JP2963009B2 - Combustion determination / control method and determination / control device using color image - Google Patents

Combustion determination / control method and determination / control device using color image

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JP2963009B2
JP2963009B2 JP6204275A JP20427594A JP2963009B2 JP 2963009 B2 JP2963009 B2 JP 2963009B2 JP 6204275 A JP6204275 A JP 6204275A JP 20427594 A JP20427594 A JP 20427594A JP 2963009 B2 JP2963009 B2 JP 2963009B2
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功 月本
博 藤山
則雄 豊嶋
英隆 宮崎
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は燃焼判定・制御方法およ
び判定・制御装置に関する。さらに詳しくは、カラー画
像を利用した燃焼判定・制御方法および判定・制御装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion judgment / control method and a judgment / control device. More specifically, the present invention relates to a combustion determination / control method and a determination / control device using a color image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、ごみ焼却炉やボイラ等の燃焼
装置においては、燃焼が正しくなされているか否かをみ
るために、燃焼状態の判定や燃焼診断がなされている。
これは燃焼が正しくなされていない場合には、NOX
COや煤塵が発生し、大気汚染の原因となるからであ
る。また、この判定結果や診断結果を用いて燃焼制御を
行い、NOXやCOや煤塵の発生を抑制することがなさ
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a combustion device such as a refuse incinerator or a boiler, a determination of a combustion state and a diagnosis of combustion are performed in order to check whether or not combustion is performed correctly.
This is the case where combustion is not performed correctly, NO X and CO and soot is generated, because cause air pollution. Also, make this determination result and diagnostic result combustion control using, making it possible to suppress the generation of the NO X and CO and dust have been made.

【0003】この燃焼判定方法および判定装置あるいは
燃焼診断方法および診断装置に関しては、従来より種々
の提案がなされている。
Various proposals have heretofore been made for the combustion judging method and the judging device or the combustion diagnosing method and the diagnosing device.

【0004】例えば、特開平1ー263414号公報に
は、バーナの燃焼状態を診断する燃焼診断方法におい
て、火炎の形状及び燃焼のプロセス量を計測し、火炎の
形状と燃焼のプロセス量との相関関係を表すモデルを同
定し、前記モデルを用いて火炎の形状から燃焼のプロセ
ス量を推定することを特徴とする火炎形状計測による燃
焼診断方法が提案されている。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-263414 discloses a combustion diagnosis method for diagnosing the combustion state of a burner, in which the shape of a flame and the amount of combustion process are measured, and the correlation between the shape of the flame and the amount of combustion process is measured. There has been proposed a combustion diagnosis method based on flame shape measurement, characterized by identifying a model representing the relationship and estimating a combustion process amount from a flame shape using the model.

【0005】しかしながら、特開平1ー263414号
公報の提案にかかわる燃焼診断方法においては、NOX
やCOやO2や灰中未燃分等の測定に時間がかかる燃焼
のプロセス量の計測が必要となるために、燃焼診断に相
当の時間遅れを伴うということになる。かかる時間遅れ
は、例えばストーカ炉による燃焼方式のように燃焼に数
十分を要する場合にはさほど問題にはならないが、例え
ば流動床炉のように燃焼が十数秒でなされる場合には、
診断結果が実際の燃焼にマッチしないという問題を生ず
る。
However, in the combustion diagnosis method according to the proposal of Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-263414, NO X
Since it is necessary to measure the amount of combustion process which takes time to measure CO, O 2 , unburned components in ash, etc., a considerable time delay is caused in combustion diagnosis. Such a time delay is not so problematic when combustion takes several tens of minutes, for example, as in a combustion system using a stoker furnace, but when combustion takes place in over ten seconds, for example, as in a fluidized bed furnace,
The problem arises that the diagnostic results do not match the actual combustion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、時間遅れが実
用上問題とならない程度に低減される燃焼判定方法およ
び判定装置を提供することを主たる目的とし、さらにそ
の結果を用いた燃焼制御方法および燃焼制御装置を提供
することをも目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a method and an apparatus for judging combustion in which a time delay is reduced to a level that does not cause a practical problem. It is another object of the present invention to provide a combustion control method and a combustion control device using the results.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる従来
技術の問題点に対し鋭意研究した結果、燃焼状態に応じ
て火炎の輝度ばかりでなく色彩も変化するが、これらの
変化が燃焼状態と相関関係を有し、その相関関係がある
特定の表色系の色度座標から求められる特徴パラメータ
に依存していることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
The present inventors have conducted intensive studies on the problems of the prior art. As a result, not only the brightness but also the color of the flame change according to the combustion state. It has been found that the correlation is dependent on characteristic parameters obtained from chromaticity coordinates of a specific color system, and the present invention has been completed.

【0008】 すなわち、本発明の第1発明は、プロセ
ス状態量を計測する手順と、燃焼状態をカラー画像で撮
像する手順と、得られたカラー画像を画像処理して赤成
分、緑成分および青成分の3成分画像に分ける手順と、
得られた赤成分、緑成分および青成分からなる3成分画
を3成分からなる表色系、例えばYIQ表色系の変
換を行う手順と、前記表色系変換後の画像から前記表色
系の各成分の各画面ごとの平均値を算出する手順と、
記表色系の各成分の平均値およびプロセス状態量をニュ
ーラルネットワークの入力として用い、典型的な燃焼状
態との適合度を求める手順とを含んでなることを特徴と
するカラー画像を利用した燃焼判定方法に関する。
That is, according to a first aspect of the present invention, there are provided a procedure for measuring a process state quantity, a procedure for capturing a combustion state as a color image, and an image processing of the obtained color image to obtain a red component, a green component, and a blue component. A procedure for dividing the image into three component images,
The resulting red component, green component and blue 3 component image consisting of components consisting of three component color system, for example, a procedure for conversion to the YIQ color system, the color specification from the image after the color system conversion
A step of calculating an average value for each screen of each component of the system, prior to
Using the average value of each component of the color system and the process state quantity as inputs of a neural network, and obtaining a degree of compatibility with a typical combustion state. Related to the determination method.

【0009】ここで、前記プロセス状態量は、例えば燃
焼室出口O2濃度、燃焼室炉内圧力、または燃焼室出口
温度とされる。
Here, the process state quantity is, for example, the combustion chamber outlet O 2 concentration, the combustion chamber furnace pressure, or the combustion chamber outlet temperature.

【0010】本発明の第1発明においては、撮像された
カラー画像から火炎の領域を分離する手順が付加されて
なるのが好ましい。また、前記適合度を確率的に統合処
理して燃焼状態を評価する手順が付加されてなるのがさ
らに好ましい。
In the first aspect of the present invention, it is preferable that a procedure for separating a flame region from a captured color image is added. Further, it is more preferable that a procedure for stochastically integrating the fitness levels to evaluate the combustion state is added.

【0011】本発明の第2発明は、前記燃焼判定方法に
よる燃焼判定または評価結果を用いて燃焼制御がなされ
ることを特徴とするカラー画像を利用した燃焼制御方法
に関する。
[0011] The second invention of the present invention relates to a combustion control method using a color image, wherein combustion control is performed using a combustion judgment or an evaluation result by the combustion judgment method.

【0012】より具体的には、前記燃焼制御により、空
気供給量、1次空気量および2次空気量の割合、燃焼室
内への注水量または燃料供給量が調整される。
More specifically, by the combustion control, the air supply amount, the ratio between the primary air amount and the secondary air amount, the water injection amount into the combustion chamber or the fuel supply amount is adjusted.

