JPS62237220A - 煙を発生する燃焼プロセスのためにビデオカメラによつてリアルタイム制御パラメ−タを発生する方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、煙を発生する燃焼プロセスの制御のためのビ
デオカメラによるリアルタイム制御パラメータの発生の
ため、ビデオカメラによってビデオ信号を発生し、その
ビデオ信号をディジタル化し、且つそのディジタル化さ
れたビデオ信号を時間的且つ空間的にフィルタリングす
ることに従う方法に関する。

［発明の技術的背景］ ストーカボイラに於ける燃焼プロセスは、第３図に示す
ように直接的なカメラ１２−モニタ鎖によって制御され
る。燃焼プロセスのモニタリングのために特に発展され
た白黒ビデオカメラが、火室の壁に取付けられる。この
応用のための特殊な構成のビデオカメラは、火室モニタ
リングカメラとしばしば呼ばれる。上記ビデオカメラか
らの未処理のビデオ出力信号が、モニタに接続される。

次に、上記ビデオ画像に基づいて、水力駆動ストーカの
制御即ち燃焼空気の童の制御のようなストーカボイラの
必要な制御手順が遂げられる。ビデオ信号使用の目標は
、むらのある空気流を生じさせる炭床に可能なりレータ
を置くことの他に、主な制御パラメータである火炎前面
の位置を上記ビデオ画像から定義することである。

ソーダ回収ボイラに於ける燃焼プロセスは、ビデオカメ
ラによってモニタされるが、しかし主な情報は、空気供
給開口を通して得られる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来のテクニックの欠点は、直接的なビデオ接続を使用
することによって得られる画像が、火炎のランダムな移
動のため、はっきりと定義されないということである。

また、煙の発生が、画像を非常に乱してしまう。従って
、上記ビデオ画像から得られる制御情報は大体大まかな
ものであり、燃焼プロセスの効果的な制御のための手段
を提供しない。

ソーダ回収ボイラに於けるビデオ画像は、燃焼プロセス
によって放射される放射線の大部分が可視光の範囲内に
実際」二ないので、あまり多くの情報は与えない。空気
供給開口を通しての」１記プロセスのモニタリングは不
便であり、可視の領域の中に不明瞭なエリアを残してし
まう。

［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて成されたもので、煙を発生
する燃焼反応のためのビデオカメラによってリアルタイ
ム制御パラメータを発生するための十分に新規な方法を
提供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明は、ビデオカメラでの燃焼プロセスのモニタリン
グに基づいている。上記ビデオカメラの信号は、ディジ
タル化され、適当にフィルタリングされ、上記ディジタ
ル化された信号の分布に基づいて、画像処理のためのヒ
ストグラムテーブルにフォーマットされる。上記テーブ
ルは、火炎前面の位置がビデオ画像の平均に基づくプロ
セス制御のために適当に確認される画像に処理される。

特に、本発明に従った方法は、ディジタル化されたビデ
オ信号がその信号レベル分布に基づいて処理されるべき
情報の量を減ずるために信号サブエリアに分割され、同
一サブエリアに属する画素がそれぞれ所定の信号レベル
に対応する連続する画像エリアに結合され、」１記サブ
エリアが統合された画像に結合され、その後の画像がラ
ンダムな動揺の影響を取除くために平均され、且つその
平均された画像が表示装置に示されることを特徴とする
。

本発明は、評価し得る利益を提供する。

その実際の施行に於いて、本発明に従った方法は、炭床
の温度分布の短期間の平均値を示す２次元テーブルの形
で画像を提供する。これは、上記画像から、火炎前面位
置、大きさ及び形の容易な局限を容易にする。速い計算
方法のため、」―記画像処理は数秒しかかからず、燃焼
プロセスのリアルタイム制御を許す。上記方法を使用し
て得られる画像は、制御タスクを楽にする最適な状態と
比較されることができる。その後の平均された画像の比
較と関係する時間は、火炎前面の広がりを見越し１つ燃
焼プロセスの安定度を見積もることを可能とさせる。

［発明の実施例］ 第１図は、はぼ最適の動作をしているストーカボイラ１
５の燃焼プロセスを示している。炭床１３は、ボイラス
トーカ１６の下端で、連続的に大前面１４で燃えている
。第１図から省略されているのは、炭床１３の下端でと
は異なったどこか他のＭで火が生じるならば、炭床１３
に作られることができる不所望のクレータである。第２
図に示されるように、クレータは、クレータに集中する
流れで、ストーカを通して下から空気流１７を入れさせ
る。従って、炭床１３を通る制御された燃焼空気流を妨
げ、さらに炭床１３に不均等な湿度プロフィールパーセ
ンテージを生じさせる。

第４図は、本発明に従った方法に関連する燃焼プロセス
モニタリング部材とそれらの相互接続を簡単な形で示し
ている。火室モニタリングカメラ１２は、カラーモニタ
１９とスト−カボイラ１５のオートメーションシステム
とに接続される画像処理ユニットにビデオ信号を提供す
る。さらに、上記オートメーションシステムは、ボイラ
１５とカラーモニタ１９の制御システムに制御ラインを
介して接続されている。

