JP2020015938A - Tuyere monitoring device, tuyere monitoring program, and tuyere monitoring method - Google Patents

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Abstract

To enable monitoring of operation state which is needed in point of view of understanding recognition of images by human body.SOLUTION: A tuyere monitoring device 1 has a learning device 15 leaning relationship between images from a tuyere imaged by an imaging device 106 and operation states of a blast furnace, an image data acquisition part 21 for acquiring image data exhibiting images imaged by the imaging device 106 per a prescribed imaging interval, an operation state acquisition part 22 for acquiring the operation states of the blast furnace out put from the learning device responding to input of the image data to the learning device, an operation state estimation part 23 for estimating presence or absence of abnormality of the operation states of the blast furnace on the basis of operation states acquired by the operation state acquisition part, and a warning signal output part 24 for outputting a warning signal when abnormality is estimated to exist in the operation states of the blast furnace, in which the operation state estimation part 23 determines that most frequent operation state in a plurality of the operations states acquired over first unit time longer than imaging time as an operation state of the blast furnace in the first unit time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、羽口監視装置、羽口監視プログラム、及び羽口監視方法に関する。   The present invention relates to a tuyere monitoring device, a tuyere monitoring program, and a tuyere monitoring method.

従来、高炉のガスの流れの安定性及び炉況は、シャフト圧力の変化量、及びステーブ温度の絶対値に基づいて監視されていた。また、レースウエイ及び融着帯下部における反応状況及び変動状態は、オペレータが羽口を介して目視で高炉内部の明るさ、コークスの旋回状況、未還元鉱石の滴下等を観察することで、監視されていた。しかしながら、オペレータの目視による監視では、レースウエイ等の反応状況の監視の一貫性、客観性、及びデータ保存性が十分に担保されないおそれがある。例えば、オペレータの目視による監視では、異常状態の発生の有無の判断基準は、オペレータの主観等に依存するため、監視作業を実施するオペレータ毎に異なり、一貫性及び客観性が維持されないおそれがある。   Conventionally, the stability of the gas flow and the condition of the blast furnace have been monitored based on the amount of change in the shaft pressure and the absolute value of the stave temperature. In addition, the reaction state and the fluctuation state in the raceway and the lower part of the cohesive zone are monitored by the operator visually observing the brightness inside the blast furnace, the turning state of coke, the drop of unreduced ore, etc. through the tuyere. It had been. However, with the visual monitoring of the operator, there is a possibility that the consistency, objectivity, and data preservation of monitoring of the reaction status such as the raceway may not be sufficiently ensured. For example, in the visual monitoring of the operator, since the criterion for determining whether or not an abnormal state has occurred depends on the subjectivity of the operator and the like, the criterion differs for each operator performing the monitoring work, and there is a possibility that consistency and objectivity may not be maintained. .

羽口に設けられた撮像装置により撮像された画像を利用して羽口内の状態を観察する種々の技術が知られている。例えば、羽口から撮像した熱放射輝度画像において羽口の輪郭形状が正規化円となるように幾何学変換した正規化画像を利用して、レースウエイ及び融着帯下部における反応状況及び変動状態を観察する技術が知られている(例えば特許文献1及び2を参照)。特許文献1及び2に記載される技術では、正規化画像を二値化して生成した二値化画像において、正規化円の径方向での明暗分布に基づいて、炉羽口近傍の状態を容易に観察することができる。   There are known various techniques for observing a state in a tuyere using an image taken by an imaging device provided in the tuyere. For example, using a normalized image geometrically transformed so that the contour shape of the tuyere becomes a normalized circle in the thermal radiance image captured from the tuyere, the reaction state and the fluctuation state in the raceway and the lower part of the cohesive zone are used. Is known (for example, see Patent Documents 1 and 2). In the techniques described in Patent Literatures 1 and 2, in a binarized image generated by binarizing a normalized image, a state near a furnace tuyere can be easily determined based on a light-dark distribution in a radial direction of a normalized circle. Can be observed.

また、羽口からレースウエイ内燃焼場を異なる二波長で撮像した熱画像を使用してレースウエイ内燃焼場の温度分布を推定する技術が知られている(例えば特許文献3及び4を参照)。特許文献3及び4に記載される技術を使用することで、レースウエイの反応状況の監視は、一貫性、客観性、及びデータ保存性が更に向上する。   Further, there is known a technique for estimating a temperature distribution of a combustion field in a raceway using thermal images obtained by imaging a combustion field in a raceway from tuyeres at two different wavelengths (for example, see Patent Documents 3 and 4). . By using the techniques described in Patent Documents 3 and 4, monitoring the reaction status of the raceway further improves consistency, objectivity, and data preservation.

特開2016−60931号公報JP-A-2006-60931 特許第5810981号公報Japanese Patent No. 5810981 特開2001−318002号公報JP 2001-318002 A 特開2002−309307号公報JP-A-2002-309307 特開平7−305104号公報JP-A-7-305104 特開平7−305105号公報JP-A-7-305105 特開2007−284725号公報JP 2007-284725 A

Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever, and Geoffrey E Hinton, "ImageNetClassification with Deep Convolutional Neural Networks", Advances InNeural Information Processing Systems, Vol.25, pp.1106 - 1114, 2012.Alex Krizhevsky, Ilya Sutskever, and Geoffrey E Hinton, "ImageNetClassification with Deep Convolutional Neural Networks", Advances InNeural Information Processing Systems, Vol. 25, pp. 1106-1114, 2012.

オペレータが目視により羽口から監視する項目として、コークスの旋回状況、及び完全に還元していない鉱石が滴下する現象である生鉱落ち状態、並びに羽口の破損の有無及び微粉炭供給管の破損の有無等の高炉設備の破損の有無等が更に挙げられる。しかしながら、コークスの旋回状況、生鉱落ち状態、及び高炉設備の破損の有無は、画像の認識を人間が把握するような観点で行う必要があるため、特許文献1〜4に記載される技術で監視することは容易ではない。   Items that the operator visually monitors from the tuyere are the coke swirling condition, the raw ore falling state, which is a phenomenon in which ore that has not been completely reduced is dropped, and whether the tuyere is damaged and the pulverized coal supply pipe is damaged. The presence or absence of breakage of the blast furnace equipment, such as the presence or absence, is further included. However, since the coke swirling state, the raw ore falling state, and the presence or absence of damage to the blast furnace equipment need to be performed from the viewpoint of human recognition of the image, the techniques described in Patent Documents 1 to 4 are used. It is not easy to monitor.

一実施形態では、オペレータの目視による監視によらず、画像の認識を人間が把握するような観点で行う必要がある操業状態の監視が可能な技術を提供することを目的とする。   In one embodiment, it is an object of the present invention to provide a technique capable of monitoring an operation state that needs to be performed from a viewpoint that a person can recognize an image, without relying on visual monitoring by an operator.

