一種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置及方法
【專利摘要】一種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置及方法，為了解決當(dāng)前不能準(zhǔn)確了解高爐內(nèi)火焰燃燒的程度及溫度分布，本發(fā)明提供的監(jiān)測裝置包括高爐風(fēng)口的復(fù)合攝像探頭、變送轉(zhuǎn)換單元、圖像信息分析系統(tǒng)，攝像探頭、變送轉(zhuǎn)換單元和圖像信息分析系統(tǒng)依次連接，其中，攝像探頭采用高溫基于彩色CCD與高溫近紅外CCD的雙CCD的復(fù)合結(jié)構(gòu)。本發(fā)明既提供實時的風(fēng)口火焰燃燒視頻圖像，同時提供對應(yīng)準(zhǔn)確的溫度分布熱圖像及溫度曲線，為操作工提供完整的有關(guān)高爐風(fēng)口狀況信息，保證高爐穩(wěn)定順行。
【專利說明】—種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及爐膛火焰燃燒監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及高爐風(fēng)口燃燒狀態(tài)及溫度分布的監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]目前高爐風(fēng)口火焰燃燒狀況通常依賴于操作工對每個高爐風(fēng)口上的窺視孔巡回觀察判斷，這種由操作工觀察窺視孔判斷煤粉在風(fēng)口回旋區(qū)的燃燒狀況的方式不連續(xù)，也因為各操作工經(jīng)驗的不同，造成判斷的準(zhǔn)確性差異較大。
[0003]針對這一問題，現(xiàn)已開發(fā)出高爐風(fēng)口成像監(jiān)測系統(tǒng)和通過窺視孔的測溫裝置，SP在一部分高爐風(fēng)口窺視孔上安裝攝像機(jī)，間隔地在另外的高爐風(fēng)口窺視孔上安裝紅外測溫儀。將攝像機(jī)拍攝的視頻圖像和測溫儀測試的溫度值傳輸至高爐操作室里的計算機(jī)上，由顯示器顯示。操作工在操作室通過視頻圖像和測溫值了解高爐風(fēng)口燃燒狀況。
[0004]這種監(jiān)測方式存在兩個不足之處，一是測溫儀與攝像機(jī)不在同一個高爐風(fēng)口，兩者位置不對應(yīng)；二是紅外測溫儀僅僅測試單點溫度，不能提供火焰燃燒的熱圖像及相應(yīng)的溫度分布，因此提供的高爐風(fēng)口燃燒狀況信息還不夠充分。
[0005]為此，人們又研究在高爐風(fēng)口窺視孔上嘗試使用基于彩色(XD (Charge-coupledDevice,電荷耦合元件)的攝像機(jī)，實現(xiàn)既提供反映風(fēng)口的火焰燃燒實時視頻圖像，同時又利用火焰視頻圖像象素RGB (Red-green-blue，光的三原色)值與溫度的對應(yīng)關(guān)系，建立火焰圖像的溫度場曲線，測試與圖像對應(yīng)點的溫度，并且顯示出溫度分布圖。但是這種方式監(jiān)測的溫度值準(zhǔn)確性低，所得到溫度分布可靠性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對目前高爐風(fēng)口監(jiān)測中存在的問題，本發(fā)明提出一種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置及方法，通過在高爐操作室計算機(jī)顯示屏上不僅提供實時的高爐風(fēng)口火焰燃燒的視頻圖像，及時掌握風(fēng)口溫度、活躍程度、噴煤狀況、風(fēng)口破損情況。
[0007]—種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置，包括攝像探頭、變送轉(zhuǎn)換單元、圖像信息分析系統(tǒng)，所述復(fù)合攝像探頭拍攝的圖像信息經(jīng)過變送轉(zhuǎn)換單元傳輸至圖像信息分析系統(tǒng)，圖像信息分析系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，所述的攝像探頭是復(fù)合攝像探頭，復(fù)合攝像探頭9采用高溫彩色CXD攝像機(jī)與高溫近紅外CXD攝像機(jī)的雙CXD的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
