区域与白色区域比值的设定值是基于煤枪关闭时喷煤图像的黑色区域与白色区域的比值为一常数C。
6.根据权利要求4所述的观察高炉喷煤情况的方法，其中，所述方法还包括：波动值是1.8。
7.根据权利要求6所述的观察高炉喷煤情况的方法，其中，所述方法还包括：成像板与高炉风口窥视孔距离500mm。
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