专利名称：基于视频图像处理的静态背景烟尘监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及在电弧炉炼钢过程中排出的烟尘浓度的监控装置，实时控制电弧 炉的风机转速。
背景技术：
目前，钢铁厂以其资源密集、能耗密集、生产规模大、物流吞吐量大等特点，长期以 来一直被认为是烟尘排放量大、废弃物多、污染大的企业，钢铁厂采用的电弧炉炼钢是造成 烟尘污染的主要来源。电炉炼钢时产生的有害物污染主要体现在电弧炉加料、冶炼、出钢 三个阶段。为了消除电弧炼钢过程产生的烟尘对环境的破坏，钢铁厂都给电弧炉配备了风 机除尘装置。传统的风机，不论电弧炉处于哪一运行阶段，也不论产生的烟尘是大还是小， 风机均全速运行，风机出风的大小一般靠入口挡板的开度来调节，缺陷是风机消耗的功率 大、造成大量的电能浪费。
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术中风机始终全速运行、不受烟尘大小控 制的不足，提出一种基于视频图像处理的静态背景烟尘监控装置，根据烟尘的排放速度、浓 度及扩散情况以控制风机转速。本实用新型采用的技术方案是具有CPU处理器和数字摄像头，CPU处理器的输出 分别连接有烟尘运动及浓度计算模块、数字摄像头、图像捕捉及保存模块、报警装置和变频 器，报警装置的输出连接变频器，变频器的输出连接风机；CPU处理器、烟尘运动及浓度计 算模块和图像捕捉及保存模块组成在一台计算机中，数字摄像头和报警装置均通过串口与 计算机连接。本实用新型可以实时了解烟尘的排放速度、浓度及扩散情况，在炼钢过程中根据 任一时刻烟尘的排放情况，对风机的转速做出调整，烟尘及时排出的同时不会因为风速过 大而将炼钢所需的热量一起带走。可以防止大量热量的流失，风机本身的用电量也减少，达 到节能减排的目的。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明；

图1是本实用新型的结构示意图；图中1.烟尘运动及浓度计算模块；2.数字摄像头；3. CPU处理器；4.图像捕捉 及保存模块；5.报警装置；6.变频器；7.风机。
具体实施方式
参见图1，本实用新型具有一个CPU处理器3，CPU处理器3的输出分别连接有烟尘 运动及浓度计算模块1、数字摄像头2、图像捕捉及保存模块4、报警装置5和变频器6。报警装置5的输出连接变频器6，变频器6的输出连接风机7。其中，CPU处理器3、烟尘运动 及浓度计算模块1和图像捕捉及保存模块4组成在一台计算机中。数字摄像头2和报警装 置5通过串口与计算机连接进行通信。本实用新型的软件是一个烟尘视频图像处理系统，其由Visual C++在Windows平 台上开发而成。在电弧炉炼钢过程中，高清晰的数字摄像头2放置在烟尘排放点处，实时拍 摄烟尘图像，并将图像信息传到所连接的CPU处理器3中，通过图像捕捉及保存模块4将前 后两帧图像分别保存，通过烟尘运动及浓度计算模块1将前后两帧图像分别与背景进行对 比，得到前后两帧图像的差值，此即为烟尘运动的体现，给差值的大小设定一个阈值。当计 算出的某一时刻前后两帧图像的差值大于先前设定的阈值时，表明烟尘排放量或扩散速度 剧增，由CPU处理器3触发与其连接的报警装置5报警，同时，触发变频器6工作，变频器6 增大风机7的转速，及时地将烟尘抽出。反之，变频器6减小风机7的转速。本实用新型的图像捕捉及保存模块4可以存放视频流或者静态图像，根据视频流 或者静态图像分别进行分析。若选择对视频流进行分析处理，首先将数字摄像头2打开， 此时在计算机窗口中可看到当前的视频流，一方面若需要实时处理，可以对当前视频送入 计算处理系统，另一方面为了以后可以随时调阅以前的视频文件，需将当前的视频文件进 行保存，保存之前为了减少数据量，对视频文件进行选择压缩，压缩的视频文件也可以传至 计算处理系统进行分析。若选择对静态图像进行分析，首先需选择将要保存的图像格式， 保存后同样传入计算处理系统。视频文件的分析中，运用帧差间运算将当前视频和背景做 差，结果即为视频中运动部分(烟尘)的体现，然后利用PIV (粒子成像测速)算法算出此时 烟尘位置坐标的变化量，用位移除以相邻的时间间隔Δ t及得到烟尘的运动速度，将此速 度与设定的阈值1做比较，若大于阈值1，则风机7速度调大，以及时将烟尘抽走。静态图像 分析中，首先抓拍一帧图像作为现场背景，然后选择某一时刻的一帧图像，对图像进行高斯 滤波，滤波后的图像与背景图像做差值运算后结果也为目标的运动情况，二值化目标图像， 此时得到的图像是一个周围是黑色，部分区域是白色的二值化图像，黑色即为背景，白色为 现场烟尘，计算出白色面积在整幅图像中的百分比即为现场烟尘的浓度，将此结果与阈值2 做比较，大于阈值2说明现场烟尘浓度较大，将风机7速度调大，以达到节能减排的目的。
权利要求1. 一种基于视频图像处理的静态背景烟尘监控装置，具有CPU处理器(3)和数字摄像 头(2)，其特征是CPU处理器(3)的输出分别连接有烟尘运动及浓度计算模块(1)、数字摄 像头(2 )、图像捕捉及保存模块(4 )、报警装置(5 )和变频器(6 )，报警装置(5 )的输出连接变 频器(6 )，变频器(6 )的输出连接风机(7 ) ；CPU处理器(3 )、烟尘运动及浓度计算模块(1)和 图像捕捉及保存模块(4)组成于一台计算机中，数字摄像头(2)和报警装置(5)均通过串口 与计算机连接。
专利摘要本实用新型公开一种基于视频图像处理的静态背景烟尘监控装置，实时控制电弧炉炼钢过程中的风机转速，具有CPU处理器和数字摄像头，CPU处理器的输出分别连接有烟尘运动及浓度计算模块、数字摄像头、图像捕捉及保存模块、报警装置和变频器，报警装置的输出连接变频器，变频器的输出连接风机；CPU处理器、烟尘运动及浓度计算模块和图像捕捉及保存模块组成在一台计算机中；实时了解烟尘的排放速度、浓度及扩散情况，在炼钢过程中根据任一时刻烟尘的排放情况，对风机的转速做出调整，烟尘及时排出的同时不会因为风速过大而将炼钢所需的热量一起带走；防止大量热量的流失，风机本身的用电量也减少，达到节能减排的目的。
文档编号G01N15/06GK201928383SQ20102063833
公开日2011年8月10日 申请日期2010年12月2日 优先权日2010年12月2日
发明者刘国海, 梅从立, 褚益 申请人:江苏大学