このような課題を解決する本発明は、以下に記載する羽口監視装置、羽口監視装置プログラム及び羽口監視装置方法を要旨とするものである。
(1)高炉の内部にガスと共に微粉炭を供給する羽口の何れか1つに対向して配置された撮像部を有する撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、少なくとも正常状態、第1異常状態及び第2異常状態を含む高炉の操業状態との関係性を学習した学習器と、
撮像装置によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得する画像データ取得部と、
画像データを学習器に入力することに応じて、学習器から出力される高炉の操業状態を取得する操業状態取得部と、
操業状態取得部によって取得された操業状態に基づいて、高炉の操業状態の異常の有無を推定する操業状態推定部と、
操業状態推定部によって高炉の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する警告信号出力部と、を有し、
操業状態推定部は、撮像間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を、第1単位時間における高炉の操業状態に決定し、決定した高炉の操業状態を第1状態情報として記憶する、ことを特徴とする羽口監視装置。
(2)第1単位時間は、1秒以上60秒以下の時間である、(1)に記載の羽口監視装置。
(3)操業状態推定部は、第1単位時間よりも長い第2単位時間の間に記憶された第1状態情報に対応する高炉の操業状態の頻度に基づいて、高炉の操業状態の異常の有無を推定する、(1)又は(2)に記載の羽口監視装置。
(4)第2単位時間は、5分以上10分以下の時間である、(3)に記載の羽口監視装置。
(5)高炉の操業条件に基づいて、高炉の内部に形成されるレースウエイの崩壊周期を推定し、推定したレースウエイの崩壊周期に応じて第2単位時間を変更する第2単位時間変更部を更に有する、(3)又は(4)に記載の羽口監視装置。
(6)操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の個数に対する第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率に基づいて、高炉の操業状態の異常の有無を推定する、(3)〜(5)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(7)第1異常状態は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態であり、
操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の個数に対する第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第1しきい値比率より大きいか否かを判定し、
警告信号出力部は、操業状態推定部によって第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第1しきい値比率より大きいと判定されたときに、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれがあることを示す第1注意信号を出力する、(6)に記載の羽口監視装置。
(8)操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の個数に対する第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第1しきい値比率よりも大きい第2しきい値比率より大きいか否かを判定し、
警告信号出力部は、操業状態推定部によって第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第2しきい値比率より大きいと判定されたときに、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれが高いことを示す第1警報信号を出力する、(7)に記載の羽口監視装置。
(9)第2異常状態は、羽口に微粉炭を供給する微粉炭供給管が破損する状態であり、
操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の個数に対する第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第3しきい値比率より大きいときか否かを判定し、
警告信号出力部は、操業状態推定部によって第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第3しきい値比率より大きいと判定されたときに、羽口に微粉炭を供給する微粉炭供給管が破損する状態が発生するおそれがあることを示す第2注意信号を出力する、(6)〜(8)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(10)操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の個数に対する第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第3しきい値比率よりも大きい第4しきい値比率より大きいときか否かを判定し、
警告信号出力部は、操業状態推定部によって第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第4しきい値比率より大きいと判定されたときに、羽口に微粉炭を供給する微粉炭供給管が破損する状態が発生するおそれが高いことを示す第2警報信号を出力する、(9)に記載の羽口監視装置。
(11)高炉の操業状態は、高炉の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す要注意状態を更に含み、
操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の個数に対する要注意状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第5しきい値頻度より大きいか否かを判定し、
警告信号出力部は、操業状態推定部によって要注意状態を示す第1状態情報の個数の比率が第5しきい値比率より大きいと判定されたときに、高炉の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す第3注意信号を出力する、(6)〜(10)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(12)操業状態推定部は、複数の第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の頻度の移動平均値に基づいて第1状態情報の個数を決定する、(6)〜(11)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(13)操業状態推定部は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の中で最頻となる第1状態情報に対応する高炉の操業状態を第2状態情報として記憶し、第1異常状態及び第2異常状態の何れかを示す第2状態情報が所定のしきい値回数以上連続したときに、高炉の操業状態に異常があると推定する、(3)〜(5)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(14)操業状態推定部は、第1単位時間よりも長く前記第2単位時間とは独立に規定される第3単位時間毎に、高炉の操業状態の異常の有無を推定する、(3)〜(13)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(15)操業状態推定部は、羽口から高炉の内部に微粉炭が供給されていないランスパージ時間を示すランスパージ時間情報を取得し、ランスパージ時間に撮像された画像を示す画像データを除外して高炉の操業状態の異常の有無を推定する、(1)〜(13)の何れか一つに記載の羽口監視装置。
(16)高炉の内部にガスと共に微粉炭を供給する羽口の何れか1つに対向して配置された撮像部を有する撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、少なくとも正常状態、第1異常状態及び第2異常状態を含む高炉の操業状態との関係性を学習した学習器を有する羽口監視装置において、
撮像装置によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得し、
画像データを学習器に入力することに応じて、学習器から出力される高炉の操業状態を取得し、
取得された操業状態に基づいて、高炉の操業状態の異常の有無を推定し、
高炉の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する、処理をコンピュータに実行させ、
記高炉の操業状態の異常の有無を推定する処理は、撮像間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を、第1単位時間における高炉の操業状態に決定し、決定した高炉の操業状態を第1状態情報として記憶する処理を含む、ことを特徴とする羽口監視プログラム。
(17)高炉の内部にガスと共に微粉炭を供給する羽口の何れか1つに対向して配置された撮像部を有する撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、少なくとも正常状態、第1異常状態及び第2異常状態を含む高炉の操業状態との関係性を学習した学習器を有する羽口監視装置において、
撮像装置によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得し、
画像データを学習器に入力することに応じて、学習器から出力される高炉の操業状態を取得し、
取得された操業状態に基づいて、高炉の操業状態の異常の有無を推定し、
高炉の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する、処理を含み、
記高炉の操業状態の異常の有無を推定する処理は、撮像間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を、第1単位時間における高炉の操業状態に決定し、決定した高炉の操業状態を第1状態情報として記憶する処理を含む、ことを特徴とする羽口監視方法。
The gist of the present invention that solves such a problem is a tuyere monitoring device, a tuyere monitoring device program, and a tuyere monitoring device method described below.
(1) a plurality of images taken at different times by an imaging device having an imaging unit arranged to face any one of the tuyeres for supplying pulverized coal together with gas into the interior of the blast furnace; A learning device that learns a relationship between the blast furnace operation state including the first abnormal state and the second abnormal state,
An image data acquisition unit that acquires image data indicating an image captured by the imaging device at predetermined imaging intervals,
An operation state acquisition unit that acquires the operation state of the blast furnace output from the learning device in response to inputting the image data to the learning device,
An operation state estimation unit that estimates presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace based on the operation state acquired by the operation state acquisition unit,
A warning signal output unit that outputs a warning signal when the operation state of the blast furnace is estimated to be abnormal by the operation state estimation unit,
The operating state estimating unit determines the most frequent operating state among the plurality of operating states acquired during the first unit time longer than the imaging interval as the operating state of the blast furnace in the first unit time, and determines the operation state. A tuyere monitoring device, wherein the operating state of the blast furnace is stored as first state information.
(2) The tuyere monitoring device according to (1), wherein the first unit time is a time from 1 second to 60 seconds.
(3) The operating state estimating unit determines whether the operating state of the blast furnace is abnormal based on the operating state frequency of the blast furnace corresponding to the first state information stored during the second unit time longer than the first unit time. The tuyere monitoring device according to (1) or (2), which estimates presence or absence.
(4) The tuyere monitoring device according to (3), wherein the second unit time is a time of 5 minutes or more and 10 minutes or less.
(5) A second unit time change unit for estimating a collapse period of a raceway formed inside the blast furnace based on operating conditions of the blast furnace, and changing a second unit time according to the estimated collapse period of the raceway. The tuyere monitoring device according to (3) or (4), further comprising:
(6) The operation state estimating unit is configured to perform the operation based on a ratio of the number of the first state information indicating each of the first abnormal state and the second abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time. The tuyere monitoring device according to any one of (3) to (5), wherein the tuyere monitoring device estimates whether there is an abnormality in the operation state of the blast furnace.
(7) The first abnormal state is a state in which ore that has not been completely reduced drops.
The operating state estimating unit determines whether a ratio of the number of the first state information indicating the first abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is larger than a predetermined first threshold ratio. Judge
The warning signal output unit drops the ore that has not been completely reduced when the operation state estimation unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is larger than the first threshold ratio. (6) The tuyere monitoring device according to (6), which outputs a first caution signal indicating that there is a risk of occurrence of a state in which there is a risk of occurrence.
(8) The operation state estimating unit may be configured such that a ratio of the number of the first state information indicating the first abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is larger than the first threshold ratio. Determining whether the ratio is greater than a second threshold ratio,
The warning signal output unit drops the ore that has not been completely reduced when the operating state estimating unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is larger than the second threshold ratio. (7) The tuyere monitoring device according to (7), which outputs a first alarm signal indicating that the possibility of occurrence of a state of occurrence is high.
(9) The second abnormal state is a state in which the pulverized coal supply pipe for supplying pulverized coal to the tuyere is damaged,
The operating state estimating unit determines whether a ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is larger than a predetermined third threshold ratio. Judge whether or not
The warning signal output unit is configured to supply the pulverized coal to the tuyere when the operation state estimating unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the second abnormal state is greater than the third threshold ratio. The tuyere monitoring device according to any one of (6) to (8), which outputs a second caution signal indicating that a state in which the coal supply pipe may be damaged may occur.
(10) The operating state estimating unit is configured such that a ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is larger than the third threshold ratio. Determine whether it is greater than a fourth threshold ratio,
The warning signal output unit is configured to supply pulverized coal to the tuyere when the operation state estimating unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the second abnormal state is greater than the fourth threshold ratio. (9) The tuyere monitoring device according to (9), which outputs a second alarm signal indicating that a possibility that the coal supply pipe is damaged is high.
(11) The operation state of the blast furnace further includes a cautionary state indicating that an abnormality may occur in the operation state of the blast furnace,
The operating state estimating unit determines whether a ratio of the number of the first state information indicating the cautionary state to the number of the first state information stored during the second unit time is larger than a predetermined fifth threshold frequency. Judge,
The warning signal output unit may cause an abnormality in the operation state of the blast furnace when the operation state estimation unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the cautionary state is larger than the fifth threshold ratio. The tuyere monitoring device according to any one of (6) to (10), wherein the tuyere monitoring device outputs a third attention signal indicating that there is a warning.
(12) The operation state estimating unit determines the number of the first state information based on the moving average value of the frequency of the first state information stored during the plurality of second unit times, (6) to (11). The tuyere monitoring device according to any one of the above items.
(13) The operating state estimating unit stores the operating state of the blast furnace corresponding to the most frequent first state information among the first state information stored during the second unit time as second state information, When the second state information indicating any of the first abnormal state and the second abnormal state continues for a predetermined threshold number of times or more, it is estimated that there is an abnormality in the operation state of the blast furnace. (3) to (5) The tuyere monitoring device according to any one of the above.
(14) The operating state estimating unit estimates the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace at every third unit time longer than the first unit time and defined independently of the second unit time, (3) The tuyere monitoring device according to any one of (1) to (13).
(15) The operation state estimating unit acquires lance purge time information indicating a lance purge time during which pulverized coal is not supplied from the tuyere to the inside of the blast furnace, and excludes image data indicating an image captured during the lance purge time to remove blast furnace. The tuyere monitoring device according to any one of (1) to (13), which estimates the presence or absence of an abnormality in the operating state of the tuyere.
(16) a plurality of images taken at different times by an imaging device having an imaging unit arranged to face any one of the tuyeres for supplying pulverized coal together with gas into the interior of the blast furnace; In a tuyere monitoring device having a learning device that has learned a relationship with an operation state of a blast furnace including a first abnormal state and a second abnormal state,
Acquiring image data indicating an image captured by the imaging device at predetermined imaging intervals,
In response to inputting the image data to the learning device, the operation state of the blast furnace output from the learning device is obtained,
Based on the obtained operating state, the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace is estimated,
When the operation state of the blast furnace is estimated to be abnormal, a warning signal is output, and the computer is caused to execute processing,
The process of estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace includes, in the first unit time, the most frequent operation state among the plurality of operation states acquired during the first unit time longer than the imaging interval. A tuyere monitoring program comprising: determining a blast furnace operating state; and storing the determined blast furnace operating state as first state information.
(17) a plurality of images taken at different times by an imaging device having an imaging unit arranged to face any one of the tuyeres for supplying pulverized coal together with gas into the interior of the blast furnace; In a tuyere monitoring device having a learning device that has learned a relationship with an operation state of a blast furnace including a first abnormal state and a second abnormal state,
Acquiring image data indicating an image captured by the imaging device at predetermined imaging intervals,
In response to inputting the image data to the learning device, the operation state of the blast furnace output from the learning device is obtained,
Based on the obtained operating state, the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace is estimated,
Outputting a warning signal when it is estimated that there is an abnormality in the operation state of the blast furnace, including a process,
The process of estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace includes, in the first unit time, the most frequent operation state among the plurality of operation states acquired during the first unit time longer than the imaging interval. A tuyere monitoring method comprising: determining a blast furnace operating state; and storing the determined blast furnace operating state as first state information.

一実施形態では、オペレータの目視による監視を要さずに、画像の認識を人間が把握するような観点で行う必要がある操業状態の監視が可能になる。   In one embodiment, it is possible to monitor an operation state that needs to be performed from a viewpoint that a human recognizes an image without requiring visual monitoring by an operator.

