JPH0262776B2 - - Google Patents

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JPH0262776B2
JPH0262776B2 JP59264883A JP26488384A JPH0262776B2 JP H0262776 B2 JPH0262776 B2 JP H0262776B2 JP 59264883 A JP59264883 A JP 59264883A JP 26488384 A JP26488384 A JP 26488384A JP H0262776 B2 JPH0262776 B2 JP H0262776B2
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JP
Japan
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combustion
signal
incinerator
image
color
Prior art date
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Application number
JP59264883A
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Japanese (ja)
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JPS61143618A (en
Inventor
Yasumitsu Kurosaki
Sadahiro Taneda
Kazunori Fukazawa
Hidefumi Yokota
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH0262776B2 publication Critical patent/JPH0262776B2/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/50Control or safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2207/00Control
    • F23G2207/10Arrangement of sensing devices
    • F23G2207/101Arrangement of sensing devices for temperature
    • F23G2207/1015Heat pattern monitoring of flames
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2229/00Flame sensors
    • F23N2229/20Camera viewing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2241/00Applications
    • F23N2241/18Incinerating apparatus

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Incineration Of Waste (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

産業上の利用分野 本発明は、ごみ焼却炉などにおける炎部と灰部
の境界、すなわち燃え切りレベルの検出方法に関
するものである。 背景技術 本発明に関連するごみ焼却炉では、次のように
ごみが焼却される。ごみ投入口から投入されたご
みは、燃焼室内の火格子上に導かれ、まずその下
方から供給される熱風によつて乾燥され、燃焼室
内を移動しつつ燃焼せしめられて、灰となる。 このようなごみ焼却処理では、ごみに含まれる
物質やごみの状態によつて燃焼状態がたえず変化
するので、ごみを完全燃焼するために、その燃焼
を制御する必要がある。そのためごみ焼却炉の燃
焼室が、ごみの移動する上流側から乾燥域、燃焼
域、後燃焼域というように幾つかの領域に分けら
れ、その各領域に供給される空気の量や温度を調
整して、燃焼制御が行なわれる。その燃焼制御を
行なうためのごみ焼却炉の燃焼状態の把握は、従
来では、炉内の直接目視またはテレビカメラで炉
内を撮像して得られる画像を目視して行なつてい
た。しかしこのような先行技術では、焼却炉の燃
焼状態を客観的に杷握することは困難であり、近
年では、テレビカメラで炉内を撮像して得られる
画像情報に基づいて、燃焼制御が行なわれてい
る。 発明が解決しようとする問題点 上述したような画像情報に基づく燃焼制御で
は、燃焼室における被焼却物の炎部と灰部の境
界、いわゆる燃え切りレベルの検出が極めて重要
となる。この燃え切りレベルの検出は、テレビカ
メラから得られる画像情報で、焼却炉内の燃焼状
態を輝度に対応した信号に変換し、この信号を水
平走査線毎に積分したものを平均輝度とし、その
平均輝度を燃焼室の位置に対応して一画面分の輝
度分布を求め、前記各位置の輝度値を基準値と比
較して行なわれている。このような従来の燃え切
りレベルの検出方法においては、前記基準値は定
数とするか、輝度分布の最大値に定数K0を乗じ
て求めたり、また輝度分布の最大最小輝度差に一
定の分配比K1を乗じて求めたりしている。 ところで、ごみは、その組成により焼却の強さ
すなわち燃焼時の温度を示す火炎輝度が大きく変
わる。その輝度分布は、炎の分布だけではなく、
炎の輝度にも依存して変化する。したがつて輝度
分布によつて燃え切りレベルの基準値を設定する
場合、基準値を燃焼の強さに応じて修正しない
と、燃え切りレベルの精度の良い検出ができない
ことがある。 第9図は、画像表示画面上の水平走査線番号で
示すごみの移動方向の燃焼室内の位置と、その位
置に対する平均輝度との関係である輝度分布を示
すグラフである。たとえば、焼却炉の燃焼制御を
考慮して低温燃焼に対応する前記分配比K1に基
づいて基準値KMが、第9図1に示されるように
設定されると、第9図2で示される高温燃焼の状
態では、評価の1つとなつている実炉での目視に
よる燃え切りレベルL(以後実際の燃え切りレベ
ルと称す)より上流側の乾燥域方向に燃え切りレ
ベルL1を検出してしまい、検出誤差E1を生じる。
第9図2の基準値KM1を使用した燃焼制御では、
未燃ごみの排出が発生するなどの問題が生じる。
また逆に第9図3に示されるように高温燃焼に対
する分配比K1に基づいて基準値KMを設定する
と、第9図4に示されるように低温燃焼の状態で
は基準値KM2が小さくなりすぎるため、炉内の
燃焼としては無視すべき局所的な小さな燃焼をも
検知し、燃え切りレベルL2が検出され、検出誤
差E2が生じる。あるいは、第9図5に示される
ように基準値KMとして定数K0を用いた場合に
は、第9図6に示されるようにカメラレンズの汚
れ、撮像管の劣化などにより輝度分布が実際の分
布とずれるとき、そのつど基準値KM3を最適に
調整しなおす必要があるという欠点を有してい
る。 本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、
焼却炉内に燃え切りレベルを容易に、しかも確実
に検出する方法を提供することにある。 問題点を解決するための手段 本発明は、焼却炉内における被焼却物の移動方
向に対して画面の走査線が垂直となるように設置
したカラーテレビカメラで炉内の燃焼部を撮像
し、前記カラーテレビカメラから得られたカラー
画像信号に含まれる赤色成分の信号を赤色の強さ
に対応した多値化信号に変換し、これを水平走査
線毎に積算し、この積算値を基準値と比較して燃
え切りレベルを検出することを特徴とする燃え切
りレベル検出方法である。 作 用 本発明に従えば、カラーテレビカメラによつて
炉内の燃焼部を撮像し、そのカラー画像情報から
赤色成分の情報を分離し、この赤色成分の情報を
用いて焼却炉の燃え切りレベルを検出するので、
燃え切りレベルの検出を確実にしかも容易に行な
うことができる。 実施例 第1図は、本発明に関連して実施されるごみ焼
却炉Sの系統図である。ごみ焼却炉Sに設けられ
ているごみ投入口1より投入されたごみ2は、自
由に下降し、燃焼室入口3を経て燃焼室4内に入
る。乾燥段火格子5上に移動したごみ2は、乾燥
段火格子5の下方から供給される熱風によつて乾
燥され、燃焼上段火格子6およびその下流側に位
置する燃焼下段火格子7において燃焼せしめられ
