[发明专利]一种基于面阵激光雷达的落渣实时检测方法

说明书

本发明公开了一种基于面阵激光雷达的落渣实时检测方法。该方法利用面阵激光雷达得到煤粉炉落渣的图像信息，并基于每1s抽取的一帧实时落渣图片，通过连通域大小、个数统计等一系列图像处理方法，最终，获得煤粉炉内的炉渣大小及掉落频率，并能够获得大落渣掉落时的危险提醒。本发明方法解决了煤粉炉发电厂无法实施获得炉内落渣的大小和频率等问题，能实时对煤粉炉内落渣的情况进行监控，为煤粉炉内燃烧和控制提供较强的依据，降低了大落渣掉落对于设备的安全隐患，从而提升了煤粉炉的安全可靠性并实现生活煤粉炉发电厂的清洁高效利用。

技术领域

本发明涉及煤粉炉焚烧技术领域，具体地说，涉及一种基于面阵激光雷达的落渣实时检测方法。

背景技术

煤粉炉是以煤粉为燃料的锅炉设备。它具有燃烧迅速、完全、容量大、效率高、适应煤种广，便于控制调节等优点。煤粉炉的燃烧特点是燃料随空气一起进入燃烧室，并在悬浮状态下燃烧。

煤粉锅炉炉膛水冷壁及屏上结渣是一种普遍现象，同时炉内结渣会使受热面的传热能力降低，造成炉膛出口烟温升高，锅炉效率降低。结渣严重时，大块渣落下可能会砸坏炉底水冷壁或阻塞排渣口，造成锅炉灭火停炉，甚至发生安全事故。

煤粉炉内结渣后落渣会对设备造成严重影响，获取准确的渣块大小和落渣位置对于炉内燃烧控制和降低安全隐患有着重要意义。国内对结渣和落渣检测的方法大致有，利用安装在水冷壁上的热流计对结渣造成的热流变化对其进行监控诊断或者采用安装在不同位置的红外成像仪测量水冷壁表面的辐射发射率，直接反映壁面的结渣状况等软测量方法，但这些方法存在着误差大、应用条件苛刻、限制条件多等缺陷。现有方法只能获得炉膛结渣的趋势，无法获得实时结渣的位置和大小等关键信息，而现场运行人员往往仅依据运行经验判断落渣位置与大小，因此在现阶段的研究中，缺少一个有效的技术方法，能够对落渣的位置与大小进行实时检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于面阵激光雷达的落渣实时检测方法，解决现有技术中普通工业相机无法捕捉落渣图像和煤粉炉落渣无法实时检测的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于面阵激光雷达的落渣实时检测方法，包括以下步骤：

1)采用面阵激光雷达对落渣通道录制视频，每秒抽取一帧落渣图像；

2)将获取的落渣图像进行灰度化处理得到灰度图；

3)将所述灰度图进行二值化处理，得到二值化图像；

4)对所述二值化图像中的连通域进行个数统计，获得图中落渣的个数并计算出落渣频率；

5)计算所述二值化图像中的各个连通域的大小；

6)当出现某个连通域大小超过设定的安全阈值S_sa时，或者当落渣频率超出其安全阈值时，系统会发出落渣掉落危险指令。

上述技术方案中，通过面阵激光雷达对煤粉炉中的落渣大小和频率进行实时检测，实时优化煤粉炉的燃烧控制并降低煤粉炉的安全隐患，从而提高煤粉炉燃烧的高效与安全。

步骤1)中，在煤粉炉上设置一个观察窗口，利用面阵激光雷达采集落渣下落通道视频，从视频中提取所述的落渣图像。

步骤1)中，由于煤粉炉炉渣掉落处存在大量未燃尽火焰，普通工业相机无法捕捉落渣下落图像，因此选用面阵激光雷达穿透火焰捕捉到落渣下落轨迹。

步骤3)中：落渣与拍摄背景的颜色差异使得二值化图上呈现出多处代表落渣的连通域。

步骤3)中：将图像由灰度图变为二值化图像时设置的阈值为80。

步骤4)中，统计某帧图像的连通域个数为N，则落渣频率η＝N/1，其单位为HZ。