実施形態に係る羽口監視装置を含む高炉監視システムの構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example of a structure of the blast furnace monitoring system containing the tuyere monitoring apparatus which concerns on embodiment. 第1実施形態に係る羽口監視装置を示す図である。It is a figure showing the tuyere monitoring device concerning a 1st embodiment. 図1に示す撮像装置が撮像した画像の一例である。2 is an example of an image captured by the imaging device illustrated in FIG. 1. 図1に示す高炉の操業状態のそれぞれに関連付けられた画像の一例を示す図であり、(a)はランスパージ状態に関連付けられる画像の一例であり、(b)は正常状態に関連付けられる画像の一例であり、(c)は要注意状態に関連付けられる画像の一例であり、(d)は生鉱落ち状態に関連付けられる画像の一例であり、(e)はランス破損状態に関連付けられる画像の一例である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an image associated with each of the operation states of the blast furnace illustrated in FIG. 1, (a) is an example of an image associated with a lance purge state, and (b) is an example of an image associated with a normal state. (C) is an example of an image associated with the caution required state, (d) is an example of an image associated with the raw ore fall state, and (e) is an example of an image associated with the lance breakage state. is there. 図2に示す羽口監視装置により実行される羽口監視処理のフローチャートである。It is a flowchart of the tuyere monitoring process performed by the tuyere monitoring apparatus shown in FIG. 第2実施形態に係る羽口監視装置を示す図である。It is a figure showing the tuyere monitoring device concerning a 2nd embodiment. 図6に示す羽口監視装置により実行される羽口監視処理のフローチャートである。7 is a flowchart of tuyere monitoring processing executed by the tuyere monitoring device shown in FIG. 第3実施形態に係る羽口監視装置を示す図である。It is a figure showing the tuyere monitoring device concerning a 3rd embodiment. 図8に示す羽口監視装置により実行される羽口監視処理のフローチャートである。9 is a flowchart of tuyere monitoring processing executed by the tuyere monitoring device shown in FIG. 第4実施形態に係る羽口監視装置を示す図である。It is a figure showing the tuyere monitoring device concerning a 4th embodiment. 図10に示す羽口監視装置により実行される羽口監視処理のフローチャートである。It is a flowchart of the tuyere monitoring process performed by the tuyere monitoring apparatus shown in FIG. 生鉱落ち状態が発生したときの高炉の操業状態の経時変化を示す図である。It is a figure which shows the time-dependent change of the operating state of a blast furnace when a raw ore fall state occurs. ランス破損状態が発生したときの高炉の操業状態の経時変化を示す図である。It is a figure which shows a time-dependent change of the operation state of a blast furnace when a lance breakage state occurs.

以下図面を参照して、羽口監視装置、羽口監視プログラム、及び羽口監視方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。   Hereinafter, a tuyere monitoring device, a tuyere monitoring program, and a tuyere monitoring method will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to those embodiments.

(実施形態に係る羽口監視装置の概要)
実施形態に係る羽口監視装置は、羽口に対向して配置された撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、高炉の操業状態との関係性を学習した学習器を使用して、高炉の操業状態の異常の有無を推定する。実施形態に係る羽口監視装置は、撮像装置が撮像する間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を、第1単位時間における高炉の操業状態に決定し、決定した操業状態を使用して操業状態の異常の有無を推定する。実施形態に係る羽口監視装置は、第1単位時間の間の最頻値を第1単位時間における高炉の操業状態に決定するので、オペレータの視認と同様な処理で、高炉の内部状態特徴を決定できる。
(Overview of the tuyere monitoring device according to the embodiment)
The tuyere monitoring device according to the embodiment uses a learning device that has learned a relationship between a plurality of images captured at different times by an imaging device arranged to face the tuyere and the operating state of the blast furnace. Then, it is estimated whether there is any abnormality in the operation state of the blast furnace. The tuyere monitoring device according to the embodiment changes the most frequent operation state among the plurality of operation states acquired during a first unit time longer than the interval at which the imaging device captures an image, by using the blast furnace in the first unit time. The operation state is determined, and the presence or absence of an abnormality in the operation state is estimated using the determined operation state. The tuyere monitoring device according to the embodiment determines the mode value during the first unit time to be the operating state of the blast furnace at the first unit time, so that the internal state characteristics of the blast furnace can be determined by the same processing as the visual recognition of the operator. Can decide.

(実施形態に係る高炉監視システム)
図1は、実施形態に係る羽口監視装置を含む高炉監視システムの構成例を模式的に示す図である。
(Blast furnace monitoring system according to the embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration example of a blast furnace monitoring system including a tuyere monitoring device according to an embodiment.

高炉100は、炉体101の周囲に亘って40個程度の羽口102が配置される。羽口102のそれぞれには、熱風供給管103、微粉炭供給管104、観察窓105及び撮像装置106が配置され、高炉100の内部に高圧のガスと共に微粉炭を供給する。   In the blast furnace 100, about 40 tuyeres 102 are arranged around a furnace body 101. A hot air supply pipe 103, a pulverized coal supply pipe 104, an observation window 105, and an imaging device 106 are arranged in each of the tuyeres 102, and supply pulverized coal together with a high-pressure gas into the blast furnace 100.

熱風供給管103は、一端が羽口102において炉体101に装入された筒状の部材であり、他端から高温のガスが高炉100の内部に向けて高圧で吹き込まれる。熱風供給管103を介して高炉100の内部に吹き込まれる高温のガスの風圧により、高炉100の内部にレースウエイ107が形成される。   One end of the hot air supply pipe 103 is a cylindrical member inserted into the furnace body 101 at the tuyere 102, and a high-temperature gas is blown into the inside of the blast furnace 100 at a high pressure from the other end. The raceway 107 is formed inside the blast furnace 100 by the wind pressure of the high-temperature gas blown into the inside of the blast furnace 100 via the hot-air supply pipe 103.

微粉炭供給管104は、一端が熱風供給管103に装入された筒状の部材であり、他端から微粉炭が高炉100の内部に向けて吹き込まれる。一例では、羽口102のそれぞれには、一対の微粉炭供給管104が配置される。レースウエイ107の界面では、高炉100に装入されたコークス及び微粉炭供給管104から吹き込まれる微粉炭が燃焼して一酸化炭素が発生する高温燃焼反応が生じている。微粉炭供給管104は、管内が微粉炭で詰まることを防止するために、所定の時間間隔で、微粉炭の吹き込みが停止され、微粉炭の代わりに窒素等の高圧ガスが吹き込まれる。微粉炭の代わりに高圧ガスが吹き込まれる操業状態は、ランスパージ状態とも称される。また、微粉炭供給管104が詰まったときも、微粉炭供給管104に微粉炭の代わりに窒素等の高圧ガスが吹き込まれて、高炉100の操業状態はランスパージ状態となる。   One end of the pulverized coal supply pipe 104 is a cylindrical member inserted into the hot air supply pipe 103, and pulverized coal is blown into the blast furnace 100 from the other end. In one example, a pair of pulverized coal supply pipes 104 is arranged in each of the tuyeres 102. At the interface of the raceway 107, a coke charged into the blast furnace 100 and pulverized coal blown from the pulverized coal supply pipe 104 burn to generate a high-temperature combustion reaction in which carbon monoxide is generated. In order to prevent the inside of the pulverized coal supply pipe 104 from being clogged with pulverized coal, the blowing of the pulverized coal is stopped at predetermined time intervals, and a high-pressure gas such as nitrogen is blown instead of the pulverized coal. The operation state in which high-pressure gas is blown in place of pulverized coal is also called a lance purge state. Also, when the pulverized coal supply pipe 104 is clogged, high-pressure gas such as nitrogen is blown into the pulverized coal supply pipe 104 instead of pulverized coal, and the operation state of the blast furnace 100 is in a lance purge state.

観察窓105は、熱風供給管103の他端に形成される孔に嵌め込まれた光透過性部材であり、レースウエイ107を視認可能な位置に配置される。   The observation window 105 is a light transmissive member fitted into a hole formed at the other end of the hot air supply pipe 103, and is arranged at a position where the raceway 107 can be visually recognized.

撮像装置106は、羽口102の近傍に固定されて配置される。撮像装置106は、羽口102に対向して配置された撮像部108を有し、羽口102に配置された熱風供給管103及び微粉炭供給管104を介して撮像した複数の画像を、LAN109を介して羽口監視装置1に送信する。撮像装置106は、例えば10ms毎等の所定の撮像間隔毎での高速での撮像動作が可能であり、撮像した画像を示す画像データを羽口監視装置1に順次送信する。   The imaging device 106 is fixedly disposed near the tuyere 102. The imaging device 106 has an imaging unit 108 arranged opposite to the tuyere 102, and a plurality of images taken through the hot air supply pipe 103 and the pulverized coal supply pipe 104 arranged in the tuyere 102 are transmitted to the LAN 109. To the tuyere monitoring device 1 via the. The imaging device 106 can perform a high-speed imaging operation at predetermined imaging intervals, for example, every 10 ms, and sequentially transmits image data indicating captured images to the tuyere monitoring device 1.

(第1実施形態に係る羽口監視装置)
図2は、羽口監視装置1を示す図である。
(Tuyere monitoring device according to the first embodiment)
FIG. 2 is a diagram illustrating the tuyere monitoring device 1.

羽口監視装置1は、通信部11と、記憶部12と、入力部13と、出力部14と、処理部20と、学習器15とを有する。通信部11、記憶部12、入力部13、出力部14、処理部20及び学習器15は、バス200を介して互いに接続される。羽口監視装置1は、40個程度の羽口102のそれぞれに配置される撮像装置106から送信された画像データを使用して、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。一例では、羽口監視装置1は高炉100の操業状態を監視する不図示の上位制御装置である高炉監視装置と一体化されてもよく、他の例では、羽口監視装置1はパーソナルコンピュータであってもよい。   The tuyere monitoring device 1 includes a communication unit 11, a storage unit 12, an input unit 13, an output unit 14, a processing unit 20, and a learning device 15. The communication unit 11, the storage unit 12, the input unit 13, the output unit 14, the processing unit 20, and the learning unit 15 are connected to each other via a bus 200. The tuyere monitoring device 1 estimates the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace 100 using the image data transmitted from the imaging devices 106 arranged in each of the forty tuyeres 102. In one example, the tuyere monitoring device 1 may be integrated with a blast furnace monitoring device, which is a higher-level control device (not shown) that monitors the operation state of the blast furnace 100. In another example, the tuyere monitoring device 1 is a personal computer. There may be.

通信部11は、イーサネット(登録商標)などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部11は、LAN109を介して撮像装置106及び不図示の高炉監視装置等と通信を行う。   The communication unit 11 has a wired communication interface circuit such as Ethernet (registered trademark). The communication unit 11 communicates with the imaging device 106 and a blast furnace monitoring device (not shown) via the LAN 109.

記憶部12は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部12は、処理部20での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部12は、撮像装置106から送信された画像データを使用して、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する羽口監視処理を処理部20に実行させるための羽口監視プログラム等を記憶する。羽口監視プログラムは、例えばCD−ROM、DVD−ROM等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部12にインストールされてもよい。また、記憶部12は、羽口監視処理で使用される種々のデータを記憶する。例えば、記憶部12は、撮像装置106から順次送信される複数の画像データを撮像時刻と関連付けて記憶する。   The storage unit 12 includes, for example, at least one of a semiconductor storage device, a magnetic tape device, a magnetic disk device, and an optical disk device. The storage unit 12 stores an operating system program, a driver program, an application program, data, and the like used for processing in the processing unit 20. For example, the storage unit 12 uses the image data transmitted from the imaging device 106 to cause the processing unit 20 to execute a tuyere monitoring program for estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace 100. And so on. The tuyere monitoring program may be installed in the storage unit 12 using a known setup program or the like from a computer-readable portable recording medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM. The storage unit 12 stores various data used in the tuyere monitoring process. For example, the storage unit 12 stores a plurality of image data sequentially transmitted from the imaging device 106 in association with an imaging time.