る。燃焼下段火格子7において燃え残つたごみ2
は、さらに後燃焼段火格子8で燃焼されて残灰9
として定期的に灰送り手段10に落とされる。燃
焼によつて発生した高温ガスは、ボイラBLによ
つて熱交換された後、外部に排出される。ボイラ
BLからの蒸気は、管路PLを経てタービンなどに
供給される。管路PLに介在される検出器DTは、
前記蒸気の流量を検出するために設けられてい
る。 焼却炉Sの炉壁に設けられた窓14に臨んで、
カラー工業用テレビカメラ15が燃焼室4内を撮
像するように設置されている。テレビカメラ15
は、燃焼上段火格子6と、燃焼下段火格子7との
境界部11付近に光学中心軸12を持ち、燃焼室
4内の火炎13の全体を撮像する。本発明は、カ
メラ15によつて燃焼室4内を撮像し、そのカラ
ー画像信号S1を画像信号処理装置16によつて
処理し、ごみ焼却炉S内の燃え切りレベルを検出
するものである。表示処理装置Mおよびモニタテ
レビ17は、燃焼室4内の燃焼状態を画像表示す
るために設けられている。表示処理装置Mは、テ
レビカメラ15からの信号S1と、画像信号処理
装置16から得られる信号S4とを合わせてモニ
タテレビ17に再生する機能を持つ。画像信号処
理装置16から出力される信号S8は、焼却炉の
燃焼制御機構に与えられる。 まず本発明によるごみ焼却炉S内の燃え切りレ
ベルの検出原理について説明する。一般に物体
は、700℃以上の温度になると発光し始め、火炎
の色と温度との間には第1表に示す関係が成立す
ることが知られている。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD The present invention relates to a method for detecting the boundary between the flame part and the ash part, that is, the burnout level, in a garbage incinerator or the like. Background Art In the garbage incinerator related to the present invention, garbage is incinerated as follows. The garbage thrown in from the garbage inlet is guided onto the grate in the combustion chamber, first dried by hot air supplied from below, and then burned as it moves through the combustion chamber, turning into ash. In such garbage incineration processing, the combustion state constantly changes depending on the substances contained in the garbage and the condition of the garbage, so it is necessary to control the combustion in order to completely burn the garbage. For this reason, the combustion chamber of a waste incinerator is divided into several areas, such as a drying area, a combustion area, and an after-combustion area, from the upstream side where waste moves, and the amount and temperature of air supplied to each area is adjusted. Combustion control is then performed. Conventionally, the combustion state of a waste incinerator for controlling combustion has been determined by directly observing the inside of the incinerator or by visually observing an image obtained by imaging the inside of the incinerator with a television camera. However, with such prior art, it is difficult to objectively control the combustion state of the incinerator, and in recent years, combustion control has been performed based on image information obtained by imaging the inside of the incinerator with a television camera. It is. Problems to be Solved by the Invention In combustion control based on image information as described above, it is extremely important to detect the boundary between the flame part and the ash part of the material to be incinerated in the combustion chamber, the so-called burnout level. This burnout level is detected by converting the combustion state inside the incinerator into a signal corresponding to brightness using image information obtained from a television camera, and integrating this signal for each horizontal scanning line to determine the average brightness. This is done by determining the brightness distribution for one screen based on the average brightness corresponding to the position of the combustion chamber, and comparing the brightness value at each position with a reference value. In such conventional burnout level detection methods, the reference value is set to a constant, or is determined by multiplying the maximum value of the brightness distribution by a constant K 0 , or is determined by a constant distribution of the maximum and minimum brightness differences of the brightness distribution. It is also calculated by multiplying the ratio K by 1 . By the way, the intensity of incineration of garbage, that is, the flame brightness indicating the temperature during combustion, varies greatly depending on its composition. The brightness distribution is not only the flame distribution.
