一种氧化炉内火情监测方法、计算机设备及存储介质与流程

1.本发明涉及碳纤维生产检测技术领域，尤其涉及一种氧化炉内火情监测方法、计算机设备及存储介质。


背景技术：

2.pan基碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐疲劳、抗蠕变、导电、隔热、及热膨胀系数小等特点，是具有综合优异性能的新型碳材料，广泛应用于航空、航天、汽车、化工、建筑及体育用品等行业。
3.pan基碳纤维的氧化碳化过程包含预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆干燥等工序。其中，预氧化是一个重要的中间过程，pan原丝的线型分子链在此过程中逐渐形成耐热的梯形结构，pan原丝需要在氧化炉集群中经过温度递增的多个氧化炉，预氧化过程的主要反应是环化、氧化和脱氢，都是放热反应，会在纤维内部造成蓄热和过热，而氧化炉内温度又高，很容易由于局部温度过高而发生着火现象。
4.当氧化炉内起火时，由于氧化炉内本身的高温，很容易在氧化炉内发生爆燃现象，从开始起火到火势蔓延至整个氧化炉可能只有短短几秒钟的时间，而且由于丝束需要经过多个氧化炉，一但其中一个氧化炉中起火，火势很快就会顺着丝束窜入其他氧化炉内，从而造成多个氧化炉的起火现象，对生产人员的生命安全造成了极大的隐患，也极大的增加了生产成本。
5.现有技术中，对氧化炉内的火焰通常通过pt100型铂热电阻来对氧化炉内温度进行检测，当其感知到温度超过所设定的火灾预警值时，发出火灾信号。但是，pt100型铂热电阻虽然测量精确性高，却是一种常规慢速测温装置，当炉内火焰使pt100型铂热电阻的温度超过火灾预定值且发出火警信号时，这一过程预计经过3秒以上的时间，此时再采取灭火措施往往已来不及，氧化炉内火焰已蔓延至整个氧化炉。因此，如何更快更精确的对火情进行识别，成为碳纤维生产企业的难题。
6.公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

