一種垃圾焚燒火焰識別控制方法與流程
2023-06-21 18:32:56 1
本發明屬於垃圾焚燒技術領域，涉及一種垃圾焚燒火焰識別控制方法，通過採集識別焚燒火焰的模式來調整焚燒設備的運行，實現最理想的焚燒狀態。
背景技術：
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我國由於人口基數大，因此全國產生的垃圾總量也非常巨大；目前，我國現階段垃圾處理的主要方式是掩埋，汙染過於嚴重，因此，各地正在大力普及垃圾焚燒處理；垃圾焚燒廠每天要焚燒大量的垃圾，焚燒爐作為目前應用最多的焚燒設備已經被大量垃圾處理企業採購使用；目前，焚燒設備在焚燒垃圾時通常不能及時查看焚燒設備內的燃燒情況是否理想，即使查看也是由工人過觀察視窗觀察一會，這樣既不能完全判斷垃圾燃燒的整體狀態，也會使工人受到焚燒垃圾產生的有害氣體的威脅；稍好一些的改進方案為在焚燒設備中加裝攝像頭以便肉眼監控和觀察垃圾燃燒的情況是否理想，人眼觀察雖然有經驗上的可靠性，但是不夠科學合理，不能合理準確的判斷燃燒狀態，往往導致調整失誤，造成資源浪費和環境汙染；同時，現有技術中也有自動判斷燃燒狀態的技術方案，但是也只能在判斷之後由人工進行操作調整，增加垃圾處理成本。因此，尋求更加科學準確判別垃圾焚燒的狀態並及時調整實現最理想的焚燒狀態的一種垃圾焚燒火焰識別控制方法具有良好的社會效益和經濟效益。
技術實現要素：
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本發明的目的在於克服現有技術存在的缺陷，尋求設計一種垃圾焚燒火焰識別控制方法，通過採集識別焚燒火焰的模式來調整焚燒設備的運行，實現最理想的焚燒狀態。
為了實現上述目的，本發明涉及的垃圾焚燒火焰識別控制方法，主要在垃圾焚燒火焰識別控制裝置中實現，其具體工藝步驟包括：
(1)位置編碼
先對設置在焚燒爐內各個位置的防爆攝像頭、傳送帶、風機、出風口和垃圾門進行相對位置定位並進行位置編碼，並將編碼信息存儲在焚燒控制器和火焰分析器中，以便識別特定位置的防爆攝像頭採集的火焰的火焰模式後，由焚燒控制器控制對應位置的傳送帶、出風口和垃圾門工作；
(2)圖像採集
經過步驟(1)編碼後的多個防爆攝像頭拍攝相應位置的焚燒火焰圖像實時傳送至火焰分析器中，以便火焰分析器對採集的焚燒火焰的圖像按幀數實時進行分析識別；
(3)亮度識別
將實時採集的焚燒火焰圖像在火焰分析器中進行灰度圖片轉化，灰度值最大值和最小值位置為焚燒火焰最亮和最暗的位置，將上述位置信息發送至焚燒控制器中，將焚燒火焰圖、焚燒火焰最亮和最暗位置以數字或灰度圖像輸出顯示；
(4)識別判斷
將焚燒火焰四種標準模式的灰度圖像提前輸入至火焰分析器中，其中標準模式包括充分均勻燃燒的普通模式、燃燒過快的島模式、燃燒不充分的洞模式和燃燒不均勻的島洞模式；將防爆攝像頭實時採集的焚燒火焰的灰度圖像分別與四種標準模式灰度圖像進行對比，模式相似度最大的為焚燒火焰的模式，並將焚燒火焰模式、模式相似度和具體模式焚燒火焰的位置信息輸出顯示；再將識別後的島模式、洞模式和島洞模式的焚燒火焰位置信息實時輸出顯示並傳送至焚燒控制器和垃圾狀態控制器中；
