CN112347878A - 一种水泥烧成过程看火信号辨识处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水泥烧成过程看火信号的辨识方法及装置，包括支持流协议高清数字监控摄像机，视频流画面截取上传装置和看火信号图像分析装置，用于对看火监控信号进行识别处理。本发明可为未安装专业看火摄像头的工厂进行看火图像识别，并且输出的结果可被专家控制系统或信息管理系统调用，辅助自动化或人工操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥烧成过程看火信号辨识处理方法及装置，具体的是针对水泥行业中通过高清摄像头对回转窑及篦冷机内火焰画面进行判别与识别方法。
背景技术
烧成系统是水泥熟料生产过程中的核心，回转窑中生料至熟料的转变为化学过程，普通的传感器很难直接将窑内的情况准确反映出来，仅依靠电流，压力等一般数据无法准确获知窑内情况，需要借助其他维度的数据对回转窑内情况进行分析。工厂一般采用高清摄像机监控回转窑内火焰亮度及形态，辅助操作人员进行控制。普通高清摄像机不具备与先进控制系统联动条件，导致先进控制系统智能通过某一维度数据进行调节，无法全面掌握窑内情况，一般水泥企业不会配备专业看火摄像头进行温度识别以及火焰形态判断。
发明内容
针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种水泥烧成过程看火信号辨识处理装置，包括支持流协议高清数字监控摄像机，视频流画面截取上传装置和看火信号图像分析装置，
所述支持流协议高清数字监控摄像机用于拍摄回转窑内火焰亮度画面，且支持RTSP实时流传输协议，稳定输出视频流，用于图像分析；
所述视频流画面截取上传装置用于定时从视频流中抓取关键帧，形成静态图片，并上传至云服务器，进行关键信息分析；
所述看火信号图像分析装置，用于对已上传的图片进行图像分析，识别高清数字监控摄像机拍摄的回转窑内火焰形状和亮度，以及是否有飞砂情况存在，输出辨识结果存储于云数据库，用于专家系统或信息管理系统调用。
进一步的，还包括视频编码器，所述视频编码器用于对不支持RTSP实时流传输协议的普通摄像机，将其信号转换为数字格式，输出RTSP视频流，用于图像分析。
进一步的，所述视频流画面截取上传装置设置在与支持流协议高清数字监控摄像机处于同一局域网内的高性能服务器上，视频流信号通过TCP通讯传输至视频流画面截取上传装置，所述视频流画面截取上传装置定期截取接收到的视频流的当前帧，上传至指定云数据库，并触发所述看火信号图像分析装置。
进一步的，所述视频流画面截取上传装置能同时传输多个监控画面的图像，截取当前帧的时间间隔可设置，上传地址可设置，支持主流云数据库。
进一步的，所述看火信号图像分析装置对已截取的视频帧的图像进行分析，综合火焰亮度及形状等因素，得出推荐结论并保存至数据库；对回转窑内火焰画面分成五级，按亮度由低到高顺序排序，输出结果保存至云数据库中；对篦冷机内火焰画面，根据综合火焰形状及范围分为三级。
本发明还提供了一种水泥烧成过程看火信号辨识处理方法，包括如下步骤：拍摄回转窑或篦冷机内火焰亮度画面，通过TCP通讯，RTSP协议，获取视频流信号，并定时截取视频帧，将截取的图像上传至云服务器，同时触发图像识别算法的调用，进行视频分析，综合火焰明亮度以及形态，推荐出当前火焰明亮等级。
进一步的，对回转窑内火焰亮度画面共分为五级，由明亮度由低到高依次排序，其中：
Ⅰ级代表火焰明亮度最差，火焰形态难以分辨，飞砂大，建议立即对燃料以及喂料进行调整；
Ⅱ级代表火焰明亮度较差，火焰形态略微可分辨，建议立即进行调整；
Ⅲ级代表火焰明亮度一般，火焰形态可分辨，建议观察一段时间后再作调整；
Ⅳ级代表火焰明亮度较好，火焰形态可分辨，在燃烧器附近形成部分光晕，基本无飞砂，建议维持当前状态；