第５図は、本発明に従った方法の主要原理を詳細に示し
ている。第１のブロックは、不連続なレベルへのアナロ
グビデオ信号の定量化によって画像のディジタル化が成
し遂げられる第２のブロックに、それからのビデオ信号
がルートされ、画像メモリに転送され、最後に情報が画
像情報の適当な減少をａしてコンピュータのワーキング
メモリに画像メモリから読み出される、火室モニタリン
グカメラ〕２を表わす。情報は、この方法の能力を損う
ことなしに、他の画素毎及び他の走査線毎に抜かすこと
によってコンパクトにされることができる。適用された
ノブ法に於いては、これは、２５６Ｘ２５６画素から１
２８Ｘ１２８画素への解像度の減少を意味する。第２の
ブロックはまた、その後の画素の比較がその後の画素間
の大きな強度差を減ずるために使用されるフィルタリン
グ動作と、それぞれの画素信号の値が同一画素の時間的
に先の値と比較され、その後、計算的方法か火花及び煙
によって生ぜられる大きな信号変化を減じるために大き
な変化を減するように適用される、時間的フィルタリン
グ動作とを行う。第３のブロックは、画像信号のコント
ラスト減少ををする画像を平均することを行う。この種
の画像［整形」は、動揺を減ずるために使用されること
ができる。

第４のブロックに於いては、「整形」情報が、この実施
例の（後述する）燃焼エリア１，２の画素特性を見出す
ために、（後述する）ヒストグラム処理によって所望の
画素値のため数字的にサーチするために使用される。第
５のブロックは、画像か先の画像及び最適情況と比較さ
れる画像分析が行われ、その後、制御動作が第６のブロ
ックによって行われる。第７のブロックは、ボイラブラ
ントのオペレータのためのリアルタイム管理モニタとし
て提供する第８のブロックのカラーモニタに表示すべき
個々の色の強度レベルを指定する。

ビデオ信号がディジタル化され、フィルタリングされ、
前述の方法で処理された後、実際の燃焼に対応するエリ
アは、第６図及び第７図に示されたヒストグラムを使用
して定義される。ヒストグラムに基づく強度レベルの定
義は、燃焼プロセスの間不規則に行われることができる
が、しかしながら実際は、規則的な間隔、例えば５分間
隔で強度レベルを定義することか必要となる。第６図の
横軸は、強度が図の左から右に増されるように、６３の
分離した値を受けることかできるカメラからの画素信号
の強度レベルを示している。縦軸は、画素の総数に関し
てそれぞれの強度レベルでの画素のパーセンテージ分布
を示している。

１−記ヒストグラムに基づいて圧縮され且つ平均された
画像は、燃焼プロセスに実在の強度レベルに定電化され
る。画素は、その強度値が」二記レベルのために定義さ
れた下限以上であり且つ上記レベルのために定義された
上限以下であるならば、ある強度レベルに指定される。

定電化の結果は、同一強度レベルに属し且つ同一列に隣
接して配置されたポイントがバーを形成するバーテーブ
ルによって示される。通常、上記バーテーブルは、横行
がＣＲＴディスプレイの画原色から形成された横バーに
よって表されるＣＲＴモニタスクリーンに示される。バ
ー表示フォーマットは、処理された情報の本質的な減少
を提供する。

−１ユ記バーテーブルに基づいて、火炎画像の隣接する
エリアが確認される。これに関連して、隣接するエリア
は、強度の同一の定量化レベルに属するその隣接した画
素の強度値を釘し、Ｒつ接近した輪郭を存するエリアと
して定義される。隣接するエリアはまた、前述の強度レ
ベルに属さない穴即ち隙間を組込むことができる。

第６図及び第７図は、詳細に上記方法を示している。第
６図に示されているのは、火前面１４の全体が明瞭に可
視であるヒストグラムである。明瞭にされた燃焼は、強
度値が該ヒストグラムの最小値２０に対応する強度値２
１より大きいような画素によって第６図に表わされてい
る。第７図に従って、煙又は蒸気によって不明瞭にされ
た燃焼帯は、強度値が強度値２２より大きいか又は第６
図の強度値２３より小さいような画素によって表わされ
る。上記強度値２２は、−に記強度に関する画素の導関
数が最も大きく、第６図のピーク２３から右に置かれた
屈折点から右に置かれた強度値として定義される。燃焼
帯１は、前述の基桑を成し遂げＲつそれらのエリア、エ
リアの重力座標のポイント及びエリアのポイント毎の記
録された輪郭によって定義され確認されるような隣接す
るエリアによって表わされる。その上、いくらかの可能
エリア、屯カポインド及びエリアの内側の隙間の輪郭が
定義される。

