一種火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，火力發(fā)電機(jī)組一直承擔(dān)著我國(guó)電力生產(chǎn) 的重任，故機(jī)組的負(fù)荷變化和燃燒調(diào)整變化頻繁。加上我國(guó)火電機(jī)組燃燒煤種復(fù)雜W及設(shè) 備故障等問(wèn)題，時(shí)常造成燃燒火焰狀況偏離最佳工況，不能保證爐膛內(nèi)穩(wěn)定均勻的火焰和 強(qiáng)烈充分的燃燒，燃燒穩(wěn)定性能的下降不僅會(huì)導(dǎo)致鍋爐熱效率降低，而且產(chǎn)生更多的污染 物和噪聲，在極端情況下可能引起爐膛滅火，甚至誘發(fā)爐膛爆炸。燃燒穩(wěn)定性能的優(yōu)劣全面 影響到鍋爐的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性和安全性，運(yùn)就使得評(píng)判燃燒系統(tǒng)的穩(wěn)定性能極其重要。有效 的火焰燃燒穩(wěn)定性能評(píng)判可W指導(dǎo)運(yùn)行人員尋求機(jī)組最穩(wěn)定的歷史工況W供實(shí)時(shí)運(yùn)行作 參考，提高機(jī)組各方面的綜合性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，對(duì)火焰狀況及穩(wěn)定 性提出了量化標(biāo)準(zhǔn)并能夠準(zhǔn)確、客觀地進(jìn)行評(píng)價(jià)，可W為火焰燃燒過(guò)程的分析及優(yōu)化提供 一定的指導(dǎo)，該方法操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確、速度快、重復(fù)性高、所受干擾小。
[0004] 本發(fā)明所述火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，體包括W下步驟： (1) 獲取火焰燃燒的圖像，截取所要評(píng)價(jià)區(qū)域； (2) 將處理后的圖片導(dǎo)入Matl油軟件得到關(guān)于紅、綠、藍(lán)S種顏色的亮度特征矩陣Ri,、 Gij、B。； (3) 在紅、綠、藍(lán)=色中選取一種顏色作為評(píng)價(jià)色，使用迭代的方法來(lái)確定火焰所在區(qū) 域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)最佳閥值Tk; (4) 將所選取顏色的亮度特征矩陣中每個(gè)像素與閥值Tk進(jìn)行比較，當(dāng)R1,、Gi,或B1, 大于等于Tk時(shí)則認(rèn)為該像素點(diǎn)所在區(qū)域存在火焰，當(dāng)R 或B1,小于Tk時(shí)則認(rèn)為該 像素點(diǎn)所在區(qū)域無(wú)火焰，通過(guò)火焰所在區(qū)域像素個(gè)數(shù)與所研究區(qū)域總像素個(gè)數(shù)之比得到火 焰燃燒狀況，即M=PfuyPt"t3i; (5) 獲取連續(xù)工況的火焰燃燒圖像并計(jì)算出每個(gè)圖片的M值，通過(guò)其平均值 立評(píng)價(jià)火焰燃燒狀況，計(jì)算其比方差V(M)來(lái)評(píng)價(jià)火焰的穩(wěn)定性。
[0005] 本發(fā)明所述亮度特征矩陣Ri,、Gi,、Bi,是由0-255的數(shù)值來(lái)組成的矩陣，其數(shù)值隨 亮度增大而增加。
[0006] 本發(fā)明所述最佳閥值Tk是使用迭代的方法來(lái)確定的，迭代法是基于逼近的思想通 過(guò)閥值迭代的方式，利用程序自動(dòng)計(jì)算出最佳的分割閥值，W紅色為例，其他顏色的計(jì)算方 法與紅色相同，具體包括W下步驟： (1)求出圖像中的紅色分量最大值和最小值，分別記為Rm。、和R mi。，則初始閥值為：
(2)根據(jù)閥值T。將圖像分割為目標(biāo)和背景，分別求出兩者的紅色分量平均值R1和R2。
[0007] (3)選擇新閥值繼續(xù)迭代，新閥值為：
(4)若Tk=Tw，則所得即為最佳閥值；否則繼續(xù)迭代計(jì)算。
[0008] 本發(fā)明通過(guò)截取圖像保證每張圖片中所顯示的評(píng)價(jià)區(qū)域位置及大小是一樣的。
[0009] 本發(fā)明步驟（5)中所述的平均值
，穩(wěn)定 性:觀辮||吊藝茲龍S，其中Dm為M的方差。
[0010] 本發(fā)明所述火焰燃燒的圖像是通過(guò)普通CCD相機(jī)拍攝獲得，相機(jī)的鏡頭前方加入 一組濾光片用于防止拍攝的圖像色彩飽和度過(guò)高。
[0011] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)： (1)通過(guò)該評(píng)價(jià)方法解決了火焰燃燒過(guò)程中的量化其燃燒狀況和穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)問(wèn)題。