【0013】 本発明の第3発明の第1態様は、プロセ
ス状態量入力処理手段とカラー画像撮像手段と3成分か
らなる表色系、例えばYIQ表色系変換手段と特徴パラ
メータ抽出手段とニューラルネットワーク手段とを備
え、前記表色系変換手段により、撮像された画像が前記
表色系の変換がなされ、前記特徴パラメータ抽出手段
により、変換された前記表色系の成分の各画面ごとの
平均値が算出され、前記ニューラルネットワーク手段に
より、前記プロセス状態量入力手段からのプロセス状態
量および前記平均値に基づいて、典型的な燃焼状態との
適合度が算出されて燃焼状態が評価されることを特徴と
するカラー画像を利用した燃焼判定装置に関する。
[0013] A first aspect of the third invention of the present invention is the first aspect of the present invention, wherein a process state quantity input processing means, a color image capturing means, and three
Ranaru color system, for example, a YIQ color system conversion unit and wherein the parameter extracting means and the neural network unit, by the color system conversion unit, converted captured image to the <br/> color system is made, the by the feature parameter extracting means, it converted for each screen of each component of the color system
An average value is calculated , and the neural network means calculates a degree of compatibility with a typical combustion state based on the process state quantity from the process state quantity input means and the average value , and evaluates the combustion state. The present invention relates to a combustion determination device using a color image.

【0014】 本発明の第3発明の第2態様は、プロセ
ス状態量入力処理手段とカラー画像撮像手段と3成分か
らなる表色系、例えばYIQ表色系変換手段と特徴パラ
メータ抽出手段とニューラルネットワーク手段と確率的
統合処理手段とを備え、前記表色系変換手段により、撮
像された画像が前記表色系の変換がなされ、前記特徴
パラメータ抽出手段により、変換された前記表色系の
成分の各画面ごとの平均値が算出され、前記ニューラル
ネットワーク手段により、前記プロセス状態量入力手段
からのプロセス状態量および前記平均値に基づいて、典
型的な燃焼状態との適合度が算出され、前記確率的統合
処理手段により、算出された適合度が確率的に処理され
て燃焼状態が評価されることを特徴とするカラー画像を
利用した燃焼判定装置に関する。
According to a second aspect of the third aspect of the present invention, a process state quantity input processing unit, a color image capturing unit, a three-component
Ranaru color system, for example, a YIQ color system conversion unit and wherein the parameter extracting means and the neural network means and probabilistic integration processing unit, by the color system conversion unit, the captured image is the color system made conversion of, by the characteristic parameter extracting means, the average value for each screen of the transformed respective <br/> component of the color system is calculated by the neural network unit, from the process state quantity input means Based on the process state quantity and the average value , the degree of conformity with a typical combustion state is calculated, and the calculated degree of conformity is stochastically processed by the stochastic integrated processing means to evaluate the combustion state. The present invention relates to a combustion determining apparatus using a color image.

【0015】ここで、前記プロセス状態量は、燃焼室出
口O2濃度、燃焼室炉内圧力、または燃焼室出口温度と
される。
Here, the process state quantity is the concentration of O 2 at the combustion chamber outlet, the pressure in the furnace of the combustion chamber, or the temperature of the combustion chamber outlet.

【0016】 本発明の第4発明の第1態様は、プロセ
ス状態量入力処理手段とカラー画像撮像手段と3成分か
らなる表色系、例えばYIQ表色系変換手段と特徴パラ
メータ抽出手段とニューラルネットワーク手段と燃焼制
御処理手段とプロセス制御量出力処理手段とを備え、前
記表色系変換手段により、撮像された画像が前記表色系
の変換がなされ、前記特徴パラメータ抽出手段によ
り、変換された前記表色系の成分の各画面ごとの平均
値が算出され、前記ニューラルネットワーク手段によ
り、前記プロセス状態量入力手段からのプロセス状態量
および前記平均値に基づいて、典型的な燃焼状態との適
合度が算出されて燃焼状態が評価され、前記燃焼制御処
理手段により、前記燃焼状態の評価に基づいてプロセス
制御量が算出され、前記プロセス制御量出力処理手段に
より、前記プロセス制御量に対し所定の処理がなされて
出力されることを特徴とするカラー画像を利用した燃焼
制御装置に関する。
According to a first aspect of the fourth aspect of the present invention, a process state quantity input processing unit, a color image capturing unit, and a three-component
A color system, for example, a YIQ color system conversion unit, a feature parameter extraction unit, a neural network unit, a combustion control processing unit, and a process control amount output processing unit, and an image captured by the color system conversion unit. Is the color system
Conversion to have been made, the by the feature parameter extracting means, the average of each screen for each component of the transformed the color system
A value is calculated , and the neural network means calculates a degree of conformity with a typical combustion state based on the process state quantity and the average value from the process state quantity input means, and evaluates the combustion state. A process control amount is calculated by a combustion control processing unit based on the evaluation of the combustion state, and a predetermined process is performed on the process control amount by the process control amount output processing unit and output. The present invention relates to a combustion control device using a color image.

【0017】 本発明の第4発明の第2態様は、プロセ
ス状態量入力処理手段とカラー画像撮像手段と3成分か
らなる表色系、例えばYIQ表色系変換手段と特徴パラ
メータ抽出手段とニューラルネットワーク手段と確率的
統合処理手段と燃焼制御処理手段とプロセス制御量出力
処理手段とを備え、前記表色系変換手段により、撮像さ
れた画像が前記表色系の変換がなされ、前記特徴パラ
メータ抽出手段により、変換された前記表色系の成分
の各画面ごとの平均値が算出され、前記ニューラルネッ
トワーク手段により、前記プロセス状態量入力手段から
のプロセス状態量および前記平均値に基づいて、典型的
な燃焼状態との適合度が算出され、前記確率的統合処理
手段により、算出された適合度が確率的に処理されて燃
焼状態が評価され、前記燃焼制御処理手段により、前記
燃焼状態の評価に基づいてプロセス制御量が算出され、
前記プロセス制御量出力処理手段により、前記プロセス
制御量に対し所定の処理がなされて出力されることを特
徴とするカラー画像を利用した燃焼制御装置に関する。
According to a second aspect of the fourth aspect of the present invention, a process state quantity input processing unit, a color image capturing unit, a three-component
A color system comprising, for example, a YIQ color system conversion means, a feature parameter extraction means, a neural network means, a stochastic integration processing means, a combustion control processing means, and a process control amount output processing means. the converted imaged image to the color system is performed, each component of the by the feature parameter extracting means, converted the color system
The average value of each screen is calculated , and the neural network means calculates a degree of conformity with a typical combustion state based on the process state quantity from the process state quantity input means and the average value , By the stochastic integration processing means, the calculated fitness is processed stochastically to evaluate a combustion state, and the combustion control processing means calculates a process control amount based on the evaluation of the combustion state,
The present invention relates to a combustion control device using a color image, wherein a predetermined process is performed on the process control amount by the process control amount output processing means and output.

【0018】ここで、前記プロセス状態量は、例えば燃
焼室出口O2濃度、燃焼室炉内圧力、または燃焼室出口
温度であり、前記プロセス制御量は、例えば空気供給
量、1次空気量および2次空気量の割合、燃焼室内への
注水量または燃料供給量に関するものとされる。
Here, the process state quantity is, for example, a combustion chamber outlet O 2 concentration, a combustion chamber furnace pressure, or a combustion chamber outlet temperature, and the process control quantity is, for example, an air supply amount, a primary air amount, It relates to the ratio of the amount of secondary air, the amount of water injected into the combustion chamber, or the amount of fuel supplied.

