JPH0690080B2 - Burner combustion state analyzer - Google Patents
Burner combustion state analyzerInfo
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- JPH0690080B2 JPH0690080B2 JP62131312A JP13131287A JPH0690080B2 JP H0690080 B2 JPH0690080 B2 JP H0690080B2 JP 62131312 A JP62131312 A JP 62131312A JP 13131287 A JP13131287 A JP 13131287A JP H0690080 B2 JPH0690080 B2 JP H0690080B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分の） 本発明はバーナの燃焼状態を解析する装置及びこの解析
結果に基づいてバーナをフィードバック制御する装置に
関する。The present invention relates to an apparatus for analyzing the combustion state of a burner and an apparatus for feedback controlling the burner based on the result of this analysis.
（従来の技術） 従来のボイラに適用されている燃焼監視システムは、炉
内テレビやフレームディテクタによる火炎の監視とボイ
ラ出口でのO2、NOx、COの連続測定が主体であり、火炉
内の燃焼状態を総括的に把握しているにすぎない。例え
ば、現状の燃焼の管理状況は、自動バーナ制御装置等に
よって自動化されているが、火炉内の燃焼状況の評価や
診断は運転者の現場での火炎形状や輝度の観察並びに炉
内テレビモニタによる遠隔監視といった視覚によるもの
と、効率管理や環境対策の必要から実施される排ガス性
状分布のデータ解析によってマクロ的に行われている。(Prior art) A combustion monitoring system applied to a conventional boiler mainly monitors flames with a furnace TV or a flame detector and continuously measures O 2 , NOx, and CO at the boiler outlet. It only knows the combustion state as a whole. For example, the current combustion management status is automated by an automatic burner control device, etc., but the combustion status in the furnace is evaluated and diagnosed by observing the flame shape and brightness at the driver's site and by monitoring the furnace TV. It is carried out macroscopically by visual observation such as remote monitoring and data analysis of exhaust gas property distribution which is carried out due to the need for efficiency management and environmental measures.
自動的な燃焼特性の管理としては代表的な運転条件に対
して煙道のトラバース手分析測定が適宜実施されるが、
この方法は個別バーナの燃焼を診断するにはメッシュが
粗すぎる。従って、異常燃焼の発生し易い過渡期の状況
は把握されていない。またNOx、ばいじん、CO等の煙道
におけるマクロ的な指標が悪くなるのは、特性の悪い限
られたバーナが原因してくる。缶の全体的な調整は比較
的容易であるが、特性の悪いバーナをみつけ出して調整
するのは夫々のバーナが複雑に干渉しあい、一つのバー
ナの操作が他のバーナの燃焼にも影響することから難し
い。For automatic combustion characteristic management, flue traverse manual analysis measurement is appropriately performed for typical operating conditions.
This method has too coarse a mesh to diagnose individual burner combustion. Therefore, the state of the transitional period when abnormal combustion is likely to occur is not known. Also, the deterioration of macroscopic indicators such as NOx, dust and CO in the flue is caused by the limited burners with poor characteristics. The overall adjustment of the can is relatively easy, but finding and adjusting a burner with poor characteristics causes each burner to interfere intricately, and the operation of one burner also affects the combustion of other burners. That's difficult.
しかも、この特性はボイラによって、また整備状況によ
って異なるため、ボイラのくせとして長期間かけて経験
的に把握されているが、検証手段がないために確証が得
られていない。このような状況では個別バーナの最適化
調整が難しく、一度設定されるとほとんどの場合変更し
ないのが現状である。しかし、近年のようなエネルギー
情勢、経済情勢が急激な変動の時代を迎えた火力プラン
トでは一層きめの細かな省エネルギー、環境保全、運転
性の向上が要求されていることから、そのための重要要
素技術として個々のバーナの燃焼状態を正確に診断でき
る技術の開発が必要となってきている。Moreover, since this characteristic varies depending on the boiler and the maintenance status, it has been empirically grasped as a habit of the boiler over a long period of time, but confirmation is not obtained because there is no verification means. In such a situation, it is difficult to optimize and adjust the individual burner, and in most cases, once set, it is not changed. However, in thermal power plants that have entered an era of rapid changes in energy and economic conditions as in recent years, more detailed energy saving, environmental conservation, and improvement of operability are required, so important elemental technology for that As a result, it has become necessary to develop technology that can accurately diagnose the combustion state of individual burners.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の燃焼管理として一般的な火炎の目
視判断は個人の主観に影響され、定量化が困難であるこ
とから経験を要し、ますます複雑化する燃焼条件の下で
厳しい目標値を管理することは困難である。一般に、火
炎の形状や色、輝度等を観察して燃焼状態の良否を判断
する場合には、火炎全体の挙動の中から漠然とした特徴
量を曖昧な形で見い出し、それをまた曖昧な形で追従し
ているに過ぎず、それは視覚でとらえ得る火炎の挙動の
特徴量即ち平均的な火炎の位置、大きさ、方向、明るさ
などを操作者固有の勘によってとらえ全体を判断してい
ることに気がつき、機械による自動測定が困難であるこ
とが理解できる。そして、譬えこの挙動等を測定機で測
定し判定しようとしても、バーナ等の相関関係が複雑で
定量化の困難なバーナの燃焼状態を一般的なモデルを規
範として、これまた制御が複雑な個々のバーナの燃焼状
態にあてはめてコントロールすることはむずかしく、結
局人間が勘によって行なっているのと同様に曖昧な形で
燃焼状態の全体の特徴量を見い出しそれを夫々の燃焼状
態特性に基づいて曖昧な状態のまま対処して行くことが
もっとも的確なものとなる。(Problems to be solved by the invention) However, the visual judgment of the flame, which is generally used in conventional combustion management, is influenced by the subjectivity of the individual, and it is difficult to quantify it. It is difficult to manage strict target values under combustion conditions. Generally, when observing the shape, color, brightness, etc. of a flame to judge the quality of the combustion state, a vague feature amount is found in an ambiguous form from the behavior of the entire flame, and it is also found in an ambiguous form. It is only following, and it is that the characteristic amount of the behavior of the flame that can be visually recognized, that is, the average flame position, size, direction, brightness, etc. is grasped by the operator's unique intuition and the whole is judged. It can be understood that it is difficult to automatically measure with a machine. Even if you try to measure this behavior with a measuring machine and judge it, the burner combustion state that is difficult to quantify due to the complicated correlation of the burner, etc. is defined by using a general model as a norm. It is difficult to control the burner by applying it to the combustion state of the burner, and in the end, the overall feature quantity of the combustion state is found in an ambiguous form as if human beings are doing it by intuition It is most appropriate to deal with the situation as it is.
また、操作に対するバーナの応答が分からないため調整
初期はめくら操作となるし、経験と勘だけがたよりとな
るため収束が悪く時間がかかる。さらに、全体の燃焼特
性が特性の悪いバーナに支配されるので燃料の種類、負
荷、モード等に対する運動条件の許容幅が狭く、異常時
の対策がたてにくいので、弾力的な運転ができない。こ
のように、火炎自体を目視判断する方法では、従来か
ら、計算機を有効活用した自動化に結びつかなかった。Moreover, since the response of the burner to the operation is not known, the operation is a blind operation in the initial stage of adjustment, and the convergence is poor and it takes time because it requires only experience and intuition. Further, since the overall combustion characteristics are dominated by the burners having poor characteristics, the allowable range of motion conditions for the fuel type, load, mode, etc. is narrow, and it is difficult to take countermeasures against abnormal conditions, so elastic operation cannot be performed. As described above, the method of visually judging the flame itself has not heretofore been linked to automation by effectively utilizing a computer.
