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? ? 摘要：隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加快，解決城市垃圾處理問(wèn)題成為亟待解決的問(wèn)題。在目前幾種垃圾處理方法中，垃圾焚燒發(fā)電是資源處理最有效、無(wú)害化、減量化的方式。根據國內垃圾焚燒電廠(chǎng)工況變化復雜的特點(diǎn)，依靠人工調節，提出了一種基于視頻圖像處理的爐膛火焰參數的自動(dòng)檢測方法，電廠(chǎng)火焰監控攝像探頭監測火焰圖像采集使用，在垃圾焚燒爐的實(shí)時(shí)狀態(tài)分析，和火焰參數的監測分析傳輸到DCS為手動(dòng)調整，爐排速度和空氣體積的參考。該方法有效地減少了操作人員習慣或經(jīng)驗的差異所造成的控制效果的差異，提高了焚燒控制系統的自動(dòng)化水平。
? ? 關(guān)鍵詞：垃圾焚燒；火焰自動(dòng)檢測；視頻圖像處理
? ? 1前言
? ? 目前，人們賴(lài)以生存的自然環(huán)境正在一步一步的走向惡化以及毀滅的道路，其中就二氧化碳、二氧化硫的排放量年年高漲而毫無(wú)下降的氣象，就對人們的生產(chǎn)與生活帶來(lái)了十分嚴重的影響?，F在，能過(guò)有效且完全根治這一環(huán)境問(wèn)題的辦法就是加快我國城市垃圾的再利用，這也就進(jìn)一步說(shuō)明了城市垃圾焚燒發(fā)電對我國后續發(fā)展與建設的重要性。
? ? 近年來(lái)，國外垃圾焚燒發(fā)電技術(shù)已經(jīng)比較成熟，由于實(shí)際的需要，國內許多城市已經(jīng)引進(jìn)了國外先進(jìn)的焚燒技術(shù)，國內垃圾焚燒發(fā)電廠(chǎng)取得了快速發(fā)展。
? ? 為了根據火焰焚燒工藝的需求判斷燃燒狀況，本文提出了一種基于圖像處理技術(shù)的火焰狀態(tài)檢測方法、圖像采集、攝像機監控在線(xiàn)火焰爐，用于圖像處理和分析，檢測火焰的亮度，以及參數的變化趨勢，反映焚燒的實(shí)時(shí)狀態(tài)。
? ? 2常用的清灰方式
? ? 2.1鋼球清灰
? ? 鋼球清灰是利用提升機將鋼球運送至余熱鍋爐頂部，再自上而下播撒鋼球的清灰方式，利用鋼球在受熱面管道間的彈跳碰撞除去積灰，掉落的積灰隨煙氣被帶走，鋼球落入余熱鍋爐底部設置的鋼球收集裝置。
? ? 2.2蒸汽吹灰
? ? 蒸汽吹灰以一定壓力和干度的蒸汽作為吹灰介質(zhì)，通過(guò)吹灰器噴口使蒸汽具備一定的動(dòng)能，并以噴射的方式直接吹掃有積灰附著(zhù)的受熱面。蒸汽吹灰，具有吹灰介質(zhì)壓力高，噴射速度大的特點(diǎn)，可迅速將積灰吹離受熱面，對結渣性較強，灰熔點(diǎn)低的灰效果較為明顯，因而在現代鍋爐中被廣泛使用。但是，蒸汽的高速射流會(huì )磨損余熱鍋爐的受熱面，必須對受熱面采取一定的保護措施。同時(shí)，由于采用蒸汽作為吹灰介質(zhì)，蒸汽噴入后會(huì )增加煙氣中的水分，容易造成余熱鍋爐尾部受熱面的腐蝕和積灰，同時(shí)，蒸汽的使用還會(huì )增加余熱鍋爐補給水和水處理的費用。
? ? 2.3聲波吹灰
? ? 聲波吹灰主要是通過(guò)壓縮氣體作用于振動(dòng)膜片，將壓縮氣體的能量轉變?yōu)榫哂幸欢晧汉皖l率的聲波，余熱鍋爐受熱面的積灰在聲波的作用下會(huì )處于松動(dòng)和懸浮狀態(tài)，并被煙氣帶走，從而達到清理受熱面積灰的目的，該種清灰方式對松散性積灰的清除效果較為明顯。聲波吹灰器結構簡(jiǎn)單可靠，運行方便，維護工作量小。此外，與蒸汽吹灰相比，聲波吹灰可吹掃的范圍更大，傳播損耗更小，且不會(huì )對受熱面管道造成損傷。
? ? 2.4激波吹灰
? ? 激波吹灰的原理是利用可燃氣體乙炔與壓縮空氣按一定比例混合，再在特殊的裝置中進(jìn)行劇烈爆燃形成沖擊激波，沖擊激波經(jīng)噴口作用于積灰受熱面，對積灰產(chǎn)生一種先壓后拉的作用力，使積灰表面上的灰垢因沖擊而碎裂并脫離受熱面，達到清灰的效果。該種清灰方式可以通過(guò)控制激波的強度，用以滿(mǎn)足余熱鍋爐多種受熱面的清灰要求。