【0019】[0019]

【作用】燃焼室出口O2濃度、燃焼室炉内圧力、燃焼室
出口温度などのプロセス状態量を計測するとともに、燃
焼状態のカラー画像を撮像し、得られたカラー画像から
赤、緑および青の各色成分からなる3成分画像を作成
し、この3成分画像に対し表色系の変換を行い、ついで
この表色系変換後の画像から燃焼状態に大きくかかわっ
ている特徴パラメータを抽出し、これらプロセス状態量
および特徴パラメータをニューラルネットワークに入力
する。ニューラルネットワークでは、入力されたプロセ
ス状態量および特徴パラメータに基づいて、典型的な燃
焼状態との適合度を求めて燃焼状態の判定または評価が
される。しかるに、燃焼状態のカラー画像の撮像は時間
遅れなくしてなされているので、その画像を利用した燃
焼状態の判定または評価は、実用上、時間遅れがない。
また、得られた適合度を確率的に統合処理して燃焼状態
の評価を行う本発明の好ましい態様においては、確率的
に統合処理しているので、例えば火炎の揺らぎや燃焼む
らにより短時間の間に画像が不規則に変化しても、信頼
性の高い判定または評価がなし得る。
[Function] The process state quantity such as the combustion chamber outlet O 2 concentration, the combustion chamber furnace pressure, and the combustion chamber outlet temperature are measured, and a color image of the combustion state is captured. From the obtained color image, red, green, and blue are obtained. A three-component image composed of the respective color components is created, a color system conversion is performed on the three-component image, and feature parameters that are greatly related to the combustion state are extracted from the image after the color system conversion. The process state quantities and feature parameters are input to the neural network. In the neural network, the degree of compatibility with a typical combustion state is determined or evaluated based on the input process state quantity and characteristic parameters. However, since the imaging of the color image of the combustion state is performed without a time delay, the determination or evaluation of the combustion state using the image has no practical time delay.
Further, in a preferred embodiment of the present invention in which the obtained conformity is stochastically integrated and the combustion state is evaluated, the integrated processing is stochastically performed. Even if the image changes irregularly in the meantime, highly reliable judgment or evaluation can be made.

【0020】さらに、この判定または評価結果を用いて
燃焼制御、例えば空気供給量、1次空気量および2次空
気量の割合、燃焼室内への注水量または燃料供給量など
の調整を行えば、前述のごとく、判定が時間遅れがなく
なされているので、燃焼状態に即応させて燃焼制御がな
し得る。すなわち、最適な燃焼制御がなし得る。
Further, if combustion control, for example, adjustment of the air supply amount, the ratio of the primary air amount and the secondary air amount, the amount of water injected into the combustion chamber or the fuel supply amount, is performed using the results of this determination or evaluation, As described above, since the determination is made without any time delay, the combustion control can be performed in response to the combustion state. That is, optimal combustion control can be achieved.

【0021】[0021]

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明を実
施例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみ
に限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to only such embodiments.

【0022】本発明の燃焼判定・制御方法に用いる燃焼
判定・制御装置の機能ブロック図を図1に示し、同判定
・制御装置Aは、カラー画像撮像手段10と、表色系変
換手段22と、特徴パラメータ抽出手段24と、プロセ
ス状態量入力処理手段32と、ニューラルネットワーク
手段42と、確率的統合処理手段44と、燃焼制御処理
手段46と、プロセス制御量出力処理手段34とを主要
部としてなる。
FIG. 1 is a functional block diagram of a combustion judgment / control device used in the combustion judgment / control method of the present invention. The judgment / control device A includes a color image pickup means 10, a color system conversion means 22, , Feature parameter extracting means 24, process state quantity input processing means 32, neural network means 42, stochastic integration processing means 44, combustion control processing means 46, and process control quantity output processing means 34 as main components. Become.

【0023】カラー画像撮像手段10は燃焼を撮像する
ものであって、例えばカラーテレビカメラとされる。こ
のカラー画像撮像手段10により撮像されたカラー画像
は、信号ケーブルによりNTSCなどの複合カラー画像
信号、あるいはRGB3原色成分組合せ信号(以下、単
にRGB信号という)にて表色系変換手段22に入力さ
れる。
The color image capturing means 10 captures an image of combustion, and is, for example, a color television camera. The color image captured by the color image capturing unit 10 is input to the color system conversion unit 22 as a composite color image signal such as NTSC or an RGB three primary color component combination signal (hereinafter simply referred to as an RGB signal) via a signal cable. You.

【0024】表色系変換手段22は入力された信号の表
色系の変換を行うものである。より具体的には、入力さ
れたカラー画像信号に対して次のような処理がなされ
る。まず、入力されたカラー画像信号をRGB画像メモ
リ(第1画像メモリ)に記憶する。入力された信号が複
合カラー画像信号の場合には、RGB信号に変換した
後、このRGB画像メモリに記憶する。ついで、RGB
画像メモリに記憶されたRGB表色系の画像データから
表色系の変換、例えばYIQ表色系への変換を行い、各
画素ごとに各成分値、例えば(Y,I,Q)を算出す
る。
The color system conversion means 22 converts the color system of the input signal. More specifically, the following processing is performed on the input color image signal. First, the input color image signal is stored in an RGB image memory (first image memory). If the input signal is a composite color image signal, it is converted to an RGB signal and then stored in the RGB image memory. Then, RGB
A color system conversion, for example, a conversion to a YIQ color system is performed from the RGB color system image data stored in the image memory, and each component value, for example, (Y, I, Q) is calculated for each pixel. .

【0025】特徴パラメータ抽出手段24は、得られた
新しい表色系での成分値から1画面の燃焼状態を表す特
徴パラメータを抽出するものである。例えば、I,Qの
1画面当りの平均値を算出して、その値を特徴パラメー
タとして抽出するものである。これら抽出された特徴パ
ラメータの値は、プロセス状態量入力処理手段32から
のプロセス状態量とともにニューラルネットワーク手段
42に入力される。なお、特徴パラメータを抽出する際
には、より的確に燃焼状態を判断できるようにするため
に、火炎の領域のみを分離する前処理を行うのが好まし
い。この火炎の領域の分離は、例えば、輝度を表すY成
分値に対して閾値処理を施すことによりなされる。より
具体的には、Y成分値がある一定値以上の領域を火炎の
領域とし、一定値未満の領域をその他の背景領域として
処理するものである。
The characteristic parameter extracting means 24 extracts characteristic parameters representing the combustion state of one screen from the obtained component values in the new color system. For example, an average value of I and Q per screen is calculated, and the value is extracted as a feature parameter. The values of these extracted feature parameters are input to the neural network means 42 together with the process state quantities from the process state quantity input processing means 32. When extracting the characteristic parameters, it is preferable to perform preprocessing for separating only the flame region so that the combustion state can be more accurately determined. The separation of the flame region is performed, for example, by performing threshold processing on the Y component value representing the luminance. More specifically, an area where the Y component value is equal to or more than a certain value is set as a flame area, and an area where the Y component value is less than a certain value is set as another background area.

【0026】ここで、前記RGB表色系からYIQ表色
系への変換は、下記数1によりなされる。
Here, the conversion from the RGB color system to the YIQ color system is performed by the following equation (1).

【0027】[0027]

【数1】 (Equation 1)

【0028】プロセス状態量入力処理手段32は、燃焼
制御装置からプロセス信号として入力される燃焼室出口
2濃度、燃焼室炉内圧力、燃焼室出口温度等のプロセ
ス状態量の信号形態の処理を行い、燃焼判定・制御装置
Aの処理に適した信号に変換するものである。プロセス
状態量入力処理手段32は、例えば入力インターフェー
スとされる。
The process state quantity input processing means 32 performs processing of a signal form of a process state quantity such as a combustion chamber outlet O 2 concentration, a combustion chamber furnace pressure, and a combustion chamber outlet temperature which are inputted as a process signal from the combustion control device. Then, the signal is converted into a signal suitable for the processing of the combustion determination / control device A. The process state quantity input processing means 32 is, for example, an input interface.

【0029】ニューラルネットワーク手段42は、入力
されたプロセス状態量の値および特徴パラメータの値に
基づいて、典型的な燃焼状態との適合度を求めて、例え
ば燃焼悪化、燃焼適正、燃焼活発というような判定また
は評価を行うものである。そして、その判定または評価
結果は、確率的統合処理手段44に入力される。なお、
確率的統合処理手段44が設けられていない場合には、
判定または評価結果がそのまま出力される。
The neural network means 42 obtains a degree of conformity with a typical combustion state based on the input values of the process state quantity and the values of the characteristic parameters. This is to make an appropriate judgment or evaluation. Then, the determination or evaluation result is input to the stochastic integration processing means 44. In addition,
When the stochastic integration processing means 44 is not provided,
The judgment or evaluation result is output as it is.