また、火炎の測定として音響、振動及び光による測定が
考えられるが、フィージビリティスタディの結果、音響
振動については、燃焼の変化を示す指標が得にくく、ま
た缶の構造振動を拾い燃焼特性に適さないことが分かっ
た。更に、火炎の構造は非常に複雑であり、加えて発光
の仕方と光の伝播に関する法則が上述の測定を一層複雑
なものとしている。Sound, vibration, and light may be used for flame measurement, but as a result of a feasibility study, it is difficult to obtain an indicator of changes in combustion for acoustic vibration, and structural vibration of the can is picked up, which is not suitable for combustion characteristics. I found out. Furthermore, the structure of the flame is very complex, and in addition the laws of emission and the propagation of light make the above measurements even more complicated.
一方、火炎を光で分析するには高性能な測定機を必要と
するが、従来実験室で用いられた装置は実缶の環境に耐
えるものではなく、また個々のバーナに取付けるには高
価すぎた。更に実缶の内部を覗くと一様に同じような輝
きであり、光学的にはフレーム有無の検知や温度測定程
度のことしかできないと考えられがちである。加えて、
有機火炎の発光波長や小火炎の輝度スペクトル強度分布
のケースバイケースのデータは、多くの文献に報告され
ているが、火炎についての標準的な測定法や分析法が未
確立である。小火炎でなされた方法を大火炎に適用する
と化学種の発光は固体発光の中に埋もれてしまい、簡単
には抽出できなくなる。光による個々のバーナの燃焼診
断はこのように解決しなければならない難問が多くある
がとりわけ要求性能に見合った装置の設置コストが現実
的でないとされ、敬遠されたものと考えられる。On the other hand, a high-performance measuring instrument is required for optical analysis of flames, but the equipment used in the conventional laboratory cannot withstand the environment of actual cans and is too expensive to be attached to individual burners. It was Furthermore, when looking into the inside of a real can, the brightness is the same, and it is apt to be considered that it can only optically detect the presence or absence of a frame and measure temperature. in addition,
Case-by-case data on the emission wavelength of organic flames and the intensity spectrum intensity distribution of small flames have been reported in many literatures, but standard measurement methods and analysis methods for flames have not been established. When the method made with a small flame is applied to a large flame, the light emission of the chemical species is buried in the solid light emission and cannot be easily extracted. Although there are many problems to be solved in the combustion diagnosis of individual burners using light, it is considered that the installation cost of the device corresponding to the required performance is not realistic, and it is avoided.
そこで本発明は、個々のバーナの燃焼状態の変化を精度
良く検知できる高度な監視診断システムを開発し、より
低公害、安全、高効率なボイラー運転を行うことを目的
としている。更に具体的には、本発明は、バーナの燃焼
状態を漠然とした曖昧な状態のまま解析可能とする装置
を提供することを第１の目的とする。また、本発明の第
２の目的は、特定のバーナの燃焼状態について熟練者の
調整によるその最適燃焼状態をモデルとして比較解析で
きる装置を提供することにある。更に、本発明の第３の
目的は、特定のバーナの燃焼状態について熟練者の調整
による最適調整状態をモデルとしてフィードバック制御
できる装置を提供することにある。更に、本発明の第４
の目的は、上述の燃焼状態の解析を特定温度ないし火炎
帯域毎等に実施可能な解析装置の提供にある。Therefore, an object of the present invention is to develop an advanced monitoring / diagnosis system capable of accurately detecting a change in the combustion state of each burner, and to perform boiler operation with lower pollution, safety and high efficiency. More specifically, the first object of the present invention is to provide a device that can analyze the combustion state of a burner in a vague and ambiguous state. A second object of the present invention is to provide a device capable of performing a comparative analysis on the combustion state of a specific burner by using the optimum combustion state adjusted by an expert as a model. Further, a third object of the present invention is to provide a device capable of performing feedback control on the combustion condition of a specific burner as a model based on the optimum adjustment condition adjusted by an expert. Furthermore, the fourth aspect of the present invention
The purpose of is to provide an analysis device capable of performing the above-described analysis of the combustion state for each specific temperature or each flame zone.
（問題点を解決するための手段） かかる目的を達成するため、本発明の燃焼状態解析装置
は、第１図に示すように、火炎を撮像する画像入力装置
１と、入力画像を２値画像に変換する２値画像処理部２
と、所定時間内における２値画像を加算して１フレーム
の出現頻度に比例する濃度レベルないし擬似カラーの静
止多値画像に再構成する画像再構成処理部３及びその処
理画像を出力する画像出力装置６とから構成し、火炎の
挙動の特徴を出現頻度に比例する空間存在確率分布画像
で曖昧な形のまま求めるようにしている。(Means for Solving Problems) In order to achieve such an object, the combustion state analyzing apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, is an image input device 1 for capturing a flame and a binary image for the input image. Binary image processing unit 2 for converting to
And an image reconstruction processing section 3 for reconstructing a binary multi-level image within a predetermined time into a static multi-level image of a density level or pseudo color proportional to the appearance frequency of one frame, and an image output for outputting the processed image. The device 6 and the device 6 are used to obtain the characteristic of the behavior of the flame in an ambiguous form in the spatial existence probability distribution image proportional to the appearance frequency.
また、第２図に示すように、本発明は、上述の燃焼状態
解析装置に、あらかじめ作成された最適燃焼状態時の火
炎の空間存在確率分布画像データと前記画像再構成処理
部から出力される現在の燃焼の空間存在確率分布画像デ
ータとを比較演算しその分布差を求める比較画像再構成
処理部４を組込み、そのバーナの熟練者による操作によ
って実現した最適燃焼状態と現在の燃焼状態の偏差を出
現頻度の差に比例する空間存在確率分布画像から求める
ようにしている。Further, as shown in FIG. 2, the present invention outputs the spatial existence probability distribution image data of the flame in the optimal combustion state created in advance and the image reconstruction processing unit to the above-described combustion state analysis device. Deviation between the optimum combustion state realized by the operation of the burner expert and the current combustion state by incorporating the comparison image reconstruction processing unit 4 for performing a comparison operation with the current spatial existence probability distribution image data of combustion and obtaining the distribution difference Is calculated from the spatial existence probability distribution image that is proportional to the difference in appearance frequency.
更に、本発明の燃焼自動制御装置は、第３図に示すよう
に、上述の第２図の解析装置の比較画像再構成処理部４
のから出力される静止空間存在確立分布差出力を実際の
空気比及び燃料供給量とを比較して適正燃料供給量及び
空気過剰量を推論し、不足ないし過剰の空気量及び燃料
量を求める推論部５と、この推論部５からの出力制御量
に基づいて燃焼供給系及び燃焼空気供給系の流量を制御
する制御手段7,8とから構成し、実装バーナ25の最適燃
焼状態時の空間存在確率分布に現在の燃焼状態の空間存
在確率分布を一致させるフィードバック制御をするよう
にしている。Further, as shown in FIG. 3, the automatic combustion control system of the present invention has a comparative image reconstruction processing unit 4 of the above-mentioned analysis system of FIG.