[0012] (2)通過(guò)該評(píng)價(jià)方法能夠準(zhǔn)確、客觀地進(jìn)行評(píng)價(jià)，可W為火焰燃燒過(guò)程的分析及優(yōu) 化提供一定的指導(dǎo)。
[0013] (3)該評(píng)價(jià)方法操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確、速度快、重復(fù)性高、所受干擾小。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為本發(fā)明方法流程圖； 圖2為火焰燃燒圖像及所提取紅色亮度特征矩陣。
【具體實(shí)施方式】
[0015]W下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于所 述內(nèi)容。
[001引實(shí)施例1 本實(shí)施例所述火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，W紅色為例，具體包括W下步驟： 步驟1)獲取火焰燃燒的圖像； 步驟2)對(duì)圖2進(jìn)行處理，截取所要評(píng)價(jià)區(qū)域； 步驟3)將處理后的圖片導(dǎo)入Matl油軟件得到關(guān)于紅色的亮度特征矩陣Ri,; 步驟4)選取紅色作為評(píng)價(jià)顏色，使用迭代的方法來(lái)確定分割火焰所在區(qū)域的最佳閥 值Tk=215; 步驟5)將所選取顏色的亮度特征矩陣中每個(gè)像素與閥值Tk進(jìn)行比較，當(dāng)Ri,>Tk時(shí)則 認(rèn)為該像素點(diǎn)所在區(qū)域存在火焰，當(dāng)Ri，<Tk時(shí)則認(rèn)為該像素點(diǎn)所在區(qū)域無(wú)火焰，得到火焰像 素個(gè)數(shù)為Pfu<3=93829,總像素個(gè)數(shù)為=192500。通過(guò)火焰所在區(qū)域像素個(gè)數(shù)與所研究 區(qū)域總像素個(gè)數(shù)之比得到火焰燃燒狀況，即M=PfuyPt"t3i=0. 487 ; 步驟6)W上述方法為例，獲取連續(xù)工況的火焰燃燒圖像并計(jì)算出每個(gè)圖片的M值，通 過(guò)其平均值|i=0. 419用來(lái)評(píng)價(jià)火焰燃燒狀況，計(jì)算其比方差V(M)=0. 0278用來(lái)評(píng)價(jià)火焰 的穩(wěn)定性。
[0017]步驟4)中計(jì)算最佳閥值的迭代法，基于逼近的思想通過(guò)閥值迭代的方式，利用程 序自動(dòng)計(jì)算出最佳的分割閥值，其主要算法如下： (1) 求出圖像中的紅色分量最大值和最小值，分別記為咕。,=255和Rmm=126,則初始閥值 為：
(2) 根據(jù)閥值T。將圖像分割為目標(biāo)和背景，分別求出兩者的紅色分量平均值R1和R2。
[0018] (3)選擇新閥值繼續(xù)迭代，新閥值為：
(4)若Tk=Tw，則所得即為最佳閥值；否則繼續(xù)迭代計(jì)算。
[001引實(shí)施例2 本實(shí)施例所述火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，W綠色為例，具體包括W下步驟： 步驟1)獲取火焰燃燒的圖像； 步驟2)對(duì)圖像進(jìn)行處理，截取所要評(píng)價(jià)區(qū)域； 步驟3)將處理后的圖片導(dǎo)入Matl油軟件得到關(guān)于綠色的亮度特征矩陣Gi,; 步驟4)選取綠色作為評(píng)價(jià)顏色，使用迭代的方法來(lái)確定分割火焰所在區(qū)域的最佳閥 值Tk=180 ; 步驟5)將所選取顏色的亮度特征矩陣中每個(gè)像素與閥值T進(jìn)行比較，當(dāng)GTk時(shí)則 認(rèn)為該像素點(diǎn)所在區(qū)域存在火焰，當(dāng)Gi，<Tk時(shí)則認(rèn)為該像素點(diǎn)所在區(qū)域無(wú)火焰，得到火焰像 素個(gè)數(shù)為Pfue=95963,總像素個(gè)數(shù)為PtDt。！=192500。通過(guò)火焰所在區(qū)域像素個(gè)數(shù)與所研究 區(qū)域總像素個(gè)數(shù)之比得到火焰燃燒狀況，即M=PfuyPt"t3i=0. 498 ; 步驟6)W上述方法為例，獲取連續(xù)工況的火焰燃燒圖像并計(jì)算出每個(gè)圖片的M值，通 過(guò)其平均值lil=0. 428用來(lái)評(píng)價(jià)火焰燃燒狀況，計(jì)算其比方差V(M)=0. 0284用來(lái)評(píng)價(jià)火焰 的穩(wěn)定性。
[0020] 步驟4)中計(jì)算最佳閥值的迭代法，基于逼近的思想通過(guò)閥值迭代的方式，利用程 序自動(dòng)計(jì)算出最佳的分割閥值，其主要算法如下： (1) 求出圖像中的綠色分量最大值和最小值，分別記為Gmg,=255和Gmm=120,則初始閥值 為：