【0030】ここで、このニューラルネットワーク手段
42は、例えば図2に示すように、入力層と中間層と出
力層とから構成され、そしてこの各層は複数の処理ユニ
ットから構成されている。この各処理ユニットは、次層
および前層の間で学習により定められる重み係数でもっ
て結合され、また各処理ユニットは前層からの入力の総
和をとる加算器と学習により定められる閾値を持った閾
値関数を有している。このニューラルネットワークの学
習においては、入力パターン(教師入力)と目標出力パ
ターン(教師出力)対が提示される。この提示の直後
に、ネットワークの出力と目標出力との間の差が減少す
るように、重みと閾値の調整がなされる。学習に際して
は、入力パターンと目標パターンの対の集合である学習
用集合を用い、ネットワークにはこれを繰返し提示す
る。この学習が終了すると、ネットワークの動作テスト
がなされる。
Here, the neural network means 42 is composed of an input layer, an intermediate layer and an output layer as shown in FIG. 2, for example, and each layer is composed of a plurality of processing units. Each processing unit is coupled between the next layer and the previous layer with a weight coefficient determined by learning, and each processing unit has an adder for summing inputs from the previous layer and a threshold value determined by learning. It has a threshold function. In learning of this neural network, a pair of an input pattern (teacher input) and a target output pattern (teacher output) is presented. Immediately after this presentation, weight and threshold adjustments are made so that the difference between the output of the network and the target output is reduced. At the time of learning, a learning set which is a set of pairs of an input pattern and a target pattern is used, and this is repeatedly presented to the network. When the learning is completed, a network operation test is performed.

【0031】これをより具体的に説明すると、この学習
においては、順伝播ステップと、その後に実行される逆
伝播ステップとがある。この順伝播ステップおよび逆伝
播ステップは、いずれも学習中にパターンの提示がなさ
れるたびに実行される。順伝播ステップは、ネットワー
クの入力層への入力パターンの提示で始まり、活性レベ
ルの計算が中間層を通じて順伝播していく間継続する。
それぞれの層の全ての処理ユニット(図2では○印で示
す)は、入力の総和を求め、閾値関数により出力を計算
する。それからユニットの出力層がネットワークの出力
を行う。
More specifically, in this learning, there are a forward propagation step and a back propagation step executed thereafter. Both the forward propagation step and the back propagation step are executed each time a pattern is presented during learning. The forward propagation step begins with the presentation of the input pattern to the input layer of the network and continues as the activity level calculation propagates forward through the hidden layer.
All the processing units of each layer (indicated by a circle in FIG. 2) calculate the sum of inputs and calculate the output by a threshold function. The output layer of the unit then outputs the network.

【0032】ついで、ネットワークの出力パターンと目
標出力パターンとの比較がなされ、それに差異があると
きに逆伝播ステップが開始される。逆伝播ステップで
は、各層のユニットの閾値と重み変化分の計算がなされ
るが、これを出力層から始めて中間層へと順番に逆方向
にたどっていく。この逆伝播ステップでは、ネットワー
クは観測された差異が減少されるように、重みと閾値と
の調整がなされる。
Next, the output pattern of the network is compared with the target output pattern, and when there is a difference between them, a back-propagation step is started. In the backpropagation step, the calculation of the threshold value and the weight change of the unit of each layer is performed. The calculation is started from the output layer and sequentially traced in the reverse direction to the intermediate layer. In this backpropagation step, the network adjusts the weights and thresholds so that the observed differences are reduced.

【0033】このような学習がなされるので、ネットワ
ークからの出力パターンは、基本的には、最終的に目標
出力パターンに概ね一致するようになる。
Since such learning is performed, the output pattern from the network basically basically matches the target output pattern.

【0034】確率的統合処理手段44は、カラー画像撮
像手段10による撮像が、覗き窓を通してなされるため
に、燃焼領域の全域を撮像することができず、そのた
め、例えば火炎の揺らぎや燃焼むらにより、時間の隔た
りがあまりない画像について異なった判定や評価なされ
るのを防ぐ処理を行うものである。この処理をより具体
的に説明すれば次のようになる。
The stochastic integration processing means 44 cannot take an image of the entire combustion area because the imaging by the color image imaging means 10 is performed through the viewing window. In addition, a process is performed to prevent different judgments and evaluations from being made on images having little time lag. This processing will be described more specifically as follows.

【0035】ニューラルネットワーク手段42の出力パ
ターンが、例えば燃焼悪化、燃焼適正、燃焼活発のそれ
ぞれのパターンとの適合度として出力されるため、ある
燃焼状態が2以上のパターン、例えば燃焼悪化、燃焼適
正の両パターンとも適合度がある閾値以上で出力される
場合がある。かかる状態に対して、確率的統合処理手段
44は、Dempster & Shaferの確率理論を用いて、複数
の支持信号に対する信頼度区間を計算し、適合度間のあ
いまいさの定量化を図って、最も信頼性の高いと判断さ
れる評価結果を出力する。
Since the output pattern of the neural network means 42 is output as the degree of conformity with each of the patterns of, for example, combustion deterioration, combustion appropriateness, and active combustion, a certain combustion state has two or more patterns, for example, combustion deterioration, combustion appropriateness. Both patterns may be output at a certain degree of matching or higher. For such a state, the stochastic integration processing means 44 calculates reliability intervals for a plurality of support signals using Dempster &Shafer's probability theory, quantifies the ambiguity between the fitness levels, and An evaluation result determined to be highly reliable is output.

【0036】燃焼制御処理手段46は、前記燃焼状態の
評価結果に応じて、空気供給量、燃料供給量、燃焼室内
への注水量などのプロセス制御量を算出するものであ
る。
The combustion control processing means 46 calculates a process control amount such as an air supply amount, a fuel supply amount, or a water injection amount into the combustion chamber, according to the result of the evaluation of the combustion state.

【0037】プロセス制御量出力処理手段34は、燃焼
制御装置へプロセス信号として出力される空気供給量、
燃料供給量、燃焼室内への注水量などのプロセス制御量
の信号形態の処理を行い、燃焼制御装置による処理に適
した信号に変換するものである。このプロセス制御量出
力処理手段46は、例えば出力インターフェースとされ
る。
The process control amount output processing means 34 outputs an air supply amount output as a process signal to the combustion control device,
The processing of the signal form of the process control amount such as the fuel supply amount and the water injection amount into the combustion chamber is performed, and the signal form is converted into a signal suitable for processing by the combustion control device. The process control amount output processing means 46 is, for example, an output interface.

【0038】なお、これら表色系変換手段22、特徴パ
ラメータ抽出手段24、ニューラルネットワーク手段4
2、確率的統合処理手段44および燃焼制御処理手段4
6は、具体的には、例えばボードコンピュータに前記機
能に対応させたプログラムを格納することにより実現さ
れる。
The color system conversion means 22, feature parameter extraction means 24, neural network means 4
2. Stochastic integrated processing means 44 and combustion control processing means 4
6 is specifically realized by, for example, storing a program corresponding to the function in a board computer.

【0039】以下、より具体的な実施例に基づいて本発
明をより詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to more specific examples.

【0040】実施例 本実施例に用いられる燃焼判定・制御装置の概略図を図
3に示す。同判定・制御装置Aは、ケーブルを介して接
続されているカラーテレビカメラ10で撮像されたカラ
ー画像を処理して燃焼状態の評価および燃焼制御を行う
ものである。
Embodiment FIG. 3 is a schematic diagram of a combustion judgment / control device used in this embodiment. The determination / control device A processes a color image captured by the color television camera 10 connected via a cable to evaluate a combustion state and control combustion.

【0041】カラーテレビカメラ10の構成については
特に限定はなく、従来よりカラー画像の撮像のために用
いられている各種カラーテレビカメラとすることができ
る。
The configuration of the color television camera 10 is not particularly limited, and various types of color television cameras conventionally used for capturing color images can be used.