It also changes depending on the brightness of the flame. Therefore, when setting the reference value of the burnout level based on the luminance distribution, the burnout level may not be detected with high accuracy unless the reference value is corrected according to the intensity of combustion. FIG. 9 is a graph showing the brightness distribution, which is the relationship between the position in the combustion chamber in the moving direction of dust indicated by the horizontal scanning line number on the image display screen and the average brightness with respect to that position. For example, if the reference value KM is set as shown in FIG. 9 1 based on the distribution ratio K 1 corresponding to low-temperature combustion in consideration of the combustion control of the incinerator, the reference value KM is set as shown in FIG. 9 2. In the state of high-temperature combustion, a burnout level L 1 is detected in the direction of the dry region upstream from the burnout level L (hereinafter referred to as the actual burnout level) visually observed in an actual furnace, which is one of the evaluation methods. This causes a detection error E1 .
In combustion control using the reference value KM 1 in Figure 9 2,
Problems arise such as the discharge of unburned garbage.
Conversely, if the reference value KM is set based on the distribution ratio K 1 for high-temperature combustion as shown in Figure 9-3, the reference value KM 2 becomes smaller in the low-temperature combustion state as shown in Figure 9-4. Therefore, even small local combustion that should be ignored as combustion in the furnace is detected, and a burnout level L 2 is detected, resulting in a detection error E 2 . Alternatively, if the constant K0 is used as the reference value KM as shown in FIG. 9, the brightness distribution may differ from the actual one due to dirt on the camera lens, deterioration of the image pickup tube, etc., as shown in FIG. The disadvantage is that the reference value KM 3 needs to be optimally readjusted each time it deviates from the distribution. The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned technical problems,
To provide a method for easily and reliably detecting the burnt-out level in an incinerator. Means for Solving the Problems The present invention images the combustion section in the incinerator with a color television camera installed so that the scanning line of the screen is perpendicular to the direction of movement of the materials to be incinerated in the incinerator. The signal of the red component contained in the color image signal obtained from the color television camera is converted into a multilevel signal corresponding to the intensity of red color, this is integrated for each horizontal scanning line, and this integrated value is used as a reference value. This is a burnout level detection method characterized by detecting a burnout level by comparing with the burnout level. Effect According to the present invention, a color television camera images the combustion part in the incinerator, separates red component information from the color image information, and uses this red component information to determine the burnout level of the incinerator. Since it detects
The burnout level can be detected reliably and easily. Embodiment FIG. 1 is a system diagram of a waste incinerator S implemented in connection with the present invention. Garbage 2 thrown in from a garbage inlet 1 provided in the garbage incinerator S freely descends and enters the combustion chamber 4 through the combustion chamber inlet 3. The garbage 2 that has moved onto the drying stage grate 5 is dried by hot air supplied from below the drying stage grate 5, and then burned in the combustion upper stage grate 6 and the lower combustion stage grate 7 located downstream thereof. I am forced to do it. Garbage 2 left unburned in the lower combustion grate 7
is further burned in the post-combustion stage grate 8 to produce residual ash 9
The ash is periodically dropped into the ash feeding means 10. The high-temperature gas generated by combustion undergoes heat exchange by the boiler BL and is then discharged to the outside. boiler
Steam from BL is supplied to a turbine etc. via pipe PL. The detector DT interposed in the conduit PL is
It is provided to detect the flow rate of the steam. Facing the window 14 installed in the wall of the incinerator S,
A color industrial television camera 15 is installed to image the inside of the combustion chamber 4. TV camera 15
has an optical central axis 12 near the boundary 11 between the upper combustion grate 6 and the lower combustion grate 7, and images the entire flame 13 in the combustion chamber 4. In the present invention, the inside of the combustion chamber 4 is imaged by the camera 15, the color image signal S1 is processed by the image signal processing device 16, and the burnt-out level in the garbage incinerator S is detected. The display processing device M and the monitor television 17 are provided to display an image of the combustion state within the combustion chamber 4. The display processing device M has a function of reproducing the signal S1 from the television camera 15 and the signal S4 obtained from the image signal processing device 16 on the monitor television 17 together. The signal S8 output from the image signal processing device 16 is given to the combustion control mechanism of the incinerator. First, the principle of detecting the burnout level in the garbage incinerator S according to the present invention will be explained. Generally, objects begin to emit light when the temperature reaches 700°C or higher, and it is known that the relationship shown in Table 1 holds between the color of the flame and the temperature.