(5)調整控制
焚燒控制器接收火焰分析器經步驟(4)識別後的島模式、洞模式和島洞模式的焚燒火焰位置信息，控制對應處於島模式中的焚燒火焰位置處的出風口關閉或縮小、風機加大風量、傳送帶降低傳輸速度或垃圾門關閉或縮小，垃圾狀態控制器選取相對於正在燃燒的垃圾的發熱量小的垃圾投送至該焚燒火焰位置對應的傳送帶中；焚燒控制器控制對應處於洞模式中的焚燒火焰位置處的出風口打開、風機減小風量、傳送帶加快傳輸速度或垃圾門打開，垃圾狀態控制器選取相對於正在燃燒的垃圾的發熱量大的垃圾頭送至該焚燒火焰位置對應的傳送帶中；焚燒控制器控制對應處於島洞模式中的焚燒火焰位置處周圍的出風口打開、周圍傳送帶和垃圾門同時打開；將上述處於島模式、洞模式和島洞模式的焚燒火焰位置調整到普通模式。
本發明涉及的步驟(3)識別判斷中的將防爆攝像頭實時採集的焚燒火焰的灰度圖像分別與四種標準模式灰度圖像進行對比的具體方法如下：
標準模式圖像記為P，焚燒火焰的灰度圖像記為I，縮放圖像I，使圖像I的火焰面積和圖像P的火焰面積相等，找到圖像P和圖像I中的火焰部分的重心Gp和Gi分別計算Gp、Gi與圖像中心Cp、Ci的靠近程度，計為GCp和GCi，計算位置相似度PSpi＝1-(Abs(GCp-GCi)/Max(GCp,GCi))，其中Abs(GCp-GCi)為取絕對值，Max(GCp,GCi)為取最大值；然後重合圖像P和I的重心Gp、Gi計算火焰部分重合面積AREAs的比例，得到與位置無關的圖像相似度Snopos＝AREAs/AREAp，則模式相似度為
本發明涉及的垃圾焚燒火焰識別控制裝置的主體結構包括焚燒爐、風機、風機管、出風口，傳送帶、垃圾門、焚燒控制器、防爆攝像頭、垃圾狀態控制器和火焰分析器；焚燒爐外部設置有多個風機，以便為焚燒爐提供空氣，風機通過風機管與焚燒爐連接，風機管延伸至焚燒爐底部形成多個出風口，風機和出風口均與焚燒控制器電信息連接；多個傳送帶設置在焚燒爐的外部，以便向焚燒爐內輸送待焚燒的垃圾，傳送帶延伸至焚燒爐內壁在四周形成多個垃圾門，傳送帶和垃圾門均勻焚燒控制器電信息連接；焚燒控制器設置在焚燒爐的外側，分別於風機、出風口、傳送帶和垃圾門電信息連接，焚燒控制器為在不同位置的出風口、傳送帶和垃圾門編碼並保存編碼對應的各出風口、傳送帶和垃圾門的位置信息，以便控制開啟和關閉不同對應位置的出風口、傳送帶和垃圾門，焚燒控制器與對應位置的風機電信息連接以便控制風機的開啟和關閉，並控制風量和風速的大小，焚燒控制器與火焰分析器電信息連接，以便接收火焰分析器的分析結果並控制相應位置的出風口、傳送帶、風機和垃圾門工作；垃圾狀態控制器設置在焚燒爐的外側，垃圾狀態控制器與火焰分析器電信息連接，以便記錄進入焚燒爐中垃圾的發熱量和選取合適發熱量的垃圾送入傳送帶中；焚燒爐的內壁上的各垃圾門的一側均設置有防爆攝像頭，防爆攝像頭對準火焰方向，防爆攝像頭與火焰分析器電信息連接，以便實時採集垃圾焚燒時火焰的畫面並傳送至火焰分析器中；火焰分析器設置在焚燒爐的外部，火焰分析器接收各個方向的防爆攝像頭採集的垃圾焚燒時火焰的圖片後進行分析，輸出顯示火焰模式、類似度和火焰燃燒最亮處和最暗處的位置，並將上述信息傳送至焚燒控制器。