[0008]所述復(fù)合攝像探頭9包括高溫光學(xué)鏡頭4、分光鏡5、反光鏡6、高溫彩色CXD攝像機(jī)7和高溫近紅外CXD攝像機(jī)8，分光鏡5與高溫光學(xué)鏡頭4在同一水平線呈45度角放置，反光鏡6在分光鏡下側(cè)平行放置,高溫彩色(XD攝像機(jī)7在分光鏡5后側(cè),與高溫光學(xué)鏡頭4在同一水平線上，近紅外CXD攝像機(jī)8在高溫彩色CXD攝像機(jī)7下方，與反光鏡6在同一水平線上。
[0009]所述復(fù)合攝像探頭9通過支架3固定于高爐風(fēng)口 I的窺視孔2上。
[0010]一種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測方法，包括以下步驟:[0011]步驟一，通過復(fù)合攝像探頭的高溫彩色CXD攝像機(jī)與高溫近紅外CXD攝像機(jī)的雙CCD采集的高爐的圖像；
[0012]步驟二，將復(fù)合攝像頭采集的圖像傳輸至轉(zhuǎn)換單元，經(jīng)圖像信息轉(zhuǎn)換傳送到圖像信息分析系統(tǒng)；
[0013]步驟三，圖像信息分析系統(tǒng)將高溫彩色CXD攝像機(jī)的視頻圖像在顯示器顯示，并將視頻圖像其中紅色部分與高溫近紅外CXD攝像機(jī)采集的圖像結(jié)合，通過比色測溫法，檢測圖像各點溫度值，獲取對應(yīng)圖像各點溫度值及熱圖像。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:采用雙C⑶攝像機(jī)的復(fù)合視頻溫度監(jiān)測系統(tǒng)，在高爐風(fēng)口監(jiān)測中，既提供實時的風(fēng)口火焰燃燒視頻圖像，同時提供對應(yīng)準(zhǔn)確的溫度分布熱圖像及溫度曲線，為操作工提供完整的有關(guān)高爐風(fēng)口狀況信息，保證高爐穩(wěn)定順行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)圖。[0016]圖2是高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測的方法流程圖。
[0017]其中，1為高爐風(fēng)口，2為窺視孔,3為支架，4為高溫光學(xué)鏡頭,5為分光鏡、6為反光鏡、7為高溫彩色C⑶攝像機(jī)，8為高溫近紅外C⑶攝像機(jī)，9為復(fù)合攝像探頭，10為變送轉(zhuǎn)換單元，11為計算機(jī)圖像信息分析系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0018]下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的一種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置包括:復(fù)合攝像探頭9、變送轉(zhuǎn)換單元10、計算機(jī)圖像信息分析系統(tǒng)11，復(fù)合攝像探頭9用支架3將復(fù)合攝像探頭固定于高爐風(fēng)口窺視孔2上。變送轉(zhuǎn)換單元10置于變送轉(zhuǎn)換柜內(nèi)，復(fù)合攝像探頭9包括高溫光學(xué)鏡頭4、分光鏡5、反光鏡6、高溫彩色CXD攝像機(jī)7、高溫近紅外CXD攝像機(jī)8。攝像探頭采用高溫彩色CXD與高溫近紅外CXD的雙CXD的復(fù)合結(jié)構(gòu)，雙CXD復(fù)合攝像探頭包括雙光路的高溫光學(xué)鏡頭和兩臺CCD攝像機(jī)，其中一臺為高溫彩色CCD攝像機(jī)，另一臺為高溫近紅外C⑶攝像機(jī)。復(fù)合攝像探頭無需高溫護(hù)套，直接連接至高爐風(fēng)口窺視孔上。攝像探頭拍攝的圖像信息經(jīng)變送轉(zhuǎn)換單元10轉(zhuǎn)換后傳輸至操作室圖像信息分析系統(tǒng)。高溫彩色CCD攝像機(jī)拍攝圖像一是提供實時視頻圖像在計算機(jī)屏幕上顯示，二是與高溫近紅外CXD攝像機(jī)拍攝圖像結(jié)合，確定圖像的位置對應(yīng)關(guān)系，同時運用比色測溫法，精確檢測圖像各點溫度值，建立對應(yīng)于視頻圖像的熱圖像。由于引入近紅外C⑶攝像，保證了比色測溫法獲取溫度值的精度。對于相對精度要求不高的其他場合，可以直接利用近紅外CCD攝像機(jī)拍攝的圖像作為熱圖像。