【0042】燃焼判定・制御装置Aは、データバスによ
り接続されている、プロセス状態量入力処理手段32お
よびプロセス制御量出力処理手段34として機能するプ
ロセス信号入出力処理部30と、表色系変換手段22お
よび特徴パラメータ抽出手段24として機能する画像処
理部20と、ニューラルネットワーク手段42、確率的
統合処理手段44および燃焼制御処理手段46として機
能する人工知能処理部40とを有している。そのため、
画像処理部20は、例えば画像入力ボードと第1画像メ
モリボード(RGB画像メモリ)と高速演算ボードと第
2画像メモリボードと画像処理CPUボードとを有し、
人工知能処理部40は、例えばニューラルネットワーク
と確率的統合処理部と燃焼制御処理部とを有している。
なお、試験段階におけるプログラムの修正等の便宜のた
めに、この燃焼状態判定・制御装置Aの人工知能処理部
40には、開発支援コンピュータ50が接続されるよう
にされている。
The combustion determination / control device A includes a process signal input / output processing unit 30 functioning as a process state quantity input processing means 32 and a process control quantity output processing means 34 connected by a data bus, and a color system conversion. The image processing unit 20 functions as the unit 22 and the feature parameter extracting unit 24, and the artificial intelligence processing unit 40 functions as the neural network unit 42, the stochastic integration processing unit 44, and the combustion control processing unit 46. for that reason,
The image processing unit 20 includes, for example, an image input board, a first image memory board (RGB image memory), a high-speed operation board, a second image memory board, and an image processing CPU board.
The artificial intelligence processing unit 40 has, for example, a neural network, a stochastic integration processing unit, and a combustion control processing unit.
Note that a development support computer 50 is connected to the artificial intelligence processing unit 40 of the combustion state determination and control device A for convenience such as modification of a program in a test stage.

【0043】しかして、カラーテレビカメラ10からの
カラー画像は画像入力ボードでRGB表色系の色度値に
変換された後、第1画像メモリボードに格納され、つい
で高速演算ボードによりRGB表色系からYIQ表色系
への変換されて、その成分値が算出される。ついでその
成分値に基づいて特徴パラメータが抽出される。この抽
出された特徴パラメータは第2画像メモリに格納され
る。なお、ここでは特徴パラメータは、Y、I、Qのそ
れぞれの成分値とされている。さらに、この抽出された
特徴パラメータの値はプロセス状態量、例えば燃焼室出
口温度とともに、画像処理CPUボードにより人工知能
処理部40のニューラルネットワークに入力される。
The color image from the color television camera 10 is converted by the image input board into chromaticity values of the RGB color system, stored in the first image memory board, and then converted into the RGB color by the high-speed operation board. The system is converted into the YIQ color system, and the component values are calculated. Next, feature parameters are extracted based on the component values. The extracted feature parameters are stored in the second image memory. Here, the characteristic parameters are the component values of Y, I, and Q, respectively. Further, the value of the extracted feature parameter is input to the neural network of the artificial intelligence processing unit 40 by the image processing CPU board together with the process state quantity, for example, the combustion chamber exit temperature.

【0044】ニューラルネットワークは、入力された特
徴パラメータの値およびプロセス状態量に基づいて燃焼
悪化、燃焼適正、燃焼活発等の評価を行う(図4参
照)。図5に、その評価結果の一例を示す。図5から明
らかなように、燃焼悪化と燃焼活発という異なった評価
結果になっているのがわかる。そのため、Dempster &Sh
aferの確率理論を用いて確率的統合処理を行う。すなわ
ち、燃焼悪化のときの適合度、燃焼適正のときの適合度
および燃焼活発のときの適合度をそれぞれfb,fs,f
aとおき、また統合適合度をそれぞれfbA,fBa…fbsA
とおくと、統合適合度fxYおよびfxyZは各々の下記式
により求められる。 fxY=(1−fx)・fy/(1−fx・fy) fxyZ=(1−fx)・fyZ/(1−fx・fyZ
The neural network evaluates deterioration of combustion, appropriate combustion, active combustion, and the like based on the input characteristic parameter values and process state quantities (see FIG. 4). FIG. 5 shows an example of the evaluation result. As is apparent from FIG. 5, different evaluation results of combustion deterioration and active combustion are obtained. Therefore, Dempster & Sh
Performs stochastic integration using afer's probability theory. That is, the fitness when the combustion is deteriorated, the fitness when the combustion is appropriate, and the fitness when the combustion is active are represented by f b , f s and f, respectively.
a and the integrated fitness is f bA , f Ba … f bsA
In other words , the integrated fitness degrees f xY and f xyZ are obtained by the following equations. f xY = (1-f x ) · f y / (1-f x · f y) f xyZ = (1-f x) · f yZ / (1-f x · f yZ)

【0045】ここに、 fbA:fb,faからの燃焼活発適合度 fBa:fb,faからの燃焼悪化適合度 ・ ・ ・ fbsA:fb,fs,faからの燃焼活発適合度 x,y,z:a,b,cのいずれかであって、互いに異
なるものである。X,Y,Z:A,B,Cのいずれかで
あって、互いに異なるものである。
[0045] Here, f bA: f b, combustion active goodness-of-fit of from f a f Ba: f b, deterioration of combustion goodness-of-fit · · · f from f a bsA: f b, f s, from f a Combustion active fitness x, y, z: any of a, b, and c, which are different from each other. X, Y, Z: Any of A, B, and C, which are different from each other.

【0046】前記統合適合度に関する式により、図5の
場合の燃焼状態を判定する。図5から、fbは0.16
と読み取れ、またfaは0.94と読み取れる。これら
の値を前記式に代入して計算すると、統合適合度fbA
Baはそれぞれ0.929および0.011となる。し
たがって、燃焼活発と評価される。
The combustion state in the case of FIG. 5 is determined based on the equation relating to the integrated fitness. From FIG. 5, f b is 0.16
And f a can be read as 0.94. When these values are substituted into the above equation and calculated, the integrated fitness f bA ,
f Ba is 0.929 and 0.011, respectively. Therefore, it is evaluated that combustion is active.

【0047】次に、ニューラルネットワークの評価結果
と、燃焼室の特性変化との対応関係につき調査した。そ
の結果を図6に示す。図6より、燃焼悪化との信号が出
力された後には燃焼室出口O2濃度増大およびCO濃度
増大が認められ、また燃焼活発との信号が出力された後
には燃焼室出口O2濃度低下およびCO濃度増大が認め
られる。したがって、ニューラルネットワークによる評
価と実際の燃焼とがマッチしているのがわかる。また、
特性変化の計測値よりも先行して燃焼状態が判定されて
いるので、実用上時間遅れなく燃焼状態が判定されてい
るといえる。
Next, the correspondence between the evaluation results of the neural network and changes in the characteristics of the combustion chamber was investigated. FIG. 6 shows the result. From FIG. 6, it is observed that the concentration of O 2 at the combustion chamber outlet and the CO concentration increase after the signal of combustion deterioration is output, and the decrease of the O 2 concentration at the combustion chamber outlet is reduced after the signal of active combustion is output. An increase in CO concentration is observed. Therefore, it can be seen that the evaluation by the neural network matches the actual combustion. Also,
Since the combustion state is determined before the measured value of the characteristic change, it can be said that the combustion state is practically determined without time delay.

【0048】なお、このニューラルネットワークの学習
は、この人工知能処理部40に接続されている開発支援
コンピュータ50を用いて行った。以下、その学習内容
について説明する。
The learning of the neural network was performed using the development support computer 50 connected to the artificial intelligence processing unit 40. Hereinafter, the learning contents will be described.

【0049】ここで用いたニューラルネットワークは、
入力層、中間層および出力層からなる階層的ニューラル
ネットワークで構成される。中間層の各セルは、全ての
入力層と接続されている。また、出力層の各セルも全て
の中間層のセルと接続されている。そして、各セルの出
力値Oiは、下記式のジグモイド関数で表される。 Oi=1/(1+exp(−Σωijj))
The neural network used here is
It is composed of a hierarchical neural network consisting of an input layer, a hidden layer and an output layer. Each cell of the intermediate layer is connected to all input layers. Each cell of the output layer is also connected to all cells of the intermediate layer. Then, the output value O i of each cell is represented by a jigmoid function of the following equation. O i = 1 / (1 + exp (−Σω ij O j ))

【0050】ここで、ωijはセルjからセルiへの結合
係数であり、教示データを用いた学習により値が定めら
れる。
Here, ω ij is a coupling coefficient from cell j to cell i, and its value is determined by learning using teaching data.