スト−カボイラの燃焼帯〕を特に示す第８図に於いては
、炭搬送方向は、矢印２６によって示されており、燃焼
帯１及びその位置は、以下のように定義される。即ち、 画像は、炭の搬送方向で列に分割されるもので、その列
の一つが第８図の左の部分に示されている。

エリア及びそれらのエリアのために得られる重力のポイ
ントの座標は、前述のように定義された燃焼帯１．２の
２つの強度レベルクラスのために計算される。

適当な燃焼帯は、列に見られ、且つ列の幅に等しい幅及
びその実際のエリアに対応する外形を（−＋−ｕｎつ矩
形の形を有することによって、どちらかの燃焼帯を表わ
し、列の方向に平行のその重カポインドに関して対称的
に配置されたエリアである。

タイムスケールで実際の燃焼は、１．、．２分のタイム
スパンにわたってその後の画像の確認された燃焼帯のエ
リアから計算される中央エリアによって表わされる。燃
焼帯の移動速度及び方向は、中央エリアに対応する市カ
ポインドの時間的にその後の値から計算された復帰線の
傾斜から定義される。燃焼の安定度は、その後の画像か
ら決定されるエリアのシリーズのエリアの平均値に対す
るエリアの標章偏差の比によって表わされる。低い変動
の値は、安定した良好な燃焼を示すが、大きな変動の値
は、燃焼の動揺の特徴を示す。総エリアに対する燃焼を
示すエリアの比は、炭の品質と相関する。

第９図は、本発明に従った表示装置として使用されるＣ
ＲＴモニタにそれらを表示するための前述の変化する燃
焼をフォーマツティングするための方法を示す。エリア
１は、列内の最も熱い帯、従って燃焼帯のエリアを表わ
している。上記帯の屯カポインドは、」−足帯の真中に
垂直に配置される。エリア２は、より低い強度レベルの
燃焼帯を示している。エリア９は、腹帯を示している。

エリア６は、実際の火炎前面１４の外の燃焼帯を示して
いる。炭床の端は、火が最新観察されたポイント７でス
トップされている。バー３は、数分後の燃焼エリアの重
カポインドの外挿された位置を示している。白エリア１
０は、灰を示している。

前述したような方法は、ソーダ回収にも適用することか
できる。上記方法は、含まれた温度差が同一の大きさの
ものであるため、ソーダ回収ボイラの７１′ＩＡ度制御
に非常に適用できる。ソーダ回収ボイラに於いては、カ
メラは、例えば主な又は副の空気引入れ開口に配置され
ることができ、従ってＩＲ感知カメラの使用が好ましい
。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば、煙を発生する燃
焼反応のためのビデオカメラによってリアルタイム制御
パラメータを発生するための十分に新規な方法を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は据付けられた火至モニタリングカメラを有する
ストーカボイラを長手方向に一部切り欠いて示す図、第
２図はストーカボイラのストーカ構造を一部切り欠いて
示す図、第３図は燃焼プロセスのための従来のモニタリ
ング装置を概略的に示す図、第４図は本発明に従った燃
焼プロセスのためのモニタリング装置を概略的に示す図
、第５図は本発明に従った方法の概略的なブロック図、
第６図は燃焼プロセスが明瞭に可視である時の火室モニ
タリングカメラの画像のヒストグラム、第７図は燃焼プ
ロセスか煙又は蒸気によって不明瞭である時の火室モニ
タリングカメラの画像のヒストグラム、第８図は燃焼帯
を有するストーカとそれらの形成された燃焼帯モデルの
上面図、第９図は本発明に従った方法に従順なディスプ
レイスクリーンフォーマットを示す図である。 １２・・・ビデオカメラ　１３・・・炭床　１４・・・
火前面　１５・・・スト−カボイラ　１６・・・ボイラ
ストーカ　１７・・・空気流 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 Ｆｉｇ、　７

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビデオカメラによってビデオ信号を発生し、その
   ビデオ信号をディジタル化し、且つそのディジタル化さ
   れたビデオ信号を時間的且つ空間的にフィルタリングす
   ることに基づく方法に於いて、上記ディジタル化された
   ビデオ信号がその信号レベル分布に基づいて処理される
   べき情報の量を減ずるために信号サブエリアに分割され
   、同一サブエリアに属する画素がそれぞれ所定の信号レ
   ベルに対応する連続する画像エリアに結合され、上記サ
   ブエリアが統合された画像に結合され、その後の画像が
   ランダムな動揺の影響を取除くために平均され、且つそ
   の平均された画像が表示装置に示されることを特徴とす
   る、燃焼プロセスのためにビデオカメラによってリアル
   タイム制御パラメータを発生する方法。
2. （２）上記方法が、ストーカボイラの制御に適用される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. （３）上記方法が、ソーダ回収ボイラの制御に適用され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。
4. （４）上記ディジタル化されたビデオ信号が、燃焼プロ
   セスを表す上記信号サブエリアを定義するために上記ビ
   デオ信号の変化しやすい信号分布が使用されるように、
   サブエリアに分割されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の方法。