【表】 即ち、温度が高くなるにつれ火炎の色が赤色か
ら赤黄色さらに青みを帯びたまぶしい白色になる
ことが知られている。これは温度が高くなるに従
つて、光の中に含まれる短波長である青色波長の
成分が相対的に多くなるためである。 ごみ焼却炉において、ごみが燃焼している状態
では、高温燃焼の状態から低温燃焼の状態に至る
まで炉内の炎に含まれる赤色成分の強さには大き
な変化はない。それに対して、緑色あるいは青色
成分の強さは、低温燃焼の場合に比べ、高温燃焼
の場合に非常に強くなる。赤色、緑色および青色
成分の強さの成分の和である輝度を用いて炎の分
布を求めると、単に炎の分布だけではなく、燃焼
温度を示す炎の強さをも加味した分布を求める事
になる。そこで、本発明によれば、炎と灰の境界
である燃え切りレベルを検出するために焼却炉内
の炎の分布を求めるときに、炎の赤色成分の強さ
だけを用いて炎の分布を求めると、高温燃焼の状
態から低温燃焼の状態まで炎の分布が精度よく求
まる。 上述のことを踏まえ、本発明を実施すると次の
ようになる。ごみ焼却炉をカラーテレビカメラで
撮像し、カラー画像信号を赤色、緑色、青色の3
原色の信号に分離し、それらの信号をそれぞれの
強さに対応した多値化信号に変換し、各多値化信
号を1水平走査線毎に積算し、この積算値を基準
値と比較して、燃え切りレベルを検出する。 第2図は、第1図に示されているような構成を
有するごみ焼却炉を用いた本発明者の実験によつ
て得られた前記多値化信号の積算値の分布を示す
グラフである。この実験では、家庭から出される
通常ごみの焼却を行い、その焼却条件を変えて、
ボイラで蒸気を発生し、その蒸気流量の検出を行
なつた。第2図1はごみ発熱量が約1000kcal/Kg
で蒸気流量が16t/Hの低温燃焼を示し、第2図
2はごみ発熱量が約1500kcal/Kgで蒸気流量が
19t/Hの通常燃焼を示し、第2図3はごみ発熱
量が約2200kcal/Kgで蒸気流量が24t/Hの高温
燃焼を示す。ごみ焼却炉において、ごみは、燃焼
室の乾燥段火格子から後燃焼段火格子へ移動す
る。そのごみの移動方向に対して、画像表示画面
の水平走査の方向が垂直になるように、燃焼室内
が撮像かれた。したがつて、画像表示画面の走査
線番号が、ごみの移動方向の燃焼室内の位置を示
す。また各色成分の強さを16階調とし、1水平走
査線に含まれる画素数を128として、上述したよ
うな多値化信号の積算値が求められた。第2図の
縦軸である積算値は、1水平走査線毎に赤色成分
レベルWR、緑色成分レベルWGおよび青色成分
レベルWBを積算した値である。第2図の横軸
は、ごみの移動方向の燃焼室内の位置に対応する
走査線番号を示す。ラインl1は赤色成分を示し、
ラインl2は赤色成分と緑色成分との和の分布を示
し、ラインl3は赤色成分と緑色成分と青色成分と
の和である輝度の分布を示す。また参照符Lは基
準値KMに対する実際の燃え切りレベルおよび本
発明に従つて検出された燃え切りレベルを示し、
参照符La〜Lcは第9図を参照して述べた従来技
術における基準値KMa〜KMcに対する検出燃え
切りレベルを示し、参照符Ea〜Ecはその検出誤
差を示す。実際の燃え切りレベルLがほぼ同じ場
合であつても、前記積算値の分布は、低温燃焼時
には第2図1に示されるようになり、通常燃焼時
には第2図2に示されるようになり、高温燃焼時
には第2図3に示されるようになる。 すなわちカラー画像信号の中で赤色の成分の分
布は、図に斜線を施して示すように、燃焼状態に
依存せずほぼ同一となる。これに対して緑および
青色成分の分布は、赤色成分、緑色成分および青
色成分の和すなわち輝度である積算成分に占める
割合が、低温燃焼から高温燃焼になるに従つて大
きくなるので、燃焼状態によつて変化する。した
がつて、特開昭59−107112に示される従来技術の
ように、輝度の分布に基づいて輝度の積算値と基
準値を比較して燃え切りレベルLa〜Lcを検出す
る方法では、第2図1〜第2図3に示されるよう
に、各燃焼状態において実際の燃え切りレベルL
に対する検出誤差Ea〜Ecが生じる。この検出誤
差Ea〜Ecを小さくするためには、基準値KMa〜
KMcを燃焼の強さに応じて修正するなどの必要
がある。一方、本発明に従つて、ラインl1で示さ
れる赤色成分の分布に基づいて赤色成分レベル
WRと基準値KMとを比較して燃え切りレベルL
の検出を行う方法では、第2図1〜第2図3に示
すように赤色成分の分布の変動が緑色成分や青色
成分の分布に比べて極めて小さい。したがつて低
温燃焼から高温燃焼の広範囲にわたつて精度の良
い炎部と灰部の境界である燃え切りレベルLの検
出を行なうことができる。 本発明者の実験によれば、さらに第3図に示さ
れるように燃焼室4で局所的な高温燃焼部Hが生
じることもある。この場合もラインl1で示される
赤色成分の分布は、高温燃焼部Hでも他の部分で
も大差は存在しないので、本発明に従つて赤色成
分の分布に基づいて燃え切りレベルLを検出する
と、局所的な高温燃焼部Hの有無にかかわらず精
度よくその検出を行なうことができる。従来の輝
度の分布を用いて燃え切りレベルLdを検出する
方法では、緑色成分あるいは青色成分が局所的な
高温燃焼部Hで大きく増加するので、実際の燃え
切りレベルLに対して検出誤差Edが生じる。し
たがつて従来の輝度の分布を用いた燃え切りレベ
ルLdの検出においては、基準値KMdを局所的な
燃焼の強さに応じて修正するなどの必要がある。
本発明は、上述のようにこの問題を解決する。 第4図は、ごみ焼却炉S内の燃え切りレベルを
検出するために必要とされる画像信号処理装置1
6の一実施例の構成を示すブロツク図である。第
4図に示された画像信号処理装置19の構成を示
すブロツク図を参照して、上述の処理動作を具体
的に説明する。テレビカメラ15からの画像信号
S1は赤、緑、青の3原色の信号を分離する色分
離回路およびクロツク同期信号発生回路96に入
力される。画像信号S1に基づいてクロツク同期
信号発生回路96はカラー画像信号S1をサンプ
リングするためのクロツク信号C0、垂直同期信
号C1および水平同期信号C2を発生する。色分
離回路95によつて分離された赤色波長成分の信
号S9は、多値化回路97に入力される。多値化
回路97はクロツク信号C0に同期して、赤色波
長成分の信号S9をアナログ/デジタル変換し、
多値化された赤色波長成分の信号S12を画像メ
モリ回路98に出力する。 第5図には、画像処理装置16に関連した信号
波形が示されている。第5図1は、カラー画像信
号S1の信号波形である。多値化回路97は前記
信号S12を出力すると同時に第5図2示されて
いるようなアナログ/デジタル(A/D)出力タ
イミング信号S10を出力する。A/D出力タイ
ミング信号S10は、画像メモリ制御回路99に
入力される。演算処理回路100によつて第5図
3に示されているような画像メモリ書き込み要求
信号S13がセツトされているとき、画像メモリ
制御回路99は、第5図4に示されているような
画像メモリ書き込みクロツク信号S11を出力す
る。一方画像メモリ回路98に入力された信号S
12は、画像メモリ書き込みクロツク信号S11
に同期して画像メモリ回路98内の画像メモリに
書き込まれる。一画面分の画像が画像メモリに書
き込まれると画像メモリ回路98は、第5図5に
示されているような画像入力終了信号S14を画
像メモリ制御回路99に出力する。入力された前
記信号S14に同期して画像メモリ制御回路99
は、第5図6に示されているような画像メモリセ
ツト信号S15を演算処理回路100に出力す
る。前記信号S15に同期して演算処理回路10
0は画像メモリ書き込み要求信号S13をリセツ
トした後、画像メモリ回路98からの多値化され
た赤色波長成分の画像データS16を呼び込む。 第6図はモニタカラーテレビにおける走査状態
を示す図であり、第7図は画像メモリにおいてデ
ータがストアされる状態を示す図である。第6図
に示すようにモニタテレビの1走査線におけるサ
ンプル数がnのとき、走査線1のm番目のサンプ
ル点は第7図に示されている画像メモリのln+m
番目に書き込まれている。このようにして画像メ
モリに書き込まれた前記画像データS16は、演
算処理回路100によつて順次呼び込まれ演算処
理が行われる。このとき、演算処理回路100は
画像データS16を第6図に示されているモニタ
テレビの画面に対応させ、第8図に示されている
ように多値化された赤色成分画像データを配置
し、多値化された赤色波長成分のデジタル画像と
