一种采用CCD方式测定开口闪点的方法和系统与流程

本发明涉及油品测定领域，特别涉及一种采用ccd方式测定绝缘油或变压器油等油品开口闪点的方法和系统。

背景技术：

目前，国内外测量油品开口闪点采用克利夫兰开口杯法，该方法为在规定试验条件下，在金属烧杯内加入一定体积的油样，匀速加热后，温度每升高2℃用火焰扫划一次，当在试样液面上的任何一点出现闪火时，试验火焰引起试样蒸气着火，并使火焰蔓延至液体表面的最低温度，修正到101.3kpa大气压下，即为闪点。在规定试验条件下，试验火焰引起试样蒸气着火且至少持续燃烧5秒的最低温度，修正到101.3kpa大气压下，即为燃点。闪点是表征易燃可燃液体火灾危险性的一项重要参数,在消防工作中有着重要意义：闪点是可燃液体生产、储存场所火灾危险性分类的重要依据,是甲、乙、丙类危险液体分类的依据。此外闪点还是选择灭火剂和确定灭火强度的依据。

现有技术中主要是操作员用肉眼来判断的闪点是否出现，一则会因为人眼疲劳出现失误，二则长时间盯着开口杯不利于操作人员的健康。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种采用ccd方式测定开口闪点的方法和系统，该技术方案能够自动识别闪火，至少解放部分人员劳力，避免人眼识别出现的失误，保证结果的准确有效。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种采用ccd方式测定开口闪点的方法，包括以下步骤：

(1)采集无点火、无闪火的原始图像；

(2)对测试油杯内的油样进行加热，

(3)在上述加热的过程中采集实时图像；

(4)对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火；

(5)未出现闪火则重复步骤(2)至(4)；

(6)出现闪火时记录油样的温度为闪点。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，步骤(3)中，采集实时图像的方法为：

当温度从预置温度每上升单位温度，停止加热油样；

点火的点火头扫过油样上部；

点火头扫过油样上部时采集油样的实时图像。

目前由于现有仪表中采用人眼观察，还存在无法准确判断试样液面上的任何一点是否出现闪火、容易将试验火焰周围产生的淡蓝色光环与真正的闪火相混淆而误判的情况，严重影响测量的准确性。

有鉴于此，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，步骤(4)中，对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火的方法为：

4.1、点火头点火时，采集有点火、无闪火的特征图像；

4.2、根据特征图像确定，点火头区域的图像特征；

4.3、在实时图像中排除符合点火头区域的图像特征的区域后与原始图像对比，若实时图像中存在某区域与原始图像中相应区域的亮度差值大于预设值则认定出现闪火。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，步骤(2)中，还包括起火预警步骤：

2.1、油样加热至预置温度之前，采集油样的预警图像；

2.2、对比预警图像与原始图像，判断是否起火；

2.3、若起火，则报警。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，还包括：(7)对闪点进行校验：

比较所述闪点与最初点火温度，若差值小于预设阀值，则该闪点无效；若差值不小于预设阀值，则该闪点为有效闪点。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，(8)根据闪火时的条件对闪点进行修正。

本发明还提供了相应的一种采用ccd方式测定开口闪点的系统，包括：

加热装置，用于对油杯内的油样进行加热；

点火头，用于点火后扫过油样上部；

ccd采集装置，用于采集无点火、无闪火的原始图像，并将其发送给处理器，还用于采集点火后的点火头扫过油样上部时的实时图像，并将其发送给处理器；

温度采集装置，用于采集油样的实时温度数据，并将其发送给处理器；

处理器，用于对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火，还用于在出现闪火时，记录油样的温度为闪点。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，采集实时图像的方法为：

当温度从预置温度每上升单位温度，停止加热油样；

点火的点火头扫过油样上部；

点火头扫过油样上部时采集油样的实时图像。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，所述ccd采集装置，还用于在所述点火头点火时，采集有点火、无闪火的特征图像，并将其传递给处理器；

所述处理器对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪点的具体方法的为：

在点火头点火时，控制所述ccd采集装置采集有点火、无闪火的特征图像；

根据特征图像确定点火头区域的图像特征；

在实时图像中排除符合点火头区域的图像特征的区域后与原始图像对比，若实时图像中存在某区域与原始图像中相应区域的亮度差值大于预设值则认定出现闪火。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，所述处理器，还用于：

油样加热至预置温度之前，控制ccd采集装置采集油样的预警图像；

对比预警图像与原始图像，判断是否起火；

若起火，则示警。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，所述处理器，还用于比较所述闪点与最初点火温度，若差值小于预设阀值，则该闪点无效；若差值不小于预设阀值，则该闪点为有效闪点。

进一步地，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，所述处理器，还用于根据闪火时的条件对闪点进行修正。