入力部13は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。オペレータは、入力部13を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部13は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部20に供給される。   The input unit 13 may be any device as long as data can be input, and is, for example, a touch panel, a keyboard, or the like. The operator can use the input unit 13 to input characters, numbers, symbols, and the like. When operated by the operator, the input unit 13 generates a signal corresponding to the operation. Then, the generated signal is supplied to the processing unit 20 as an instruction of the operator.

出力部14は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro−Luminescence)ディスプレイ等である。出力部14は、処理部20から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部14は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。   The output unit 14 may be any device that can display a video, an image, and the like, and is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electro-Luminescence) display. The output unit 14 displays a video corresponding to the video data supplied from the processing unit 20, an image corresponding to the image data, and the like. The output unit 14 may be an output device that prints images, images, characters, and the like on a display medium such as paper.

学習器15は、教師あり学習または教師なし学習により抽象化された画像の特徴を学習する学習器であり、例えば、ディープラーニング等の公知の機械学習技術を用いて、撮像装置106が撮像した複数の画像と高炉の操業状態との関係性を学習している。ディープラーニングは、入力層、中間層及び出力層から構成される多層構造のニューラルネットワークを用いた機械学習である。入力層の各ノードには、撮像装置106が撮像した複数の画像のそれぞれの特徴ベクトルが入力される。特徴ベクトルは、例えば、画像の一部の領域を切り出した部分画像であってもよい。また、特徴ベクトルとして使用される部分画像のそれぞれは、一部が他の部分画像と重畳するように切り出されてもよい。中間層の各ノードは、入力層の各ノードから出力された各特徴ベクトルに重みを乗算した値の総和を出力し、さらに、出力層は、中間層の各ノードから出力された各特徴ベクトルに重みを乗算した値の総和を出力する。学習器15は、各重みを調整しながら、出力層からの出力値と撮像装置106が撮像した複数の画像のそれぞれとの差分が小さくなるように学習する。学習器15は、例えば、非特許文献1に記載される技術により実現される。また、撮像装置106が撮像した複数の画像と高炉の操業状態との関係性の学習器15による学習は、例えば、特願 号(貴社整理番号:FP171419の出願番号を記入します)に記載される技術により実行される。すなわち、撮像装置106が撮像した複数の画像を画像群にクラスタリングして高炉の操業状態に関連付け、画像群に関連付けられた高炉の操業状態が正常状態、第1異常状態、及び第2異常状態を含むと判定したときに、画像と高炉の操業状態との関係性を学習器に学習させることにより、画像と高炉の操業状態との関係性を学習した学習器15が出力される。正常状態、第1異常状態、及び第2異常状態を含む高炉の操業状態については後述する。 The learning device 15 is a learning device that learns features of an image that has been abstracted by supervised learning or unsupervised learning. For example, a plurality of images captured by the imaging device 106 using a known machine learning technique such as deep learning. Learn the relationship between the image of the blast furnace and the operating state of the blast furnace. Deep learning is machine learning using a multilayer neural network composed of an input layer, a middle layer, and an output layer. Each feature vector of a plurality of images captured by the imaging device 106 is input to each node of the input layer. The feature vector may be, for example, a partial image obtained by cutting out a partial area of the image. Further, each of the partial images used as the feature vector may be cut out such that a part thereof is superimposed on another partial image. Each node in the hidden layer outputs the sum of values obtained by multiplying each feature vector output from each node in the input layer by a weight, and further, the output layer outputs each feature vector output from each node in the hidden layer. The sum of the values multiplied by the weight is output. The learning device 15 learns such that the difference between the output value from the output layer and each of the plurality of images captured by the imaging device 106 is reduced while adjusting each weight. The learning device 15 is realized by, for example, the technology described in Non-Patent Document 1. The learning by the learning unit 15 of the relationship between the plurality of images captured by the imaging device 106 and the operating state of the blast furnace is performed by, for example, a method disclosed in Japanese Patent Application No. No. (Your reference number: Enter the application number of FP171419). That is, the plurality of images captured by the imaging device 106 are clustered into an image group and associated with the operating state of the blast furnace, and the operating state of the blast furnace associated with the image group is determined to be a normal state, a first abnormal state, and a second abnormal state. When it is determined that the blast furnace includes the image and the operating state of the blast furnace, the learning device learns the relationship between the image and the operating state of the blast furnace, and the learning device 15 that has learned the relationship between the image and the operating state of the blast furnace is output. The operating state of the blast furnace including the normal state, the first abnormal state, and the second abnormal state will be described later.

図3は、撮像装置106が撮像した画像の一例である。図3において、左右両側に一対の微粉炭供給管104が撮像され、中央部には微粉炭供給管104を介してレースウエイ107に供給される微粉炭が撮像されている。右下部には、レースウエイ107内で旋回運動するコークスも撮像されている。   FIG. 3 is an example of an image captured by the imaging device 106. In FIG. 3, a pair of pulverized coal supply pipes 104 are imaged on both left and right sides, and pulverized coal supplied to the raceway 107 via the pulverized coal supply pipe 104 is imaged in the center. In the lower right part, an image of the coke circling in the raceway 107 is also taken.

図4は、学習器15によって高炉100の操業状態に関連付けられた画像の一例を示す図である。複数の画像にそれぞれが関連付けられた高炉100の操業状態は、ランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態の5つの状態である。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an image associated with the operation state of the blast furnace 100 by the learning device 15. The operation states of the blast furnace 100 associated with a plurality of images are five states of a lance purge state, a normal state, a cautionary state, a first abnormal state, and a second abnormal state.

図4(a)は、ランスパージ状態に関連付けられる画像の一例である。ランスパージ状態では、微粉炭の代わりに窒素等の高圧ガスが吹き込まれるため、図4(a)に示す画像には、微粉炭供給管104を介してレースウエイ107に供給される微粉炭は撮像されていない。   FIG. 4A is an example of an image associated with the lance purge state. In the lance purge state, high-pressure gas such as nitrogen is blown instead of pulverized coal. Therefore, the pulverized coal supplied to the raceway 107 via the pulverized coal supply pipe 104 is captured in the image shown in FIG. Not.

図4(b)は、羽口102から視認される高炉100の内部の状態が良好な正常状態に関連付けられる画像の一例である。図4(b)に示す画像では、一対の微粉炭供給管104から吹き込まれる微粉炭の進路以外の部分は、輝度が高い領域であり、レースウエイ107において良好な高温燃焼反応が生じていることを示す。   FIG. 4B is an example of an image in which the state inside the blast furnace 100 visually recognized from the tuyere 102 is associated with a favorable normal state. In the image shown in FIG. 4B, the portion other than the path of the pulverized coal blown from the pair of pulverized coal supply pipes 104 is a region where the luminance is high, and a favorable high-temperature combustion reaction occurs in the raceway 107. Is shown.

図4(c)は、羽口102から視認される高炉100の内部の状態が注意を要する要注意状態に関連付けられる画像の一例である。要注意状態は、例えば、生鉱落ち状態及び高炉設備の破損等が発生した時刻の直前の状態である。   FIG. 4C is an example of an image in which the state inside the blast furnace 100 visually recognized from the tuyere 102 is associated with a state requiring attention. The caution required state is, for example, a state immediately before the time at which the raw ore fall state and breakage of the blast furnace equipment occur.

図4(d)は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態である生鉱落ち状態に関連付けられる画像の一例である。本明細書において生鉱落ち状態は、第1異常状態とも称される。図4(d)に示す画像では、画像の中央から下方にかけた部分は、輝度が低い領域であり、完全に還元していない鉱石が滴下していることを示す。すなわち、未還元の鉱石はコークスと接触するときに、吸熱する熱量が大きい吸熱反応である直接還元反応をするため、鉱石の周囲の温度が低下し、画面上では暗い領域として示される。   FIG. 4D is an example of an image associated with a raw ore falling state in which ore that has not been completely reduced is dropped. In this specification, the raw ore fall state is also referred to as a first abnormal state. In the image shown in FIG. 4D, a portion extending downward from the center of the image is a region having a low luminance, and indicates that ore that has not been completely reduced is dropped. That is, when the unreduced ore comes into contact with coke, the ore undergoes a direct reduction reaction, which is an endothermic reaction that absorbs a large amount of heat, so that the temperature around the ore decreases, and the ore is shown as a dark area on the screen.

図4(e)は、微粉炭供給管104が破損したランス破損状態に関連付けられる画像の一例である。本明細書においてランス破損状態は、第2異常状態とも称される。ランス破損状態は、微粉炭供給管104が何らかの原因により、曲損又は折損した状態である。図4(e)に示す画像では、一対の微粉炭供給管104から吹き込まれる微粉炭の進路の一方が湾曲しており、一対の微粉炭供給管104の一方が破損していることを示す。   FIG. 4E is an example of an image associated with a lance breakage state in which the pulverized coal supply pipe 104 has been broken. In this specification, the lance breakage state is also referred to as a second abnormal state. The lance breakage state is a state in which the pulverized coal supply pipe 104 is bent or broken for some reason. In the image shown in FIG. 4E, one of the paths of the pulverized coal blown from the pair of pulverized coal supply pipes 104 is curved, indicating that one of the pair of pulverized coal supply pipes 104 is damaged.

処理部20は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部20は、羽口監視装置1の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、CPUである。処理部20は、記憶部12に記憶されているプログラム(ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等)に基づいて処理を実行する。また、処理部20は、複数のプログラム(アプリケーションプログラム等)を並列に実行できる。   The processing unit 20 has one or a plurality of processors and their peripheral circuits. The processing unit 20 controls the overall operation of the tuyere monitoring device 1 and is, for example, a CPU. The processing unit 20 performs processing based on programs (a driver program, an operating system program, an application program, and the like) stored in the storage unit 12. Further, the processing unit 20 can execute a plurality of programs (such as application programs) in parallel.

処理部20は、画像データ取得部21と、操業状態取得部22と、操業状態推定部23と、警告信号出力部24とを有する。これらの各部は、処理部20が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして羽口監視装置1に実装されてもよい。   The processing unit 20 includes an image data acquisition unit 21, an operation state acquisition unit 22, an operation state estimation unit 23, and a warning signal output unit 24. Each of these units is a functional module realized by a program executed by a processor included in the processing unit 20. Alternatively, these units may be implemented in the tuyere monitoring device 1 as firmware.

