基于火焰图像处理的熟料窑自动控制系统
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摘要
中国长城铝业公司氧化铝生产的整个工艺流程，主要分为拜尔法和烧结法，其中，熟料烧成是烧结法生产氧化铝的关键，它直接影响氧化铝产量的高低和主要经济技术指标的好坏。
孰料烧成生产过程中，降低能耗是最主要的控制目标之一，在保证熟料烧成产品质量的前提之下，节约熟料窑的给煤量可以直接达到降低能耗的目的。本文以熟料窑内火焰燃烧状态为研究与控制对象，应用图像处理技术对熟料窑火焰燃烧状态进行分析。以火焰分析系统为基础，开发的熟料窑在线检测监控系统为节能降耗创造了条件。
研究内容和成果有：
(1) 在对火焰燃烧的图像进行分析的基础上，提出了适合我公司熟料窑生产工艺技术条件和期望技术经济指标的火焰分析方法。
(2) 为解决目前熟料窑控制系统中普遍存在的、能够用于描述熟料窑综合情况的数据不足这一问题，研究了如何运用图像处理技术从火焰燃烧的实时图像中获取所需的关键参数的方法。向着实现对熟料窑的直接检测和控制迈出了探索性的一步。
(3) 以火焰图像数据分析的结果为基础，构造了一个完整的熟料窑生产过程监控系统。与常规监控系统相比，本系统大大增强了控制系统获取和处理外部信息的能力，能够确保整个控制系统具有理想的控制精度、良好的适应能力和鲁棒性。
该系统在中国长城铝业公司熟料窑生产中的应用结果表明，这一控制技术保证了本文提出的工艺技术条件得以稳定实现，达到了预期的经济技术指标，取得了显著的增产节能效果。因此，基于图像处理技术的熟料窑火焰分析系统可以广泛的推广应用于同类熟料窑和其它窑炉生产过程。
In Chinese Great Wall Aluminum Company whole production craft of the alumina the process to primarily is divided in Baier method and Shaojie method. Thereinto processed material burning is the key to produce the alumina in Shaojie method. It directly affects to the alumina yields high and low with primarily the quality of the economic technique target.
In this process center lower the energy to consume is one of the most control purposes. At guarantee the processed material burning the premise of the product quantity under economize the coal usage of the processed material kiln the deal can directly attain the purpose to lower the energy to consume. In this paper flames burn graphic in processed material kiln is regard as the actions and experiment research and control object. At the same time I proceed extensive and deep study for the application of image process technique in the processed material kiln flames analyze in the process.
The main work of the research process have with result
(1) Bring forward to suit processed material kiln of company to produce the craft technique the term with expect the technique the flames of the economic index sign the analysis the method on foundation towards flames burned that diagram resemble proceeds the analysis
(2) For the solution the question of inside of control system of processed material kiln that can used for to describing of widespread esse the data synthesize how not enough this problem of circumstance studied to make use of the image processing technique from the flames the image as inside obtain a method for key parameter for needing. The facing realizes to exceed with control outed the one step of the quested to the direct examination of processed material kiln.
(3) Regarding the result of the data analysis as the foundation we construct the production line of a complete and processed material kiln to supervise and control the system for foundation. Supervise and control system with normal regulations to compare this system to consumedly strengthened the control system to obtain with the ability of handling the exterior information. Whole control system that it can insure control accuracy - the good adapt ability and robust
Application result that that system is in the Chinese Great Wall aluminum company the processed material kiln of company produce the inside to express this control technique guaranteed the economic technique index sign that bring up of this text that can stability of term of craft technique realizes to come to due to is anticipant to obtain the result of great increase production and economy energy. Therefore according to the processed material kiln that image precess technique flames analysis system can extensive expansion application in the of the same kind the production line of the processed material kiln.