して処理を行う。 演算処理回路100では第8図のように配置さ
れた赤色成分の画像データを横方向に積算し、1
水平走査線毎の赤色成分の積算値を求める。次に
1画面における各水平走査線毎の赤色成分の積算
値LLから最大の積算値Lnaxを求める。この最大
値Lnaxに対し一定比率αを乗じた基準値LTを次
の第1式のように求める。 LT=α・Lnax ……(1) 各走査線毎に積算値LLと基準値LTを比較し
て、LL≧LTならば燃焼部(炎部)、LL<LTな
らば灰部なる判別を行う。次に画面上方から、す
なわち走査線番号の小さい順に各走査線の特徴を
調べ、炎部の相当する走査線が連続してN1回以
上存在した後、灰部に相当する走査線が連続して
N2回以上生じた場合、その境界点の走査線番号
Liを燃え切りレベルに対応させる。なお、1画面
において、複数の燃え切りレベルLi1、Li2、…
Linが検出された場合、その中で走査線番号が最
も大きいものを最終的な燃え切りレベルとする。
ふたたび第4図を参照して、上述したような位置
検出が行われた後、演算処理回路100は燃え切
りレベル情報信号S17および燃え切りレベル情
報信号出力タイミング信号S18をラツチ回路1
01にそれぞれ出力する。また演算処理回路10
0は、新たな多値化された赤色波長成分の信号S
12を画像メモリ回路98に呼び込むために第5
図1に示されているような垂直同期信号に同期し
て、画像メモリ書き込み要求信号S13をセツト
する。画像メモリ制御回路99は第6図3および
第6図6に示されるように、画像メモリ書き込み
要求信号S13がセツトされると同時に画像メモ
リセツト信号S15をリセツトする。一方、前記
燃え切りレベルをも示す信号S17および燃え切
りレベル信号出力タイミング信号S18が入力さ
れたラツチ回路101は前記信号S18に同期し
て燃え切りレベル情報信号S17を保持し、次に
信号S18が入力されるまで燃え切りレベルを示
すレベル信号S4およびS8として出力する。以
上のようにしてごみ焼却炉1における燃え切りレ
ベル信号S4およびS8が画像処理装置16から
出力され、それぞれ表示処理装置Mおよび焼却炉
の燃焼制御機構へ入力される。 上述の実施例における基準値は、適宜変更する
ことができる。 上述の実施例では、本発明がごみ焼却炉に実施
される場合について述べたが、本発明はストーカ
式石炭燃焼炉などにおける最終燃え切りレベルの
検出にも実施されることができる。 また上述の実施例では、多値化信号を1水平走
査線毎に積算したが、本発明の他の実施例とし
て、多値化信号を複数の走査線毎に積算してもよ
い。 発明の効果 以上のように本発明によれば、燃焼の激しさ、
弱さにあまり影響されない赤色成分の信号に注目
し、水平走査線毎に積算することによつて、燃焼
状態が絶えず変化しても、正確に燃焼炉の燃え切
りレベルを検出することができる。すなわち、画
像信号の輝度は、燃焼の強弱によつて大きく変化
するが、赤色成分の信号のレベルは殆ど変化しな
いので、1水平走査線毎に赤色成分のレベルを積
算することによつて、その積算した値は、燃焼し
ている領販の広がりに対応しており、強く燃えて
いるところも弱く燃えているところも含めて燃焼
している領域として捕られることができる。した
がつて、燃焼状態に応じた定数の変更の必要もな
く、燃え切りレベルを求める処理を簡単に行うこ
とができる。 また本発明によれば、カラーテレビカメラから
得られたカラー画像信号を色分離回路に与えて赤
色成分信号を分離するので、市販のカラーテレビ
カメラを使用して、燃え切りレベルの検出を安価
に行うことができる。
[Table] In other words, it is known that as the temperature increases, the color of the flame changes from red to reddish-yellow and then to a bluish, dazzling white. This is because as the temperature rises, the component of blue wavelength, which is a short wavelength, contained in light increases relatively. When garbage is being burned in a garbage incinerator, the intensity of the red component contained in the flame within the incinerator does not change significantly from high-temperature combustion to low-temperature combustion. On the other hand, the intensity of the green or blue component becomes much stronger in the case of high-temperature combustion than in the case of low-temperature combustion. If we calculate the flame distribution using the brightness, which is the sum of the intensity of the red, green, and blue components, we can calculate not only the flame distribution but also the flame intensity, which indicates the combustion temperature. become. Therefore, according to the present invention, when determining the flame distribution in the incinerator in order to detect the burnout level, which is the boundary between flame and ash, the flame distribution is determined using only the intensity of the red component of the flame. Once determined, the flame distribution from high-temperature combustion to low-temperature combustion can be determined with high accuracy. Based on the above, the present invention will be implemented as follows. The garbage incinerator is imaged with a color television camera, and the color image signal is divided into three colors: red, green, and blue.
Separates into primary color signals, converts these signals into multi-value signals corresponding to their respective strengths, integrates each multi-value signal for each horizontal scanning line, and compares this integrated value with a reference value. to detect the burnout level. FIG. 2 is a graph showing the distribution of integrated values of the multilevel signal obtained by the inventor's experiment using a garbage incinerator having the configuration shown in FIG. . In this experiment, regular household garbage was incinerated, and the incineration conditions were changed.