本發明與現有技術相比，其通過設置的多個防爆攝像頭可以採集焚燒爐內全方位的火焰狀況；以及對應編號設置的多個對應風機、出風口能夠對特定位置的垃圾焚燒火焰進行針對性風量調整；通過識別焚燒火焰與標準模式進行對比，以識別火焰的燃燒模式，並將其顯示指導工人操作，更能通過設置的其他裝置對焚燒爐內的焚燒進行調整，使其處於最理想的焚燒狀態；其原理簡單，控制裝置結構合理，應用環境友好。
附圖說明：
圖1為本發明的流程原理示意框圖。
圖2為本發明涉及的垃圾焚燒火焰識別控制裝置的主體結構原理示意圖。
具體實施方式：
下面通過實施例並結合附圖對本發明作進一步說明。
實施例1：
本實施例涉及的垃圾焚燒火焰識別控制方法，主要在垃圾焚燒火焰識別控制裝置中實現，其具體工藝步驟包括：
(1)位置編碼
先對設置在焚燒爐1內各個位置的防爆攝像頭8、傳送帶5、風機2、出風口4和垃圾門6進行相對位置定位並進行位置編碼，並將編碼信息存儲在焚燒控制器7和火焰分析器10中，以便識別特定位置的防爆攝像頭8採集的火焰的火焰模式後，由焚燒控制器7控制對應位置的傳送帶5、出風口4和垃圾門6工作；
(2)圖像採集
經過步驟(1)編碼後的多個防爆攝像頭8拍攝相應位置的焚燒火焰圖像實時傳送至火焰分析器10中，以便火焰分析器10對採集的焚燒火焰的圖像按幀數實時進行分析識別；
(3)亮度識別
將實時採集的焚燒火焰圖像在火焰分析器10中進行灰度圖片轉化，灰度值最大值和最小值位置為焚燒火焰最亮和最暗的位置，將上述位置信息發送至焚燒控制器7中，將焚燒火焰圖、焚燒火焰最亮和最暗位置以數字或灰度圖像輸出顯示；
(4)識別判斷
將焚燒火焰四種標準模式的灰度圖像提前輸入至火焰分析器10中，其中標準模式包括充分均勻燃燒的普通模式、燃燒過快的島模式、燃燒不充分的洞模式和燃燒不均勻的島洞模式；將防爆攝像頭8實時採集的焚燒火焰的灰度圖像分別與四種標準模式灰度圖像進行對比，模式相似度最大的為焚燒火焰的模式，並將焚燒火焰模式、模式相似度和具體模式焚燒火焰的位置信息輸出顯示；再將識別後的島模式、洞模式和島洞模式的焚燒火焰位置信息實時輸出顯示並傳送至焚燒控制器7和垃圾狀態控制器9中；
(5)調整控制
焚燒控制器7接收火焰分析器10經步驟(4)識別後的島模式、洞模式和島洞模式的焚燒火焰位置信息，控制對應處於島模式中的焚燒火焰位置處的出風口4關閉或縮小、風機2加大風量、傳送帶5降低傳輸速度或垃圾門6關閉或縮小，垃圾狀態控制器9選取相對於正在燃燒的垃圾的發熱量小的垃圾投送至該焚燒火焰位置對應的傳送帶5中；焚燒控制器7控制對應處於洞模式中的焚燒火焰位置處的出風口4打開、風機2減小風量、傳送帶5加快傳輸速度或垃圾門6打開，垃圾狀態控制器9選取相對於正在燃燒的垃圾的發熱量大的垃圾頭送至該焚燒火焰位置對應的傳送帶5中；焚燒控制器7控制對應處於島洞模式中的焚燒火焰位置處周圍的出風口4打開、周圍傳送帶5和垃圾門6同時打開；將上述處於島模式、洞模式和島洞模式的焚燒火焰位置調整到普通模式。