【0051】学習には、バックプロパゲーション法を用
い、教示データTiが与えられると、ωijの修正量は下
記式で求められる。 Δωij(k)=αδji+βΔωij(k−1) δj=(Ti−Oi)Oi(1−Oi
In the learning, the back propagation method is used, and when the teaching data T i is given, the correction amount of ω ij can be obtained by the following equation. Δω ij (k) = αδ j O i + βΔω ij (k−1) δ j = (T i −O i ) O i (1−O i )

【0052】ここで、kは繰返し回数を示す。Here, k indicates the number of repetitions.

【0053】また、燃焼状態を判定するためのニューラ
ルネットワークへの入力として、前述したように、画像
処理部20の出力Y,I,Qの成分値(特徴パラメー
タ)と燃焼室出口ガス温度Tとを用いた。
As input to the neural network for determining the combustion state, as described above, the component values (characteristic parameters) of the outputs Y, I, and Q of the image processing unit 20, the combustion chamber outlet gas temperature T, and Was used.

【0054】なお、画像処理部20の出力および燃焼室
出口ガス温度の時間的な変化も重要な情報であるため、
各々1秒ごとの値を30点計測し、それらもニューラル
ネットワークへの入力とした。
Since the output of the image processing unit 20 and the temporal change in the temperature of the gas at the outlet of the combustion chamber are also important information,
30 values were measured for each second, and these were also input to the neural network.

【0055】学習のための教示用データ群として下記に
示す構成の時系列データを、運転後のトレンドデータ
(図6参照)のCO値、O2値から探索し、燃焼悪化、
燃焼適正、燃焼活発の3種について、合計73パターン
を抽出し、ニューラルネットワークの教示を3000回
繰り返した。その結果、得られたニューラルネットワー
クの教示パターンに対するエラーは0.59%となっ
た。
Time series data having the following configuration as a teaching data group for learning is searched from the CO value and O 2 value of the trend data after operation (see FIG. 6), and combustion deterioration,
A total of 73 patterns were extracted for the three types of appropriate combustion and active combustion, and the teaching of the neural network was repeated 3000 times. As a result, the error with respect to the teaching pattern of the obtained neural network was 0.59%.

【0056】教示データ例 (1)ニューラルネットワーク入力データパターン NI1 :Y11,Y12…Y130,I11,I12…I130
Q11,Q12…Q130,T11,T12…T130 ・ ・ ・ NIi :Yi1,Yi2…Yi30,Ii1,Ii2…Ii30
Qi1,Qi2…Qi30,Ti1,Ti2…Ti30 ・ ・ ・ NI73:Y731,Y732…Y7330,I731,I732
7330,Q731,Q732…Q7330,T731,T732…T7330
[0056] teaching data Example (1) neural network input data pattern NI 1: Y 11, Y 12 ... Y 130, I 11, I 12 ... I 130,
Q 11, Q 12 ... Q 130 , T 11, T 12 ... T 130 · · · NI i: Y i1, Y i2 ... Y i30, I i1, I i2 ... I i30,
Q i1 , Q i2 ... Q i30 , T i1 , T i2 ... T i30 ... NI 73 : Y 731 , Y 732 ... Y 7330 , I 731 , I 732 ...
I 7330 , Q 731 , Q 732 ... Q 7330 , T 731 , T 732 ... T 7330

【0057】(2)ニューラルネットワーク出力データ
パターン NO1 :燃焼悪化 ・ ・ ・ NOi :燃焼適正 ・ ・ ・ NO73:燃焼活発
(2) Neural network output data
Pattern NO 1 : Combustion deterioration ・ ・ ・ NO i : Proper combustion ・ ・ ・ NO 73 : Active combustion

【0058】しかして、燃焼制御処理部では、COの発
生を抑制するために、前記燃焼状態の評価結果に応じ
て、例えば、供給空気量、燃料供給量、燃焼室内への注
水量に対して、次のような処理がなされる。
In the combustion control processing unit, the amount of supplied air, the amount of fuel supplied, and the amount of water injected into the combustion chamber are controlled in accordance with the evaluation result of the combustion state in order to suppress the generation of CO. The following processing is performed.

【0059】(1)燃焼悪化と判定された場合 燃焼が悪化した場合には、急冷により反応が凍結され、
かつ高温での平衡組成ガス排出されることによりCOが
発生するので、次の処理がなされる。
(1) When it is determined that the combustion has deteriorated When the combustion has deteriorated, the reaction is frozen by rapid cooling,
In addition, since CO is generated by discharging the equilibrium composition gas at a high temperature, the following processing is performed.

【0060】1次空気量 1次空気量を増加する。これにより層燃焼を一時的に活
発とし、層温度および燃焼室温度を上昇させる。
Primary air volume The primary air volume is increased. Thereby, the stratified combustion is temporarily activated, and the stratum temperature and the combustion chamber temperature are increased.

【0061】2次空気量 2次空気量を減少する。これにより燃焼室の冷却が抑え
られ、燃焼室温度が上昇する。
Secondary Air Volume The secondary air volume is reduced. Thereby, the cooling of the combustion chamber is suppressed, and the temperature of the combustion chamber rises.

【0062】燃料供給量 燃料供給量を増加する。これにより燃料減少による燃焼
悪化が回避される。
Fuel supply amount The fuel supply amount is increased. As a result, deterioration of combustion due to a decrease in fuel is avoided.

【0063】燃焼室内への注水量 燃焼室内への注水量を増加する。これにより下記に示す
水谷のCO酸化反応式における水分項が増加してCOの
酸化が促進され、CO濃度が低下する。 -d〔CO〕/dt=1.2x1011〔CO〕〔O20.3〔H2O〕0.5exp(-
8050/T)
The amount of water injected into the combustion chamber The amount of water injected into the combustion chamber is increased. Thereby, the water term in the CO oxidation reaction formula of Mizutani shown below increases, and the oxidation of CO is promoted, and the CO concentration decreases. -d [CO] /dt=1.2x10 11 [CO] [O 2 ] 0.3 [H 2 O] 0.5 exp (-
8050 / T)

【0064】(2)燃焼活発と判定された場合 燃焼が活発になった場合には、混合が一様でなく、局所
的に燃料過濃ガス塊が排出されることによりCOが発生
するので、次の処理がさなれる。
[0064](2) When it is determined that combustion is active  If combustion becomes active, mixing is not uniform and local
CO is generated due to the discharge of fuel-rich gas mass
Therefore, the following processing is performed.

【0065】1次空気量 1次空気量を増加する。これにより、ガス混合を促進す
るとともに、O2不足を解消する。
Primary air amount The primary air amount is increased. This promotes gas mixing and eliminates O 2 deficiency.

【0066】2次空気量 2次空気量を増加する。これにより燃焼室でのガス混合
を促進するとともに、O2不足を解消する。
Secondary air amount The secondary air amount is increased. This promotes gas mixing in the combustion chamber and eliminates O 2 deficiency.

【0067】燃料供給量 燃料供給量を減少する。これにより適正燃料量に移行さ
せる。
Fuel supply amount The fuel supply amount is reduced. Thereby, the fuel amount is shifted to the appropriate amount.

【0068】燃焼室内への注水量 燃焼室内への注水量を増加する。これにより前記CO酸
化反応式における水分項が増加してCOの酸化が促進さ
れ、COの濃度が低下する。
The amount of water injected into the combustion chamber The amount of water injected into the combustion chamber is increased. As a result, the water term in the CO oxidation reaction equation increases, and the oxidation of CO is promoted, and the concentration of CO decreases.