Ⅴ级代表火焰明亮度很好，火焰形态可分辨，在燃烧器附近形成完整光晕，无飞砂，建议可执行减少燃料或提高喂料的操作。
进一步的，根据篦冷机看火视频图像分析，综合火焰形状及范围，分为三级，其中：
Ⅰ级代表窑况极差，即将出现或已经出现“堆雪人”现象，建议立即进行操作；
Ⅱ级代表火焰明亮度一般，基本无飞砂，基本无出现“堆雪人”风险，建议维持当前操作；
Ⅲ级代表火焰明亮度较好，无异常状况发生，建议略微增加产量或降低燃料使用量。
进一步的，还包括将看火信号图像分析识别结果推送至控制系统中，作为辅助变量，对烧成车间关键参数进行预调整。
进一步的，还包括将看火信号图像分析装置识别结果对接企业信息管理系统，当出现异常状况时，及时进行报警，并推送至水泥企业管理人员和一线操作人员。
本发明可为未安装专业看火摄像头的工厂进行看火图像识别，并且输出的结果可被专家控制系统或信息管理系统调用，辅助自动化或人工操作。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
本发明的水泥烧成过程看火信号辨识处理方法及装置，是对高清数字摄像机拍摄的回转窑或篦冷机内火焰画面进行看火信号处理的装置，采用RTSP协议进行定时截取当前帧，将截取的图像传送至看火信号图像分析装置进行分析，综合火焰明亮度以及形态，推荐出当前火焰明亮等级。
所述看火信号处理装置，需要支持RTSP协议的高清网络摄像机输出信号的流地址。流地址一般由高清网络摄像机所配置的网络IP，用户名及密码，设备端口，编码类型，通道序号，码流类型组成，通过确定设备控制台确认上述信息。不同厂家的高清网络摄像机流地址略有不同。若非网络摄像机，则需要增加视频编码器，将模拟信号转换为数字信号，提供视频流信号。具体流地址需参考视频编码器设置。
所述看火信号处理装置，具备自动截取指定流地址视频信号当前帧的功能。截取的图片自动上传至指定云数据库。可在本地服务器进行备份，供后期查询。截取的图片文件命名格式为截取时间点年、月、日、时、分、秒组合。图片文件以小时为单位分区，每小时内的图片将被保存在以当前小时命名的文件路径下。保存路径，命名格式，命名前缀可人工设置。自动截取视频流当前帧的时间间隔可以修改，针对不同需求设置不同时间间隔，最短时间间隔1秒钟。
所述看火信号处理装置，具备监测截取视频流当前帧是否成功功能。若监测到300s内，无新图片上传至指定路径，将会进行报警提示。并自动重新运行看火信号处理装置。报警触发时间可设置。
所述看火信号图像分析装置，通过对上传至指定地址的图像进行图像分析，输出当前回转窑内火焰状态推荐参数。在装置正常运行前，需要人工对历史图片进行标定。通过积累的操作经验，将历史图片人工标定为五级，其中分级标准为：
Ⅰ级代表火焰明亮度最差，火焰形态难以分辨，飞砂大，建议立即对燃料以及喂料进行调整；
Ⅱ级代表火焰明亮度较差，火焰形态略微可分辨，建议立即进行调整；
Ⅲ级代表火焰明亮度一般，火焰形态可分辨，建议观察一段时间后再作调整；
Ⅳ级代表火焰明亮度较好，火焰形态可分辨，在燃烧器附近形成部分光晕，基本无飞砂，建议维持当前状态；
Ⅴ级代表火焰明亮度很好，火焰形态可分辨，在燃烧器附近形成完整光晕，无飞砂，建议可执行减少燃料或提高喂料的操作。
对每种级别图片进行一定数量的标定，用于神经网络算法进行训练。每种图片不少于100张。将当前图片的像素转换为标准色值，与人工标定的图片转换后的颜色阈值比对，多次训练调整后，使神经网络算法输出结果尽可能与人工标定结果相同。输出结果存储至指定数据库，存储位置可修改。结果可供企业先进控制系统或信息管理系统调用。
本发明与工业现场紧密联系，是针对水泥工业存在的无法将看火图像与先进控制系统或信息管理系统互通的问题所发明，提高了水泥行业自动化控制系统涉及的数据维度，同时辅助人工操作，具有较大意义。
Claims (10)
