一种高炉煤气放散智能监测预警系统及方法与流程

1.本发明涉及烟火监测技术领域，具体为一种高炉煤气放散智能监测预警系统及方法。


背景技术：

2.在冶金生产过程中会产生大量煤气，若放散燃烧处理不充分，将会引起环境污染、厂区煤气超标，严重时会造成重大安全生产事故。为了防止这些污染物进入大气，许多行业使用废气燃烧烟道来燃烧掉多余的废气副产物或泄压阀释放的易燃气体，为了保证生产安全，需要时刻监控易燃气体的燃烧状态。
3.目前，行业内采用的常见方案是人工监测或利用红外热成像仪对高炉煤气放散燃烧进行监测。人工监测不能及时发现放散塔燃烧异常，容易出现漏检现象，红外热成像仪可以通过温差来判断高炉煤气放散系统是否在正常燃烧，但是仅依靠红外热成像仪进行监测效果不佳，且获取的图像容易受外界环境影响，从而造成监测结果不准确，容易发生误报的现象，若在烟火燃烧不正常时发生误报，甚至会造成生产安全事故，因此亟需一种高炉煤气放散智能监测预警系统及方法来解决上述问题。


技术实现要素：

4.（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本发明提供了一种高炉煤气放散智能监测预警系统及方法，解决了监测效果不佳，且获取的图像容易受外界环境影响，从而造成监测结果不准确，容易发生误报的问题。
5.（二）技术方案为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种高炉煤气放散智能监测预警系统及方法，包括监测设备、数据交互运算平台、访问终端和声光报警器；其中，所述监测设备包括成像模块，且成像模块包括红外偏振相机和可见光相机，分别用于获取高炉煤气放散口的红外偏振图像及实况图像；所述监测设备还包括边缘计算模块，用于识别处理获取的红外偏振图像及实况图像，将图像信息转换成数据信息；所述数据交互运算平台包括数据库，用于存储设定的烟火燃烧效率阈值；所述数据交互运算平台还包括数据对比模块和控制信号输出模块，所述控制信号输出模块用于根据识别结果发出控制指令；所述访问终端包括移动终端和pc终端，用于设置烟火燃烧率报警阈值、查看实时监控、接收报警信号。
6.优选的，所述监测设备的输出端与数据交互运算平台的输入端连接，并且数据交互运算平台的输出端与声光报警器的输入端连接，所述数据交互运算平台与访问终端通过网络实现双向连接。
7.优选的，所述成像模块的输出端与边缘计算模块的输入端连接，所述数据库的输出端与数据对比模块的输入端连接。
8.本发明还公开了一种高炉煤气放散智能监测预警方法，具体包括以下步骤：s1、成像模块中的偏振相机和可见光相机分别实时获取高炉煤气放散口的红外偏振图像和实况图像，然后将红外偏振图像和实况图像传递到边缘计算模块；s2、边缘计算模块对红外偏振图像进行处理，获得当前时刻火焰燃烧效率，然后监测设备将当前时刻火焰燃烧效率值及实况监控图像传递到数据交互运算平台；s3、数据对比模块对将数据库中的火焰燃烧效率阈值与获取的当前时刻火焰燃烧效率值进行对比，当烟火燃烧效率低于设定的阈值时，说明放散口煤气燃烧出现异常，数据交互运算平台控制声光报警器发出声光警报，同时向访问终端发出预警信号，通知工作人员处理。
9.优选的，所述边缘计算模块识别处理图像的过程具体包括以下步骤：t1、把红外偏振图像通过颜色空间转换成his颜色空间，将原图二值化，经过中值滤波以及数学形态学的膨胀运算对图像预处理，消除一些噪声及离散点，连通一些遗漏的区域；t2、通过建立大量的火焰燃烧图片数据集，训练火焰识别模型，对预处理后的红外偏振图像识别火焰个数和每个火焰区域内的像素数量；t3、与前期历史火焰数据集内的当前火焰区域最大像素数量进行对比，计算当前火焰燃烧效率，并输出火焰燃烧个数和对应的燃烧效率。
10.（三）有益效果本发明提供了一种高炉煤气放散智能监测预警系统及方法。与现有技术相比具备以下有益效果：（1）、该高炉煤气放散智能监测预警系统及方法，通过采集煤气放散口的实时监控，然后对图像处理，再根据识别结果做出后续指令，发现异常及时预警，实现了对高炉煤气放散塔燃烧状态的全天时、全天候实时监视和智能识别，避免出现漏检和误检的安全风险，实现了全程无人化智能监测和预警，提高了生产安全性和工作效率。
11.（2）、该高炉煤气放散智能监测预警系统及方法，成像模块采用红外偏振相机获取煤气放散口的监控图像，使监控图像不会受到烟尘、雨雪、雾霾等恶劣环境的影响，对放散塔进行全天候值守，抗干扰能力较强，使火焰成像更清晰，进而使监测结果更准确，同时可见光相机的监控画面可以让人眼更直观的看到高炉煤气燃烧现场环境，使用效果更好。
12.（3）、该高炉煤气放散智能监测预警系统及方法，将检测结果与设定的火焰燃烧效率阈值进行对比，当火焰燃烧效率低于警告阈值时，会控制现场的声光报警器发出警报，同时向访问终端发出预警信号，发现异常时及时自动预警，实现火焰燃烧监测过程无人化、智能化管理，且能够在发现异常时通过控制信号输出模块及时发出点火信号，减少煤气泄漏，工作效率较高。