【0069】次に、前記要領に従って、例えば確率的統
合処理部の燃焼悪化あるいは燃焼活発の評価に対して、
2次空気量を図6(d)に示すように、減少あるいは増
加させると、図6(b)に示すように、COの発生が抑
制されるのがわかる。
Next, according to the above-mentioned procedure, for example, evaluation of deterioration of combustion or active combustion in the stochastic integrated processing unit
It can be seen that when the secondary air amount is reduced or increased as shown in FIG. 6D, the generation of CO is suppressed as shown in FIG. 6B.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明におい
ては、燃焼室出口温度および燃焼室出口O2濃度、燃焼
室炉内圧力などのプロセス状態量とともに、燃焼状態の
カラー画像を画像処理して特徴パラメータを抽出し、そ
れらの値をニューラルネットワークに入力して燃焼状態
の判定または評価を行っているので、実質上、時間遅れ
を生じさせることなく燃焼状態の的確な判定または評価
がなし得るという優れた効果が得られる。
As it has been described in the foregoing, in the present invention, the combustion chamber exit temperature and the combustion chamber outlet O 2 concentration, with the process state quantities such as the combustion chamber furnace pressure, a color image of the combustion state imaging Since the characteristic parameters are extracted and the values are input to the neural network to determine or evaluate the combustion state, it is possible to accurately determine or evaluate the combustion state substantially without a time delay. An excellent effect is obtained.

【0071】本発明の好ましい態様においては、判定ま
たは評価結果を確率的に統合処理して燃焼状態を判定ま
たは評価しているので、火炎の揺らぎや燃焼むらにより
短時間の間に画像が不規則的に変動しても、かかる変動
に影響されずに燃焼状態を的確に判定または評価できる
という優れた効果が得られる。
In a preferred embodiment of the present invention, the judgment or evaluation results are stochastically integrated to judge or evaluate the combustion state. Therefore, irregular images can be generated in a short time due to fluctuations in the flame or uneven combustion. An excellent effect is obtained that the combustion state can be determined or evaluated accurately without being affected by such fluctuations.

【0072】さらに、本発明による燃焼制御において
は、前記判定または評価に応じて、空気供給量、1次空
気と2次空気と比率、燃焼室内への注水量、燃料供給量
等のプロセス制御量の調整を行っているので、燃焼状態
の変化に即応でき、そのためCOの抑制等が図られた低
公害燃焼を可能とし、大気汚染が防止されるという優れ
た効果が得られる。
Further, in the combustion control according to the present invention, according to the determination or evaluation, the process control amount such as the air supply amount, the ratio of primary air to secondary air, the amount of water injected into the combustion chamber, the fuel supply amount, and the like. Therefore, an excellent effect that low-pollution combustion in which CO and the like are suppressed can be achieved and air pollution is prevented can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の燃焼状態判定・制御方法に用いる判定
・制御装置の機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of a determination / control device used in a combustion state determination / control method of the present invention.

【図2】本発明に用いられるニューラルネットワークの
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a neural network used in the present invention.

【図3】本発明の実施例にかかわる燃焼状態判定・制御
装置のブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a combustion state determination and control device according to an embodiment of the present invention.

【図4】実施例におけるニューラルネットワークの説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a neural network in the embodiment.

【図5】実施例における評価結果の一例を示すグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph showing an example of an evaluation result in the example.

【図6】実施例における評価結果と燃焼特性との関係を
示すグラフであって、同(a)はニューラルネットワー
クの出力、同(b)はCO濃度、同(c)はO2濃度、
同(d)は2次空気量を示す。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between evaluation results and combustion characteristics in the example, in which (a) shows the output of the neural network, (b) shows the CO concentration, (c) shows the O 2 concentration,
(D) shows the amount of secondary air.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 カラー画像撮像手段、カラーテレビカメ
ラ 20 画像処理部 22 表色系変換手段 24 特徴パラメータ抽出手段 30 プロセス信号入出力処理部 32 プロセス状態量入力処理手段 34 プロセス制御量出力処理手段 40 人工知能処理部 42 ニューラルネットワーク手段 44 確率的統合処理手段 46 燃焼制御処理部 50 開発支援コンピュータ A 燃焼判定・制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Color image pick-up means, color television camera 20 Image processing part 22 Colorimetric system conversion means 24 Feature parameter extraction means 30 Process signal input / output processing part 32 Process state quantity input processing means 34 Process control quantity output processing means 40 Artificial intelligence processing part 42 Neural network means 44 Stochastic integrated processing means 46 Combustion control processing unit 50 Development support computer A Combustion determination / control device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 裕一 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 小倉 一樹 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 月本 功 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 藤山 博 神戸市中央区東川崎町1丁目1番3号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 豊嶋 則雄 神戸市中央区東川崎町1丁目1番3号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 宮崎 英隆 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 森 芳信 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (72)発明者 井上 基広 明石市川崎町1番1号 川崎重工業株式 会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 平5−149535(JP,A) 特開 昭63−298018(JP,A) 特公 平6−29665(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23N 5/08 F23N 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yuichi Miyamoto 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi Kawasaki Heavy Industries Co., Ltd. Inside the Akashi Factory (72) Inventor Kazuki Ogura 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Akashi Factory (72) Inventor Isao Tsukimoto 1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi Kawasaki Heavy Industries, Ltd. Inside Akashi Plant (72) Inventor Hiroshi Fujiyama 1-3-1, Higashi-Kawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Norio Toyoshima 1-3-1 Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe Kawasaki Heavy Industries, Ltd.Kobe Head Office (72) Inventor Hidetaka Miyazaki 1-1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi Kawasaki Heavy Industries, Ltd. ) Inventor Yoshinobu Mori 1-1-1, Kawasaki-cho, Akashi-shi Inside the Akashi factory of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Motohiro Inoue 1 Kawasaki-cho, Akashi-shi No. 1 Inside the Akashi factory of Kawasaki Heavy Industries, Ltd. (56) References JP-A-5-149535 (JP, A) JP-A-63-298018 (JP, A) JP-B-6-29665 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F23N 5/08 F23N 5/00