1.一种水泥烧成过程看火信号辨识处理装置，包括支持流协议高清数字监控摄像机，视频流画面截取上传装置和看火信号图像分析装置，其特征在于：
所述支持流协议高清数字监控摄像机用于拍摄回转窑内火焰亮度画面，且支持RTSP实时流传输协议，稳定输出视频流，用于图像分析；
所述视频流画面截取上传装置用于定时从视频流中抓取关键帧，形成静态图片，并上传至云服务器，进行关键信息分析；
所述看火信号图像分析装置，用于对已上传的图片进行图像分析，识别高清数字监控摄像机拍摄的回转窑内火焰形状和亮度，以及是否有飞砂情况存在，输出辨识结果存储于云数据库，用于专家系统或信息管理系统调用。
2.如权利要求1所述的水泥烧成过程看火信号辨识处理装置，其特征在于：还包括视频编码器，所述视频编码器用于对不支持RTSP实时流传输协议的普通摄像机，将其信号转换为数字格式，输出RTSP视频流，用于图像分析。
3.如权利要求1所述的水泥烧成过程看火信号辨识处理装置，其特征在于：所述视频流画面截取上传装置设置在与支持流协议高清数字监控摄像机处于同一局域网内的高性能服务器上，视频流信号通过TCP通讯传输至视频流画面截取上传装置，所述视频流画面截取上传装置定期截取接收到的视频流的当前帧，上传至指定云数据库，并触发所述看火信号图像分析装置。
4.如权利要求1所述的水泥烧成过程看火信号辨识处理装置，其特征在于：所述视频流画面截取上传装置能同时传输多个监控画面的图像，截取当前帧的时间间隔可设置，上传地址可设置，支持主流云数据库。
5.如权利要求1所述的水泥烧成过程看火信号辨识处理装置，其特征在于：所述看火信号图像分析装置对已截取的视频帧的图像进行分析，综合火焰亮度及形状等因素，得出推荐结论并保存至数据库；对回转窑内火焰画面分成五级，按亮度由低到高顺序排序，输出结果保存至云数据库中；对篦冷机内火焰画面，根据综合火焰形状及范围分为三级。
6.一种水泥烧成过程看火信号辨识处理方法，包括如下步骤：拍摄回转窑或篦冷机内火焰亮度画面，通过TCP通讯，RTSP协议，获取视频流信号，并定时截取视频帧，将截取的图像上传至云服务器，同时触发图像识别算法的调用，进行视频分析，综合火焰明亮度以及形态，推荐出当前火焰明亮等级。
7.如权利要求6的水泥烧成过程看火信号辨识处理方法，其特征在于：对回转窑内火焰亮度画面共分为五级，由明亮度由低到高依次排序，其中：
Ⅰ级代表火焰明亮度最差，火焰形态难以分辨，飞砂大，建议立即对燃料以及喂料进行调整；
Ⅱ级代表火焰明亮度较差，火焰形态略微可分辨，建议立即进行调整；
Ⅲ级代表火焰明亮度一般，火焰形态可分辨，建议观察一段时间后再作调整；
Ⅳ级代表火焰明亮度较好，火焰形态可分辨，在燃烧器附近形成部分光晕，基本无飞砂，建议维持当前状态；
Ⅴ级代表火焰明亮度很好，火焰形态可分辨，在燃烧器附近形成完整光晕，无飞砂，建议可执行减少燃料或提高喂料的操作。
8.如权利要求6的水泥烧成过程看火信号辨识处理方法，其特征在于：根据篦冷机看火视频图像分析，综合火焰形状及范围，分为三级，其中：
Ⅰ级代表窑况极差，即将出现或已经出现“堆雪人”现象，建议立即进行操作；
Ⅱ级代表火焰明亮度一般，基本无飞砂，基本无出现“堆雪人”风险，建议维持当前操作；
Ⅲ级代表火焰明亮度较好，无异常状况发生，建议略微增加产量或降低燃料使用量。
9.如权利要求6的水泥烧成过程看火信号辨识处理方法，其特征在于：还包括将看火信号图像分析识别结果推送至控制系统中，作为辅助变量，对烧成车间关键参数进行预调整。
10.如权利要求6的水泥烧成过程看火信号辨识处理方法，其特征在于：还包括将看火信号图像分析装置识别结果对接企业信息管理系统，当出现异常状况时，及时进行报警，并推送至水泥企业管理人员和一线操作人员。
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