專利名稱：基于視頻圖像處理的靜態(tài)背景煙塵監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在電弧爐煉鋼過程中排出的煙塵濃度的監(jiān)控裝置，實時控制電弧 爐的風(fēng)機轉(zhuǎn)速。
背景技術(shù)：
目前，鋼鐵廠以其資源密集、能耗密集、生產(chǎn)規(guī)模大、物流吞吐量大等特點，長期以 來一直被認為是煙塵排放量大、廢棄物多、污染大的企業(yè)，鋼鐵廠采用的電弧爐煉鋼是造成 煙塵污染的主要來源。電爐煉鋼時產(chǎn)生的有害物污染主要體現(xiàn)在電弧爐加料、冶煉、出鋼 三個階段。為了消除電弧煉鋼過程產(chǎn)生的煙塵對環(huán)境的破壞，鋼鐵廠都給電弧爐配備了風(fēng) 機除塵裝置。傳統(tǒng)的風(fēng)機，不論電弧爐處于哪一運行階段，也不論產(chǎn)生的煙塵是大還是小， 風(fēng)機均全速運行，風(fēng)機出風(fēng)的大小一般靠入口擋板的開度來調(diào)節(jié)，缺陷是風(fēng)機消耗的功率 大、造成大量的電能浪費。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)機始終全速運行、不受煙塵大小控 制的不足，提出一種基于視頻圖像處理的靜態(tài)背景煙塵監(jiān)控裝置，根據(jù)煙塵的排放速度、濃 度及擴散情況以控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速。本實用新型采用的技術(shù)方案是具有CPU處理器和數(shù)字?jǐn)z像頭，CPU處理器的輸出 分別連接有煙塵運動及濃度計算模塊、數(shù)字?jǐn)z像頭、圖像捕捉及保存模塊、報警裝置和變頻 器，報警裝置的輸出連接變頻器，變頻器的輸出連接風(fēng)機；CPU處理器、煙塵運動及濃度計 算模塊和圖像捕捉及保存模塊組成在一臺計算機中，數(shù)字?jǐn)z像頭和報警裝置均通過串口與 計算機連接。本實用新型可以實時了解煙塵的排放速度、濃度及擴散情況，在煉鋼過程中根據(jù) 任一時刻煙塵的排放情況，對風(fēng)機的轉(zhuǎn)速做出調(diào)整，煙塵及時排出的同時不會因為風(fēng)速過 大而將煉鋼所需的熱量一起帶走?？梢苑乐勾罅繜崃康牧魇?，風(fēng)機本身的用電量也減少，達 到節(jié)能減排的目的。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細說明；

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1.煙塵運動及濃度計算模塊；2.數(shù)字?jǐn)z像頭；3. CPU處理器；4.圖像捕捉 及保存模塊；5.報警裝置；6.變頻器；7.風(fēng)機。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型具有一個CPU處理器3，CPU處理器3的輸出分別連接有煙塵 運動及濃度計算模塊1、數(shù)字?jǐn)z像頭2、圖像捕捉及保存模塊4、報警裝置5和變頻器6。報警裝置5的輸出連接變頻器6，變頻器6的輸出連接風(fēng)機7。其中，CPU處理器3、煙塵運動 及濃度計算模塊1和圖像捕捉及保存模塊4組成在一臺計算機中。數(shù)字?jǐn)z像頭2和報警裝 置5通過串口與計算機連接進行通信。本實用新型的軟件是一個煙塵視頻圖像處理系統(tǒng)，其由Visual C++在Windows平 臺上開發(fā)而成。在電弧爐煉鋼過程中，高清晰的數(shù)字?jǐn)z像頭2放置在煙塵排放點處，實時拍 攝煙塵圖像，并將圖像信息傳到所連接的CPU處理器3中，通過圖像捕捉及保存模塊4將前 后兩幀圖像分別保存，通過煙塵運動及濃度計算模塊1將前后兩幀圖像分別與背景進行對 比，得到前后兩幀圖像的差值，此即為煙塵運動的體現(xiàn)，給差值的大小設(shè)定一個閾值。