Аналіз систем керування процесами горіння на основі засобів комп’ютерного зору та обробки зображень

Автор(и)

  • Т. С. Арзікулов Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»
  • Т. Г. Баган Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

DOI:

https://doi.org/10.31649/1681-7893-2023-45-1-55-63

Ключові слова:

обробка зображень, комп'ютерний зір, факел, горіння, керування, Моніторинг

Анотація

Тенденції на світовому ринку до підвищення енергоефективності та екологічності традиційних засобів отримання енергії, таких як промислові котлоагрегати, спричинили необхідність широкого впровадження та використання новітніх засобів оптимального управління даними об’єктами. Понад 60% світової енерго-генерації відбувається через процес спалення палива. В українському науковому просторі значну увагу приділяють аналітичним, предиктивним та нечітким регуляторам, як засобам оптимального управління, та майже не представлене використання більш нової та перспективної галузі використання засобів комп’ютерного зору, яка, в  зв’язку з високим рівнем розвитку інформаційних технологій в країні, є досить перспективною для майбутнього розвитку технологій енергоефективності, в тому числі й на експортному ринку. Стаття розглядає процес розвитку та становлення сучасного напрямку використання засобів комп’ютерного зору для оптимізації процесу спалення різних типів палива. Розглядається шлях та сучасні тенденції розвитку. За тридцять п’ять років проведення досліджень було відзначено значно більшу швидкодію та досить широкий спектр аналітичної інформації, що може бути представлена системами подібного типу у порівнянні з іншими. Починаючи з відносно простих одно-параметричних систем моніторингу та оптимізації, які за рахунок швидкодії були здатні поліпшити протікання перехідних процесів та зробили можливими використання систем в екстремальних режимах, тридцять років тому, до складних комплексних та багато-параметричних систем, що виконують оптимізацію за сукупністю параметрів,  вже через двадцять років досліджень. Системи комп’ютерного зору надають широкий спектр аналітичної інформації, що може бути використана як в процесі автоматичного керування, так і для визначення якісних показників використання котлоагрегата.

Біографії авторів

Т. С. Арзікулов, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

аспірант  кафедри автоматизації енергетичних процесів

Т. Г. Баган, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри автоматизації енергетичних процесів

Посилання

IEA: World Energy Balances, https://www.iea.org/data-and-statistics/data-product/world-energy-balances

R. Lilja, M. Ollus, R. Sutinen. (1986). Image Processing for the Control of Burning Processes. IFAC Proceedings Volumes. Volume 19, Issue 9, June 1986, Pages 81-88.

N. Kurihara, M. Nishikawa, A. Watanabe an others. A Combustion Diagnosis Method for Pulverized Coal Boilers Using Flame-Image Recognition Technology. IEEE Transactions on Energy Conversion.Volume: EC-1, Issue: 2, June 1986. pages: 99-103

J. Hirvonen, K. Ikonen. Image Processing in Combustion Management. IFAC Proceedings Volumes. Volume 25, Issue 6, May 1992, Pages 347-350

Hitoven J. Lilja R. Ikonen K. Nihtinen J. Image processing in combustion control. International Journal of Pattern Recognition and Artificial Intelligence, Vol. 10 No. 2 (1996), Pages 129—137.

Mr. D. Popovic, Mr. A. V. Andersin, Mr. A. J. Huttunen, Mr. J. J. Nihtinen. FLAME IMAGE MONITORING AND ANALYSIS IN COMBUSTION MANAGEMENT. COMADEM '97 10th International Congress and Exhibition on Condition Monitoring and Diagnostic Engineering Management. Volume 1. June 1997. Pages 145-152.

Alien M. G., Butler C. T, Johnson S. A., Lo E. Y. and Russo F. An imaging neural network combustion control system for utility boiler applications. Combustion and Flames. (July 1993) Vol. 94. No. 1. Page: 205-214.

Yingping Huang, Yong Yan, Gang Lu and Alan Reed. On-line flicker measurement of gaseous flames by image processing and spectral analysis. Measurement Science and Technology, Volume 10, Number 8 (August 1999).

G. Lu, Y. Van, Y. Huang and A. Reed. An intelligent vision system for monitoring and control of combustion flames. Measurement and control, Volume 32, July 1999. Page: 164-168.

Baldini Gaetano, Paola Campadelli, Raffaella Lanzarotti. Combustion analysis by image processing of premixed flames. Proceedings 2000 International Conference on Image Processing. 10-13 September 2000

Y. Yan, G. Lu, M. Colechin. Monitoring and characterisation of pulverised coal flames using digital imaging techniques. Volume 81, Issue 5, March 2002, Pages 647-655.

Gang Lu; Yong Yan; M. Colechin. A digital imaging based multifunctional flame monitoring system. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. Volume: 53, Issue: 4 (August 2004), Page: 1152 - 1158.