? ? 激波吹灰方式產(chǎn)生的沖擊波攜帶的能量極大，既適用于清除松散性積灰又適用于清除粘結性積灰，操作自動(dòng)化程度高，不需要經(jīng)常維護。在煙氣含塵量較大，余熱鍋爐需要頻繁清灰的應用場(chǎng)合，乙炔的需求量將會(huì )很大，因此需頻繁更換乙炔瓶，某種程度上增加了運行成本。此外，需要特別指出的是，由于乙炔屬易燃易爆氣體，在使用過(guò)程中必須嚴格執行易燃易爆氣體的相關(guān)使用規程，以保證生產(chǎn)安全。
? ? 2.5機械振打除灰
? ? 機誡振打除灰，通常用于清除余熱鍋爐低溫對流受熱面上的積灰。它利用小容量電動(dòng)機帶動(dòng)轉軸進(jìn)行低速轉動(dòng)，振打器按照等分的相位設置在轉軸上，依次對余熱鍋爐的受熱面進(jìn)行錘擊，通過(guò)機誡力將灰塵從受熱面上振動(dòng)下來(lái)，一般受熱面管道振幅達到1.Smm即可有效除去積灰。機誡振打除灰的優(yōu)點(diǎn)是工作可靠，投資較少，消耗動(dòng)力也較少，對松散性積灰的清除效果要優(yōu)于蒸汽吹灰。機誡振打除灰的最大缺點(diǎn)是由于對受熱面的頻繁錘擊振打，會(huì )對余熱鍋爐受熱面管道和焊口的使用壽命造成一定的不良影響。
? ? 3火焰參數自動(dòng)檢測設計
? ? 3.1設備選型
? ? GB50049-2011小型火力發(fā)電廠(chǎng)設計規范規定，電站鍋爐的主要運行參數包括爐膛火焰監測。因此，在垃圾發(fā)電廠(chǎng)的設計中，需要配備爐膛火焰監測和顯示系統，便于操作人員觀(guān)察中央控制室爐膛內的燃燒情況。本文利用電廠(chǎng)原有火焰監測探頭，不添加火焰探頭裝置，對火焰監測屏進(jìn)行了處理和分析。一般相機最高工作溫度為50℃，與爐膛火焰中心溫度高達1600℃，采用耐高溫的潛望鏡管，從棱鏡轉動(dòng)直接投射安裝在絕緣層外面的爐內溫度合適的相機屏幕圖像。同時(shí)，攝像機的視場(chǎng)要求不小于90度的錐角60度。保護罩工作環(huán)境（爐外溫度）溫度范圍-10～70。攝像機輸出PAL制式，通過(guò)圖像采集卡實(shí)現A/D轉換和信號放大，通過(guò)同軸電纜傳輸到顯示器。該監視器將信號分為2種方式：一種傳送到中央控制室的大屏幕，另一種傳送到火焰探測器，對火焰參數進(jìn)行自動(dòng)檢測。
? ? 3.2圖像預處理
? ? 由于場(chǎng)景環(huán)境復雜，攝像機獲得的火焰視頻信號需要進(jìn)行一系列的圖像預處理，可以獲得更為精確的場(chǎng)景圖像數據，從而對火焰參數進(jìn)行量化和判斷。首先，通過(guò)火焰探測器的圖像采集卡采集模擬視頻信號并進(jìn)行編碼，得到火焰圖像的數字編碼信息。使用dh-cg410圖像采集卡，視頻采集卡，支持標準PAL/NTSC（CCIR/EIA）視頻輸入，每個(gè)通道由一個(gè)768×576×32位的最大分辨率，可以滿(mǎn)足系統的性能要求和采集速度。其次，640×480@30幀/秒的圖像采集和編碼處理得到的YUV圖像數據。為了提高圖像處理的精度，需要對圖像編碼數據進(jìn)行兩次平滑處理，消除火焰圖像中的隨機噪聲。常用的平滑方法有空間頻率域中值法、平均法和帶通濾波法?？紤]到效率和性能的要求，本文采用中值方法對圖像進(jìn)行去噪、圖像采集、信息一段時(shí)間的排序，然后根據中值計算出的中值圖像信息。最后，你需要將圖像轉換為YUV顏色空間。圖像的原始格式是RGB，其原理是每種顏色都可以用紅色（R）、綠色（G）、藍色（B）3種顏色變量來(lái)表示，其優(yōu)點(diǎn)是符合人眼觀(guān)察的規律，容易理解。然而，RGB格式的圖像不能反映圖像亮度和色差的變化，不適合用計算機語(yǔ)言識別圖像中的火焰。因此，有必要將圖像轉換為YUV顏色空間。在圖像處理領(lǐng)域，YUV顏色空間的使用更為廣泛，因為它是從亮度和色差的分離，有利于圖像的分析與處理。在YUV空間，每一種顏色都是由1個(gè)亮度信號Y的定義，2個(gè)色差信號U和V的YUV空間使用RGB信息變換，利用Y通道信息可以從全彩色圖像，產(chǎn)生一個(gè)黑白圖像的彩色信息通過(guò)U，V的描述，更有利于后續的火焰識別工作。為了更好地描述圖像信息，每個(gè)像素的圖像坐標表示，連續選取N幀背景圖像進(jìn)行YUV空間轉換處理后，按中值計算方式得到該圖像的YUV值描述。
? ? 4結束語(yǔ)
? ? 隨著(zhù)垃圾焚燒處理技術(shù)的發(fā)展，垃圾焚燒自動(dòng)控制系統將在垃圾無(wú)害化處理領(lǐng)域起不可或缺的作用，提高焚燒控制的自動(dòng)化程度，提高控制的準確性，具有積極的實(shí)際應用意義。