當(dāng)計 算出的某一時刻前后兩幀圖像的差值大于先前設(shè)定的閾值時，表明煙塵排放量或擴散速度 劇增，由CPU處理器3觸發(fā)與其連接的報警裝置5報警，同時，觸發(fā)變頻器6工作，變頻器6 增大風(fēng)機7的轉(zhuǎn)速，及時地將煙塵抽出。反之，變頻器6減小風(fēng)機7的轉(zhuǎn)速。本實用新型的圖像捕捉及保存模塊4可以存放視頻流或者靜態(tài)圖像，根據(jù)視頻流 或者靜態(tài)圖像分別進行分析。若選擇對視頻流進行分析處理，首先將數(shù)字?jǐn)z像頭2打開， 此時在計算機窗口中可看到當(dāng)前的視頻流，一方面若需要實時處理，可以對當(dāng)前視頻送入 計算處理系統(tǒng)，另一方面為了以后可以隨時調(diào)閱以前的視頻文件，需將當(dāng)前的視頻文件進 行保存，保存之前為了減少數(shù)據(jù)量，對視頻文件進行選擇壓縮，壓縮的視頻文件也可以傳至 計算處理系統(tǒng)進行分析。若選擇對靜態(tài)圖像進行分析，首先需選擇將要保存的圖像格式， 保存后同樣傳入計算處理系統(tǒng)。視頻文件的分析中，運用幀差間運算將當(dāng)前視頻和背景做 差，結(jié)果即為視頻中運動部分(煙塵)的體現(xiàn)，然后利用PIV (粒子成像測速)算法算出此時 煙塵位置坐標(biāo)的變化量，用位移除以相鄰的時間間隔Δ t及得到煙塵的運動速度，將此速 度與設(shè)定的閾值1做比較，若大于閾值1，則風(fēng)機7速度調(diào)大，以及時將煙塵抽走。靜態(tài)圖像 分析中，首先抓拍一幀圖像作為現(xiàn)場背景，然后選擇某一時刻的一幀圖像，對圖像進行高斯 濾波，濾波后的圖像與背景圖像做差值運算后結(jié)果也為目標(biāo)的運動情況，二值化目標(biāo)圖像， 此時得到的圖像是一個周圍是黑色，部分區(qū)域是白色的二值化圖像，黑色即為背景，白色為 現(xiàn)場煙塵，計算出白色面積在整幅圖像中的百分比即為現(xiàn)場煙塵的濃度，將此結(jié)果與閾值2 做比較，大于閾值2說明現(xiàn)場煙塵濃度較大，將風(fēng)機7速度調(diào)大，以達到節(jié)能減排的目的。
權(quán)利要求1. 一種基于視頻圖像處理的靜態(tài)背景煙塵監(jiān)控裝置，具有CPU處理器(3)和數(shù)字?jǐn)z像 頭(2)，其特征是CPU處理器(3)的輸出分別連接有煙塵運動及濃度計算模塊(1)、數(shù)字?jǐn)z 像頭(2 )、圖像捕捉及保存模塊(4 )、報警裝置(5 )和變頻器(6 )，報警裝置(5 )的輸出連接變 頻器(6 )，變頻器(6 )的輸出連接風(fēng)機(7 ) ；CPU處理器(3 )、煙塵運動及濃度計算模塊(1)和 圖像捕捉及保存模塊(4)組成于一臺計算機中，數(shù)字?jǐn)z像頭(2)和報警裝置(5)均通過串口 與計算機連接。
專利摘要本實用新型公開一種基于視頻圖像處理的靜態(tài)背景煙塵監(jiān)控裝置，實時控制電弧爐煉鋼過程中的風(fēng)機轉(zhuǎn)速，具有CPU處理器和數(shù)字?jǐn)z像頭，CPU處理器的輸出分別連接有煙塵運動及濃度計算模塊、數(shù)字?jǐn)z像頭、圖像捕捉及保存模塊、報警裝置和變頻器，報警裝置的輸出連接變頻器，變頻器的輸出連接風(fēng)機；CPU處理器、煙塵運動及濃度計算模塊和圖像捕捉及保存模塊組成在一臺計算機中；實時了解煙塵的排放速度、濃度及擴散情況，在煉鋼過程中根據(jù)任一時刻煙塵的排放情況，對風(fēng)機的轉(zhuǎn)速做出調(diào)整，煙塵及時排出的同時不會因為風(fēng)速過大而將煉鋼所需的熱量一起帶走；防止大量熱量的流失，風(fēng)機本身的用電量也減少，達到節(jié)能減排的目的。
文檔編號G01N15/06GK201928383SQ20102063833
公開日2011年8月10日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者劉國海, 梅從立, 褚益 申請人:江蘇大學(xué)