Reasoning to determine the proper fuel supply amount and excess air amount by comparing the output of the distribution of the existence probability distribution of static space with the actual air ratio and fuel supply amount, and to find the insufficient or excess air amount and fuel amount And a control means 7, 8 for controlling the flow rates of the combustion supply system and the combustion air supply system based on the output control amount from the inference section 5, and the space existence of the mounting burner 25 in the optimum combustion state. Feedback control is performed so that the probability distribution of the spatial existence of the current combustion state matches the probability distribution.
（作用） したがって、第１図の発明によると、燃焼状態は２値画
像として解析しようとする火炎の挙動データのみが取込
まれ、それが所定時間分だけ画像加算されて再び出現頻
度に比例する濃淡ないし色彩の静止多値画像即ち空間存
在確率分布を示す静止画像として構成され表示される。
このため、明るい個所（その逆でも良い）ほど火炎が存
在していた時間の長い定常燃焼状態領域であり、暗い個
所あるいは全くの暗部においては火炎の挙動が激しく乱
れているかあるいは火炎の存在しない領域であることが
判明するし、またその動きの方向や速さなどから火炎の
形状や温度帯域等の乱れの状態が漠然とした曖昧な形で
はあるが特徴的な画像として定性的に判明する。この火
炎の挙動は、問題とならない細部の細かな動きは切り捨
てられ画像化されないものの燃焼状態に悪影響を与える
程度の大幅な乱れ等は一定時間内における平均的な動き
としては一定しているはずであり、それが空間存在確率
として検出し得るはずであるから、上述の空間存在確率
分布静止画像に出現し、これからバーナの燃焼状態を容
易に解析できる。(Operation) Therefore, according to the invention of FIG. 1, only the behavior data of the flame which is to be analyzed as a binary image is taken in for the combustion state, and the image is added for a predetermined time and is proportional to the appearance frequency again. It is constructed and displayed as a still multi-valued image of shades or colors, that is, a still image showing a spatial existence probability distribution.
Therefore, the brighter part (or vice versa) is the region of steady combustion where the flame has existed for a longer period of time, and the darker part or the completely dark part is where the behavior of the flame is severely disturbed or there is no flame. In addition, it is qualitatively understood as a characteristic image though the state of turbulence such as flame shape and temperature band is vague and ambiguous from the direction and speed of its movement. Regarding the behavior of this flame, fine movements that do not cause problems are cut off and not imaged, but significant turbulence to the extent that it adversely affects the combustion state should be constant as an average movement within a certain period of time. Yes, it should be possible to detect it as a space existence probability, so it appears in the above-mentioned space existence probability distribution static image, and the combustion state of the burner can be easily analyzed from this.
また、第２図の発明の場合、出力画像に空間存在確率分
布の出現を認められる場合、現在の燃焼状態が最適燃焼
状態のフレームの空間存在確率分布画像と異なること、
即ち現在の燃焼状態が最適燃焼状態とは異なることを検
出し得るし、かつその偏差の度合いや分布状態を経験則
や実験から特徴付けることによって異常の種類や度合を
解析できる。Further, in the case of the invention of FIG. 2, when the appearance of the spatial existence probability distribution is recognized in the output image, the current combustion state is different from the spatial existence probability distribution image of the flame in the optimum combustion state,
That is, it is possible to detect that the current combustion state is different from the optimum combustion state, and it is possible to analyze the type and degree of abnormality by characterizing the degree and distribution of the deviation from empirical rules and experiments.
更に第３図の自動燃焼装置の場合、空間存在確率分布に
分布差が認められる場合、供給燃料や空気量と実際の炉
内温度や炉内酸素濃度と比較することによってそれが燃
料あるいは燃焼用空気の供給量の不適正であるか否かを
推論しかつその偏差の特徴に応じて燃料量及び燃焼用空
気量の過不足を推定して空気比、燃料噴射量をフィード
バック制御し、自動的に個々のバーナの最適燃焼状態を
再現する。Further, in the case of the automatic combustion apparatus of FIG. 3, if there is a distribution difference in the spatial existence probability distribution, it is possible to compare the amount of fuel or air supplied with the actual temperature in the furnace or oxygen concentration By inferring whether the air supply amount is improper or not and estimating the excess and deficiency of the fuel amount and the combustion air amount according to the characteristics of the deviation, feedback control of the air ratio and fuel injection amount is performed automatically. To reproduce the optimum combustion state of each burner.
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the Example of this invention is described in detail based on drawing.
第４図は本発明のバーナ燃焼状態解析装置の一実施例を
示すブロック図である。本発明の燃焼状態解析システム
は、バーナの火炎を撮像する画像入力装置１と、入力画
像に所定の画像処理を施しあらかじめ設定された最適燃
焼状態並びに実際の炉内温度及び炉内酸素濃度と比較し
て燃焼用空気及び／又は燃料の過不足を推論する画像デ
ータ処理部20と、この推論結果を出力する推論結果出力
部６と、画像データ処理部20からの出力によって燃料供
給系の燃料調整弁９の開度を制御するコントローラ７及
び燃焼用空気供給系の空気調整弁10を制御するコントロ
ーラ８と、炉内温度を検出する温度センサ13と、炉内酸
素濃度を検出するセンサ14と、各供給系の流量を測定す
る流量計11,12とから成る。FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the burner combustion state analysis device of the present invention. The combustion state analysis system of the present invention compares an image input device 1 for capturing a flame of a burner with an optimum combustion state preset by performing predetermined image processing on an input image and an actual furnace temperature and furnace oxygen concentration. The image data processing unit 20 for inferring excess or deficiency of combustion air and / or fuel by the above, the inference result output unit 6 for outputting this inference result, and the fuel adjustment of the fuel supply system by the output from the image data processing unit 20. A controller 7 for controlling the opening degree of the valve 9 and a controller 8 for controlling the air regulating valve 10 of the combustion air supply system, a temperature sensor 13 for detecting the temperature in the furnace, and a sensor 14 for detecting the oxygen concentration in the furnace, It consists of flow meters 11 and 12 for measuring the flow rate of each supply system.
画像入力装置１は、通常取扱い易くかつ安価な工業用テ
レビカメラ（以下ITVカメラと略称する）にA/Dコンバー
タをつけたものがよく使用される。しかし場合によって
はITV以外の画像入力手段例えば赤外線ITVカメラ、イメ
ージファイバーなどの使用も可能である。例えば、微粉
炭燃焼用竪型炉の火炎を計測する場合、ITVカメラ１の
光学系にイメージファイバー15を接続すると共にその先
端を耐熱、視野の大きさ、防塵、安全性等を考慮して水
冷却した金属管16に挿入し、その先端から空気をパージ
して防塵を図りつつ火炎を計測するようにしても良い。The image input device 1 is often an industrial television camera (hereinafter abbreviated as ITV camera), which is usually easy to handle and inexpensive, to which an A / D converter is attached. However, in some cases, an image input means other than ITV, such as an infrared ITV camera or an image fiber, can be used. For example, when measuring the flame of a vertical furnace for burning pulverized coal, the image fiber 15 is connected to the optical system of the ITV camera 1 and the tip of the image fiber 15 is treated with water in consideration of heat resistance, field of view size, dust prevention, safety, etc. The flame may be measured while being inserted into the cooled metal tube 16 and purging air from the tip thereof to prevent dust.
