JPH0217316A

JPH0217316A - 撮像装置による火炎検知装置

Info

Publication number: JPH0217316A
Application number: JP16510888A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takada; 博之高田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1990-01-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、各種プラントの燃焼器内部の火炎状態を検知
するのに好適な撮像装置による火炎検知装置に関する。

（従来の技術）例えば、燃料電池改質器燃焼室のように、各種プラント
において燃料を燃焼させる燃焼室においては、点火や火
炎状態の良否を確認すると共に、失火の際にはこれを迅
速に検知しなければならない。

一般に、このような燃焼室内の火炎状態は、紫外線検出
器を利用した火炎検知器を使用して確認したり、燃焼室
に形成されたのぞき窓から監視員が目で見ることにより
確認したりしていた。また。

燃料がガスである場合、ガスセンサ等により未燃ガスを
検知することにより、失火を検知することも行なわれて
いた。

（発明が解決しようとする課題）ところで、例えば、前記燃料電池の改質器燃焼室では、
燃料の成分、圧力、温度の変化が激しいため炎のゆらぎ
が大きい。

このような燃焼室の火炎を紫外線検出器により検知する
方法は、紫外線検出器の検知方向によっては火炎がある
にも拘らず検知されないという場台がある。

一方、監視員が火炎を目でみて確認する方法は；安全面
で問題があると共に、監視員の負担が大きくなる。また
、未燃ガスを検知する方法は、ガスセンサの検知速度が
遅いため、検知の遅れが爆発を招く危険があった。

このように、従来は、燃焼室の火炎状態を、監視員に負
担がなく迅速で確実に検知することができないという問
題があった。

本発明は、上記の問題を解決し、監視員に負担がなく迅
速で確実に火炎状態を検知することができる撮像装置に
よる火炎検知装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）このために本発明は、燃焼器内を撮像装置により撮像し
、得られた画像から予め記憶している各種パターン画像
に対応する範囲の各画像を抽出して、抽出した各画像に
おける各画素の濃淡値により火炎の有無を検知すると共
に、各種パターン画像に対応するそれぞれの火炎の有無
の検知結果に基づいて前記燃焼器内の火炎の状態を判定
するようにしたことを特徴とするものである。

（作用）これにより、監視員の負担がなくなり、迅速で確実に火
炎状態を検知することができるようになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を、添付図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は１本発明の一実施例に係る撮像装置による火炎
検知装置のブロック構成図を示したものである。同図に
おいて、ＩＴＶカメラ１は、燃焼器内部を撮像するもの
で、画像処理計算機２は、そのＩＴＶカメラ１からの映
像信号を周期的に受信して火炎状態を判断するものであ
る。制御装置３は、上記判断の結果に従って、例えば、
火炎状態が異常な場合は、警報の出力やプラントの停止
など、各種プラントの制御を行なうものである。

第２図は、画像処理計算機２内の主要機能を示したもの
で、入力処理手段１１は、ＩＴＶカメラｌから一定周期
で映像信号を入力するものであり、記憶手段１２は、そ
の撮像画像を濃淡値データで記憶するものである。画像
処理手段１３は、予め各種のパターン画像を記憶してお
り、各パターン画像により上記撮像画像の一定範囲の画
像を抽出するというパターン画処理を実行するものであ
る。火炎検知手段１４は、抽出された画像の各画素の濃
淡値を判定することにより、火炎の有無およびその状態
を判断するものである。

第３図は、燃焼器の模式図を示したもので、燃焼器４に
は、燃料を供給する燃料ライン４１と、空気を供給する
空気ライン４２とが配設されており、ＩＴＶカメラ１で
は燃焼器４内の一定範囲Ｅを撮像する。

以上の構成で、次に、画像処理計算機２の動作を説明す
る。第４図は、その動作を示すフローチャート、第５図
はその動作を示す説明図である。

すなわち、入力処理手段１１は、一定周期でＩＴＶカメ
ラ１により撮像された原画像を入力しく第４図・処理１
０１、第５図（ａ））、その都度、記憶手段１２に一時
記憶する（処理１０２）。この原画像は、例えば、縦横
それぞれ５１２画素で、各画素の濃淡値がＯ〜２５５の
階層で表されている。

次に、画像処理手段１３内で予め記憶されている１つの
パターン画像を読み出す（第４図・処理１０３、第５図
（ｂ））。そして、そのパターン画像により上記原画像
を抽出する。すなわち、第６図は、この画像抽出処理の
一例を示したもので、例えば、同図（ａ）に示すように
、パターン画像が画面の一部を長方形で示し、また、同
図（ｂ）に示すように、撮像された原画像の火炎がその
位置に撮像されていたとする。この場合同図（ｃ）に示
すように、上記原画像の内のパターン画像で示される範
囲の画像が抽出される（第４図・処理１０４、第５図（
ｃ）　、　（ｄ））。