7.本发明提供了一种氧化炉内火情监测方法、计算机设备及存储介质，从而有效解决背景技术中的问题。
8.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种氧化炉内火情监测方法，包括：图像采集，通过相机对氧化炉内拍照，获得图像数据；亮度筛选，对所述图像数据中像素点的灰度值进行阈值筛选，筛选出亮度大于第一阈值的像素点区域，作为明亮区域；面积筛选，根据前后若干帧的照片，筛选出面积增大的所述明亮区域，作为疑似区
域；火情确定，在筛选出的所述疑似区域中，判断其面积变化的程度，当面积变化的程度大于第二阈值时，确定所述疑似区域为火焰区域，并发出警报。
9.进一步地，所述火情确定中，计算每后一帧照片中所述疑似区域与前一帧照片中所述疑似区域面积的变化，通过判断若干帧照片之间的变化程度，对所述火焰区域进行确定。
10.进一步地，先计算前后两帧中所述疑似区域的面积变化率，再计算若干个所述面积变化率的方差，将所述方差与所述第二阈值进行比较，当超过所述第二阈值时，确定所述疑似区域为火焰区域。
11.进一步地，所述计算前后两帧中所述疑似区域的面积变化率包括：确定前一帧中所述疑似区域的面积a1；在后一帧中找到与前一帧中所述疑似区域对应的疑似区域；确定后一帧中所述疑似区域的面积a2；计算所述疑似区域的面积变化率计算所述疑似区域的面积变化率其中，t为前后两帧照片的时间间隔。
12.进一步地，所述面积变化率的方差为：其中，μ为面积变化率的均值，n表示总体例数。
13.进一步地，当所述面积变化率的方差大于等于2时，则判断所述疑似区域为火焰区域。
14.进一步地，所述第一阈值为200。
15.进一步地，所述面积筛选和所述火情确定中，通过区域中像素点数量确定区域的面积。
16.本发明中还包括一种计算机设备，包括相机、存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如上述的方法。
17.本发明中还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
18.本发明的有益效果为：本发明通过图像采集、亮度筛选、面积筛选和火情确定的步骤，能够对氧化炉内火情进行快速响应，将监测时间缩短到一秒以内，为后续的灭火及人员防护争取了宝贵的时间。由于氧化炉内较为昏暗，且背景较为简单，而火焰中心区域又呈现亮白色，所以先通过亮度筛选，将氧化炉内的明亮区域筛选出，火焰在燃烧的初期阶段面积会迅速增大，之后火势会处于相对稳定的状态，而氧化炉内外部光源的区域面积则不会发生剧烈变化，所以根据前后若干帧的照片，先将面积增大的区域筛选出，作为疑似区域，再通过面积变化的程度，将变化较为剧烈的区域确定为火焰区域，从而排除外界光源的干扰，识别准确，误判率低。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明中方法的流程图；图2为本发明中计算机设备的示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
22.如图1所示：一种氧化炉内火情监测方法，包括：图像采集，通过相机对氧化炉内拍照，获得图像数据；亮度筛选，对图像数据中像素点的灰度值进行阈值筛选，筛选出亮度大于第一阈值的像素点区域，作为明亮区域；面积筛选，根据前后若干帧的照片，筛选出面积增大的明亮区域，作为疑似区域；火情确定，在筛选出的疑似区域中，判断其面积变化的程度，当面积变化的程度大于第二阈值时，确定疑似区域为火焰区域，并发出警报。
23.通过图像采集、亮度筛选、面积筛选和火情确定的步骤，能够对氧化炉内火情进行快速响应，将监测时间缩短到一秒以内，为后续的灭火及人员防护争取了宝贵的时间。由于氧化炉内较为昏暗，且背景较为简单，而火焰中心区域又呈现亮白色，所以先通过亮度筛选，将氧化炉内的明亮区域筛选出，火焰在燃烧的初期阶段面积会迅速增大，之后火势会处于相对稳定的状态，而氧化炉内外部光源的区域面积则不会发生剧烈变化，所以根据前后若干帧的照片，先将面积增大的区域筛选出，作为疑似区域，再通过面积变化的程度，将变化较为剧烈的区域确定为火焰区域，从而排除外界光源的干扰，识别准确，误判率低。
24.在本实施例中，火情确定中，计算每后一帧照片中疑似区域与前一帧照片中疑似区域面积的变化，通过判断若干帧照片之间的变化程度，对火焰区域进行确定。
25.通过前后两帧中区域面积的变化，来反应火焰的变化，且通过若干帧照片之间的变化程度，来对火焰区域进行确定，为了识别的准确性及响应的快速，可以通过5~8帧的照片进行判断，且相机的帧率为20~50fps，加上处理时间，可以将判断火焰的时间缩短在一秒以内。
26.其中，先计算前后两帧中疑似区域的面积变化率，再计算若干个面积变化率的方差，将方差与第二阈值进行比较，当超过第二阈值时，确定疑似区域为火焰区域。
27.通过先计算面积变化率，可以反映出面积的变化程度，再计算面积变化率的方差，可以计算出面积计算的剧烈程度，看是平缓的变化还是剧烈的变化，从而将变化剧烈的火焰区域筛选出来，有效排除干扰。
28.计算前后两帧中疑似区域的面积变化率包括：确定前一帧中疑似区域的面积a1；在后一帧中找到与前一帧中疑似区域对应的疑似区域；
确定后一帧中疑似区域的面积a2；计算疑似区域的面积变化率计算疑似区域的面积变化率其中，t为前后两帧照片的时间间隔。
29.作为上述实施例的优选，面积变化率的方差为：其中，μ为面积变化率的均值，n表示总体例数。
30.作为上述实施例的优选，当面积变化率的方差大于等于2时，则判断疑似区域为火焰区域。
31.如果面积变化率的方差大于等于2，则说明这个区域不光是面积在增大，且增大的程度也很剧烈，所以这个区域就可以判定为火焰区域。
32.其中，第一阈值为200，当灰度值超过200时，则说明这个区域为明亮的区域。
33.作为上述实施例的优选，面积筛选和火情确定中，通过区域中像素点数量确定区域的面积。
34.在照片的图像中，对于面积通常通过像素点的数量进行确定，区域内像素点数量越多，则说明这个区域的面积越大。
35.请参见图2示出的本技术实施例提供的计算机设备的结构示意图。本技术实施例提供的一种计算机设备400，包括：相机、处理器410和存储器420，存储器420存储有处理器410可执行的计算机程序，计算机程序被处理器410执行时执行如上的方法。
36.本技术实施例还提供了一种存储介质430，该存储介质430上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器410运行时执行如上的方法。
37.其中，存储介质430可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(static random access memory,简称sram)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory,简称eeprom)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read only memory,简称eprom)，可编程只读存储器(programmable red-only memory,简称prom)，只读存储器(read-only memory,简称rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
38.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
40.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示
例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
41.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
42.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（ram），只读存储器（rom），可擦除可编辑只读存储器（eprom或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（cdrom）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
43.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（pga），现场可编程门阵列（fpga）等。
44.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
45.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。