画像データ取得部21は、撮像装置106によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得する。操業状態取得部22は、画像データ取得部21によって取得された画像データを学習器15に入力し、画像データが入力されたことに応じて学習器15から出力される高炉100の操業状態を取得する。操業状態推定部23は、操業状態取得部22によって取得された操業状態に基づいて、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。警告信号出力部24は、操業状態推定部23によって高炉100の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する。警告信号は、高炉100の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す注意信号と、高炉100の操業状態に異常が発生するおそれが高いことを示す警報信号とを含む。   The image data acquisition unit 21 acquires image data indicating an image captured by the imaging device 106 at predetermined imaging intervals. The operation state acquisition unit 22 inputs the image data acquired by the image data acquisition unit 21 to the learning device 15 and acquires the operation state of the blast furnace 100 output from the learning device 15 in response to the input of the image data. I do. The operating state estimating unit 23 estimates whether the operating state of the blast furnace 100 is abnormal based on the operating state acquired by the operating state acquiring unit 22. The warning signal output unit 24 outputs a warning signal when the operation state estimation unit 23 estimates that the operation state of the blast furnace 100 is abnormal. The warning signal includes a caution signal indicating that an abnormality may occur in the operation state of the blast furnace 100 and an alarm signal indicating that there is a high possibility that an abnormality occurs in the operation state of the blast furnace 100.

(羽口監視装置1による羽口監視処理)
図5は、羽口監視装置1により実行される羽口監視処理のフローチャートである。図5に示す羽口監視処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部20により羽口監視装置1の各要素と協働して実行される。また、羽口監視処理は、40個程度の羽口102から視認されるレースウエイ107の状態は互いに相違するので、羽口102のそれぞれに配置される撮像装置106から送信された画像データを使用して、羽口102のそれぞれについて実行される。
(Tuyere monitoring process by tuyere monitoring device 1)
FIG. 5 is a flowchart of the tuyere monitoring process executed by the tuyere monitoring device 1. The tuyere monitoring process shown in FIG. 5 is executed mainly by the processing unit 20 in cooperation with each element of the tuyere monitoring device 1 based on a program stored in the storage unit 12 in advance. The tuyere monitoring process uses the image data transmitted from the imaging device 106 disposed in each of the tuyeres 102 because the states of the raceways 107 visually recognized from the forty tuyeres 102 are different from each other. Then, it is executed for each of the tuyere 102.

まず、画像データ取得部21は、撮像装置106が撮像した画像を示す画像データを取得し(S101)、取得した画像データを記憶部12に記憶する。画像データ取得部21が取得する画像データに対応する画像は、10ms毎等の所定の撮像間隔毎で撮像された画像である。   First, the image data acquisition unit 21 acquires image data indicating an image captured by the imaging device 106 (S101), and stores the acquired image data in the storage unit 12. The image corresponding to the image data acquired by the image data acquisition unit 21 is an image captured at a predetermined imaging interval such as every 10 ms.

次いで、操業状態取得部22は、S101の処理で取得された画像データを学習器15に入力し、画像データを学習器15に入力することに応じて学習器15から出力される高炉100の操業状態を取得する(S102)。操業状態取得部22は、学習器15から出力された高炉100の操業状態を、学習器15に入力した画像データと関連付けて記憶部12に記憶する。   Next, the operation state acquisition unit 22 inputs the image data acquired in the process of S101 to the learning device 15, and operates the blast furnace 100 output from the learning device 15 in response to inputting the image data to the learning device 15. The status is acquired (S102). The operating state acquisition unit 22 stores the operating state of the blast furnace 100 output from the learning unit 15 in the storage unit 12 in association with the image data input to the learning unit 15.

次いで、画像データ取得部21は、S101の処理で画像データを最初に取得してから、撮像間隔よりも長い所定の第1単位時間が経過したか否かを判定する(S103)。画像データ取得部21は、タイマを有し、S101の処理で画像データを最初に取得してからの時間を計時し、第1単位時間が経過するとタイマをリセットすると共に計時を再開する。画像データ取得部21は、S101の処理で画像データを最初に取得してから第1単位時間が経過していないと判定する(S103−NO)と、撮像装置106が撮像した画像を示す画像データを取得する(S101)。第1単位時間は、1秒以上60秒以下の時間である。撮像装置106が画像を撮像する撮像間隔が10msであるとき、第1単位時間が1秒である場合、第1単位時間の間に100個の画像データ及びS102の処理で画像データに関連付けられた操業状態が記憶部12に記憶される。また、撮像装置106が画像を撮像する撮像間隔が10msであるとき、第1単位時間が60秒である場合、第1単位時間の間に6000個の画像データ及びS102の処理で画像データに関連付けられた操業状態が記憶部12に記憶される。   Next, the image data acquisition unit 21 determines whether or not a predetermined first unit time longer than the imaging interval has elapsed since the first acquisition of the image data in the process of S101 (S103). The image data acquisition unit 21 has a timer, measures the time since the first acquisition of the image data in the process of S101, resets the timer when the first unit time has elapsed, and restarts the time measurement. If the image data acquisition unit 21 determines that the first unit time has not elapsed since the first acquisition of the image data in the process of S101 (S103-NO), the image data indicating the image captured by the imaging device 106 Is acquired (S101). The first unit time is a time from 1 second to 60 seconds. When the imaging interval at which the imaging device 106 captures an image is 10 ms, and the first unit time is 1 second, 100 image data and the image data are associated with the image data in the processing of S102 during the first unit time. The operation state is stored in the storage unit 12. Also, when the imaging interval at which the imaging device 106 captures an image is 10 ms and the first unit time is 60 seconds, 6000 pieces of image data are associated with the image data in the processing of S102 during the first unit time. The operation state thus set is stored in the storage unit 12.

S101の処理で画像データを最初に取得してから第1単位時間が経過したと判定される(S103−YES)と、操業状態推定部23は、第1単位時間における高炉100の操業状態を決定する(S104)。具体的には、操業状態推定部23は、第1単位時間の間に亘って取得し且つ記憶部12に記憶した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を、第1単位時間における高炉100の操業状態を決定する。例えば、操業状態推定部23は、第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で正常状態が最頻の操業状態であるとき、正常状態を第1単位時間における高炉100の操業状態に決定する。   When it is determined that the first unit time has elapsed since the first acquisition of the image data in the processing of S101 (S103-YES), the operating state estimating unit 23 determines the operating state of the blast furnace 100 in the first unit time. (S104). Specifically, the operating state estimating unit 23 determines the most frequent operating state among the plurality of operating states acquired during the first unit time and stored in the storage unit 12 in the blast furnace in the first unit time. 100 operating states are determined. For example, when the normal state is the most frequent operation state among the plurality of operation states acquired during the first unit time, the operation state estimation unit 23 changes the normal state of the blast furnace 100 in the first unit time. Determine the operating state.

操業状態推定部23は、第1単位時間における高炉100の操業状態に決定した操業状態を第1状態情報として記憶部12に記憶すると共に、第1単位時間に亘って取得した画像データ及び画像データに関連付けられた操業状態を記憶部12から削除する。   The operating state estimating unit 23 stores the operating state determined as the operating state of the blast furnace 100 in the first unit time in the storage unit 12 as first state information, and image data and image data acquired over the first unit time. Is deleted from the storage unit 12.

次いで、画像データ取得部21は、S101の処理で画像データを最初に取得してから、第1単位時間よりも長い所定の第2単位時間が経過したか否かを判定する(S105)。画像データ取得部21は、第1単位時間を計時するタイマと異なるタイマを有し、S101の処理で画像データを最初に取得してからの時間を計時し、第2単位時間が経過するとタイマをリセットすると共に計時を再開する。画像データ取得部21は、S101の処理で画像データを最初に取得してから第2単位時間が経過していないと判定する(S105−NO)と、撮像装置106が撮像した画像を示す画像データを取得する(S101)。第2単位時間は、5分以上10分以下の時間である。   Next, the image data acquisition unit 21 determines whether or not a predetermined second unit time longer than the first unit time has elapsed since the first acquisition of the image data in the process of S101 (S105). The image data acquisition unit 21 has a timer different from the timer that measures the first unit time, measures the time since the first acquisition of the image data in the process of S101, and sets the timer when the second unit time has elapsed. Reset and restart timing. If the image data acquisition unit 21 determines that the second unit time has not elapsed since the first acquisition of the image data in the processing of S101 (S105-NO), the image data indicating the image captured by the imaging device 106 Is acquired (S101). The second unit time is a time of 5 minutes or more and 10 minutes or less.

S101の処理で画像データを最初に取得してから第2単位時間が経過したと判定される(S105−YES)と、操業状態推定部23は、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。具体的には、操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報に対応する高炉100の操業状態の頻度に基づいて、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。   If it is determined that the second unit time has elapsed since the first acquisition of the image data in the processing of S101 (S105-YES), the operating state estimating unit 23 estimates whether or not the operating state of the blast furnace 100 is abnormal. . Specifically, the operation state estimating unit 23 determines whether there is an abnormality in the operation state of the blast furnace 100 based on the frequency of the operation state of the blast furnace 100 corresponding to the first state information stored during the second unit time. presume.

操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数に対する、高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率を演算する(S106)。操業状態推定部23は、第2単位時間の間のランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数を抽出する。次いで、操業状態推定部23は、抽出したそれぞれの操業状態を示す第1状態情報の個数を、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数で除算して、高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率を演算する。   The operating state estimating unit 23 calculates the ratio of the number of pieces of the first state information indicating each of the operating states of the blast furnace 100 to the number of all pieces of the first state information stored during the second unit time (S106). . The operating state estimating unit 23 extracts the number of pieces of first state information indicating the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state during the second unit time. Next, the operating state estimating unit 23 divides the number of the extracted first state information indicating the respective operating states by the number of all the first state information stored during the second unit time to obtain the blast furnace 100. Calculate the ratio of the number of pieces of first state information indicating each of the operation states.

次いで、操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数に対する第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第1しきい値比率より大きいか否かを判定する(S107)。第1異常状態は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態であり、第1しきい値比率は、例えば30%である。操業状態推定部23によって第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第1しきい値比率以下であると判定される(S107−NO)と、処理はS111に進む。   Next, the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of the first state information indicating the first abnormal state to the number of all the first state information stored during the second unit time is a predetermined first threshold value. It is determined whether the ratio is larger than the ratio (S107). The first abnormal state is a state in which ore that has not been completely reduced drops, and the first threshold ratio is, for example, 30%. When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is equal to or less than the first threshold value ratio (S107-NO), the process proceeds to S111.