ITVカメラ１からのアナログ画像信号は入力輝度調整等
の各種制御を行ないかつ入力画像の選択を行なうカメラ
コントロールユニット（以下CCUと略称する）を経た
後、同期信号発生器19からの同期信号によって時分割処
理され、サンプリングの後A/Dコンバータにおいて量子
化（デジタル化）され、デジタル画像信号としてそのま
まあるいはインターフェース等を介して画像データ処理
部20へ出力される。尚、A/Dコンバータは同期信号発生
器19からの同期信号と同期をとって信号変換を行なう。The analog image signal from the ITV camera 1 passes through a camera control unit (hereinafter abbreviated as CCU) that performs various controls such as input brightness adjustment and selects an input image, and then a time is generated by a synchronization signal from a synchronization signal generator 19. It is divided, sampled, quantized (digitized) in an A / D converter, and output as a digital image signal to the image data processing unit 20 as it is or via an interface or the like. The A / D converter performs signal conversion in synchronization with the sync signal from the sync signal generator 19.
A/Dコンバータはサンプリングしたアナログ画像信号
を、その明るさに応じてデジタル化即ち量子化を行なう
機能を有するものであり、例えば本実施例の場合、８ビ
ットの分解能を有するものが使用されている。尚、ITV
カメラ１にモノクロ用カメラが使用される場合には画像
信号を、カラー用カメラが使用される場合には輝度信号
あるいは各カラー信号が入力画像信号として使用され
る。カラー信号を使用する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ画像信号を
利用して、同時に異なる部位の燃焼状態解析をデータの
重畳を防いで実行し得る。尚、火炎を形態上把握するば
かりでなく、その明るさや色彩で燃焼状態を把握するこ
とも可能である。この場合には、画像入力装置の光学系
に色フィルターを介在させ、特定の色の火炎帯域のみを
画像入力したり、フィルターを通してある帯域の明るさ
の画像信号のみを画像処理系へ送出するようにすれば足
りる。The A / D converter has a function of digitizing or quantizing the sampled analog image signal according to its brightness. For example, in the case of the present embodiment, an A / D converter having a resolution of 8 bits is used. There is. ITV
When a monochrome camera is used as the camera 1, an image signal is used as an input image signal, and when a color camera is used, a luminance signal or each color signal is used as an input image signal. When the color signal is used, the R, G, and B image signals can be used to simultaneously perform the combustion state analysis of different portions while preventing the data from being superimposed. It is possible not only to grasp the flame in terms of form but also to grasp the combustion state by its brightness and color. In this case, a color filter is interposed in the optical system of the image input device so that only the flame band of a specific color is image-inputted, or only the image signal of the brightness of a certain band is sent to the image processing system through the filter. It is enough if
画像入力装置の起動は、例えばセンサ等を利用して自動
的に行なうか、あるいは運転者が操作するスイッチ等に
よって任意に行なわれる。尚、図示していないが、CCU
にはビデオ及びモニターが接続されており、撮影された
燃焼状態が必要に応じて録画、再生される。The image input device is automatically started by using a sensor or the like, or arbitrarily activated by a switch operated by the driver. Although not shown, the CCU
A video and monitor are connected to, and the combustion state taken is recorded and played back as required.
上述の画像入力装置１によって取り込まれたデジタル画
像データを処理する画像データ処理部20には、一般に公
知のコンピュータが採用されている。このコンピュータ
は、基本的にはROM21と、少なくとも１つの中央処理部
（以下CPUと略称する）22と、この中央処理部22におい
て処理する前の画像データ及び処理画像データを記憶す
るRAM23及び入出力部（I/O）24より構成され、ROM21に
書き込まれたプログラムに従った制御によって所定の画
像処理・演算処理を行う。A generally known computer is used for the image data processing unit 20 that processes the digital image data captured by the image input device 1 described above. This computer is basically a ROM 21, at least one central processing unit (hereinafter abbreviated as CPU) 22, a RAM 23 for storing image data before processing in the central processing unit 22 and input / output. It is composed of a unit (I / O) 24 and performs predetermined image processing and arithmetic processing under the control according to the program written in the ROM 21.
CPU22は、第３図の自動燃焼制御システムの場合、２値
画像処理部２とこの２値画像を所定時間分だけ加算して
静止多値画像に再構成する画像再構成処理部４と、あら
かじめ作成された最適燃焼状態における静止多値画像と
現状の燃焼状態における静止多値画像との分布差の演算
を行なう比較画像再構成処理部４と、その分布差出力と
実を際の炉内温度及び炉内酸素濃度とを比較して適正燃
料量及び燃焼用空気量を推論し、不足ないし過剰の空気
量及び燃料量を求める推論部とROM21に書き込まれたプ
ログラムによって基本的に構成している。In the case of the automatic combustion control system shown in FIG. 3, the CPU 22 includes a binary image processing unit 2, an image reconstruction processing unit 4 that adds up the binary image for a predetermined time and reconstructs a still multi-valued image, A comparison image reconstruction processing unit 4 for calculating the distribution difference between the created static multi-valued image in the optimum combustion state and the static multi-valued image in the current combustion state, and the distribution difference output and actual furnace temperature And the oxygen concentration in the furnace are compared to infer the proper amount of fuel and the amount of combustion air, and an inference unit that finds an insufficient or excessive amount of air and amount of fuel and a program written in ROM 21 are basically used. .
２値画像処理部２はA/Dコンバータより送出されるデジ
タル画像データをある濃度レベルを閾値として２値化処
理し、２値画像に変換するものである。本実施例の場
合、前記量子化はベータ形が採用されており、黒色が
０、白色が255の８ビットの濃度レベルに分けられてい
る。そこで、火炎と背景あるいは特定の火炎帯域とその
他の部分とを明らかに区別できる程度の濃度レベル例え
ば閾値を８ビットの濃度レベルにおいて200程度の明る
さを閾値とする。この書き込みデータはCPU22の内部論
理によって決定されるものであり、負論理であれば０
が、正論理であれば１がバッファに書き込まれる。この
２値画像処理は１フレームが入力される毎に実施される
と共に所定時間が経過するまで継続される構成となって
いる。ここで、所定時間とは燃焼状態を判断するに適切
な時間を目安とする。また、連続的に入力される画像情
報を逐次一定時間毎に次分割処理することもある。The binary image processing unit 2 binarizes the digital image data sent from the A / D converter using a certain density level as a threshold value, and converts it into a binary image. In the case of the present embodiment, the quantization adopts the beta type and is divided into 8-bit density levels of 0 for black and 255 for white. Therefore, a brightness level of about 200 is set as a threshold value at a density level of 8 bits, for example, a threshold value at which the flame and the background or a specific flame band and other portions can be clearly distinguished. This write data is determined by the internal logic of the CPU 22, and is 0 for negative logic.