本實施例涉及的步驟(3)識別判斷中的將防爆攝像頭8實時採集的焚燒火焰的灰度圖像分別與四種標準模式灰度圖像進行對比的具體方法如下：
標準模式圖像記為P，焚燒火焰的灰度圖像記為I，縮放圖像I，使圖像I的火焰面積和圖像P的火焰面積相等，找到圖像P和圖像I中的火焰部分的重心Gp和Gi分別計算Gp、Gi與圖像中心Cp、Ci的靠近程度，計為GCp和GCi，計算位置相似度PSpi＝1-(Abs(GCp-GCi)/Max(GCp,GCi))，其中Abs(GCp-GCi)為取絕對值，Max(GCp,GCi)為取最大值；然後重合圖像P和I的重心Gp、Gi計算火焰部分重合面積AREAs的比例，得到與位置無關的圖像相似度Snopos＝AREAs/AREAp，則模式相似度為
本實施例涉及的垃圾焚燒火焰識別控制裝置的主體結構包括焚燒爐1、風機2、風機管3、出風口4，傳送帶5、垃圾門6、焚燒控制器7、防爆攝像頭8、垃圾狀態控制器9和火焰分析器10；焚燒爐1外部設置有多個風機2，以便為焚燒爐1提供空氣，風機2通過風機管3與焚燒爐1連接，風機管3延伸至焚燒爐1底部形成多個出風口4，風機2和出風口4均與焚燒控制器7電信息連接；多個傳送帶5設置在焚燒爐1的外部，以便向焚燒爐1內輸送待焚燒的垃圾，傳送帶5延伸至焚燒爐1內壁在四周形成多個垃圾門6，傳送帶5和垃圾門6均勻焚燒控制器7電信息連接；焚燒控制器7設置在焚燒爐1的外側，分別於風機2、出風口4、傳送帶5和垃圾門6電信息連接，焚燒控制器7為在不同位置的出風口4、傳送帶5和垃圾門6編碼並保存編碼對應的各出風口4、傳送帶5和垃圾門6的位置信息，以便控制開啟和關閉不同對應位置的出風口4、傳送帶5和垃圾門6，焚燒控制器7與對應位置的風機2電信息連接以便控制風機2的開啟和關閉，並控制風量和風速的大小，焚燒控制器7與火焰分析器10電信息連接，以便接收火焰分析器10的分析結果並控制相應位置的出風口4、傳送帶5、風機2和垃圾門6工作；垃圾狀態控制器9設置在焚燒爐1的外側，垃圾狀態控制器9與火焰分析器10電信息連接，以便記錄進入焚燒爐1中垃圾的發熱量和選取合適發熱量的垃圾送入傳送帶5中；焚燒爐1的內壁上的各垃圾門6的一側均設置有防爆攝像頭8，防爆攝像頭8對準火焰方向，防爆攝像頭8與火焰分析器10電信息連接，以便實時採集垃圾焚燒時火焰的畫面並傳送至火焰分析器10中；火焰分析器10設置在焚燒爐1的外部，火焰分析器10接收各個方向的防爆攝像頭8採集的垃圾焚燒時火焰的圖片後進行分析，輸出顯示火焰模式、類似度和火焰燃燒最亮處和最暗處的位置，並將上述信息傳送至焚燒控制器7。
本實施例使用時，防爆攝像頭8實時採集焚燒爐1中垃圾焚燒火焰的圖像傳送至火焰分析器10中，火焰分析器10通過分析計算火焰燃燒時的火焰模式、與最佳燃燒模式的相似度以及火焰的最亮處和最暗處的位置，並將該信息傳送至焚燒控制器7中，焚燒控制器7根據上述信息調整控制對應位置的出風口4、傳送帶5和垃圾門6開啟或關閉，同時調整風機2的開閉以及工作功率來調整出風口4的風量；從而調整垃圾焚燒保持在最佳模式焚燒；火焰分析器10將分析識別後的信息輸出顯示後也可供人工操作調整焚燒爐1各焚燒裝備以達到最理想的焚燒效果。