Steam was generated in a boiler and the flow rate of the steam was detected. Figure 2 1 shows that the calorific value of waste is approximately 1000 kcal/Kg.
Figure 2 shows low-temperature combustion with a steam flow rate of 16t/H, and Fig. 2 shows that the waste calorific value is approximately 1500kcal/Kg and the steam flow rate is
It shows normal combustion of 19t/H, and Fig. 2 and 3 show high temperature combustion with waste calorific value of about 2200kcal/Kg and steam flow rate of 24t/H. In a waste incinerator, waste moves from the drying stage grate of the combustion chamber to the post-combustion stage grate. The inside of the combustion chamber was imaged so that the horizontal scanning direction of the image display screen was perpendicular to the direction of movement of the debris. Therefore, the scan line number on the image display screen indicates the position within the combustion chamber in the direction of movement of the debris. Furthermore, the integrated value of the multivalued signal as described above was determined by setting the intensity of each color component to 16 gradations and setting the number of pixels included in one horizontal scanning line to 128. The integrated value, which is the vertical axis in FIG. 2, is the value obtained by integrating the red component level WR, green component level WG, and blue component level WB for each horizontal scanning line. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the scan line number corresponding to the position within the combustion chamber in the direction of movement of the debris. Line l1 shows the red component,
Line l2 shows the distribution of the sum of the red component and green component, and line l3 shows the distribution of luminance that is the sum of the red component, green component, and blue component. Further, reference mark L indicates the actual burnout level and the burnout level detected according to the present invention with respect to the reference value KM,
Reference marks La to Lc indicate detected burnout levels with respect to reference values KMa to KMc in the prior art described with reference to FIG. 9, and reference marks Ea to Ec indicate detection errors thereof. Even if the actual burnout level L is almost the same, the distribution of the integrated values becomes as shown in FIG. 2 1 during low-temperature combustion, and as shown in FIG. 2 2 during normal combustion, During high-temperature combustion, the combustion occurs as shown in FIG. 2. That is, the distribution of the red component in the color image signal is almost the same regardless of the combustion state, as shown by diagonal lines in the figure. On the other hand, in the distribution of green and blue components, the sum of the red, green, and blue components, that is, the proportion of the integrated component that is the brightness, increases as the temperature changes from low-temperature combustion to high-temperature combustion. It changes over time. Therefore, in the conventional technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-107112, in which burnout levels La to Lc are detected by comparing the luminance integrated value and a reference value based on the luminance distribution, the second As shown in Figures 1 to 2 and 3, the actual burnout level L in each combustion state
Detection errors Ea to Ec occur. In order to reduce this detection error Ea~Ec, the reference value KMa~
It is necessary to modify KMc according to the intensity of combustion. On the other hand, according to the present invention, the red component level is determined based on the distribution of the red component indicated by line l1.