M. Chimenti, C. Di Natali, G. Mariotti, E. Paganini, G. Pieri, O. Salvetti. An IR image processing approach for characterising combustion instability. Infrared Physics & Technology. Volume 46, Issues 1–2, December 2004, Pages 41-47.

Huai-Chun Zhou, Chun Lou, Qiang Cheng, Zhiwei Jiang and others. Experimental investigations on visualization of three-dimensional temperature distributions in a large-scale pulverized-coal-fired boiler furnace. Proceedings of the Combustion Institute. Volume 30, Issue 1, January 2005, Pages 1699-1706.

15 - G. Szatvanyi, C. Duchesne, and G. Bartolacci. Multivariate Image Analysis of Flames for Product Quality and Combustion Control in Rotary Kilns. Industrial & Engineering Chemistry Research. Vol. 45 (2006). No. 13. P.:4706–4715.

Myriam Cousineau-Pelletier, Carl Duchesne, Donald F Mccabe. Monitoring and control of biomass boilers using multivariate image analysis. [Електронний ресурс] Режим доступу: https://www.researchgate.net/publication/268351668_MONITORING_AND_CONTROL_OF_BIOMASS_BOILERS_USING_MULTIVARIATE_IMAGE_ANALYSIS

Hua-Wei Huang and Yang Zhang. Flame colour characterization in the visible and infrared spectrum using a digital camera and image processing. Measurement Science and Technology. June 2008. Vol. 19(8):085406.

Erik Schaffernicht1, Volker Stephan, Klaus Debes, Horst-Michael Gross. 32nd Annual German Conference on AI, Paderborn, Germany, September 15-18, 2009, Proceedings. / KI 2009: Advances in Artificial Intelligence pp 395–402.

19 - Junghui Chen, Tong-Yang Hsu, Chih-Chien Chen, Yi-Cheng Cheng. Monitoring combustion systems using HMM probabilistic reasoning in dynamic flame images. Applied Energy. Vol. 87, Issue 7, July 2010, Pages 2169-2179.

Benyuan Huang, Zixue Luo, Huaichun Zhou. Optimization of combustion based on introducing radiant energy signal in pulverized coal-fired boiler. Fuel Processing Technology. Volume 91, Issue 6, June 2010, Pages 660-668.

T. Qiu, Y. Yan and G. Lu, "An Autoadaptive Edge-Detection Algorithm for Flame and Fire Image Processing," in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 61, no. 5, pp. 1486-1493, May 2012, doi: 10.1109/TIM.2011.2175833.

David Castiñeira, Blake C. Rawlings, and Thomas F. Edgar. Multivariate Image Analysis (MIA) for Industrial Flare Combustion Control. Industrial & Engineering Chemistry Research. Vol. - 51 (May 2012), Is. - 39, P. 12642–12652.

Waldemar Wójcik, Konrad Gromaszek, Andrzej Kotyra, Tomasz Lawicki. Pulverized coal combustion boiler efficient control. PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 88 NR 11b/2012, Page: 316-319.

W. Wójcik, A. Kotyra, A. Smolarz и C. Wojciechowski, «Application of wavelet transformation for analysis of measurements in fibre optic flame monitoring system,» Proceedings of SPIE, V. 4239, pp. 96–101, 2000.

W. Wójcik, T. Biegański, A. Kotyra и A. Smolarz, «Forecasting of changes of flame flickering in coal flame burner,» Proceeding of SPIE, 3189, pp. 100–109, 1997.

W. Wójcik, A. Smolarz, A. Kotyra, C. Wojciechowski и P. Komada, «Optimisation of optical fibre probe for flame monitoring by application of finite elements method,» в Proceedings on 2-nd International Symposium on "Microelectronics Technologies and Microsystems", Lviv, 1998.

W. Wójcik, «The utilisation of flame flicker in the fiber-optic system for combustion quality,» в EUROSENSORS IX, Warsaw, 1997. [151] A. Smolarz, W. Wójcik, J. Ballester, R. Hernandez, A. Sanz и T. Golec, «Fuzzy controller for a lean premixed burner,» Przegląd Elektrotechniczny, № 7/2010, pp. 287–289, 2010.

W. Wójcik, M. Kalita, T. Golec и A. Smolarz, «Zastosowanie algorytmów koewolucyjnych do modelowania wybranych parametrów palnika energetycznego,» Przegląd Elektrotechniczny, № 7/2010, pp. 244–246, 2010.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 34

Опубліковано

2023-09-28

Як цитувати

[1]
Т. С. Арзікулов і Т. Г. Баган, «Аналіз систем керування процесами горіння на основі засобів комп’ютерного зору та обробки зображень», Опт-ел. інф-енерг. техн., вип. 45, вип. 1, с. 55–63, Вер 2023.

Номер

Розділ

Системи технічного зору і штучного інтелекту з обробкою та розпізнаванням зображень

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.