次いで、その抽出画像の濃淡値を１画素づつ予め設定さ
れている一定の閾値ａと比較することにより２値化して
（第５図（ｅ））、この閾値８以上の画素数を計数する
。

ところで、火がついていない状態の燃焼室内は。

ほとど光のない真っ暗な状態である。上記閾値ａは、一
定の明るさを示すもので、この閾値８以上の画素が火炎
であると判定できる。

そこで、次に、上記計数した画素数の上記抽出画像にお
ける全画素数に対する割合を算出する（第４図・処理１
０５）。そして、この割合が予め設定された一定値以上
のとき（処理１０６のＹ）、「火炎有り」と判断する一
方（処理１０７）、一定値以下のとき（処理１０６のＹ
）、「火炎なし」と判断する（処理１０８）。

例えば、第５図（ｆ）に示すように、パターン画像に対
して、撮像された火炎が非常に小さい場合には、この「
火炎なし」という判断がなされる。

１つのパターン画像における以上の画像処理を終えると
、画像処理手段１３内の他のパターン画像における画像
処理を、上記と同様に繰り返す（処理１０９のＹより処
理１０３）。

ところで、例えば、第７図（ａ）に示すように、撮像さ
れた火炎が大きい場合には、同図（ｂ）に示すような大
きいパターン画像で上記画像処理を行なうことにより、
火炎の大きさやその位置をそれぞれ判定することができ
る。また、同図（ｃ）に示すように、火炎が小さい場合
には、同図（ｄ）に示すような小さいパターン画像を使
用することにより、火炎の大きさやその位置を判定する
ことができる。

また、逆に、同図（ａ）の火炎は、同図（ｄ）の画像パ
ターンでは、正しく判定できない。このように。

各種画像パターンには、それぞれ判定に適した火炎状態
がある。

そこで、全てのパターン画像による上記画像処理を終え
ると（処理１０９のＮ）、各パターン画像による処理結
果を総合的に判断し、火炎の大きさやその位置を判定し
、その判定結果を制御装置３に通知する（処理１１０）
。

制御装置３は、その判定結果とプラントの運転状態とに
より、所定の制御を行なう。例えば、制御装置３への燃
料、空気の流量および圧力が十分であるときに、「火炎
が小さい」あるいは「火炎なし」の通知を受けると、警
報を出力して監視員に注意を促したり、あるいは、危険
を防止するために、プラントを緊急停止させたりする。

また、その状態から、燃料や空気の量が多すぎることが
考えられるので、必要により、その確認を促す表示等を
行なう。さらに、例えば、火炎が燃料や空気の出口部分
から離れた位置に火炎が検知された場合、火炎の勢いが
強すぎるなどの判断を行なうこともでき、このとき必要
な制御を行なうこともできる。

なお、以上の実施例では、単に撮像画像の濃淡値により
、火炎の状態を判定するようにしたが、カラーカメラに
より撮像したカラー画像の色相により、火炎の状態を判
断すれば、さらに判断能力を向上することができる。ま
た、赤外線カメラを使用して撮像範囲の温度分布により
、火炎状態を検知することも考えられる。

［発明の効果］以上のように、本発明によれば、燃焼器内を撮像装置に
より撮像し、得られた画像の画素の濃淡値に基づいて、
燃焼器内の火炎の状態を判定するようにしたので、監視
員の負担がなくなり、迅速で確実に火炎状態を検知する
ことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る撮像装置による火炎検
知装置のブロック構成図、第２図はその火炎検知装置の
各部の機能を示す説明図、第３図は燃焼器の模式図、第
４図は火炎検知処理を示す動作フローチャート、第５図
はその火炎検知処理の動作概要を示す説明図、第６図は
パターン画像による原画像の抽出動作を示、す説明図、
第７図（ａ）、（ｃ）は、撮像された火炎状態の例を示
す画像図、同図（ｂ）、（ｄ）はパターン画像の例を示
す画像図である。１・・・ＩＴＶカメラ、２・・・画像処理計算機、３・
・・制御装置、４・・・燃焼器、１１・・・入力処理部
、１２・・・記憶部、１３・・・画像処理部、１４・・
・火炎検知部。（７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　　憲　佑（
８８６９）　　　　　同　　　　第子丸　　健第図第図（ａ）（ｂ）（Ｃ）（ｄ）第図

Claims

【特許請求の範囲】

燃料を燃焼させる燃焼器内を撮像する撮像装置と、その
撮像装置により撮像された画像から予め記憶している各
種パターン画像に対応する範囲の各画像を抽出する画像
抽出手段と、抽出された各画像における各画素の濃淡値
により火炎の有無を検知する火炎検知手段と、各種パタ
ーン画像に対応するそれぞれの前記火炎の有無の検知結
果に基づいて前記燃焼器内の火炎の状態を判定する火炎
状態判定手段とを備えていることを特徴とする撮像装置
による火炎検知装置。