专利名称：烟道烟尘颗粒的视觉采样系统及监测方法
技术领域：
本发明涉及一种检测采样系统，特别涉及一种烟道烟尘颗粒的视觉采样 系统。
背景技术：
随着人类对烟尘污染危害性的认识的深入，人们对各污染源排放的烟尘 的浓度和粒径提出了更高的要求，各国政府也相应制定了各种排放标准和法 规。污染物排放总量的控制是一项复杂的系统工程，而确定污染物的排放量 是总量控制的基础。污染物的排放量的测量需要一定的检测手段，检测结果 是衡量各污染单位排放量的最直接、最有说服力的凭证。对于烟尘控制而言， 测得烟尘排放浓度可以进一步计算出在一定时间内排放源的总体排放水平。 因此，研制在线连续测量烟尘颗粒物粒径和浓度的仪器系统，对控制大气污 染有着极为重要的意义。
烟道烟尘颗粒的取样是实现烟尘排放在线实时检测的首要部分。因此， 对于采用计算机视觉技术的烟道烟尘在线监测系统，能够清晰地高质量获取 烟道的图像信息是系统成败的关键。
烟道是一个密闭的环境，其内壁粘附者烟尘颗粒。如果采用通常手段摄 取图像，由于作为背景的烟道内壁与烟道中流动的烟尘颗粒具有同样的颜色， 因此获取的只是没有任何内容的单色图像，无法从中分辨或识别出烟尘颗粒。
发明内容
本发明是针对现有缺乏有效的烟道烟尘颗粒图像获取和监测技术的问 题，提出了一种烟道烟尘颗粒的视觉采样方法，能够清晰地高质量获取烟道的图像信息，等价地反映了烟囱和最终被排入大气中的烟尘颗粒情况。
本发明的技术方案为 一种烟道烟尘颗粒的视觉采样系统，包括能反映 排入大气中的烟尘颗粒情况的烟道及烟气排放通道，其特征在于还包括图像 传感器、照明光源、隔热气幕帘、图像采集卡、计算机，图像传感器和照明 光源安装在烟气排放通道的同侧面开口处，其中图像传感器和侧面开口处中 间安装隔热气幕帘，防止和清除窗口表面粘附烟尘颗粒，照明光源安装角度 使照明光源的光轴与图像传感器的水平摄像轴线相交于烟道的中间位置，保 证图像传感器的聚焦面有足够的照度，图像传感器获取烟道中的烟尘图象信 息通过图像采集卡送入计算机内。
本发明的有益效果在于本发明实现烟尘排放在线实时检测，对控制大 气污染提供有力的依据。
图1是本发明烟道烟尘颗粒的视觉采样方法示意图。
具体实施例方式
如图1所示本发明烟道烟尘颗粒的视觉采样方法示意图，烟道8是一个 黑暗的密封体，因此采集图像必须借助一定的光源l，此处采用铯灯产生均匀 的平行光。图像传感器2和照明光源1安装在烟气排放通道8的侧面开口处。 此处的烟道是烟气排放通道(锅炉一〉静电除尘装置一〉烟道一〉烟囱)的一部 分，它等价地反映了烟囱和最终被排入大气中的烟尘颗粒4情况。为保证图 像传感器能够正常工作的环境温度条件，在图像传感器2对应的烟气排放通
道的侧面开口安装一隔热气幕帘3，它采用耐热的高透光石英玻璃隔绝烟道内
部的高温，气幕帘技术可以防止和清除窗口表面粘附烟尘颗粒，否则窗口表面产生的积尘会使图像传感器不能清晰甚至无法获取烟道内部的图像。安装
图像传感器2和照明光源1时，使照明光源的光轴5与图像传感器的水平摄 像轴线7相交于烟道的中间位置，即采样区6，光源安装的位置和光轴倾斜的 角度保证图像传感器的聚焦面有足够的照度，但又不照亮成象的背景，这样 可以清晰地获取烟道8中间的烟尘图象信息。如果安装不能满足如此要求， 那么烟尘颗粒在同色的背景上是难以辨认的。图像采集卡9将图像传感器2 的图像信息转换为数字形式后送入计算机，工控计算机10将数据存储并显示， 亦可以通过计算机应用软件来达到监视测量报警功能。
