JP2007078313A - 火炎検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単に、しかも確実に失火などの火炎状態を検知することができる火炎検知装置を提供することである。
【解決手段】 火炎を撮影するカメラ４と、このカメラ４によって撮影された火炎を映し出すモニター５と、このモニター画面５′に映し出された画像を撮影し火炎３の画像信号を出力するＣＣＤカメラ６と、前記火炎３の画像信号を白黒２値化に変換し、火炎の存在を検出する画像解析ユニット７と、火炎の存在または失火を表示する表示部１２とを備えた火炎検知装置である。特に、前記画像解析ユニット７において、所定領域内で火炎存在領域を示す値が閾値を所定時間下回ったとき、前記表示部１２が失火であることを表示するように構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特にボイラー内のバーナーが失火しているなどの火炎状態を簡単に、かつ確実に検知することができる火炎検知装置に関する。

化学工場や火力発電所等で使用されるボイラーには、通常、複数のバーナーが設置されている。何らかの原因で、複数のバーナーのうち１つでも失火した場合には、大事故につながりかねないため、各バーナーの火炎を常時監視することが必要である。

各バーナーの火炎を検出するために、従来から種々の方法が提案され、実施されている。例えば、（1）火炎から出る紫外線または赤外線を検出する方法、（2）温度センサにてバーナー付近の温度変化を検知する方法、（3）カメラにより炉内の火炎を直接監視する方法、（4）カメラで火炎を撮影しその画像解析を行なう方法などが知られている。

しかし、（1）の方法は、紫外線または赤外線を検出するセンサの出力とバーナーの火炎の状態とが必ずしも一致していない場合があり、信頼性に問題がある。
（2）の温度検知方法は、高温のため温度を検知するセンサが劣化しやすく、またセンサの保護管が長くなり、バーナーの吹き出し圧力により破損するおそれがある。
（3）のカメラ監視方法は、モニターを常時監視する必要があるため、監視員の負担が大きく、また失火を見落としたり、発見が遅れるなどのおそれがある。

これらの方法に対して、（4）の画像解析方法には、火炎を撮影して、そのカラー画像の色信号（色相、彩度、輝度）から火炎の存在を検出するもの（特許文献１）、各バーナーの火炎の輝度を求め、その信号分布から火炎の存在を検出するもの（特許文献２）などがある。この画像解析方法は、前記した他の方法のような問題がなく、失火の検出に確実な方法と考えられる。
カメラで火炎を撮影して行う方法として、上記（３）の火炎を直接監視する方法が多く行われているが、これをより確実な方法である上記（４）の画像解析する方法に変更することが望まれている。

特開平１１−１７３９１４号公報 特開平５−２５６６９４号公報

しかしながら、変更するために、新しい設備を導入するにしても、既設の設備を改造するにしても、設置費用がかかり、また上記画像解析システムが高額であるといった問題がある。

従って、本発明の主たる課題は、簡単に、しかも確実に失火などの火炎状態を検知することができる火炎検知装置を提供することである。

上記課題を解決する本発明の火炎検知装置は、火炎を撮影するカメラと、このカメラによって撮影された火炎を映し出すモニターと、このモニター画面に映し出された画像を撮影し火炎の画像信号を出力するＣＣＤカメラと、前記火炎の画像信号を白黒２値化に変換し、火炎の存在を検出する画像解析ユニットと、火炎の存在または失火を表示する表示部とを備えたことを特徴とする。

特に、本発明では、前記画像解析ユニットにおいて、所定領域内で火炎存在領域を示す値が閾値を所定時間下回ったとき、前記表示部が失火であることを表示するように構成される。

本発明の火炎検知装置によれば、ボイラー缶に設置されたカメラによってボイラー内のバーナーの火炎を撮影し、これをモニターの画面に映し出し、この画面に映し出された画像をＣＣＤカメラで撮影し、火炎の画像信号を出力し、これを画像解析ユニットにて白黒２値化に変換し、表示部（例えば警報器）にて火炎の存在または失火を表示することができ、特に火炎領域が閾値を所定時間下回ったとき、失火であることを確実に表示させることができる。

本発明では、ボイラー缶内の火炎の状態を監視するためのカメラとこれに接続されたモニターを利用し、このモニター画像をＣＣＤカメラで撮影すると共に、使用する画像解析ユニットは、前記モニターからＣＣＤカメラで撮影した火炎の画像信号を白黒２値化に変換する機能に特化したものであるので、安価に入手でき、装置も簡単なものになる。