孰料烧成生产过程中，降低能耗是最主要的控制目标之一，在保证熟料烧成产品质量的前提之下，节约熟料窑的给煤量可以直接达到降低能耗的目的。本文以熟料窑内火焰燃烧状态为研究与控制对象，应用图像处理技术对熟料窑火焰燃烧状态进行分析。以火焰分析系统为基础，开发的熟料窑在线检测监控系统为节能降耗创造了条件。
研究内容和成果有：
(1) 在对火焰燃烧的图像进行分析的基础上，提出了适合我公司熟料窑生产工艺技术条件和期望技术经济指标的火焰分析方法。
(2) 为解决目前熟料窑控制系统中普遍存在的、能够用于描述熟料窑综合情况的数据不足这一问题，研究了如何运用图像处理技术从火焰燃烧的实时图像中获取所需的关键参数的方法。向着实现对熟料窑的直接检测和控制迈出了探索性的一步。
(3) 以火焰图像数据分析的结果为基础，构造了一个完整的熟料窑生产过程监控系统。与常规监控系统相比，本系统大大增强了控制系统获取和处理外部信息的能力，能够确保整个控制系统具有理想的控制精度、良好的适应能力和鲁棒性。
该系统在中国长城铝业公司熟料窑生产中的应用结果表明，这一控制技术保证了本文提出的工艺技术条件得以稳定实现，达到了预期的经济技术指标，取得了显著的增产节能效果。因此，基于图像处理技术的熟料窑火焰分析系统可以广泛的推广应用于同类熟料窑和其它窑炉生产过程。
In Chinese Great Wall Aluminum Company whole production craft of the alumina the process to primarily is divided in Baier method and Shaojie method. Thereinto processed material burning is the key to produce the alumina in Shaojie method. It directly affects to the alumina yields high and low with primarily the quality of the economic technique target.
In this process center lower the energy to consume is one of the most control purposes. At guarantee the processed material burning the premise of the product quantity under economize the coal usage of the processed material kiln the deal can directly attain the purpose to lower the energy to consume. In this paper flames burn graphic in processed material kiln is regard as the actions and experiment research and control object. At the same time I proceed extensive and deep study for the application of image process technique in the processed material kiln flames analyze in the process.
The main work of the research process have with result
(1) Bring forward to suit processed material kiln of company to produce the craft technique the term with expect the technique the flames of the economic index sign the analysis the method on foundation towards flames burned that diagram resemble proceeds the analysis
(2) For the solution the question of inside of control system of processed material kiln that can used for to describing of widespread esse the data synthesize how not enough this problem of circumstance studied to make use of the image processing technique from the flames the image as inside obtain a method for key parameter for needing. The facing realizes to exceed with control outed the one step of the quested to the direct examination of processed material kiln.