本发明的有益效果如下：

1、采用ccd技术对闪火是否出现进行自动识别，解放劳动力，节约人工成本，也能保护操作人员的眼睛；

2、通过对于点火头区域图像特征的排除，能够有效去除点火火焰的蓝光干扰，提高测定结果的准确性；

3、起火预警的步骤能够防止操作人员将预置温度设置过高(高于闪点)，防止事故发生。

附图说明

图1为本发明一个实施例的采用ccd方式测定开口闪点的方法流程图。

图2为本发明起火报警步骤的流程图。

图3为本发明判断是否出现闪火的流程图。

图4为本发明一个实施例的采用ccd方式测定开口闪点的系统结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

为了解决背景技术中提到的人工肉眼识别存在失误和损害健康的不足，发明人经过多次研究，提出了利用ccd方式来测定的开口闪点的技术方案，以代替人眼识别闪火，一则解放人工劳力，保护人员健康，二则提高识别准确度，避免人眼识别产生的失误。

ccd，英文全称：charge-coupleddevice，中文全称：电荷耦合元件。可以称为ccd图像传感器,也叫图像控制器。ccd是一种半导体器件，能够把光学影像转化为电信号。ccd上植入的微小光敏物质称作像素(pixel)。一块ccd上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。ccd的作用就像胶片一样，但它是把光信号转换成电荷信号。ccd上有许多排列整齐的光电二极管，能感应光线，并将光信号转变成电信号，经外部采样放大及模数转换电路转换成数字图像信号。

如图1所示，本发明公开了一种采用ccd方式测定开口闪点的方法，用于实现自动测定油品的闪点，包括如下步骤：

s100、采集无点火、无闪火的原始图像；

s200、对测试油杯内的油样进行加热，

s300、在上述加热的过程中采集实时图像；

s400、对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火；

s500、未出现闪火则重复步骤s200至s400；

s600、出现闪火时记录油样的温度为闪点。

在现有技术中，通过人眼观察闪火时，是人体视觉神经根据眼球接受到的闪火出现时的光信号来直接判断出现闪火，容易造成误判。而本发明的上述步骤，则是通过将无闪火和有闪火的图像对比，来准确判断出是否出现了闪火的情况，相对于现有技术中的人眼识别准确。

其中，步骤s200包括起火预警步骤。起火预警的步骤可以用于普通的防火，也可以用于防止用户将预置温度设置得低于油品的闪点。在本实施例中，所述起火预警的步骤如图2所示，包括：

s201、油样加热至预置温度之前，采集油样的预警图像；所述预警图像为在油样加热至预置温度之前ccd装置采集的油样的图像。

s202、对比预警图像与原始图像，判断是否起火；是否起火可以根据预警图像与无点火、无闪火的原始图像的对比结果来判断。例如，若预警图像与原始图像相比，出现亮度明显大于原始图像的区域则说明有起火现象(这里的亮度明显大于原始图像可为点火时的图像亮度和原始图像的亮度差值大于原始图像亮度的50％，则认定亮度明显大于原始图像，出现起火)。

s203、若起火，则报警。

若在加热至预置温度之前未发生起火现象，则进行s300步骤以获取实时图像。在本实施例中，步骤s300采集实时图像包括：

当温度从预置温度每上升单位温度，停止加热油样；单位温度可根据用户需求设置，一般设置为2℃。控制点火的点火头扫过油样上部；点火头扫过油样上部时采集油样的实时图像。

由于现有仪表中采用人眼观察，还存在无法准确判断试样液面上的任何一点是否出现闪火、容易将试验火焰周围产生的淡蓝色光环与真正的闪火相混淆而误判的情况，严重影响测量的准确性。有鉴于此，上述的采用ccd方式测定开口闪点的方法，步骤s400中，对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火的方法如图3所示：

s401、点火头点火时，采集有点火、无闪火的特征图像；

s402、根据特征图像确定点火头区域的图像特征；

s403、在实时图像中排除符合点火头区域的图像特征的区域后与原始图像对比，若实时图像中存在某区域与原始图像中相应区域的亮度差值大于预设值(此时可认定出现明亮区域)则认定出现闪火。

通过上述步骤，能够排除点火头的火焰光晕在对比过程中产生的影响，防止误判。

本实施例还提供了对于测定结果的闪点的校验步骤s700：

比较所述闪点与最初点火温度，若差值小于预设阀值，则该闪点无效；若差值不小于预设阀值(本实施例中为参照国际标准的18℃)，则该闪点为有效闪点。

确定有效闪点后，还可以根据闪火时的条件对闪点进行修正，s800。修正后的数据标准大气压下的闪点数据。

同时，本实施例还提供了与上述方法相对应的系统，如图4所示，包括：

加热装置(本实施例中为凹形加热器)，用于对油杯内的油样进行加热；

点火头(可以是电子点火也可以是气体点火点火头)，用于点火后扫过油样上部；

ccd采集装置，用于采集无点火、无闪火的原始图像，并将其发送给处理器，还用于采集点火后的点火头扫过油样上部时的实时图像，并将其发送给处理器；

温度采集装置，用于采集油样的实时温度数据，并将其发送给处理器；

处理器(本实施例中采用的处理器为nxp的lpc1788)，用于对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火，还用于在出现闪火时，记录油样的温度为闪点。