Burnout level L by comparing WR and standard value KM
As shown in FIGS. 2-1 to 2-3, the variation in the distribution of the red component is extremely small compared to the distribution of the green and blue components. Therefore, the burnout level L, which is the boundary between the flame part and the ash part, can be detected with high accuracy over a wide range from low-temperature combustion to high-temperature combustion. According to the inventor's experiments, a localized high-temperature combustion zone H may also occur in the combustion chamber 4, as shown in FIG. In this case as well, there is no major difference in the distribution of the red component shown by line l1 between the high-temperature combustion part H and other parts, so if the burnout level L is detected based on the distribution of the red component according to the present invention, Detection can be performed with high accuracy regardless of the presence or absence of the high-temperature combustion section H. In the conventional method of detecting the burnout level Ld using the luminance distribution, the green component or blue component increases greatly in the local high-temperature combustion area H, so the detection error Ed with respect to the actual burnout level L increases. arise. Therefore, in detecting the burnout level Ld using the conventional brightness distribution, it is necessary to modify the reference value KMd depending on the local combustion intensity.
The present invention solves this problem as described above. FIG. 4 shows the image signal processing device 1 required to detect the burnt-out level in the garbage incinerator S.
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of one embodiment of FIG. The above processing operation will be specifically explained with reference to a block diagram showing the configuration of the image signal processing device 19 shown in FIG. The image signal S1 from the television camera 15 is input to a color separation circuit that separates signals of the three primary colors of red, green, and blue, and to a clock synchronization signal generation circuit 96. Based on the image signal S1, the clock synchronization signal generation circuit 96 generates a clock signal C0, a vertical synchronization signal C1, and a horizontal synchronization signal C2 for sampling the color image signal S1. The red wavelength component signal S9 separated by the color separation circuit 95 is input to the multi-value conversion circuit 97. The multilevel conversion circuit 97 converts the red wavelength component signal S9 from analog to digital in synchronization with the clock signal C0.
The multivalued red wavelength component signal S12 is output to the image memory circuit 98. FIG. 5 shows signal waveforms associated with the image processing device 16. FIG. 51 shows the signal waveform of the color image signal S1. The multi-value converting circuit 97 outputs the signal S12 and at the same time outputs an analog/digital (A/D) output timing signal S10 as shown in FIG. 2. A/D output timing signal S10 is input to image memory control circuit 99. When the image memory write request signal S13 as shown in FIG. 5 is set by the arithmetic processing circuit 100, the image memory control circuit 99 writes the image as shown in FIG. A memory write clock signal S11 is output. On the other hand, the signal S input to the image memory circuit 98
12 is an image memory write clock signal S11
It is written into the image memory in the image memory circuit 98 in synchronization with . When one screen worth of images is written into the image memory, the image memory circuit 98 outputs an image input end signal S14 as shown in FIG. 5 to the image memory control circuit 99. The image memory control circuit 99 synchronizes with the input signal S14.
outputs an image memory set signal S15 as shown in FIG. 5 to the arithmetic processing circuit 100. The arithmetic processing circuit 10 synchronizes with the signal S15.
0 reads the multivalued red wavelength component image data S16 from the image memory circuit 98 after resetting the image memory write request signal S13. FIG. 6 is a diagram showing a scanning state in a monitor color television, and FIG. 7 is a diagram showing a state in which data is stored in an image memory. As shown in FIG. 6, when the number of samples in one scanning line of the monitor television is n, the m-th sample point of scanning line 1 is ln+m of the image memory shown in FIG.
It is written in the second. The image data S16 written in the image memory in this manner is sequentially read by the arithmetic processing circuit 100 and subjected to arithmetic processing. At this time, the arithmetic processing circuit 100 makes the image data S16 correspond to the monitor television screen shown in FIG. 6, and arranges the multivalued red component image data as shown in FIG. , processing is performed as a digital image of the multivalued red wavelength component. The arithmetic processing circuit 100 horizontally integrates the image data of the red component arranged as shown in FIG.
Calculate the integrated value of the red component for each horizontal scanning line. Next, the maximum integrated value L nax is determined from the integrated value LL of the red component for each horizontal scanning line in one screen. A reference value LT is obtained by multiplying this maximum value L nax by a constant ratio α as shown in the following first equation. LT=α・L nax ...(1) Compare the integrated value LL and the reference value LT for each scanning line, and if LL≧LT, it is a combustion part (flame part), and if LL<LT, it is a ash part. conduct. Next, examine the characteristics of each scanning line from the top of the screen, that is, in order of decreasing scanning line number, and after the scanning line corresponding to the flame area exists N 1 or more consecutive times, the scanning line corresponding to the gray area exists consecutively. hand
N If it occurs more than once , the scan line number of the boundary point
Make Li correspond to burnout level. In addition, on one screen, multiple burnout levels Li 1 , Li 2 ,...
When Lin is detected, the one with the largest scanning line number is set as the final burnout level.
Referring again to FIG. 4, after the position detection as described above is performed, the arithmetic processing circuit 100 outputs the burnout level information signal S17 and the burnout level information signal output timing signal S18 to the latch circuit 1.
01 respectively. Also, the arithmetic processing circuit 10
0 is the new multivalued red wavelength component signal S
12 into the image memory circuit 98.