操業状態推定部23によって第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第1しきい値比率より大きいと判定される(S107−YES)と、処理はS108に進む。操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数に対する第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第1しきい値比率よりも大きい所定の第2しきい値比率より大きいか否かを判定する(S108)。第2しきい値比率は、例えば50%である。   If the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is larger than the first threshold ratio (S107-YES), the process proceeds to S108. The operation state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of the first state information indicating the first abnormal state to the number of all the first state information stored during the second unit time is larger than the first threshold ratio. It is determined whether the ratio is larger than a predetermined second threshold ratio (S108). The second threshold ratio is, for example, 50%.

操業状態推定部23によって第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第2しきい値比率以下であると判定される(S108−NO)と、警告信号出力部24は、第1注意信号を出力する(S109)。第1注意信号は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれがあることを示す信号である。次いで、処理はS111に進む。   When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is equal to or less than the second threshold ratio (S108-NO), the warning signal output unit 24 outputs the first signal. An attention signal is output (S109). The first caution signal is a signal indicating that a state in which ore that has not been completely reduced may drop may occur. Next, the process proceeds to S111.

操業状態推定部23によって第1異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第2しきい値比率より大きいと判定される(S108−YES)と、警告信号出力部24は、第1警報信号を出力する(S110)。第1警報信号は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれが高いことを示す信号である。次いで、処理はS111に進む。   When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is larger than the second threshold ratio (S108-YES), the warning signal output unit 24 outputs the first warning. A signal is output (S110). The first alarm signal is a signal indicating that there is a high possibility that a state in which ore that has not been completely reduced drops will occur. Next, the process proceeds to S111.

操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数に対する第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第3しきい値比率より大きいか否かを判定する(S111)。第2異常状態は、羽口102に微粉炭を供給する微粉炭供給管104が破損する状態であり、第2しきい値比率は、例えば30%である。操業状態推定部23によって第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第3しきい値比率以下であると判定される(S111−NO)と、処理はS115に進む。   The operation state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state to the number of all the first state information stored during the second unit time is higher than a predetermined third threshold ratio. It is determined whether it is larger (S111). The second abnormal state is a state in which the pulverized coal supply pipe 104 that supplies the pulverized coal to the tuyere 102 is damaged, and the second threshold ratio is, for example, 30%. When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the second abnormal state is equal to or less than the third threshold ratio (S111-NO), the process proceeds to S115.

操業状態推定部23によって第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第3しきい値比率より大きいと判定される(S111−YES)と、処理はS112に進む。操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数に対する第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第3しきい値比率よりも大きい所定の第4しきい値比率より大きいか否かを判定する(S112)。第4しきい値比率は、例えば50%である。   When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the second abnormal state is larger than the third threshold ratio (S111-YES), the process proceeds to S112. The operation state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state to the number of all the first state information stored during the second unit time is larger than the third threshold ratio. It is determined whether the ratio is larger than a predetermined fourth threshold ratio (S112). The fourth threshold ratio is, for example, 50%.

操業状態推定部23によって第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第4しきい値比率以下であると判定される(S112−NO)と、警告信号出力部24は、第2注意信号を出力する(S113)。第2注意信号は、羽口102に微粉炭を供給する微粉炭供給管104が破損する状態が発生するおそれがあることを示す信号である。次いで、処理はS115に進む。   If the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the second abnormal state is equal to or less than the fourth threshold value ratio (S112-NO), the warning signal output unit 24 sets the second signal. An attention signal is output (S113). The second caution signal is a signal indicating that the pulverized coal supply pipe 104 that supplies the pulverized coal to the tuyere 102 may be damaged. Next, the process proceeds to S115.

操業状態推定部23によって第2異常状態を示す第1状態情報の個数の比率が第4しきい値比率より大きいと判定される(S112−YES)と、警告信号出力部24は、第2警報信号を出力する(S114)。第2警報信号は、羽口102に微粉炭を供給する微粉炭供給管104が破損する状態が発生するおそれが高いことを示す信号である。次いで、処理はS115に進む。   When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the second abnormal state is larger than the fourth threshold ratio (S112-YES), the warning signal output unit 24 outputs the second warning. A signal is output (S114). The second alarm signal is a signal indicating that there is a high possibility that the pulverized coal supply pipe 104 that supplies the pulverized coal to the tuyere 102 will be damaged. Next, the process proceeds to S115.

操業状態推定部23は、第2単位時間の間に記憶されたすべての第1状態情報の個数に対する要注意状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第5しきい値比率より大きいか否かを判定する(S115)。要注意状態は、高炉100の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す状態であり、第5しきい値比率は、例えば30%である。操業状態推定部23によって要注意状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第5しきい値比率以下であると判定される(S115−NO)と、処理はS117に進む。   The operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of the first state information indicating the cautionary state to the number of all the first state information stored during the second unit time is larger than a predetermined fifth threshold ratio. It is determined whether or not (S115). The caution required state is a state indicating that an abnormality may occur in the operation state of the blast furnace 100, and the fifth threshold ratio is, for example, 30%. When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the cautionary state is equal to or smaller than the predetermined fifth threshold ratio (S115-NO), the process proceeds to S117.

操業状態推定部23によって要注意状態を示す第1状態情報の個数の比率が所定の第5しきい値比率より大きいと判定される(S115−YES)と、警告信号出力部24は、第3注意信号を出力する(S116)。第3注意信号は、高炉100の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す信号である。次いで、処理はS117に進む。   When the operating state estimating unit 23 determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the cautionary state is larger than the predetermined fifth threshold ratio (S115-YES), the warning signal output unit 24 outputs the third signal. An attention signal is output (S116). The third caution signal is a signal indicating that an abnormality may occur in the operation state of the blast furnace 100. Next, the process proceeds to S117.

画像データ取得部21は、不図示の高炉監視装置から羽口102の監視の終了を指示する監視終了指示を受信したか否かを判定する(S117)。画像データ取得部21によって不図示の高炉監視装置から羽口102の監視の終了を指示する監視終了指示を受信していないと判定される(S117−NO)と、処理はS101に戻る。画像データ取得部21によって不図示の高炉監視装置から羽口102の監視の終了を指示する監視終了指示を受信したと判定される(S117−YES)と、処理は終了する。   The image data acquisition unit 21 determines whether or not a monitoring end instruction to end the monitoring of the tuyere 102 has been received from a blast furnace monitoring device (not shown) (S117). If the image data acquisition unit 21 determines that the monitoring end instruction for instructing the end of the monitoring of the tuyere 102 has not been received from the blast furnace monitoring device (not shown) (S117-NO), the process returns to S101. If it is determined by the image data acquisition unit 21 that a monitoring end instruction to end the monitoring of the tuyere 102 has been received from a blast furnace monitoring device (not shown) (S117-YES), the process ends.

(第1実施形態に係る羽口監視装置の作用効果)
羽口監視装置1は、撮像装置106が撮像する間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を、第1単位時間における高炉100の操業状態に決定し、決定した操業状態を使用して操業状態の異常の有無を推定する。羽口監視装置1は、第1単位時間の間に亘って取得した複数の操業状態の中で最頻の操業状態を第1単位時間における高炉100の操業状態に決定するので、最頻値として時間平均的な特徴を抽出することが可能となる。オペレータが羽口102からレースウエイ107等の高炉100の内部状態を観察するとき、時々刻々と変化する高炉100の内部状態の中で最頻の状態を高炉100の内部状態として視認する。羽口監視装置1は、第1単位時間の間の複数の操業状態の瞬時値及び平均値ではなく、第1単位時間の間の最頻値を第1単位時間における高炉100の操業状態に決定するので、オペレータの視認と同様な処理で、高炉100の内部状態特徴を決定できる。すなわち、羽口監視装置1は、オペレータの目視による監視によらず、画像の認識を人間が把握するような観点で行う必要がある操業状態の監視を可能にする。
(Operation and effect of the tuyere monitoring device according to the first embodiment)
The tuyere monitoring device 1 determines the most frequent operation state among the plurality of operation states acquired during the first unit time longer than the interval at which the imaging device 106 takes an image, and sets the blast furnace 100 at the first unit time. The operation state is determined, and the presence or absence of an abnormality in the operation state is estimated using the determined operation state. Since the tuyere monitoring device 1 determines the most frequent operation state among the plurality of operation states acquired during the first unit time as the operation state of the blast furnace 100 in the first unit time, the tuyere monitoring device 1 sets the most frequent value as the most frequent value. Time-average features can be extracted. When the operator observes the internal state of the blast furnace 100 such as the raceway 107 from the tuyere 102, the most frequent state of the internal state of the blast furnace 100 that changes every moment is visually recognized as the internal state of the blast furnace 100. The tuyere monitoring device 1 determines not the instantaneous value and the average value of the plurality of operating states during the first unit time but the mode value during the first unit time as the operating state of the blast furnace 100 in the first unit time. Therefore, the internal state characteristics of the blast furnace 100 can be determined by the same processing as the visual recognition of the operator. That is, the tuyere monitoring device 1 enables monitoring of an operation state that needs to be performed from a viewpoint that a human recognizes an image, without relying on visual monitoring by an operator.

また、羽口監視装置1は、例えばμsオーダである撮像間隔で撮像された画像を示す画像データを使用して、高炉100の操業状態を示す第1状態情報を、例えば1秒等の第1単位時間毎に決定する。羽口監視装置1は、撮像間隔で撮像された画像を示す画像データに基づいて第1単位時間毎に第1状態情報を決定することで、操業状態の異常の有無を推定するために記憶し且つ処理するデータ量を圧縮することができる。羽口監視装置1は、操業状態の異常の有無を推定するために使用するデータ量が圧縮可能であるので、40個程度の羽口102の全ての操業状態の異常の有無の推定を、瞬時且つ連続的に実行することができる。   Further, the tuyere monitoring device 1 uses image data indicating an image captured at an imaging interval of, for example, the order of μs to convert the first state information indicating the operation state of the blast furnace 100 to a first state, such as 1 second, for example. Determined every unit time. The tuyere monitoring device 1 determines and stores the first state information for each first unit time based on the image data indicating the image captured at the imaging interval, so as to estimate the presence or absence of an abnormality in the operation state. In addition, the amount of data to be processed can be compressed. The tuyere monitoring device 1 can compress the amount of data used for estimating the presence or absence of an abnormality in the operating state, so that the estimation of the presence or absence of an abnormality in the operating state of all of the about 40 tuyeres 102 is instantaneous. And it can be performed continuously.