(3) Regarding the result of the data analysis as the foundation we construct the production line of a complete and processed material kiln to supervise and control the system for foundation. Supervise and control system with normal regulations to compare this system to consumedly strengthened the control system to obtain with the ability of handling the exterior information. Whole control system that it can insure control accuracy - the good adapt ability and robust
Application result that that system is in the Chinese Great Wall aluminum company the processed material kiln of company produce the inside to express this control technique guaranteed the economic technique index sign that bring up of this text that can stability of term of craft technique realizes to come to due to is anticipant to obtain the result of great increase production and economy energy. Therefore according to the processed material kiln that image precess technique flames analysis system can extensive expansion application in the of the same kind the production line of the processed material kiln.
引文
[1] 王姝华、曹阳、李佐、蔡士杰，连通区的页面分割与分类方法，计算机辅助设计与图形学学报 2002 01
[2] 张芹、吴慧中、谢隽毅、张正军，基于粒子系统的火焰模型及其生成方法研究，计算机辅助设计与图形学学报 2001 01
[3] 王小铭，分形图案的构图艺术及其计算机实现，计算机辅助设计与图形学学报 2001 01
[4] 潘成胜、孙巧英、王琰，图象数据读取方法及阈值分割技术，电脑开发与应用 2000 01
[5] 葛永慧，扫描图像线状要素的粘连分离，工程图学学报 2001 02
[6] 凌玲、凌卫新，彩色图像量化的FSCAMMD聚类算法，工程图学学报 2001 03
[7] 刘永军、李宏男，一种画二维温度场彩色云图的新方法，工程图学学报 2001 04
[8] 马宝甫，张亚英，郝振刚，马雷，FIX工控组态软件及其在油田注水站监控系统中的应用，工业控制计算机，2001 01
[9] 王卫华等，基于彩色图像的机器人视觉的声纳实现，《计算机自动测量与控制》，2000．4
[10] 白玉鹏、李明明，基于VB的爆炸参数自动测试系统的开发和应用，《计算机自动测量与控制》，2000增刊，P47-49
[11] 张志龙、曹成倜，示温漆颜色温度特性分析与温度识别系统，《计算机自动测量与控制》，2000-3，P20-24
[12] 张玉强、刘生春，一种基于实时数据采集系统的数据处理方法，《计算机自动测量与控制》，2000-2，P45-48
[13] 姚鸿勋，刘明宝等，基于彩色图像的色系坐标变换的面部定位与跟踪法，计算机学报2000年02期
[14] 彭富春，陈火旺，一种视频缓冲和凋度策略的研究和实现，计算机应用研究2001年10期
[15] 沈兰荪，压缩域图像／视频信息处理技术的研究，计算机自动测量与控制2000年05期
[16] 陈果，左洪福，基于模糊聚类分析的彩色磨粒图像目标提取，数据采集与处理2001年03期
[17] 刘立海，王延平，棉花等级分类的预处理和特征提取，数据采集与处理2001年02期
[18] 韩军，熊璋，孙文彦，龚声蓉，自动分割及跟踪视频运动对象的一种实现方法，中国图象图形学报2001年08期
[19] 杜啸晓，杨新，施鹏飞，一种新的基于区域和边界的图象分割方法，中国图象图形学报2001年08期
[20] 凌玲，一种用于彩色图象量化的快速聚类算法，中国图象图形学报2001年08期
[21] (日)田村秀行等著，赫荣威等泽，北京师范大学出版社，1986年
[22] 张远鹏等著，计算机图像处理技术基础，北京大学出版是，1996年
[23] 孙即祥著，数字图像处理，河北教育出版社，1993年
[24] 何克忠、郝忠恕编著，计算机控制系统-分析与设计，清华大学出版社，1988年
[25] 周新伦等著，数字图像处理，国防工业出版社，1986年
[26] 姚庆栋等著，图像编码基础，人民邮电出版社，1984年
[27] 郭德方著，遥感图像的计算机处理和模式识别，电子工业出版社，1987年
[28] 荆其成等著，色度学，科学出版社，1979年
[29] 姚启均著，光学教程，人民教育出版社，1989年
[30] (德)H．舍思弗尔德著，图像通讯原理，电子工业出版社，1987年