13.（4）、该高炉煤气放散智能监测预警系统及方法，通过设置边缘计算模块对获取的红外偏振图像进行处理，能够自适应学习不同环境下的火焰姿态，准确识别各种情况下放散塔火炬状态，避免漏报和误报。
附图说明
14.图1为本发明系统的结构原理框图；图2为本发明中成像模块的结构原理框图；图3为本发明的方法流程图；图4为本发明中烟火识别检测流程图；图5为本发明的结构示意图。
15.图中，1监测设备、11成像模块、111红外偏振相机、112可见光相机、12边缘计算模块、2数据交互运算平台、21数据库、22数据对比模块、23控制信号输出模块、3访问终端、31移动终端、32 pc终端、4声光报警器。
具体实施方式
16.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
17.请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种高炉煤气放散智能监测预警系统，采用分布式处理模式，在每个成像模块11后端增加了边缘计算模块12，直接对成像设备采集的烟火图像进行识别处理，集成化效果好，方便布线和现场安装，包括监测设备1、数据交互运算平台2、访问终端3和声光报警器4。
18.监测设备1包括成像模块11，还包括边缘计算模块12，用于识别处理获取的红外偏振图像及实况图像，将图像信息转换成数据信息，边缘计算模块12采用人工智能自学习技术，能够自适应学习不同环境下的火焰姿态，准确识别各种情况下放散塔火焰状态，避免漏报和误报，另外，监测设备1将成像模块11与边缘计算模块12集成为一体，方便该系统的安装。
19.成像模块11包括红外偏振相机111和可见光相机112，分别用于获取高炉煤气放散口的红外偏振图像及实况图像，红外偏振相机111由传统热成像相机前增加偏振光学滤镜形成，从而形成偏振热成像通道，可以获取高炉放散区域的红外偏振图像，能有效降低红外干扰噪声带来的影响，使目标火焰成像更清晰，可见光相机112可以获取广角高炉放散区域的实况图像，便于工作人员实时查看现场情况，保证作业生产安全。
20.数据交互运算平台2包括数据库21，用于存储设定的烟火燃烧效率阈值，还包括数据对比模块22和控制信号输出模块23，控制信号输出模块23用于根据识别结果发出控制指令，当系统监测到放散口温度较高，但是没有火焰时，说明煤气未燃烧，此时控制信号输出模块23会向外部点火设备发出点火信号，重新点燃，防止煤气直接排入空气，造成大气污染。
21.访问终端3包括移动终端31和pc终端32，用于设置烟火燃烧率报警阈值、查看实时监控、接收报警信号。
22.请参阅图5，该高炉煤气放散智能监测预警系统中可以包括若干个监测设备1，监测设备1具体数量根据实际燃烧监测点而定，一处监测点可以设置一个监测设备1，也可以设置多个监测设备1，多个监测设备1实现监测点分布式处理，可以极大减轻数据交互运算
平台2（服务器端）的数据处理压力，能够满足多个监控点位的数据处理和集中显示。
23.监测设备1的输出端与数据交互运算平台2的输入端连接，并且数据交互运算平台2的输出端与声光报警器4的输入端连接，数据交互运算平台2与访问终端3通过网络实现双向连接，成像模块11的输出端与边缘计算模块12的输入端连接，数据库21的输出端与数据对比模块22的输入端连接。
24.监测设备1内还设有千兆网关，可以实现把双通道相机网口集成为一个网口输出。
25.请参阅图3，本发明还公开了一种高炉煤气放散智能监测预警方法，具体包括以下步骤：s1、成像模块11中的红外偏振相机111和可见光相机112分别实时获取高炉煤气放散口的红外偏振图像和实况图像，然后将红外偏振图像和实况图像传递到边缘计算模块12；s2、边缘计算模块12对红外偏振图像进行处理，获得当前时刻火焰燃烧效率，然后监测设备1将当前时刻火焰燃烧效率值及实况监控图像传递到数据交互运算平台2；s3、数据对比模块22对将数据库21中的火焰燃烧效率阈值与获取的当前时刻火焰燃烧效率值进行对比，当烟火燃烧效率低于设定的阈值时，说明放散口煤气燃烧出现异常，数据交互运算平台2控制声光报警器4发出声光警报，同时向访问终端3发出预警信号，通知工作人员处理。
26.请参阅图4，边缘计算模块12识别处理图像的过程具体包括以下步骤：t1、把红外偏振图像通过颜色空间转换成his颜色空间，将原图二值化，经过中值滤波以及数学形态学的膨胀运算对图像预处理，消除一些噪声及离散点，连通一些遗漏的区域；t2、通过建立火焰燃烧图片数据集，训练火焰识别模型，对预处理后的红外偏振图像识别火焰个数和每个火焰区域内的像素数量；t3、与前期历史火焰数据集内的当前火焰区域最大像素数量进行对比，计算当前火焰燃烧效率，并输出火焰燃烧个数和对应的燃烧效率。
27.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。