(2) 根據(jù)閥值T。將圖像分割為目標(biāo)和背景，分別求出兩者的綠色分量平均值G1和G2。
[002。 （3)選擇新閥值繼續(xù)迭化新閥值為：
(4)若Tk=Tw，則所得即為最佳閥值；否則繼續(xù)迭代計(jì)算。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，具體包括以下步驟： (1) 獲取火焰燃燒的圖像，截取所要評(píng)價(jià)區(qū)域； (2) 將處理后的圖片導(dǎo)入Matlab軟件得到關(guān)于紅、綠、藍(lán)三種顏色的亮度特征矩陣Rip Gij、Bij; (3) 在紅、綠、藍(lán)三色中選取一種顏色作為評(píng)價(jià)色，使用迭代的方法來(lái)確定火焰所在區(qū) 域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)最佳閥值Tk; (4) 將所選取顏色的亮度特征矩陣中每個(gè)像素與閥值1；進(jìn)行比較，當(dāng)R lP G1,或B ^ 大于等于1；時(shí)則認(rèn)為該像素點(diǎn)所在區(qū)域存在火焰，當(dāng)R 或B u小于T k時(shí)則認(rèn)為該 像素點(diǎn)所在區(qū)域無(wú)火焰，通過(guò)火焰所在區(qū)域像素個(gè)數(shù)與所研究區(qū)域總像素個(gè)數(shù)之比得到火 焰燃燒狀況，即M=PfllVPtotal; (5) 獲取連續(xù)工況的火焰燃燒圖像并計(jì)算出每個(gè)圖片的M值，通過(guò)其平均值 評(píng)價(jià)火焰燃燒狀況，計(jì)算其比方差V(M)來(lái)評(píng)價(jià)火焰的穩(wěn)定性。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：亮度特征矩 陣Rip Gy Blj是由0-255的數(shù)值來(lái)組成的矩陣，其數(shù)值隨亮度增大而增加。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：步驟（3)使用 迭代的方法來(lái)確定火焰所在區(qū)域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)最佳閥值T k，以紅色為例，其他顏色的計(jì)算方 法與紅色相同，具體包括以下步驟： (1) 求出圖像中的所選取的顏色分量最大值和最小值，分別記為Rna3^P R_，則初始閥值 為：(2) 根據(jù)閥值T。將圖像分割為目標(biāo)和背景，分別求出兩者的紅色分量平均值R JP R 2 (3) 選擇新閥值繼續(xù)迭代，新閥值為：(4) 若Tk=Tk+1，則所得即為最佳閥值；否則繼續(xù)迭代計(jì)算。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，其特征在于：步驟（5)中所 述的平均值，其中Dm 為M的方差。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法，屬于能源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明獲取火焰燃燒的圖像，得到關(guān)于紅、綠、藍(lán)三種顏色的亮度特征矩陣Rij、Gij、Bij；選取一種顏色作為評(píng)價(jià)色，確定火焰所在區(qū)域的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)最佳閥值Tk；將亮度特征矩陣中每個(gè)像素與閥值Tk進(jìn)行比較得到火焰燃燒狀況；獲取連續(xù)工況的火焰燃燒圖像并計(jì)算出每個(gè)圖片的M值，通過(guò)其平均值？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？評(píng)價(jià)火焰燃燒狀況。本發(fā)明對(duì)火焰燃燒狀況及穩(wěn)定性提出了量化標(biāo)準(zhǔn)并能夠準(zhǔn)確、客觀地進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以為火焰燃燒過(guò)程的分析及優(yōu)化提供一定的指導(dǎo)，該方法操作簡(jiǎn)便、結(jié)果準(zhǔn)確、速度快、重復(fù)性高、所受干擾小。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105183935
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510422423
【發(fā)明人】徐建新, 劉泛函, 王 華
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日