また、羽口監視装置1は、撮像装置106が撮像した画像を示す画像データの代わりに第1状態情報を使用して、高炉100の操業状態の異常の有無を推定するので、第1状態情報が決定された後は、撮像された画像を示す画像データを使用しない。羽口監視装置1は、第1状態情報が決定された後は、撮像された画像を示す画像データを使用しないで削除することで、記憶部12に記憶するデータの蓄積量及び種々の処理を実行するときの計算量を大幅に削減することができる。   The tuyere monitoring device 1 uses the first state information instead of the image data indicating the image captured by the imaging device 106 to estimate whether or not the operating state of the blast furnace 100 is abnormal. Is determined, the image data indicating the captured image is not used. After the first state information is determined, the tuyere monitoring device 1 deletes the image data indicating the captured image without using the image data, thereby reducing the amount of data stored in the storage unit 12 and various processes. The amount of calculation at the time of execution can be greatly reduced.

また、羽口監視装置1は、第1単位時間を、高炉100の他の操業データを取得する取得間隔に一致するように、1秒以上60秒以下の何れかの時間にすることで、羽口監視装置1の操業状態と高炉100の他の操業データとの比較を容易にできる。例えば、高炉100内部の種々の圧力を示す圧力データが1秒間隔で取得されるとき、第1単位時間を1秒とすることで、高炉100内部の種々の圧力の経時変化と、羽口監視装置1の操業状態の経時変化との比較が容易になる。また、高炉100のステーブ温度を示すステーブ温度データが60秒間隔で取得されるとき、第1単位時間を60秒とすることで、高炉100内部のステーブ温度の経時変化と、羽口監視装置1の操業状態の経時変化との比較が容易になる。   In addition, the tuyere monitoring device 1 sets the first unit time to any time of 1 second or more and 60 seconds or less so that the first unit time coincides with the acquisition interval at which other operation data of the blast furnace 100 is acquired. The operation state of the mouth monitoring device 1 and other operation data of the blast furnace 100 can be easily compared. For example, when pressure data indicating various pressures inside the blast furnace 100 is acquired at one-second intervals, by setting the first unit time to 1 second, the time-dependent changes in various pressures inside the blast furnace 100 and the tuyere monitoring This makes it easy to compare the operating state of the apparatus 1 with a change over time. Further, when the stave temperature data indicating the stave temperature of the blast furnace 100 is acquired at intervals of 60 seconds, the first unit time is set to 60 seconds, so that the stave temperature inside the blast furnace 100 changes over time and the tuyere monitoring device 1 It becomes easy to compare with the change over time of the operating state of the apparatus.

また、羽口監視装置1は、第1単位時間よりも長い第2単位時間の間に記憶された第1状態情報に対応する高炉100の操業状態の頻度に基づいて、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。撮像装置106が羽口102を介して撮像する画像は、高炉100内部の変化よりも変動が大きく、1秒以上60秒以下の第1単位時間による推定では、高炉100の操業状態を定常的に推定することが容易でない場合がある。羽口監視装置1は、より長い第2単位時間の間隔で高炉100の操業状態の異常の有無を推定することにより、第2単位時間に亘って定常的に異常が生じたか否かに基づいて異常の有無を推定するため、非定常的な現象を異常状態と推定するおそれが低い。   In addition, the tuyere monitoring device 1 determines the operating state of the blast furnace 100 based on the frequency of the operating state of the blast furnace 100 corresponding to the first state information stored during the second unit time longer than the first unit time. Estimate the presence or absence of abnormality. The image captured by the imaging device 106 through the tuyere 102 has a greater variation than the change inside the blast furnace 100, and the estimation based on the first unit time of 1 second or more and 60 seconds or less constantly changes the operating state of the blast furnace 100. It may not be easy to estimate. The tuyere monitoring device 1 estimates whether or not there is an abnormality in the operation state of the blast furnace 100 at intervals of a longer second unit time, and based on whether or not an abnormality has constantly occurred over the second unit time. Since the presence or absence of an abnormality is estimated, it is less likely that an unsteady phenomenon is estimated as an abnormal state.

また、羽口監視装置1は、高炉の操業状態の異常の有無を推定する推定処理を5分以上10分以下の第2単位時間毎に実行するので、1秒毎又は60秒毎等の不必要に高い頻度で推定処理を実行することを防止できる。また、羽口監視装置1は、一般に5〜10分程度であるレースウエイ107の崩壊周期を1周期分含むように第2単位時間を設定することで、レースウエイ107の崩壊周期の初期の輝度と後期の輝度との間の相違に起因する誤推定の発生を防止できる。   In addition, the tuyere monitoring device 1 executes the estimation process for estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace every second unit time of 5 minutes or more and 10 minutes or less. It is possible to prevent the estimating process from being executed as frequently as necessary. In addition, the tuyere monitoring device 1 sets the second unit time so as to include one cycle of the collapse of the raceway 107, which is generally about 5 to 10 minutes, so that the initial luminance of the collapse of the raceway 107 can be improved. Erroneous estimation caused by the difference between the luminance in the second period and the luminance in the latter period can be prevented.

また、羽口監視装置1は、異常が発生するおそれがあることを示す注意信号と、異常が発生するおそれが高いことを示す警報信号を、第2単位時間の間のすべての第1状態情報の個数に対する異常状態を示す第1状態情報の個数の比率に応じて出力する。羽口監視装置1は、異常状態を示す比率に応じて注意信号及び警報信号を順次出力することで、羽口監視装置1が出力する信号に応じた対策をオペレータに促すことができる。   In addition, the tuyere monitoring device 1 sends a warning signal indicating that an abnormality may occur and an alarm signal indicating that the abnormality is likely to occur to all first state information during the second unit time. Is output in accordance with the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the abnormal state to the number of pieces of the first state information. The tuyere monitoring device 1 can prompt the operator to take measures according to the signal output by the tuyere monitoring device 1 by sequentially outputting the caution signal and the alarm signal according to the ratio indicating the abnormal state.

また、羽口監視装置1は、高炉100の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す要注意状態の第2単位時間の間の比率に応じて注意信号を出力することで、高炉100に何らかの異常状態が発生するおそれがあることをオペレータに予期させる。   In addition, the tuyere monitoring device 1 outputs the caution signal according to the ratio during the second unit time of the cautionary state indicating that there is a possibility that an abnormality may occur in the operation state of the blast furnace 100. The operator is expected that some abnormal condition may occur in the system.

(第2実施形態に係る羽口監視装置)
図6は、第2実施形態に係る羽口監視装置を示す図である。第2実施形態に係る羽口監視装置2は、図1に示す高炉監視システムにおいて、第1実施形態に係る羽口監視装置1の代わりに配置され、撮像装置106から送信された画像データを使用して、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。
(Tuyere monitoring device according to the second embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating a tuyere monitoring device according to the second embodiment. The tuyere monitoring device 2 according to the second embodiment is arranged in place of the tuyere monitoring device 1 according to the first embodiment in the blast furnace monitoring system shown in FIG. 1 and uses image data transmitted from the imaging device 106. Then, the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace 100 is estimated.

羽口監視装置2は、処理部30を処理部20の代わりに有することが羽口監視装置1と相違する。処理部30は、第2単位時間変更部35を有することが処理部20と相違する。第2単位時間変更部35以外の羽口監視装置2の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された羽口監視装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。   The tuyere monitoring device 2 differs from the tuyere monitoring device 1 in having a processing unit 30 instead of the processing unit 20. The processing unit 30 is different from the processing unit 20 in having a second unit time changing unit 35. The configuration and function of the components of the tuyere monitoring device 2 other than the second unit time changing unit 35 are the same as the configuration and functions of the components of the tuyere monitoring device 1 denoted by the same reference numerals, and will be described in detail here. Is omitted.

(羽口監視装置2による羽口監視処理)
図7は、羽口監視装置2により実行される羽口監視処理のフローチャートである。図7に示す羽口監視処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部30により羽口監視装置2の各要素と協働して実行される。また、羽口監視処理は、40個程度の羽口102から視認されるレースウエイ107の状態は互いに相違するため、羽口102のそれぞれに配置される撮像装置106から送信された画像データを使用して、羽口102のそれぞれについて実行される。
(Tuyere monitoring process by tuyere monitoring device 2)
FIG. 7 is a flowchart of the tuyere monitoring process executed by the tuyere monitoring device 2. The tuyere monitoring process shown in FIG. 7 is executed mainly by the processing unit 30 in cooperation with each element of the tuyere monitoring device 2 based on a program stored in the storage unit 12 in advance. The tuyere monitoring process uses the image data transmitted from the imaging device 106 disposed at each of the tuyeres 102 because the states of the raceways 107 visually recognized from the forty tuyeres 102 are different from each other. Then, it is executed for each of the tuyere 102.

S201〜S216の処理は、S101〜S116の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。第2単位時間変更部35は、高炉100の操業条件に基づいて、高炉100の内部に形成されるレースウエイ107の崩壊周期を推定する(S217)。第2単位時間変更部35は、例えば特許文献5〜7に記載される技術により、羽口径、羽口風速及び微粉炭比等の高炉100の操業条件に基づいて、高炉100の内部に形成されるレースウエイ107の崩壊周期を推定する(S217)。高炉100の内部に形成されるレースウエイ107の崩壊周期を推定する技術は、よく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。   Since the processing of S201 to S216 is the same as the processing of S101 to S116, a detailed description is omitted here. The second unit time changing unit 35 estimates the collapse period of the raceway 107 formed inside the blast furnace 100 based on the operating conditions of the blast furnace 100 (S217). The second unit time changing unit 35 is formed inside the blast furnace 100 based on operating conditions of the blast furnace 100 such as a tuyere diameter, a tuyere wind speed, a pulverized coal ratio, and the like, by techniques described in Patent Documents 5 to 7, for example. The collapse period of the raceway 107 is estimated (S217). Techniques for estimating the collapse period of the raceway 107 formed inside the blast furnace 100 are well known, and therefore detailed description is omitted here.