[0020]來自高爐風(fēng)口 I上窺視孔2的圖像經(jīng)高溫光學(xué)鏡頭4到達(dá)分光鏡5分為兩路，一路進(jìn)入高溫彩色CXD攝像機(jī)7，另一路經(jīng)反光鏡6進(jìn)入高溫近紅外CXD攝像機(jī)8，兩路攝像機(jī)拍攝圖像傳輸至變送轉(zhuǎn)換單元10，經(jīng)圖像信息轉(zhuǎn)換送至操作室的計算機(jī)圖像信息分析系統(tǒng)11。信息處理系統(tǒng)對兩路攝像機(jī)的圖像采集，做色度分析、非線性校正等處理后，高溫彩色CXD攝像機(jī)圖像一是作為視頻在操作室顯示屏上，二是其中的紅色部分與近紅外CXD攝像機(jī)圖像作為比色測溫法(利用輻射體在兩個不同波長光譜輻射亮度之比與溫度之間的函數(shù)關(guān)系實現(xiàn)溫度測量的方法)的兩個工作波段下光譜輻射輸入，獲取對應(yīng)圖像各點溫度值及熱圖像 。
[0021]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測裝置，包括攝像探頭、變送轉(zhuǎn)換單元(10)、圖像信息分析系統(tǒng)(11)，所述復(fù)合攝像探頭(9)拍攝的圖像信息經(jīng)過變送轉(zhuǎn)換單元(10)傳輸至圖像信息分析系統(tǒng)(11)，圖像信息分析系統(tǒng)(11)進(jìn)行分析處理，其特征在于:所述的攝像探頭是復(fù)合攝像探頭(9)，復(fù)合攝像探頭(9)采用高溫彩色CXD攝像機(jī)與高溫近紅外CXD攝像機(jī)的雙CXD的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻溫度監(jiān)測裝置，其特征在于:所述復(fù)合攝像探頭(9)包括高溫光學(xué)鏡頭(4 )、分光鏡(5 )、反光鏡(6 )、高溫彩色CXD攝像機(jī)(7 )和高溫近紅外CXD攝像機(jī)(8),分光鏡(5)與高溫光學(xué)鏡頭(4)在同一水平線呈45度角放置,反光鏡(6)在分光鏡下側(cè)平行放置，高溫彩色CXD攝像機(jī)(7)在分光鏡(5)后側(cè)，與高溫光學(xué)鏡頭(4)在同一水平線上，近紅外CXD攝像機(jī)(8)在高溫彩色CXD攝像機(jī)(7)下方，與反光鏡(6)在同一水平線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻溫度監(jiān)測裝置，其特征在于:所述復(fù)合攝像探頭(9)通過支架(3)固定于高爐風(fēng)口(I)的窺視孔(2)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的高爐風(fēng)口視頻溫度監(jiān)測方法，包括以下步驟: 步驟一，通過復(fù)合攝像探頭的高溫彩色CXD攝像機(jī)與高溫近紅外CXD攝像機(jī)的雙CXD采集高爐風(fēng)口狀態(tài)的圖像； 步驟二，將復(fù)合攝像頭采集的圖像傳輸至轉(zhuǎn)換單元，經(jīng)圖像信息轉(zhuǎn)換后傳送到圖像信息分析系統(tǒng)； 步驟三，圖像信息分析系統(tǒng)將高溫彩色CCD攝像機(jī)的視頻圖像在顯示器顯示，并將視頻圖像其中紅色部分與高溫近紅外C⑶攝像機(jī)采集的圖像結(jié)合，通過比色測溫法，檢測圖像各點溫度值，獲取對應(yīng)圖像`各點溫度值及熱圖像。
【文檔編號】C21B7/24GK103509902SQ201310439778
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】劉其明, 陳廣言, 周晨輝, 唐嘉瑞 申請人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司