一种带有火焰识别探测器的加热炉燃烧器的制作方法

一种带有火焰识别探测器的加热炉燃烧器
[技术领域]
[0001]
本发明涉及加热炉燃烧器，尤其涉及一种带有火焰识别探测器的加热炉燃烧器。
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背景技术：
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[0002]
火焰检测器是加热炉炉膛安全监控系统中的重要设备，其作用是根据火焰的燃烧特性对燃烧工况进行实时检测，一旦火焰燃烧状态不满足正常条件或熄火时，按一定方式给出信号，保证加热炉灭火时停止燃料供应，它主要由探头和信号处理器两个部分组成。
[0003]
油田加热炉是油田上广泛使用的加热设备，用以加热油田生产中的多相混合液，油田加热炉如果火筒穿孔，多相混合液就会流进火筒里引起火灾，油田加热炉也需要安装火焰检测器，在油田加热炉漏油即进行火焰检测，以确认炉膛内是否存在因火筒漏油引发的非正常火焰。
[0004]
申请号为cn201110383554.0的发明公开了一种燃气燃烧器，包括燃烧头、控制器、人机交互装置、安装在燃烧头上的点火装置及火焰监测装置和与控制器分别连接的燃料装置及送风装置；送风装置包括与燃烧头进风管相对应的鼓风装置和安装在燃烧头进风管上的风压检测装置及风机驱动器；风机驱动器通过改变鼓风装置的频率来改变鼓风装置的出风量，风机驱动器上设有风机驱动器反馈；风压检测装置、风机驱动器反馈、风机驱动器和鼓风装置分别与控制器相连接。上述该发明的火焰监测装置采用安装在燃烧头壳体上的火焰传感器，用于监测燃气燃烧器是否点火成功，用于检测点火的火焰传感器是红外传感器，无法判断高温炉膛中是否存在非正常的火焰。
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技术实现要素：
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[0005]
本发明要解决的技术问题是提供一种火焰识别探测器能够判断高温炉膛是否存在非正常火焰的加热炉燃烧器。
[0006]
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种带有火焰识别探测器的加热炉燃烧器，包括燃烧器和ai图像识别火焰探测器，ai图像识别火焰探测器包括机壳和摄像装置，摄像装置包括摄像头和控制电路，机壳的前端包括摄像孔，摄像装置安装在机壳中，摄像头朝向摄像孔；燃烧器包括观察孔， ai图像识别火焰探测器固定在燃烧器观察孔处,所述的摄像孔朝向观察孔。
[0007]
以上所述的加热炉燃烧器，燃烧器包括送风机，送风机前端的安装接盘固定在燃烧器壳体的后板上，送风机的安装接盘包括所述的观察孔，ai图像识别火焰探测器机壳的前端固定在送风机的安装接盘上。
[0008]
以上所述的加热炉燃烧器，机壳的前端包括安装定位座，安装定位座的后部包括安装突缘，安装突缘包括复数个固定螺钉孔；所述的摄像孔位于安装定位座中，安装定位座的外周包括分开布置的多个定位突棱；安装定位座插入到所述的观察孔中，安装定位座的定位突棱由观察孔支承；安装突缘通过螺钉与送风机的安装接盘连接；机壳的外表面喷涂有纳米隔热漆。
[0009]
以上所述的加热炉燃烧器，ai图像识别火焰探测器包括风机和摄像头保护罩，风机安装要机壳内的后部，风机的出风口朝前；机壳的后部包括进风口，机壳的前部包括出风口，风机的出风口与机壳的出风口之间形成风道；摄像头安装在机壳内的前部，位于风道中；摄像头保护罩安装在摄像孔中。
[0010]
以上所述的加热炉燃烧器，所述的机壳包括左右分开的两个半壳，两个半壳通过螺钉连接；所述的摄像孔位于两个半壳之间，摄像孔包括环形凹槽；所述的摄像头保护罩为耐高温玻璃片，耐高温玻璃片嵌在摄像孔的环形凹槽中。
[0011]
以上所述的加热炉燃烧器，机壳的进风口和出风口位于第一半壳的侧面，所述的出风口包括副出风口和主出风口，副出风口包括按矩阵布置的多个阻尼散热孔，布置在电路主板下部的侧面；主出风口布置在摄像装置的摄像头的侧面，包括复数个栅格孔。