Is positive logic, 1 is written in the buffer. This binary image processing is performed every time one frame is input and is continued until a predetermined time elapses. Here, the predetermined time is an appropriate time for judging the combustion state. Further, the image information that is continuously input may be subjected to the next division processing at regular intervals.
画像再構成処理部３は、逐次入力される２値画像を所定
時間分だけ加算して、１フレームの出現頻度に比例する
濃淡画像ないし擬似カラー画像から成る静止多値画像に
再構成する画像処理部であって、RAM23の加算アドレス
に記憶されている先のフレームの２値画像に同期をとっ
て次のフレームの２値画像を逐次加算するようにして、
所定時間分の２値画像を順次加算し得る機能を有してい
る。この画像は、明るさが出現頻度に比例するという情
報即ち空間存在確率分布を濃度レベルのある分布状態で
示す静止多値画像である。The image reconstruction processing unit 3 adds the sequentially input binary images for a predetermined time, and reconstructs a still multi-valued image composed of a grayscale image or a pseudo color image proportional to the appearance frequency of one frame. Part of the RAM 23, the binary image of the next frame is sequentially added in synchronization with the binary image of the previous frame stored in the addition address of the RAM 23.
It has a function of sequentially adding binary images for a predetermined time. This image is a static multi-valued image showing the information that the brightness is proportional to the appearance frequency, that is, the spatial existence probability distribution in a distribution state having a density level.
比較画像再構成処理部４は現在の燃焼状態とそのバーナ
の最適の燃焼状態との間の違いを多値画像から成る空間
存在確率分布画像で表わすものである。即ち、最適燃焼
状態の空間存在確率分布と、加算アドレスに格納されて
いる現状の燃焼状態の空間存在確率分布との偏在を検出
し得る機能を有している。尚、最適燃焼状態における燃
焼の空間存在確率分布画像は、一般にその種のバーナに
おいて最適とされる火炎の空間存在確率分布画像を入力
しておいても良いが、好ましくはそのバーナを実際に実
機に装着した状態において熟練者によって操作し、実際
に得られる最適燃焼状態を各燃焼条件毎に第１図の画像
処理システムを使用して画像化し、記録しておいても良
い。即ち、熟練者の主観に基づいて最適と判断され選択
された燃焼状態における入力画像を多値画像にして記録
しておく。尚、実操業中に、基準としている最適燃焼状
態より好適な燃焼状況を得ることができた場合には、そ
の火炎の空間存在確率分布画像を基準火炎の空間存在確
率分布画像と書き代えることも可能である。The comparison image reconstruction processing unit 4 represents the difference between the present combustion state and the optimum combustion state of the burner by a spatial existence probability distribution image composed of multivalued images. That is, it has a function of detecting uneven distribution of the space existence probability distribution of the optimum combustion state and the current space existence probability distribution of the combustion state stored in the addition address. The combustion spatial existence probability distribution image in the optimum combustion state may be an input of a flame spatial existence probability distribution image that is generally optimal for such a burner, but it is preferable that the burner is actually used. It is also possible to operate by an expert in a state of being mounted on and to make an image of the optimum combustion state actually obtained for each combustion condition using the image processing system of FIG. 1 and record it. That is, the input image in the combustion state which is determined to be optimum based on the subjectivity of the expert and is selected is recorded as a multivalued image. In addition, during actual operation, if a more suitable combustion condition than the reference optimum combustion state can be obtained, the spatial existence probability distribution image of the flame may be rewritten as the spatial existence probability distribution image of the reference flame. It is possible.
また、推論部５は、比較画像再構成処理部４において得
られた実装バーナ25の最適燃焼状態に対する現在の燃焼
状態の偏在と燃料供給量及び過剰空気量とを比較して供
給燃料の過不足、適正空気比を推定し、その量に対応さ
せて燃焼用空気供給系、燃料供給系の供給流量をフィー
ドバック制御するものである。例えば、本実施例の場
合、流量計11,12から入力される供給燃料量、供給空気
量と各センサ13,14から入力される実際の炉内温度、炉
内酸素濃度を比較して、実装バーナの最適燃焼状態と現
在の燃焼状態との間に火炎形状、温度帯域、フレーム構
造等に差異が認められる場合に、その異常が空気比や燃
料の供給量に起因しているのか否かを推論し、その結果
を空気及び／または燃料の供給量の増加ないし低減とい
った形で出力するものである。このフィードバック制御
は、一般に燃焼用空気供給系、燃料供給系を制御対象と
し、各流量調整弁9,10の開度を制御するコントローラ7,
8に燃料等の過不足に対応する電気信号を出力するよう
に設けられている。Further, the inference unit 5 compares the uneven distribution of the current combustion state with the optimum combustion state of the mounted burner 25 obtained in the comparative image reconstruction processing unit 4 with the fuel supply amount and the excess air amount, and the excess or deficiency of the supplied fuel. , An appropriate air ratio is estimated, and the supply flow rates of the combustion air supply system and the fuel supply system are feedback-controlled in accordance with the estimated amount. For example, in the case of the present embodiment, the amount of fuel supplied from the flowmeters 11 and 12, the amount of supply air, the actual furnace temperature input from the sensors 13 and 14, and the oxygen concentration in the furnace are compared and implemented. If there are differences in the flame shape, temperature range, flame structure, etc. between the optimum combustion state of the burner and the current combustion state, determine whether the abnormality is due to the air ratio or the fuel supply amount. It is inferred and the result is output in the form of an increase or a decrease in the supply amount of air and / or fuel. This feedback control generally targets the combustion air supply system and the fuel supply system and controls the opening degree of each flow rate adjusting valve 9, 10.
8 is provided to output an electric signal corresponding to excess or deficiency of fuel or the like.
コントローラ7,8としては、推論部５からの出力に対応
して流量調整弁9,10の制御電流を出力するもの、例えば
一定量だけ弁を開閉させるパルス信号を出力するものが
採用されている。また、流量調整弁９、10としては、通
常、ソレノイドバルブ等の電気信号で制御可能なバルブ
が採用されている。As the controllers 7 and 8, a controller that outputs a control current of the flow rate adjusting valves 9 and 10 corresponding to an output from the inference unit 5, for example, a controller that outputs a pulse signal for opening and closing the valve by a certain amount is adopted. . As the flow rate adjusting valves 9 and 10, valves which can be controlled by electric signals such as solenoid valves are usually adopted.
尚、画像出力装置としては、一般にCRTディスプレイや
ハードコピー装置等が使用される。本実施例の場合、推
論結果を出力するようにしているが、第１図に示すよう
に画像再構成処理部３の結果を出力するようにすれば、
燃焼状態を出現頻度に比例する空間存在確率分布画像で
表現することができる。また、第２図に示すように、比
較画像再構成処理部４の結果を出力するようにすれば、
最適燃焼状態と現在の燃焼状態との火炎形状、温度帯
域、各火炎帯域の変動等を表わす分布比較画像が夫々得
られる。As the image output device, a CRT display or a hard copy device is generally used. In the case of the present embodiment, the inference result is output, but if the result of the image reconstruction processing unit 3 is output as shown in FIG.