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 プロセス状態量を計測する手順と、 燃焼状態をカラー画像で撮像する手順と、 得られたカラー画像を画像処理して赤成分、緑成分およ
び青成分の3成分画像に分ける手順と、 得られた赤成分、緑成分および青成分からなる3成分画
を3成分からなる表色系の変換を行う手順と、 前記表色系への変換画像から前記表色系の各成分の各画
面ごとの平均値を算出する手順と、前記表色系の各成分の平均値 およびプロセス状態量をニ
ューラルネットワークの入力として用い、典型的な燃焼
状態との適合度を求める手順とを含んでなることを特徴
とするカラー画像を利用した燃焼判定方法。
1. A procedure for measuring a process state quantity, a procedure for capturing a combustion state with a color image, and a procedure for processing an obtained color image into three component images of a red component, a green component, and a blue component. When the obtained red component, green component and converting the procedure for the three component image consisting of blue component to the color system consisting of three components, each component of the color system from the converted image to the color system Each painting
Calculating an average value for each surface; and using the average value of each component of the color system and the process state quantity as inputs to a neural network to determine a degree of conformity with a typical combustion state. A combustion determination method using a color image.
【請求項2】 前記プロセス状態量が、燃焼室出口O2
濃度、燃焼室炉内圧力、または燃焼室出口温度であるこ
とを特徴とする請求項1記載のカラー画像を利用した燃
焼判定方法。
Wherein said process state quantity, the combustion chamber outlet O 2
2. The method for judging combustion using a color image according to claim 1, wherein the temperature is a concentration, a pressure in a combustion chamber furnace, or a temperature in a combustion chamber outlet.
【請求項3】 撮像されたカラー画像から火炎の領域を
分離する手順が付加されてなることを特徴とする請求項
1または2記載のカラー画像を利用した燃焼判定方法。
3. The method for judging combustion using a color image according to claim 1, further comprising a step of separating a flame region from a captured color image.
【請求項4】 前記適合度を確率的に統合処理して燃焼
状態を評価する手順が付加されてなることを特徴とする
請求項1、2または3記載のカラー画像を利用した燃焼
判定方法。
4. The method according to claim 1, further comprising a step of stochastically integrating the fitness values to evaluate a combustion state.
【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の燃焼判
定方法による燃焼判定または評価結果を用いて燃焼制御
がなされることを特徴とするカラー画像を利用した燃焼
制御方法。
5. A combustion control method using a color image, wherein combustion control is performed using a combustion determination or an evaluation result by the combustion determination method according to claim 1, 2, or 3.
【請求項6】 前記燃焼制御が、空気供給量、1次空気
量および2次空気量の割合、燃焼室内への注水量または
燃料供給量を調整することによりなされることを特徴と
する請求項5記載のカラー画像を利用した燃焼制御方
法。
6. The combustion control according to claim 1, wherein the combustion control is performed by adjusting an air supply amount, a ratio between the primary air amount and the secondary air amount, a water injection amount into the combustion chamber, or a fuel supply amount. 5. A combustion control method using the color image according to 5.
【請求項7】 プロセス状態量入力処理手段とカラー画
像撮像手段と3成分からなる表色系変換手段と特徴パラ
メータ抽出手段とニューラルネットワーク手段とを備
え、 前記表色系変換手段により、撮像された画像が前記表色
の変換がなされ、 前記特徴パラメータ抽出手段により、変換された前記
色系の成分の各画面ごとの平均値が算出され、 前記ニューラルネットワーク手段により、前記プロセス
状態量入力手段からのプロセス状態量および前記平均値
に基づいて、典型的な燃焼状態との適合度が算出されて
燃焼状態が評価されることを特徴とするカラー画像を利
用した燃焼判定装置。
7. A process state quantity input processing unit, a color image capturing unit, a color system conversion unit comprising three components , a characteristic parameter extracting unit, and a neural network unit, wherein the image is captured by the color system conversion unit. image is made conversion to the color system, wherein the characteristic parameter extracting means, the average value for each screen of each component of the transformed the color system is calculated by the neural network unit, said process state quantity A combustion determination using a color image, wherein a degree of conformity with a typical combustion state is calculated based on the process state quantity from the input means and the average value , and the combustion state is evaluated. apparatus.
【請求項8】 プロセス状態量入力処理手段とカラー画
像撮像手段と3成分からなる表色系変換手段と特徴パラ
メータ抽出手段とニューラルネットワーク手段と確率的
統合処理手段とを備え、 前記表色系変換手段により、撮像された画像が前記表色
の変換がなされ、 前記特徴パラメータ抽出手段により、変換された前記
色系の成分の各画面ごとの平均値が算出され、 前記ニューラルネットワーク手段により、前記プロセス
状態量入力手段からのプロセス状態量および前記平均値
に基づいて、典型的な燃焼状態との適合度が算出され、 前記確率的統合処理手段により、算出された適合度が確
率的に処理されて燃焼状態が評価されることを特徴とす
るカラー画像を利用した燃焼判定装置。
8. A color system conversion method comprising : a process state quantity input processing means; a color image capturing means; a color system conversion means comprising three components ; a feature parameter extraction means; a neural network means; and a stochastic integration processing means. by means converts the captured image to the color system is performed by said feature parameter extracting means, the average value for each screen of each component of the transformed the color system is calculated, the neural network means The degree of conformity with a typical combustion state is calculated based on the process state quantity from the process state quantity input means and the average value , and the fitness calculated by the stochastic integrated processing means A combustion judging device using a color image, wherein a degree is stochastically processed to evaluate a combustion state.
【請求項9】 前記プロセス状態量が、燃焼室出口O2
濃度、燃焼室炉内圧力、または燃焼室出口温度であるこ
とを特徴とする請求項7または8記載のカラー画像を利
用した燃焼判定装置。
9. The combustion chamber outlet O 2
9. The combustion judging device using a color image according to claim 7, wherein the temperature is a concentration, a pressure in a combustion chamber furnace, or a temperature in a combustion chamber outlet.
【請求項10】 プロセス状態量入力処理手段とカラー
画像撮像手段と3成分からなる表色系変換手段と特徴パ
ラメータ抽出手段とニューラルネットワーク手段と燃焼
制御処理手段とプロセス制御量出力処理手段とを備え、 前記表色系変換手段により、撮像された画像が前記表色
の変換がなされ、 前記特徴パラメータ抽出手段により、変換された前記
色系の成分の各画面ごとの平均値が算出され、 前記ニューラルネットワーク手段により、前記プロセス
状態量入力手段からのプロセス状態量および前記平均値
に基づいて、典型的な燃焼状態との適合度が算出されて
燃焼状態が評価され、 前記燃焼制御処理手段により、前記燃焼状態の評価に基
づいてプロセス制御量が算出され、 前記プロセス制御量出力処理手段により、前記プロセス
制御量に対し所定の処理がなされて出力されることを特
徴とするカラー画像を利用した燃焼制御装置。
10. A process state input means, a color image capturing means, a color system conversion means comprising three components , a characteristic parameter extracting means, a neural network means, a combustion control processing means, and a process control amount output processing means. , by the color system conversion unit, converted captured image to the color system is performed by said feature parameter extracting means, the average value for each screen of each component of the transformed the color system is calculated The neural network means, based on the process state quantity from the process state quantity input means and the average value , the degree of conformity with a typical combustion state is calculated and the combustion state is evaluated, The process control amount is calculated by the combustion control processing means based on the evaluation of the combustion state, and the process control amount is output by the process control amount output processing means. Combustion control device using a color image, characterized in that the predetermined processing is performed is output to Seth control amount.
【請求項11】 プロセス状態量入力処理手段とカラー
画像撮像手段と3成分からなる表色系変換手段と特徴パ
ラメータ抽出手段とニューラルネットワーク手段と確率
的統合処理手段と燃焼制御処理手段とプロセス制御量出
力処理手段とを備え、 前記表色系変換手段により、撮像された画像が前記表色
の変換がなされ、 前記特徴パラメータ抽出手段により、変換された前記
色系の成分の各画面ごとの平均値が算出され、 前記ニューラルネットワーク手段により、前記プロセス
状態量入力手段からのプロセス状態量および前記平均値
に基づいて、典型的な燃焼状態との適合度が算出され、 前記確率的統合処理手段により、算出された適合度が確
率的に処理されて燃焼状態が評価され、 前記燃焼制御処理手段により、前記燃焼状態の評価に基
づいてプロセス制御量が算出され、 前記プロセス制御量出力処理手段により、前記プロセス
制御量に対し所定の処理がなされて出力されることを特
徴とするカラー画像を利用した燃焼制御装置。
11. A process state quantity input processing means, a color image capturing means, a color system conversion means comprising three components , a characteristic parameter extracting means, a neural network means, a stochastic integration processing means, a combustion control processing means, and a process control amount. and an output processing unit, by the color system conversion unit, converted captured image to the color system is performed, the characteristic parameters by the extraction means, the transformed each screen of each component of the color system An average value is calculated for each, and the neural network means calculates a degree of conformity with a typical combustion state based on the process state quantity and the average value from the process state quantity input means, The calculated degree of conformity is stochastically processed by the stochastic integration processing means to evaluate a combustion state, and the combustion state is calculated by the combustion control processing means. Evaluation the calculated process control amount based, the the process control variable output processing means, a combustion control device using a color image, characterized in that the predetermined processing is performed is output to the process control amount.
【請求項12】 前記プロセス状態量が、燃焼室出口O
2濃度、燃焼室炉内圧力、または燃焼室出口温度であ
り、 前記プロセス制御量が、空気供給量、1次空気量および
2次空気量の割合、燃焼室内への注水量または燃料供給
量に関するものであることを特徴とする請求項10また
は11記載のカラー画像を利用した燃焼制御装置。
12. The combustion chamber outlet O
(2) concentration, combustion chamber furnace pressure, or combustion chamber exit temperature, wherein the process control amount relates to the air supply amount, the ratio of the primary air amount and the secondary air amount, the amount of water injected into the combustion chamber, or the fuel supply amount. The combustion control apparatus using a color image according to claim 10 or 11, wherein the combustion control apparatus uses a color image.
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