[31] Image processing Handbook, DATA TRANSLATION Inc., 1990年
[32] J．W．顾德门著，傅立叶光学导论，詹达三等译，科学出版社，1979年
[33] A.E. JACQUIN, Fractal Image Coding: A Review, PROCEEDINGS of The IEEE, vol 81, NO 10,October 1993
[34] (日)前田光治主编，毕厚杰等译：图像通信，人民邮电出版社，1982年
[35] 邹理和，吴兆熊等编著，数字信号处理(上、下)，国防工业出版社，1980年
[36] 陈永彬编：数字信号处理，南京工学院出版社，1987年
[37] 王世一编著：数字信号处理，北京工学院出版社，1987年
[38] 孙仲康、沈振康：数字图象处理及其应用，国防工业出版社，1985年
[39] [美]W．K．普拉特著，高荣坤等译：数字图象处理学，科学出版社，1984年
[40] [美]A．罗森菲尔德主编，陈彩延等译：数字图象分析，科学出版社，1982年
[41] [日]宫川渡部编著，马喜延等译：图像电子学基础，人民邮电出版社，1985年
[42] [美]A罗森菲尔德，A．C．卡克著，余英林等译：数字图象处理，人民邮电出版社，1982年
[43] [日]土井康弘，安藤敏著，王宝兴等译：图象处理概论，原子能出版社，1986年
[44] [美]黄煦涛主编，徐元培译：图象处理和数字滤波科研成果，科学出版社，1980年
[45] [苏]格里申著，朱检保译：用计算机自动处理摄影图像，国防工业出版社，1979年
[46] [美]帕夫利迪斯著，吴成柯译：计算机图形显示和图象处理的算法，科学出版社，1987年
[47] Gold b.and Rader C.M.：信号的数字处理，地质出版社，1980年
[48] D.CC Wang Vagnucci AH.Licc, Gradient Inverse Weighted Something Scheme and evaluation of lts Performance CGIP 6,167-187
[49] 陈廷标等编著：数字图象处理．人民邮电出版社，1990年
[50] 程民德，沈燮昌编著：图象识别导论．上海科学技术出版1983年：2—5
[51] 文贡坚，王润生编著：基于模糊决策的快速识别多类目标的方法—模式识别与人工智能，1997年
[52] 孙龙祥，程义民，王以孝，孙启林等编著：深度图像分析，电子工业出版社，1996年
[53] 吴伯修等编著：信息论与编码，电子工业出版社，1987年
[54] 刘富强、于洪珍、马小平等编著：煤矿调度室多媒体监视研究，中国矿业大学学报．1998．27(1)：23-26
[55] 刘富强等编著：煤矿多媒体监测监控系统及其关键技术研究，煤炭学报1998．23(4)：412-416
[56] 沈清、汤霖编著：模式识别导论，国防科技大学出版社，1991年
[57] Steve Heller著，木杉等译，Windows图像处理实用技术和范例，学苑出版社，1994
年
[58] D．H．巴拉德，C．W布朗著，玉东泉等译：计算机视觉，科学出版社，1987年
[59] 边肇棋等编著：模式识别，清华大学出版社，1988年
[60] 高文、陈熙林等编著：计算机视觉——算法及原理，清华大学出版社，广西科技出版社，1988年
[61] 田捷等编著：实用图像分析与处理技术，电子工业出版社1995年
[62] 李兰友、庄国瑜、秦卫光编著，Visual Basic绘图与图像处理，人民邮电出版社，1999年
[63] [美]Eric Brierley、Anthony Prince、David Rinaldi著，王建华等译，Visual Basic 6开发人员指南，机械工业出版社，1999年
[64] [美]Christopher J.Bockmann、Lars Klander、Lingyan Tang著，程志锐等译，Visual Basic程序员实用例库，电子工业出版社，1999年
[2] 张芹、吴慧中、谢隽毅、张正军，基于粒子系统的火焰模型及其生成方法研究，计算机辅助设计与图形学学报 2001 01
[3] 王小铭，分形图案的构图艺术及其计算机实现，计算机辅助设计与图形学学报 2001 01
[4] 潘成胜、孙巧英、王琰，图象数据读取方法及阈值分割技术，电脑开发与应用 2000 01
[5] 葛永慧，扫描图像线状要素的粘连分离，工程图学学报 2001 02
[6] 凌玲、凌卫新，彩色图像量化的FSCAMMD聚类算法，工程图学学报 2001 03
[7] 刘永军、李宏男，一种画二维温度场彩色云图的新方法，工程图学学报 2001 04
[8] 马宝甫，张亚英，郝振刚，马雷，FIX工控组态软件及其在油田注水站监控系统中的应用，工业控制计算机，2001 01
[9] 王卫华等，基于彩色图像的机器人视觉的声纳实现，《计算机自动测量与控制》，2000．4
[10] 白玉鹏、李明明，基于VB的爆炸参数自动测试系统的开发和应用，《计算机自动测量与控制》，2000增刊，P47-49
[11] 张志龙、曹成倜，示温漆颜色温度特性分析与温度识别系统，《计算机自动测量与控制》，2000-3，P20-24
[12] 张玉强、刘生春，一种基于实时数据采集系统的数据处理方法，《计算机自动测量与控制》，2000-2，P45-48
[13] 姚鸿勋，刘明宝等，基于彩色图像的色系坐标变换的面部定位与跟踪法，计算机学报2000年02期
[14] 彭富春，陈火旺，一种视频缓冲和凋度策略的研究和实现，计算机应用研究2001年10期