An image memory write request signal S13 is set in synchronization with a vertical synchronization signal as shown in FIG. The image memory control circuit 99 resets the image memory set signal S15 at the same time as the image memory write request signal S13 is set, as shown in FIGS. 6 and 6. On the other hand, the latch circuit 101 to which the signal S17 indicating the burnout level and the burnout level signal output timing signal S18 are input holds the burnout level information signal S17 in synchronization with the signal S18, and then the signal S18 is inputted. Until input, level signals S4 and S8 indicating the burnout level are output. As described above, the burnout level signals S4 and S8 in the garbage incinerator 1 are output from the image processing device 16 and input to the display processing device M and the combustion control mechanism of the incinerator, respectively. The reference values in the above embodiments can be changed as appropriate. In the above-described embodiments, the present invention is applied to a waste incinerator, but the present invention can also be applied to detect the final burnout level in a stoker-type coal combustion furnace or the like. Furthermore, in the above-described embodiment, the multilevel signal is integrated for each horizontal scanning line, but in another embodiment of the present invention, the multilevel signal may be integrated for each of a plurality of scanning lines. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the intensity of combustion,
By focusing on the red component signal, which is not affected much by weakness, and integrating it for each horizontal scanning line, it is possible to accurately detect the burnt-out level of the combustion furnace even if the combustion state is constantly changing. In other words, the brightness of the image signal varies greatly depending on the strength of combustion, but the level of the red component signal hardly changes. Therefore, by integrating the level of the red component for each horizontal scanning line, The integrated value corresponds to the spread of the burning area, and can be captured as the burning area, including areas that are burning strongly and areas that are burning weakly. Therefore, there is no need to change constants depending on the combustion state, and the process of determining the burnout level can be easily performed. Furthermore, according to the present invention, the color image signal obtained from the color television camera is fed to the color separation circuit to separate the red component signal, so the burnout level can be detected at low cost using a commercially available color television camera. It can be carried out.

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

第1図は本発明に関連して実施されるごみ焼却
炉Sの構成を示すの系統図、第2図は本発明者の
実験による赤色成分、緑色成分および青色成分の
積算値の分布状態を示すグラフ、第3図は局所的
な高温燃焼部Hが生じる場合の赤色成分、緑色成
分および青色成分の積算値の分布状態を示すグラ
フ、第4図は本発明に関連して実施される画像信
号処理装置16の構成を示すブロツク図、第5図
は画像処理装置16に関連して出力される信号波
形を示す図、第6図は撮像された画像の走査を説
明するための図、第7図は画像メモリ回路98に
含まれる画像メモリにおけるデータを説明するた
めの図、第8図は画像メモリ回路98に含まれる
画像メモリとモニタテレビ17の画面との対応を
説明するための図、第9図は輝度の積算値の分布
状態を示すグラフである。 2……ごみ、4……燃焼室、5……乾燥段火格
子、6……燃焼上段火格子、7……燃焼下段火格
子、8……後燃焼段火格子、15……テレビカメ
ラ、16……画像信号処理装置、S……ごみ焼却
炉。
Fig. 1 is a system diagram showing the configuration of a waste incinerator S implemented in connection with the present invention, and Fig. 2 shows the distribution state of the integrated values of the red component, green component, and blue component according to the inventor's experiment. FIG. 3 is a graph showing the distribution state of integrated values of red component, green component, and blue component when a local high-temperature combustion zone H occurs, and FIG. 4 is an image carried out in connection with the present invention. 5 is a block diagram showing the configuration of the signal processing device 16. FIG. 5 is a diagram showing signal waveforms output in relation to the image processing device 16. FIG. 7 is a diagram for explaining data in the image memory included in the image memory circuit 98, FIG. 8 is a diagram for explaining the correspondence between the image memory included in the image memory circuit 98 and the screen of the monitor television 17, FIG. 9 is a graph showing the distribution of integrated luminance values. 2... Garbage, 4... Combustion chamber, 5... Drying stage grate, 6... Combustion upper stage grate, 7... Combustion lower stage grate, 8... Post combustion stage grate, 15... Television camera, 16... Image signal processing device, S... Garbage incinerator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 焼却炉内における被焼却物の移動方向に対し
て画面の走査線が垂直となるように設置したカラ
ーテレビカメラで炉内の燃焼部を撮像し、前記カ
ラーテレビカメラから得られたカラー画像信号を
色分離回路に与えて赤色成分の信号を分離し、こ
の赤色成分の信号を赤色の強さに対応した多値化
信号に変換し、これを水平走査線毎に積算し、こ
の積算値を基準値と比較して燃え切りレベルを検
出することを特徴とする燃え切りレベル検出方
法。
1. The combustion section in the incinerator is imaged by a color television camera installed so that the scanning line of the screen is perpendicular to the moving direction of the materials to be incinerated in the incinerator, and the color image signal obtained from the color television camera is is applied to the color separation circuit to separate the red component signal, convert this red component signal into a multilevel signal corresponding to the intensity of the red color, integrate this for each horizontal scanning line, and calculate this integrated value. A burnout level detection method characterized by detecting a burnout level by comparing it with a reference value.
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JP7208829B2 (en) * 2019-03-04 2023-01-19 日立造船株式会社 Information processing device, incineration control device, information processing method, and information processing program

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