在本实施例中，点火头运动的轨迹上部可以加装黑色的圆弧状挡板，这样就可采用机械式的方法屏蔽ccd摄像头接收到点火头及其周围淡蓝色光环发出的光线，以免控制器误将点火头及火焰周围产生的淡蓝色光环判断为闪火，有助于提高识别精度。

上述系统采集实时图像的方法为：当温度从预置温度每上升单位温度，处理器控制加热装置停止加热油样；而后处理器控制点火的点火头(点火头的点火动作也可由处理器控制)扫过油样上部；点火头扫过油样上部时处理器控制ccd采集装置采集油样的实时图像。

所述ccd采集装置，还用于在所述点火头点火时，采集有点火、无闪火的特征图像，并将其传递给处理器；

所述处理器对比实时图像和原始图像，判断是否出现闪火的具体方法的为：在点火头点火时，控制所述ccd采集装置采集有点火、无闪火的特征图像；根据特征图像确定点火头区域的图像特征；在实时图像中排除符合点火头区域的图像特征的区域后与原始图像对比,若实时图像中存在某区域与原始图像中相应区域的亮度差值大于预设值(此时可认定出现明亮区域)则认定出现闪火。

进一步地，所述处理器还用于实现起火预警的功能，具体步骤为：

油样加热至预置温度之前，控制ccd采集装置采集油样的预警图像；对比预警图像与原始图像，判断是否起火；若起火，则示警。示警功能可以采用现有技术中常规的示警模块与处理器连接来实现(当处理器判断出现起火时，输出信号给示警模块示警)，也可以通过与处理器连接的计算机或触摸显示器实现(当处理器判断出现起火时，输出信号给计算机或触摸显示器以显示相关信息示警)。

在校验步骤中，所述处理器还用于比较所述闪点与最初点火温度，若差值小于预设阀值，则该闪点无效；若差值不小于预设阀值，则该闪点为有效闪点。

所述处理器，还用于根据闪火时的条件对闪点进行修正。修正可由本领域技术人员采用常规技术手段实现，如处理器根据闪火时的环境气压温度等条件来将检测的数据修正为标准气压下数据。

本实施例中的系统进行测定开口闪点的一种流程如下：

处理器控制ccd采集装置对准油杯内油样，采集无点火、无闪火的原始图像，并存储该原始图像；

油样准备好后，温度采集装置采集油样的实时温度数据，并将其发送给处理器；处理器控制加热装置对油杯内的油样进行加热。

在油样开始被加热至预置温度之前，处理器控制ccd采集装置采集油样的预警图像，并随时将对比预警图像与原始图像以判断是否起火；若起火，则示警，示警的同时停止对油样加热。此时说明预置温度设置过高，操作人员需要调整设置重新开始测定。若油样加热至预置温度之前未发生起火，则在加热至预置温度2℃时，处理器控制加热装置停止对油样加热，并且控制点火头点火后扫过所述油样上部。处理器在点火头扫过油样表面时采集油样的实时图像，并且处理器还采集点火头点火后有点火、无闪火的特征图像。在获取到实时图像后，处理器将实时图像与原始图像进行对比，对比时，处理器首先根据有点火无闪火的特征图像提取的点火头区域的图像特征将相应区域由实时图像中排除，以避免点火头的火焰对于判断闪火的影响。若出现较亮区域，则说明出现了闪火；出现闪火时，记录下采集该实时图像时温度采集装置采集的油样的实时温度，该温度即为闪点。若没有出现闪火，则处理器控制加热装置再次对油样进行加热，直至油样温度高于上述采集实时图像时温度2℃时再次停止加热，处理器再次控制点火头扫过所述油样上部，以便再次获取实时图像，将实时图像与原始图像进行对比，判断是否出现闪火。重复上述步骤直至实时图像中出现闪火。点火头多次扫过油样上部时，相邻的两次扫过油样的方向相反(例如第一次扫过所述油样时为由右向左，第二次扫过时就为由左向右)，如此，油样蒸汽会降低点火头扫过油样上部时对油样蒸汽的干扰，提高准确性(若点火头沿着一个方向扫过油样上部，则会将油样蒸汽扫向同一方向积聚，点火头再次扫过油样上部时，由于油样蒸汽的缺乏，不易发生闪火现象)。

出现闪火现象后，处理器于比较记录下的闪点与最初点火温度，若差值小于18℃，则该闪点无效；若差值不小于18℃，则该闪点为有效闪点。确定有效闪点后处理器还根据闪火时的条件(气压湿度等)对闪点进行修正。

本发明采用ccd技术对闪火是否出现进行自动识别，解放劳动力，节约人工成本，也能保护操作人员的眼睛；通过对于点火头区域图像特征的排除，能够有效去除点火火焰的蓝光干扰，提高测定结果的准确性；起火预警的步骤能够防止操作人员将预置温度设置过高(高于闪点)，防止事故发生。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。