[15] 沈兰荪，压缩域图像／视频信息处理技术的研究，计算机自动测量与控制2000年05期
[16] 陈果，左洪福，基于模糊聚类分析的彩色磨粒图像目标提取，数据采集与处理2001年03期
[17] 刘立海，王延平，棉花等级分类的预处理和特征提取，数据采集与处理2001年02期
[18] 韩军，熊璋，孙文彦，龚声蓉，自动分割及跟踪视频运动对象的一种实现方法，中国图象图形学报2001年08期
[19] 杜啸晓，杨新，施鹏飞，一种新的基于区域和边界的图象分割方法，中国图象图形学报2001年08期
[20] 凌玲，一种用于彩色图象量化的快速聚类算法，中国图象图形学报2001年08期
[21] (日)田村秀行等著，赫荣威等泽，北京师范大学出版社，1986年
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[23] 孙即祥著，数字图像处理，河北教育出版社，1993年
[24] 何克忠、郝忠恕编著，计算机控制系统-分析与设计，清华大学出版社，1988年
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[26] 姚庆栋等著，图像编码基础，人民邮电出版社，1984年
[27] 郭德方著，遥感图像的计算机处理和模式识别，电子工业出版社，1987年
[28] 荆其成等著，色度学，科学出版社，1979年
[29] 姚启均著，光学教程，人民教育出版社，1989年
[30] (德)H．舍思弗尔德著，图像通讯原理，电子工业出版社，1987年
[31] Image processing Handbook, DATA TRANSLATION Inc., 1990年
[32] J．W．顾德门著，傅立叶光学导论，詹达三等译，科学出版社，1979年
[33] A.E. JACQUIN, Fractal Image Coding: A Review, PROCEEDINGS of The IEEE, vol 81, NO 10,October 1993
[34] (日)前田光治主编，毕厚杰等译：图像通信，人民邮电出版社，1982年
[35] 邹理和，吴兆熊等编著，数字信号处理(上、下)，国防工业出版社，1980年
[36] 陈永彬编：数字信号处理，南京工学院出版社，1987年
[37] 王世一编著：数字信号处理，北京工学院出版社，1987年
[38] 孙仲康、沈振康：数字图象处理及其应用，国防工业出版社，1985年
[39] [美]W．K．普拉特著，高荣坤等译：数字图象处理学，科学出版社，1984年
[40] [美]A．罗森菲尔德主编，陈彩延等译：数字图象分析，科学出版社，1982年
[41] [日]宫川渡部编著，马喜延等译：图像电子学基础，人民邮电出版社，1985年
[42] [美]A罗森菲尔德，A．C．卡克著，余英林等译：数字图象处理，人民邮电出版社，1982年
[43] [日]土井康弘，安藤敏著，王宝兴等译：图象处理概论，原子能出版社，1986年
[44] [美]黄煦涛主编，徐元培译：图象处理和数字滤波科研成果，科学出版社，1980年
[45] [苏]格里申著，朱检保译：用计算机自动处理摄影图像，国防工业出版社，1979年
[46] [美]帕夫利迪斯著，吴成柯译：计算机图形显示和图象处理的算法，科学出版社，1987年
[47] Gold b.and Rader C.M.：信号的数字处理，地质出版社，1980年
[48] D.CC Wang Vagnucci AH.Licc, Gradient Inverse Weighted Something Scheme and evaluation of lts Performance CGIP 6,167-187
[49] 陈廷标等编著：数字图象处理．人民邮电出版社，1990年
[50] 程民德，沈燮昌编著：图象识别导论．上海科学技术出版1983年：2—5
[51] 文贡坚，王润生编著：基于模糊决策的快速识别多类目标的方法—模式识别与人工智能，1997年
[52] 孙龙祥，程义民，王以孝，孙启林等编著：深度图像分析，电子工业出版社，1996年
[53] 吴伯修等编著：信息论与编码，电子工业出版社，1987年
[54] 刘富强、于洪珍、马小平等编著：煤矿调度室多媒体监视研究，中国矿业大学学报．1998．27(1)：23-26
[55] 刘富强等编著：煤矿多媒体监测监控系统及其关键技术研究，煤炭学报1998．23(4)：412-416
[56] 沈清、汤霖编著：模式识别导论，国防科技大学出版社，1991年
[57] Steve Heller著，木杉等译，Windows图像处理实用技术和范例，学苑出版社，1994
年
[58] D．H．巴拉德，C．W布朗著，玉东泉等译：计算机视觉，科学出版社，1987年
[59] 边肇棋等编著：模式识别，清华大学出版社，1988年
[60] 高文、陈熙林等编著：计算机视觉——算法及原理，清华大学出版社，广西科技出版社，1988年
[61] 田捷等编著：实用图像分析与处理技术，电子工业出版社1995年
[62] 李兰友、庄国瑜、秦卫光编著，Visual Basic绘图与图像处理，人民邮电出版社，1999年
[63] [美]Eric Brierley、Anthony Prince、David Rinaldi著，王建华等译，Visual Basic 6开发人员指南，机械工业出版社，1999年
[64] [美]Christopher J.Bockmann、Lars Klander、Lingyan Tang著，程志锐等译，Visual Basic程序员实用例库，电子工业出版社，1999年