[0012]
以上所述的加热炉燃烧器，ai图像识别火焰探测器包括支架，支架固定在机壳的内侧；控制电路包括电路主板，电路主板固定在支架上，与风道的轴线正交；摄像头布置在电路主板上部的前方。
[0013]
以上所述的加热炉燃烧器，控制电路包括指示灯和通信线缆接头，指示灯固定在第一半壳的侧面，位于主出风口的下方；通信线缆接头固定在机壳后部的下端，通信线缆接头与电路主板电连接。
[0014]
以上所述的加热炉燃烧器，控制电路包括微控制单元和用于存储火焰图形数据的存储器。微控制单元包括启动信号输入端和火焰信号输出端，摄像头接微控制单元的数字摄像头接口,存储器与微控制单元连接，微控制单元通过通信总线与上位机连接。
[0015]
以上所述的加热炉燃烧器，ai图像识别火焰探测器包括以下步骤：
[0016]
1001)ai图像识别火焰探测器由上位机或启动信号输入端的控制信号触发进入到工作状态；
[0017]
1002)在工作状态下，ai图像识别火焰探测器开始图像识别工作，摄像头实时获取视频图像，并发送给微控制单元；
[0018]
1003)微控制单元根据摄像头获取的实时图像与存储的火焰特征训练图像的边界框及阈值做出比较，判断摄像头是否捕捉到火焰图像；
[0019]
1004)当微控制单元判断摄像头捕捉到火焰图像时，火焰信号输出端发出发现火焰的信号，或通过通过通信总线向上位机发出发现火焰的信号。
[0020]
本发明采用ai图像识别火焰探测器对燃烧器及炉腔的异常火焰进行探测，通过火焰图形进行判别，不会受到高温炉膛高温的影响，火焰识别的准确度高。
[附图说明]
[0021]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0022]
图1是本发明实施例加热炉燃烧器的主视图。
[0023]
图2是本发明实施例加热炉燃烧器的俯视图。
[0024]
图3是本发明实施例加热炉燃烧器的后视图。
[0025]
图4是本发明实施例加热炉燃烧器的左视图。
[0026]
图5是本发明实施例加热炉燃烧器的立体图。
[0027]
图6是本发明实施例ai图像识别火焰探测器的立体图。
[0028]
图7是本发明实施例ai图像识别火焰探测器的内部结构图。
[0029]
图8是本发明实施例ai图像识别火焰探测器的分解图。
[0030]
图9是本发明实施例ai图像识别火焰探测器控制电路的电路框图。
[具体实施方式]
[0031]
本发明实施例加热炉燃烧器的结构和原理如图1至图9所示，包括燃烧器和ai图像识别火焰探测器100。
[0032]
燃烧器包括燃烧器壳体40和送风机50，送风机50前端的安装接盘51固定在燃烧器壳体40的后板41上，送风机50的安装接盘51和后板41上有一个连通的观察孔(图中未示出)，ai图像识别火焰探测器机壳的前端通过螺钉固定在送风机50的安装接盘51上。
[0033]
本发明实施例ai图像识别火焰探测器100的结构如图6至图9所示，包括机壳10、摄像装置20、风机30和耐高温玻璃片19(镜头保护罩)，摄像装置20包括视频识别摄像头21和控制电路。
[0034]
机壳10包括在中间等分的左半壳10a和右半壳10b，左半壳10a和右半壳10b通过螺钉18连接。
[0035]
机壳10的前端有一个摄像孔11，风机30安装要机壳10内的后部，固定在左半壳10a与右半壳10b之间。机壳10的后部有一个进风口12，风机30 的出风口31朝向前方。机壳10的前部有出风口，风机30的出风口31与机壳 10的出风口之间形成风道10c。
[0036]
摄像装置20的摄像头21和电路主板22安装在机壳10内的前部，位于风道10c中。摄像装置20的摄像头21朝向摄像孔11，耐高温玻璃片19安装在摄像孔11中。
[0037]
