专利名称：基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法
技术领域：
本发明用于火炬排放系统，涉及图像火焰识别、火焰流量測量，为ー种基于火炬视频实时測量火炬排放系统火炬流量的方法。
背景技术：
火炬排放系统的目的主要是燃烧来自エ艺的废气、将有机碳氢化合物转发为水蒸气和ニ氧化碳。就废气而言，火炬排放系统被认为是エ厂的“下水道”，各エ艺单位废气管线汇集形成较大的管路，最后进入火炬主管线。如果单独的エ艺单位出现紧急情况，需要将所有的气体产物从各个単位“倾泄”到火炬排放系统，那么大尺寸的主火炬管线就需要运输大量的气体。火炬流量的測量一直以来都是那些会排放碳氢化合物和其他废气的化工、石化、炼油和其他各类エ艺エ厂的需求，传统的流量測量技术都无法满足火炬流量测量的高要求。火炬排放的气体中富含液态烃、瓦斯、酸性气体的介质，气体的流动状态具有瞬时性、突然性和大排量等特点。且排出的气体是否能成功点燃火炬也是目前技术识别的难度之一。国内目前常用的方法也是采用流量表计量的方法来计算，存在的问题在于介质的不确定性和酸性气体对流量仪表的损害。火炬燃烧控制受多种因素所限，火炬流量測量是ー个困难的应用，可选择的測量技术也很少。传统流量測量技术如差压、涡街和插入式热质量流量计都已经试用于火炬气測量，但是迄今为止尚没有任何ー种能够满足火炬测量的高要求。目前，国内对火炬排放流量測量一直没有很好的解决方法，由于火炬排放管径大，一般的流量计口径无法做到如此大，如果采用节流件的方式进行测量，容易产生大量的压损，当装置在不稳定状态下需要強制排放时，影响排放速度；另外被测介质成份过于复杂，经常气液混相(带水)，对于象插入式的热式气体流量计，也无法进行測量，同时火炬排放中含有大量可燃性的烃和氢等以及不可燃性的氮等，流量计测量方式也无法确定可燃料部分的量。在当前国家大力倡导节能减排、治理环境污染，创建可持续发展的和谐社会的国策指引下，积极探索和实施废气的有效排放监管非常必要。
发明内容
本发明要解决的问题是目前对火炬排放流量測量一直没有很好的解决方法，测量时存在火焰介质的不确定性和酸性气体对流量仪表的损害等问题。本发明的技术方案为基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，通过监测火炬排放系统中的火焰大小测量实际火炬流量排放数据，包括以下步骤I)、设置网络硬盘录像机采集火炬排放系统的火焰视频，采集的视频传输至图形工作站；
2)、图形工作站对采集视频的每ー帧图像进行处理，包括图像预处理、火焰目标特征点提取；火焰目标特征点提取后，将特征点所围成的不规则图形采用直方图的方法计算其面积，得到火焰面积，并计算火焰面积占整个画面的比例；3)、将使用火炬排放系统的装置运行不正常或故障时的轻烃排放量，即装置满负荷运行时设计的最大轻烃排放量作为火炬最大量排放量F_，并获取该状态下火焰图像面积占整个画面的比例Sniax ；4)、正常測量火炬流量F的排放时，按照步骤2)的方法测得的火焰面积占整个画面的比例S就可以计算相应的流量
权利要求
1.基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，其特征是通过监测火炬排放系统中的火焰大小测量实际火炬流量排放数据，包括以下步骤 1)、设置网络硬盘录像机采集火炬排放系统的火焰视频，采集的视频传输至图形工作站； 2)、图形工作站对采集视频的每ー帧图像进行处理，包括图像预处理、火焰目标特征点提取；火焰目标特征点提取后，将特征点所围成的不规则图形采用直方图的方法计算其面积，得到火焰面积，并计算火焰面积占整个画面的比例； 3)、将使用火炬排放系统的装置运行不正常或故障时的轻烃排放量，即装置满负荷运行时设计的最大轻烃排放量作为火炬最大量排放量F_，并获取该状态下火焰图像面积占整个画面的比例Sniax ； 4)、正常測量火炬流量F的排放时，按照步骤2)的方法测得的火焰面积占整个画面的比例S就可以计算相应的流量
2.根据权利要求I所述的基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，其特征是每一帧视频图像得到的火炬流量数据以时间-流量坐标系汇合为图表，得到火炬流量的历史趋势，进行发布。
3.根据权利要求I或2所述的基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，其特征是图像预处理包括噪声滤除、锐化处理、对比度增强和边缘检測。
4.根据权利要求I或2所述的基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，其特征是采用基于Mean-Shift与Camshift算法相结合的火焰视频图像跟踪方法对火焰视频中的火焰目标进行识别跟踪，对识别出的火焰目标提取特征点，火焰目标特征点包括角点、特定灰度值点、特征向量和特征线段，在火焰目标的边缘上寻找特征点，先算出火焰目标的型心，然后将火焰目标边缘以型心为原点极坐标化，再在火焰目标边缘上寻找局部最大值点，即得到特征点，由特征点围成的图形得到火焰面积。
5.根据权利要求3所述的基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，其特征是采用基于Mean-Shift与Camshift算法相结合的火焰视频图像跟踪方法对火焰视频中的火焰目标进行识别跟踪，对识别出的火焰目标提取特征点，火焰目标特征点包括角点、特定灰度值点、特征向量和特征线段，在火焰目标的边缘上寻找特征点，先算出火焰目标的型心，然后将火焰目标边缘以型心为原点极坐标化，再在火焰目标边缘上寻找局部最大值点，即得到特征点，由特征点围成的图形得到火焰面积。
全文摘要
基于火炬视频实时测量火炬排放系统火炬流量的方法，使用动态图像的模式识别技术，用高清摄像机摄取火炬火焰焰心，将摄取目标转换成图像信号传送到图形工作站中，根据焰心形状的大小来判断和计算排空气体的流量，通过监测火炬排放系统中的火焰大小测量实际火炬流量排放数据。本发明解决了多年来火炬排放无法直接有效测量的难题，其测量精度能达到10％以内，通过火炬排放历史趋势，对装置排放起到很好的监督作用，减少不必要的排放；方便了解火炬排放的实际情况和生产工艺运行情况，对稳定生产，提高装置的安、稳、长、满、优运行，具有极高的参考作用。
文档编号G01F1/00GK102645246SQ20111004003
公开日2012年8月22日 申请日期2011年2月17日 优先权日2011年2月17日
发明者刘琎, 梁维彪, 罗建平, 赵日峰 申请人:中国石油化工股份有限公司