The combustion state can be represented by a spatial existence probability distribution image that is proportional to the appearance frequency. Further, as shown in FIG. 2, if the result of the comparison image reconstruction processing unit 4 is output,
Distribution comparison images representing the flame shape, the temperature zone, the variation of each flame zone, and the like between the optimum combustion state and the current combustion state are obtained.
以下、本燃焼状態解析装置を使用してバーナの燃焼状態
の解析を第５図ないし第７図のフローチャートに基づき
詳細に説明する。Hereinafter, the analysis of the combustion state of the burner using the present combustion state analysis device will be described in detail with reference to the flowcharts of FIGS. 5 to 7.
ます、スイッチを作動させてCCUに起動信号を送出する
（START）。「画像入力」は起動信号の入力によって画
像入力装置１を動作し、入力装置であるITVカメラ及びC
CUを介してバーナ25の燃焼状態を火炎形状に関するデー
タとして画像入力する（ステップ１）。この入力画像は
A/Dコンバータにおいてサンプリングして、８ビットの
濃度レベルのデジタル画像信号に変換する（ステップ
２）。このデジタル入力画像は、火炎と背景を区別し得
る程度の濃度レベル、例えば８ビット濃度において200
程度を閾値として閾値処理が施され、２値画像に変換さ
れる（ステップ３）。即ち、ボイラ等の内部の火炎の動
きの情報のみが画像データとして取込まれ、その他の領
域の動きや背景、部位は切り捨てられる。この「２値画
像処理」は画像データ処理部２のCPU22のソフトウエア
で構成された２値画像処理部２にて行なわれる。サンプ
リング、デジタル化は所定時間内に順次行なわれ、数十
フレームの入力画像データは順次デジタル画像として取
込まれる（ステップ５）。「データ一時ストア」は２値
画像のデータをRAM23の所定のアドレスに一時的にスト
アするものであり、CPU22によってコントロールされる
（ステップ４）。したがって、画像入力装置１より転送
されて来た燃焼状態画像が順次２値画像に変換されてメ
モリ内にストアされて行く。「タイムアップ」は所定時
間が経過したか否かを検出するものであり、所定時間内
であればステップ１の前にジャンプし、所定時間が経過
したことを検出すると次のステップへ進む。この「タイ
ムアップ」はタイマによって機能するルーチンである。
このようなフローチャートにあって、採取された数十フ
レーム分の画像データは画像取込み停止ONとなるまで順
次、２値化された画像データをRAM23に記憶させてゆ
く。画像入力のための所定時間が経過すると、ステップ
７に進む。この「加算アドレスにストア」は、RAM23に
予め割り付けられている加算アドレスの指示されている
アドレスに、RAM23に一時ストアされていた２値画像の
データを移行させるものである。更に、この加算アドレ
スのRAMメモリデータ、２値画像データがＨ（但し、正
論理）であれば次々とインクリメントされて行く。従っ
て、複数回のデータ採取を行なった場合において、同一
火炎形態をとる場合即ち定常燃焼の場合には、RAMのメ
モリデータは大きなものとなる（ステップ６）。即ち、
２値画像の加算により、一定時間内でのある空間におけ
る出現頻度の多寡に応じた濃度レベルないし色彩の静止
多値画像が得られる。次のステップの「結果出力」は加
算アドレスによって支持されるRAMのデータを読み出
し、画像出力装置であるモニターテレビ等により、ある
燃焼状態における火炎形状に関する情報、即ち、空間存
在確率分布を出現頻度に比例した明るさの濃淡画像ない
し出現頻度に特定された擬似カラー画像として出力す
る。この「結果出力」はCPUのソフトウエアで構成され
た画像再構成処理部３にて行なわれる（ステップ８）。
以上の処理を行ない「END」に到り動作を終了する。First, operate the switch to send a start signal to the CCU (START). “Image input” operates the image input device 1 by the input of the start signal, and the ITV camera and C
An image of the combustion state of the burner 25 is input as data relating to the flame shape via the CU (step 1). This input image is
The A / D converter samples and converts it into an 8-bit density level digital image signal (step 2). This digital input image has a density level enough to distinguish the flame from the background, for example, 200 at 8-bit density.
Threshold processing is performed with the degree as a threshold, and converted into a binary image (step 3). That is, only the information on the movement of the flame inside the boiler or the like is taken in as image data, and the movement, background, and parts of other areas are cut off. This "binary image processing" is performed by the binary image processing unit 2 configured by the software of the CPU 22 of the image data processing unit 2. Sampling and digitization are sequentially performed within a predetermined time, and input image data of several tens of frames are sequentially captured as a digital image (step 5). The "data temporary store" temporarily stores binary image data in a predetermined address of the RAM 23, and is controlled by the CPU 22 (step 4). Therefore, the combustion state image transferred from the image input device 1 is sequentially converted into a binary image and stored in the memory. The "time-up" is to detect whether or not a predetermined time has elapsed, and if it is within the predetermined time, jump before step 1, and if it is detected that the predetermined time has elapsed, proceed to the next step. This "time-up" is a routine that functions with a timer.
In such a flowchart, the collected image data for several tens of frames are sequentially binarized in the RAM 23 until the image capturing stop is turned ON. When a predetermined time for image input has elapsed, the process proceeds to step 7. The "store in addition address" is to transfer the binary image data temporarily stored in the RAM 23 to the address designated by the addition address pre-allocated in the RAM 23. Furthermore, if the RAM memory data of this addition address and the binary image data are H (however, positive logic), they are incremented one after another. Therefore, in the case where the same flame form is taken, that is, in the case of steady combustion when the data is sampled a plurality of times, the memory data in the RAM becomes large (step 6). That is,
By adding the binary images, it is possible to obtain a static multi-valued image having a density level or color corresponding to the frequency of appearance in a certain space within a certain time. The "result output" of the next step reads the data in the RAM supported by the addition address, and displays the information on the flame shape in a certain combustion state, that is, the spatial existence probability distribution as the frequency of appearance, by the monitor TV which is an image output device. It is output as a grayscale image of proportional brightness or a pseudo-color image specified by the appearance frequency. This "result output" is performed by the image reconstruction processing unit 3 which is composed of the software of the CPU (step 8).
The above processing is performed to reach "END" and the operation is ended.
次に、他のシステムの動作を第６図に示すフローチャー
トに基づき詳細に説明する。但し、同一フロールーチン
については同一ルーチン名を付し説明は省略する。Next, the operation of the other system will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. However, the same flow routine is given the same routine name and its description is omitted.
ステップ６までは第５図のものと同じであるので省略す
る。第５図の燃焼状態解析装置において取込まれたバー
ナ火炎の静止空間分布画像の分布状態と、あらかじめ作
製された実装バーナ25の最適燃焼状態の静止空間分布画
像とを比較して燃焼状態の異常の有無及びその度合を定
量的に観察することができる。即ち、ステップ６におい
て得られた現在の燃焼状態を示す静止空間分布画像と同
じバーナあるいは同種のバーナを使ってあらかじめ作製
された最適燃焼パターンとを比較演算しその分布差を求
める（ステップ８）。この結果は画像出力装値例えばモ
ニターディスプレイ上に画像としてあるいは他のディス
プレイ上に燃焼状態の異常を分布画像ないしメッセージ
の形で表示する（ステップ９）。The steps up to step 6 are the same as those in FIG. Abnormal combustion state by comparing the distribution state of the static space distribution image of the burner flame captured by the combustion state analysis device of FIG. 5 with the static space distribution image of the optimum combustion state of the mounted burner 25 prepared in advance. It is possible to quantitatively observe the presence or absence and the degree thereof. That is, the static spatial distribution image showing the current combustion state obtained in step 6 is compared with the optimum combustion pattern prepared in advance using the same burner or the same type of burner to obtain the distribution difference (step 8). This result is displayed as an image on an image output device, for example, a monitor display as an image or on another display in the form of a distribution image or a message in the form of a distribution image or a message (step 9).