机壳10的前端有一个安装定位座14，安装定位座14的后部有一个安装突缘15，安装突缘15上有两个固定螺钉孔151。安装定位座14插入到送风机的安装接盘51的观察孔中，安装定位座14的外周有4条沿周向均布的定位突棱 141。通过装定位座14定位突棱141与安装接盘51接触，由安装接盘51的观察孔支承，安装定位座14外周的定位突棱141可以减少与的观察孔接触面积，减小安装接盘51上的热量向ai图像识别火焰探测器100内部传导。机壳10 的外表面喷涂有纳米隔热漆，用以阻隔燃烧器热辐射的热量。
[0038]
摄像孔11位于安装定位座14中，位于左半壳10a和右半壳10b之间，摄像孔11中有一圈环形凹槽111。耐高温玻璃片19嵌在摄像孔11的环形凹槽 111中。
[0039]
摄像装置的支架25固定在右半壳10b的内侧。摄像装置20的电路主板22 固定在支架25上，与风道10c的轴线正交。摄像装置20的摄像头21安装在电路主板22上部的前方。
[0040]
机壳10的进风口12和出风口位右半壳10b的侧面。
[0041]
出风口13包括副出风口13b和主出风口13a，副出风口13b包括按矩阵布置的多个阻尼散热孔132，副出风口13b布置在电路主板22下部的右侧。主出风口副出风口13a布置在摄像头21的右侧，包括多个栅格孔131。
[0042]
控制电路还包括两个工作指示灯27和通信线缆接头28，工作指示灯27固定在右半壳10b的侧面，位于主出风口13a的下方。两个工作指示灯27包括一个电源指示灯，一个报警指示灯，报警指示灯在ai图像识别火焰探测器工作状态下为常亮，监测到火焰后转为闪烁显示。
[0043]
通信线缆接头28固定在机壳10后部的下端，通信线缆接头28的引脚与电路主板22
通过导线连接。
[0044]
控制电路包括微控制单元(mcu)、flash存储器、sdram存储器和sd 卡。微控制单元包括启动信号输入端和火焰信号输出端，视频识别摄像头21 (cmos图像相机)通过dcmi通信总线和微控制单元的dcmi接口与微控制单元的dma模块连接,flash存储器通过gspi通信总线与微控制单元的dma 模块连接，sdram存储器通过fmc通信总线和微控制单元的fmc接口与微控制单元的dma模块连接,sd卡通过sdio通信总线与微控制单元的dma模块连接。微控制单元通过485通信总线与上位机连接。启动信号输入端可以与控制开关连接，也可以与上位机连接；火焰信号输出端可以与开关管、光耦、继电器等驱动器件连接以驱动其它的电气设备，包括报警指示灯。
[0045]
如图9所示，本发明实施例的ai图像识别火焰探测器摄像装置的工作模式可以通过两种方式切换到工作模式：上位机通过发出工作指令或由启动信号输入端输入启动电平来切换ai图像识别火焰探测器摄像装置的工作模式。ai图像识别火焰探测器平时在休闲状态，当接收到输入启动信号后切换到工作状态开始识别工作，或，空闲状态下由485通信收到的上位机指令切换到正常状态开始识别工作
[0046]
工作状态下，ai图像识别火焰探测器开始图像识别工作，由cmos图像相机实时获取视频图像，微控制单元通过dcmi(digital camera interface)数字摄像头接口来获取图像数据，通过微控制单元的dma模块(直接存储器访问 (direct memory access))把图像数据移送至ram(32-bit sdram)中，微控制单元可以高速的获取图像数据，并将实时成像的图像数据作为训练图像。微控制单元提前将多种现有的火焰特征训练图像通过算法来确定火焰特征的边界框及阈值，作为参考数据。通过cmos图像相机获取的训练图像及多种火焰特征训练图像的边界框及阈值来确定神经网络。
[0047]
微控制单元根据cmos图像相机获取的实时图像与存储的多种火焰特征训练图像的边界框及阈值做出比较，判断cmos图像相机是否捕捉到火焰图像。
[0048]
flash和sd卡用于保存某一时刻由cmos图像相机实时获取的图像，后期可以将该图像的边界框及阈值作为参考，优化图像识别的准确度及可靠性。
[0049]
当微控制单元判断cmos图像相机捕捉到火焰图像时，gpio接口实时产生一个逻辑电平翻转，或通过485通信传递通信指令，告知上位机执行相应的动作。