本発明の一実施形態に係るボイラーの火炎検知装置を図１に基づいて説明する。図１に示すように、この火炎検知装置は、ボイラー１の上部に設置されたボイラー１内を監視するためのカメラ４と、撮影した画像を表示するモニター５とを備える。これらカメラ４およびモニター５としては、通常、ボイラー缶内の火炎の状態を監視するために通常ボイラーに設置されている既設のものを利用することができる。

このカメラ４は、バーナー２の火炎３を撮影し、オペレータ室に設置されたモニター５に映し出される。図２（ａ）は、ボイラー１の炉内の各コーナー部に設置された各バーナー２の火炎３を映し出したモニター画面５′を示している。

この実施形態では、上記モニター画面５′の前方にＣＣＤカメラ６を設置し、モニター画面５′に映し出されたバーナーの火炎３を撮影する。そして、火炎３の画像信号を出力し、これを画像解析ユニット７にて画像処理し、白黒２値化に変換する。

すなわち、画像解析ユニット７は、例えば、炎部分などの明色部を１とし、その他の暗色部分を０とし、１を白色、０を黒色で表示した画像を得る。図２（ｂ）は、画像解析ユニット７のモニター７′に映し出された白黒２値化に変換された画像を示している。図２（ｂ）において、白色部８は火炎３およびその周辺を含む明色部を示しており、黒色部１０はそれ以外の暗色部を示している。白黒２値化は、火炎の色や大きさに基づき、火炎を検知するのに最も適切なレベルに調整すればよい。

また、図２（ｂ）において、９は検知範囲を示している。この検知範囲９は位置や大きさは任意に設定可能であり、火炎の存在および失火の有無を明確に判別できる範囲に設定すればよい。
具体的には、当該検知範囲９が全体として白色部８内にあるとき（すなわち図２（ｂ）および図３（a）に示す状態）、火炎の存在が確認される。一方、失火の場合には、図３（ｂ）に示すように、火炎３がないか、あるいは火炎３が小さくなるので、検知範囲９内の白色部８が少なくなり、黒色部１０が増えるので、失火と判断できる。

例えば、検知範囲９の画素数を１０００とし、失火と判断できる所定値（閾値）を白色部８が１００のときと設定する。そうすると、検知範囲９内が全て火炎である図３（a）では、白色部８が１０００となり、燃焼していると判断される。これに対して、検知範囲９内の火炎が少ないとき（図３（ｂ））、白色部８が９０で、暗色部１０が９１０であれば、これを失火と判断する。上記の通り、本発明で使用する画像解析ユニットとしては、白黒２値化処理に特化した簡素化されたものでよい。このような画像解析ユニット７としては、例えばキーエンス社製の「モニター一体型グレー濃淡 ＣＶ−５００シリーズ」などが使用可能である。

上記のように、画像解析ユニット７において２値化処理され、失火と判断された場合、当該画像解析ユニット７からの出力信号をタイマー出力回路１１で計測し、所定時間（例えば５秒間）経過したときに、表示部１２に失火の表示がなされる。なお、表示部１２は警報機であってもよい。

このようにして、火炎の状態、特に失火の有無を正確に表示するので、ボイラー１での事故防止に役立てることができる。カメラ４およびモニター５が既に設置され、火炎を直接監視している場合には、既設備を改造することなく、上記のカメラを接続した画像解析ユニット７を設けるだけで、確実に火炎を検知できる装置とすることができる。

なお、本発明の火炎検知装置は、ボイラー以外の他の燃焼機における燃焼状態や、可燃物の発火を検出する場合にも適用可能である。

本発明の火炎検知装置の一実施形態を示す概略説明図である。 （a）はバーナーの火炎を映し出したモニター画面を示す説明図、（ｂ）はそれを白黒２値化した２値化画像を示す概略説明図である。 （a）は検知範囲９内が全て火炎であることを示す２値化画像、（ｂ）は失火と判断される２値化画像の一例を示す概略説明図である。

符号の説明

１ ボイラー
２ バーナー
３ 火炎
４ カメラ
５ モニター
６ ＣＣＤカメラ
７ 画像解析ユニット
８ 白色部
９ 検知範囲
１０ 暗色部
１１ タイマー出力回路
１２ 表示部

Claims (2)

1. 火炎を撮影するカメラと、
   このカメラによって撮影された火炎を映し出すモニターと、
   このモニター画面に映し出された画像を撮影し火炎の画像信号を出力するＣＣＤカメラと、
   前記火炎の画像信号を白黒２値化に変換し、火炎の存在を検出する画像解析ユニットと、
   火炎の存在または失火を表示する表示部とを備えたことを特徴とする火炎検知装置。
2. 前記画像解析ユニットにおいて、所定領域内で火炎存在領域を示す値が閾値を所定時間下回ったとき、前記表示部が失火であることを表示する請求項１記載の火炎検知装置。
   
   

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