更に前述の第５図及び第６図の燃焼状態解析装置を使っ
てバーナの燃焼をフィードバック制御する自動制御を第
７図のフローチャートに基づき説明する。Further, automatic control for performing feedback control of the combustion of the burner using the combustion state analysis device of FIGS. 5 and 6 will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、第６図のステップ８において出力されるモデル火
炎パターンと現在の燃焼の火炎パターンとの分布差があ
るか否かを判断する（ステップ10）。分布差がない場
合、燃焼状態はそのバーナの最適燃焼状態を維持してい
るのでこれを正常燃焼として表示する。（ステップ1
1）。分布差がある場合、次のステップ12に移行する。
［炉内酸素量は正常か］は、O2センサにおいて炉内の残
存酸素量を検出しこれを流量計11,12から入力される供
給燃料及び燃焼用空気量との関係において最適燃焼状態
時のそれと比較し判断する（ステップ12）。酸素量が正
常でない場合、それが過剰であるか否かを判断する（ス
テップ13）。過剰の場合、燃焼用空気供給系のバルブ９
をコントローラ７によって一定量開き増量する（ステッ
プ15）。過剰でない場合には、バルブ９をコントローラ
７によって一定量閉じ燃焼空気量を減少させる（ステッ
プ14）。炉内酸素量が正常の場合、次のステップ16にお
いて炉内温度が正常であるか否かを判断される。炉内温
度が正常でない場合、最適火炎パターン時に比較して温
度が高いか否かを判断する（ステップ17）。温度が高い
場合、燃料供給系のバルブ10をコントローラ８によって
一定量閉じ燃料を減量する（ステップ18）。温度が低い
場合、同じく燃料供給系のバルブ10をコントローラ８に
よって一定量開き燃料を増量する（ステップ19）。炉内
温度が正常の場合、供給燃料及び空気のいずれにも原因
がないのでバーナ25の構造上の不備として燃焼異常状態
をディスプレイあるいは警報ランプ等において表示する
（ステップ20）。First, it is determined whether or not there is a distribution difference between the model flame pattern output in step 8 of FIG. 6 and the flame pattern of the current combustion (step 10). When there is no difference in distribution, the combustion state maintains the optimum combustion state of the burner, so this is displayed as normal combustion. (step 1
1). If there is a difference in distribution, the process moves to the next step 12.
[Is the oxygen content in the furnace normal?] Means that the residual oxygen content in the furnace is detected by the O 2 sensor and this is related to the supplied fuel and the combustion air quantity input from the flowmeters 11 and 12 when the optimum combustion condition is reached. It is judged by comparing with that of (step 12). If the oxygen amount is not normal, it is judged whether it is excessive (step 13). In the case of excess, a valve 9 for the combustion air supply system
Is increased by a certain amount by the controller 7 (step 15). If it is not excessive, the valve 9 is closed by the controller 7 by a fixed amount to decrease the combustion air amount (step 14). When the amount of oxygen in the furnace is normal, it is judged in the next step 16 whether the temperature in the furnace is normal. If the temperature in the furnace is not normal, it is judged whether or not the temperature is higher than that in the optimum flame pattern (step 17). If the temperature is high, the valve 10 of the fuel supply system is closed by the controller 8 by a certain amount to reduce the amount of fuel (step 18). When the temperature is low, the valve 10 of the fuel supply system is also opened by the controller 8 by a certain amount to increase the amount of fuel (step 19). When the temperature inside the furnace is normal, there is no cause for either the supplied fuel or air, so an abnormal combustion state is displayed on the display or an alarm lamp as a structural defect of the burner 25 (step 20).
III.発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明は、バーナの燃
焼状態は解析しようとする火炎の挙動データのみが２値
画像として取込まれ、それが所定時間分だけで画像加算
されて再び出現頻度に比例する濃淡ないし色彩の静止多
値画像即ち空間存在確率分布を示す静止画像として再構
成され表示されるので、火炎がとどまっている箇所は画
像が明るく（あるいは逆に暗くもしくは特定の色を呈
し）定常的であり、暗い個所あるいは全くの暗部におい
ては火炎の挙動が激しく乱れているか火炎が存在しない
ことを表わし、その動きの方向や速さなどから乱れの状
態が定性的に判明する。そこでこの空間存在確率分布静
止画像からバーナの燃焼状態を解析できる。この空間存
在確率分布は、燃焼状態が曖昧な形のまま表示される
が、定量化が困難なバーナの燃焼状態の解析はその燃焼
状態を曖昧な表現で知覚する方が正確な表現（定量的な
表現）よりも動作を正確に把握できる。III. Effects of the Invention As is clear from the above description, according to the present invention, only the behavior data of the flame to be analyzed is captured as a binary image for the combustion state of the burner, and the image addition is performed only for a predetermined time. The image is reconstructed and displayed again as a static multi-valued image of shades or colors proportional to the appearance frequency, that is, a static image showing the spatial existence probability distribution, so the image is bright (or conversely dark or It is a constant color (presents a specific color) and indicates that the behavior of the flame is severely disturbed or that there is no flame in a dark place or in a completely dark area. Turns out. Therefore, the combustion state of the burner can be analyzed from this spatial existence probability distribution static image. This spatial existence probability distribution is displayed as if the combustion state is in an ambiguous form, but in the analysis of the combustion state of the burner, which is difficult to quantify, it is more accurate to perceive the combustion state in an ambiguous expression (quantitative expression). You can grasp the motion more accurately than the expression.
また、空間存在確率分布画像によって表示される現在の
燃焼の空間存在確率分布画像とあらかじめ作成された最
良燃焼状態時の火炎の空間存在確率分布画像とを比較演
算しその分布差を求めることにより、そのバーナの最適
燃焼状態と現在の燃焼状態の違いすなわち燃焼状態の異
常を検出することができる。出力画像に空間存在確率分
布の出現を認められる場合、現在の燃焼状態が最良の燃
焼状態のフレームの空間存在確率分布画像と異なるこ
と、即ち燃焼状態が異常であることをしらせ得るし、か
つその偏差に特徴が認められる場合には異常状態を解析
でき、未熟練者によっても万全の対処ができる。換言す
れば、従来困難であったバーナの操作が誰にでも容易に
実施できることとなる。Also, by comparing the spatial existence probability distribution image of the current combustion displayed by the spatial existence probability distribution image and the spatial existence probability distribution image of the flame at the time of the best combustion state created in advance and obtaining the distribution difference, The difference between the optimum combustion state of the burner and the current combustion state, that is, the abnormality of the combustion state can be detected. When the appearance of the spatial existence probability distribution is recognized in the output image, it can be indicated that the current combustion state is different from the spatial existence probability distribution image of the flame of the best combustion state, that is, the combustion state is abnormal, and When the deviation is characterized, the abnormal condition can be analyzed, and even an unskilled person can take proper measures. In other words, anyone can easily operate the burner, which was difficult in the past.