工控计算机通过软件对数据进行处理、显示，自由定义参数和设定参数 值生成图表，设定极限值报警，形成可随时监视烟尘浓度并报警的监测系统， 举例具体监测软件操作步骤如下
1、 设定烟尘测量程序运行起始时间；
2、 设定烟尘粒度极限设置，即报警参数设定；
3、 对比参数极限设置，得出对比曲线；
4、 光源正常/异常指示，光源正常时为绿色，如果异常变为红色，表示光源 可能坏了或光源亮度衰减过大，需要更换灯泡；
5、 颗粒直径(X轴) 一颗粒数(Y轴)直方图显示；
6、 数据曲线显示，时间一粒度(％)图形，横轴对应数据记录时间，纵轴对 应烟尘粒度；
7、 报警喇叭开关打开，烟尘粒度大于设定值，将发出报警声；
8、 自动打印报警数据功能开关打开，设定自动打印报警数据的时间跨度值， 即发出报警时刻前、后的时间长度值；烟尘粒度大于设定值时，根据设定的时间值自动打印数据曲线，显示超标值和时间。
以上设置操作可根据具体的需要选定设定，以实现在线实时监测与报警 的功能。
权利要求
1、一种烟道烟尘颗粒的视觉采样系统，包括能反映排入大气中的烟尘颗粒情况的烟道及烟气排放通道，其特征在于还包括图像传感器、照明光源、隔热气幕帘、图像采集卡、计算机，图像传感器和照明光源安装在烟气排放通道的同侧面开口处，其中图像传感器和侧面开口处中间安装隔热气幕帘，防止和清除窗口表面粘附烟尘颗粒，照明光源安装角度使照明光源的光轴与图像传感器的水平摄像轴线相交于烟道的中间位置，保证图像传感器的聚焦面有足够的照度，图像传感器获取烟道中的烟尘图象信息通过图像采集卡送入计算机内。
2、 根据权利要求l所述的烟道烟尘颗粒的视觉采样系统，其特征在于所述隔 热气幕帘采用耐热的高透光石英玻璃隔绝烟道内部的高温。
3、 根据权利要求l所述的烟道烟尘颗粒的视觉采样系统，其特征在于所述照 明光源采用铯灯产生均匀的平行光。
4、 一种烟道烟尘颗粒的视觉采样监测方法，计算机从烟道烟尘颗粒的视觉采样系统得到数据后，由监测软件对数据进行处理，具体操作步骤如下(1) 设定烟尘测量程序运行起始时间；(2) 设定烟尘粒度极限设置，即报警参数设定；(3) 对比参数极限设置，得出对比曲线；(4) 光源正常/异常指示，光源正常时为绿色，如果异常变为红色，表示光 源可能坏了或光源亮度衰减过大，需要更换灯泡；(5) 颗粒直径(X轴) 一颗粒数(Y轴)直方图显示；(6) 数据曲线显示，时间一粒度(％)图形，横轴对应数据记录时间，纵轴对应烟尘粒度；(7) 报警喇叭开关打开，烟尘粒度大于设定值，将发出报警声；(8) 自动打印报警数据功能开关打开，设定自动打印报警数据的时间跨度值， 即发出报警时刻前、后的时间长度值；烟尘粒度大于设定值时，根据设定的 时间值自动打印数据曲线，显示超标值和时间。
全文摘要
本发明涉及一种烟道烟尘颗粒的视觉采样系统及监测方法，反映排入大气中的烟尘颗粒情况的烟道的烟气排放通道口安装图像传感器和照明光源，图像传感器获取烟道中的烟尘图象信息通过采集卡进入计算机内进行数据处理，实现烟尘排放在线实时检测，对控制大气污染提供有力的依据。
文档编号G01N21/00GK101308081SQ20081003653
公开日2008年11月19日 申请日期2008年4月24日 优先权日2008年4月24日
发明者戴曙光, 穆平安, 金晅宏 申请人:上海理工大学