更に、本発明によると、現在の燃焼状態とそのバーナの
最良燃焼状態と思われる燃焼状態を空間存在確率分布画
像で比較し、空間存在確率分布画像が一致するようにフ
ィードバック制御することにより最良燃焼状態と思われ
る燃焼状態に現在の燃焼状態をたえず追従させるように
しているので、偏差量に応じて空気比、燃料噴射量等を
自動的に変更できる。また、色フィルタを介在させるこ
とによって、特定の帯域例えば還元炎ないし酸化炎、高
温の火炎、低温の火炎等の画像情報のみを入力し、画像
化できる。Further, according to the present invention, the present combustion state and the combustion state considered to be the best combustion state of the burner are compared with the spatial existence probability distribution image, and the best combustion is performed by feedback control so that the spatial existence probability distribution images match. Since the current combustion state is made to follow the combustion state which seems to be the state, the air ratio, the fuel injection amount, etc. can be automatically changed according to the deviation amount. Also, by interposing a color filter, only image information of a specific band such as a reducing flame or an oxidizing flame, a high temperature flame, or a low temperature flame can be input and imaged.
第１図は本発明の燃焼状態解析装置の基本構成を示す機
能ブロック図、第２図は他の発明の機能ブロック図、第
３図は更に他の発明の機能ブロック図、第４図は本発明
に係る燃焼状態解析装置の一実施例を示すブロック図、
第５図〜第７図は各発明のフローチャート図である。 １……画像入力装置、 ２……２値画像処理部、３……画像再構成処理部、 ４……比較画像再構成処理部、５……推論部、 ６……画像出力装置、7,8……コントローラ、 9,10……流量調整弁。FIG. 1 is a functional block diagram showing the basic configuration of a combustion state analysis device of the present invention, FIG. 2 is a functional block diagram of another invention, FIG. 3 is a functional block diagram of yet another invention, and FIG. Block diagram showing an embodiment of a combustion state analysis apparatus according to the invention,
5 to 7 are flowcharts of each invention. 1 ... Image input device, 2 ... Binary image processing unit, 3 ... Image reconstruction processing unit, 4 ... Comparison image reconstruction processing unit, 5 ... Inference unit, 6 ... Image output device, 7, 8 …… Controller, 9,10 …… Flow rate adjustment valve.
Claims (4)
を２値画像に変換する２値画像処理部と、所定時間内に
おける２値画像を加算して１フレームの出現頻度に比例
する濃度レベルないし擬似カラーの静止多値画像に再構
成する画像再構成処理部及びその処理画像を出力する画
像出力装置とから成り、火炎の挙動を出現頻度に比例す
る空間存在確率分布画像で求めることを特徴とするバー
ナ燃焼状態解析装置。1. An image input device for capturing a flame, a binary image processing unit for converting an input image into a binary image, a binary image within a predetermined time, and a density proportional to the appearance frequency of one frame. It is composed of an image reconstruction processing unit for reconstructing a level or pseudo color still multi-valued image and an image output device for outputting the processed image, and it is possible to obtain the behavior of the flame by a spatial existence probability distribution image proportional to the appearance frequency. Characteristic burner combustion state analysis device.
を２値画像に変換する２値画像処理部と、所定時間内に
おける２値画像を加算して１フレームの出現頻度に比例
する濃度レベルないし擬似カラーの静止多値画像に再構
成する画像再構成処理部と、あらかじめ作成された最適
燃焼状態時の火炎の空間存在確率分布画像と前記画像再
構成処理部から出力される現在の燃焼の空間存在確率分
布画像とを比較演算しその分布差を求める比較画像再構
成処理部及びその処理画像を出力する画像出力装置とか
ら成り、そのバーナの最適燃焼状態時と現在の燃焼状態
の相違を出現頻度の差に比例する空間存在確率分布比較
画像から求めることを特徴とするバーナ燃焼状態解析装
置。2. An image input device for picking up a flame, a binary image processing unit for converting the input image into a binary image, and a density proportional to the appearance frequency of one frame by adding the binary images within a predetermined time. An image reconstruction processing unit for reconstructing a level or pseudo-color static multi-valued image, a spatial existence probability distribution image of a flame in an optimal combustion state created in advance, and the current combustion output from the image reconstruction processing unit. Comparing and calculating the spatial existence probability distribution image of and the comparison image reconstruction processing unit for obtaining the distribution difference and an image output device for outputting the processed image, the difference between the optimum combustion state of the burner and the current combustion state A burner combustion state analysis device, characterized in that is obtained from a spatial existence probability distribution comparison image proportional to the difference in appearance frequency.
分布画像は個々の制御対象バーナについて、熟練者によ
る操業によって作成されたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第２項に記載のバーナ燃焼状態解析装
置。3. The flame spatial presence probability distribution image in the optimum combustion state is created by the operation of a skilled person for each burner to be controlled, according to claim 2. Burner combustion state analysis device described.
装置と、入力画像を２値画像に変換する２値画像処理部
と、所定時間内における２値画像を加算して１フレーム
の出現頻度に比例する濃度レベルないし擬似カラーの静
止多値画像に再構成する画像再構成処理部と、あらかじ
め作成された最適燃焼状態時の火炎の空間存在確率分布
画像と前記画像再構成処理部から出力される現在の燃焼
の空間存在確率分布画像とを比較演算しその分布差を求
める比較画像再構成処理部と、その分布差出力と実際の
空気比及び燃料供給量とを比較して適正燃料供給量及び
空気過剰量を推論し、不足ないし過剰の空気量及び燃料
量を求める推論部と、この推論部からの出力制御量に基
づいて燃焼供給系及び燃焼空気供給系の流量を制御する
制御手段とから成り、バーナの最適燃焼状態時の空気存
在確率分布に現在の燃焼状態の空気存在確率分布を一致
させるフィードバック制御することを特徴とするバーナ
燃焼自動制御装置。4. An image input device for capturing a flame as a digital image, a binary image processing unit for converting the input image into a binary image, and a binary image within a predetermined period of time to add up the appearance frequency of one frame. An image reconstruction processing section for reconstructing a static multi-valued image of proportional density level or pseudo color, a spatial existence probability distribution image of flames in an optimum combustion state created in advance, and the image reconstruction processing section. A comparison image reconstruction processing unit that compares and calculates the spatial existence probability distribution image of the current combustion and finds the distribution difference, compares the distribution difference output with the actual air ratio and the fuel supply amount, and determines the appropriate fuel supply amount and An inference unit that infers an excess air amount to obtain an insufficient or excessive air amount and fuel amount, and a control unit that controls the flow rates of the combustion supply system and the combustion air supply system based on the output control amount from the inference unit. Success Burner combustion automatic control apparatus characterized by a feedback control to match the air presence probability distribution of the current combustion state in air existence probability distribution at the optimum combustion condition of the burner.
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