次いで、第2単位時間変更部35は、S217の処理で推定したレースウエイ107の崩壊周期に応じて、第2単位時間を変更する(S218)。第2単位時間変更部35は、S217の処理で推定したレースウエイ107の崩壊周期と等しくなるように第2単位時間を変更してもよく、S217の処理で推定したレースウエイ107の崩壊周期よりも長くなるように第2単位時間を変更してもよい。例えば、第2単位時間変更部35は、S217の処理で推定したレースウエイ107の崩壊周期に一致するように第2単位時間を変更してもよく、S217の処理で推定したレースウエイ107の崩壊周期の1.2倍になるように第2単位時間を変更してもよい。また、第2単位時間変更部35は、S217の処理で推定したレースウエイ107の崩壊周期の1.5倍になるように第2単位時間を変更してよい。S219の処理は、S117の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。   Next, the second unit time changing unit 35 changes the second unit time according to the collapse period of the raceway 107 estimated in the process of S217 (S218). The second unit time changing unit 35 may change the second unit time so as to be equal to the collapse period of the raceway 107 estimated in the process of S217, and may change the second unit time based on the collapse period of the raceway 107 estimated in the process of S217. The second unit time may be changed so that is also longer. For example, the second unit time change unit 35 may change the second unit time so as to match the collapse period of the raceway 107 estimated in the process of S217, and may change the collapse of the raceway 107 estimated in the process of S217. The second unit time may be changed so as to be 1.2 times the cycle. In addition, the second unit time change unit 35 may change the second unit time so that the second unit time becomes 1.5 times the collapse period of the raceway 107 estimated in the process of S217. Since the process of S219 is the same as the process of S117, a detailed description is omitted here.

(第2実施形態に係る羽口監視装置の作用効果)
羽口監視装置2は、推定したレースウエイ107の崩壊周期に応じて第2単位時間を変更するので、レースウエイ107の状態が変動している場合にも、レースウエイ107の崩壊周期の初期の輝度と後期の輝度との間の相違に起因する誤推定の発生をより精度高く防止できる。
(Operation and effect of the tuyere monitoring device according to the second embodiment)
Since the tuyere monitoring device 2 changes the second unit time in accordance with the estimated collapse period of the raceway 107, even when the state of the raceway 107 is fluctuating, the tuyere monitoring device 2 has the initial state of the collapse period of the raceway 107. The occurrence of erroneous estimation due to the difference between the luminance and the luminance in the latter period can be prevented with higher accuracy.

(第1実施形態及び第2実施形態に係る羽口監視装置の変形例)
羽口監視装置1〜2では、操業状態推定部23は、画像データを最初に取得してから第2単位時間が経過したと判定されると高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。羽口監視装置1〜2では第2単位時間は互いに重複することなく設定されるが、第2単位時間の設定方法はこれに限定されない。例えば、第1単位時間が経過する都度、すなわち画像データが取得され操業状態が取得される都度、その時点から第2単位時間分さかのぼった時点までを第2単位時間とし、当該第2単位時間の間に記憶された第1状態情報に対応する高炉100の操業状態の頻度に基づいて、高炉100の操業状態の異常の有無を推定してもよい。
(Modification of the tuyere monitoring device according to the first embodiment and the second embodiment)
In the tuyere monitoring devices 1 and 2, the operating state estimating unit 23 estimates whether there is an abnormality in the operating state of the blast furnace 100 when it is determined that the second unit time has elapsed since the first acquisition of the image data. In the tuyere monitoring devices 1 and 2, the second unit time is set without overlapping each other, but the setting method of the second unit time is not limited to this. For example, each time the first unit time elapses, that is, each time the image data is acquired and the operation state is acquired, the time from that time to the time that is traced back by the second unit time is defined as the second unit time, and the second unit time is calculated. The presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace 100 may be estimated based on the frequency of the operating state of the blast furnace 100 corresponding to the first state information stored in between.

この場合において、第2単位時間は第1単位時間ずつずらして重複しながら設定されることになり、高炉の操業状態の異常の有無を推定する推定処理は第1単位時間が経過する毎に実行されることになる。   In this case, the second unit time is set so as to be shifted and overlapped by the first unit time, and the estimation process for estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace is executed every time the first unit time elapses. Will be done.

(第3実施形態に係る羽口監視装置)
第2単位時間が重複して設定される場合において有効な第3実施形態に係る羽口監視装置を、図8に示す。第3実施形態に係る羽口監視装置3は、図1に示す高炉監視システムにおいて、第1実施形態に係る羽口監視装置1の代わりに配置され、撮像装置106から送信された画像データを使用して、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。
(Tuyere monitoring device according to the third embodiment)
FIG. 8 shows a tuyere monitoring device according to the third embodiment that is effective when the second unit time is set to be duplicated. The tuyere monitoring device 3 according to the third embodiment is arranged in place of the tuyere monitoring device 1 according to the first embodiment in the blast furnace monitoring system shown in FIG. 1 and uses image data transmitted from the imaging device 106. Then, the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace 100 is estimated.

羽口監視装置3は、処理部40を処理部30の代わりに有することが羽口監視装置1と相違する。処理部40は、画像データ取得部41及び操業状態推定部43を画像データ取得部21及び操業状態推定部23の代わりに有することが処理部20と相違する。画像データ取得部41及び操業状態推定部43以外の羽口監視装置3の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された羽口監視装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。   The tuyere monitoring device 3 differs from the tuyere monitoring device 1 in having a processing unit 40 instead of the processing unit 30. The processing unit 40 differs from the processing unit 20 in that the processing unit 40 includes an image data acquisition unit 41 and an operation state estimation unit 43 instead of the image data acquisition unit 21 and the operation state estimation unit 23. The configuration and function of the components of the tuyere monitoring device 3 other than the image data acquisition unit 41 and the operation state estimation unit 43 are the same as those of the components of the tuyere monitoring device 1 denoted by the same reference numerals. A detailed description will be omitted.

(羽口監視装置3による羽口監視処理)
図9は、羽口監視装置3により実行される羽口監視処理のフローチャートである。図9に示す羽口監視処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部40により羽口監視装置3の各要素と協働して実行される。また、羽口監視処理は、40個程度の羽口102から視認されるレースウエイ107の状態は互いに相違するため、羽口102のそれぞれに配置される撮像装置106から送信された画像データを使用して、羽口102のそれぞれについて実行される。
(Tuyere monitoring process by tuyere monitoring device 3)
FIG. 9 is a flowchart of the tuyere monitoring process executed by the tuyere monitoring device 3. The tuyere monitoring process shown in FIG. 9 is mainly executed by the processing unit 40 in cooperation with each element of the tuyere monitoring device 3 based on a program stored in the storage unit 12 in advance. The tuyere monitoring process uses the image data transmitted from the imaging device 106 disposed at each of the tuyeres 102 because the states of the raceways 107 visually recognized from the forty tuyeres 102 are different from each other. Then, it is executed for each of the tuyere 102.

S301〜S304の処理は、S101〜S104の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。次いで、画像データ取得部41は、S301の処理で画像データを最初に取得してから、第1単位時間よりも長く第2単位時間とは独立に規定される所定の第3単位時間が経過したか否かを判定する(S305)。画像データ取得部41は、第1単位時間及び第2単位時間を計時するタイマと異なるタイマを有し、S301の処理で画像データを最初に取得してからの時間を計時し、第3単位時間が経過するとタイマをリセットすると共に計時を再開する。第3単位時間は、第1単位時間及び第2単位時間よりも長くてもよく、また第2単位時間よりも短くてもよく、第2単位時間と同一の時間であってもよい。例えば、第1単位時間が1秒であり且つ第2単位時間が10分であるとき、第3単位時間は、1分であってもよく、5分であってもよく、10分であってもよく、15分であってもよい。   Since the processing of S301 to S304 is the same as the processing of S101 to S104, detailed description is omitted here. Next, the image data obtaining unit 41 first obtains the image data in the process of S301, and a predetermined third unit time longer than the first unit time and defined independently of the second unit time has elapsed. It is determined whether or not it is (S305). The image data acquisition unit 41 has a timer different from the timer that measures the first unit time and the second unit time, measures the time since the first acquisition of the image data in the processing of S301, and When the time elapses, the timer is reset and time measurement is restarted. The third unit time may be longer than the first unit time and the second unit time, may be shorter than the second unit time, and may be the same time as the second unit time. For example, when the first unit time is 1 second and the second unit time is 10 minutes, the third unit time may be 1 minute, 5 minutes, or 10 minutes. Or 15 minutes.

S301の処理で画像データを最初に取得してから第3単位時間が経過したと判定される(S305−YES)と、操業状態推定部43は、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。具体的には、操業状態推定部43は、第2単位時間前から現在までの間に記憶された第1状態情報に対応する高炉100の操業状態の頻度に基づいて、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。   If it is determined that the third unit time has elapsed since the first acquisition of the image data in the processing of S301 (S305-YES), the operating state estimating unit 43 estimates whether there is an abnormality in the operating state of the blast furnace 100. . Specifically, the operating state estimation unit 43 determines the operating state of the blast furnace 100 based on the frequency of the operating state of the blast furnace 100 corresponding to the first state information stored from the second unit time before to the present. Estimate the presence or absence of abnormality.

操業状態推定部43は、第2単位時間前から現在までの間に記憶された第1状態情報の個数に対する高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率を演算する(S306)。操業状態推定部43は、第2単位時間前から現在までの間のランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数を抽出する。次いで、操業状態推定部43は、抽出したそれぞれの操業状態を示す第1状態情報の個数を、第2単位時間前から現在までの間に記憶された第1状態情報の個数で除算して、高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率を演算する。   The operating state estimating unit 43 calculates the ratio of the number of the first state information indicating each operating state of the blast furnace 100 to the number of the first state information stored from the second unit time before to the present (S306). ). The operation state estimation unit 43 extracts the number of pieces of first state information indicating each of the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state from the second unit time before to the present. . Next, the operation state estimation unit 43 divides the number of the extracted first state information indicating each operation state by the number of the first state information stored from the second unit time before to the present, The ratio of the number of pieces of first state information indicating each of the operation states of the blast furnace 100 is calculated.

S307〜S317の処理は、S107〜S117の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。   The processing in S307 to S317 is the same as the processing in S107 to S117, and a detailed description is omitted here.

(第3実施形態に係る羽口監視装置の作用効果)
羽口監視装置3は、高炉の操業状態の異常の有無を推定する推定処理を実行する間隔である第3単位時間を、高炉100の操業状態の異常の有無を推定するために第1状態情報を取得する期間である第2単位時間とは独立に規定することができる。これにより、
例えば第2単位時間は第1単位時間ずつずらして重複しながら設定される場合であっても、第1単位時間が経過する毎など、不必要に高い頻度で推定処理を実行することを防止できる。また、羽口監視装置3は、例えば、高炉100の操業状態が不安定であって、第2単位時間が10分であるときに、第3単位時間を1分に規定することなどで、高炉100の操業状態の監視を強化できる。
(Operation and effect of the tuyere monitoring device according to the third embodiment)
The tuyere monitoring device 3 sets the third unit time, which is the interval for performing the estimation process for estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace 100, as first state information in order to estimate the presence or absence of the abnormality in the operation state of the blast furnace 100 Can be defined independently of the second unit time, which is the period for acquiring This allows
For example, even when the second unit time is set so as to be shifted while being overlapped by the first unit time, it is possible to prevent the estimation process from being executed at an unnecessarily high frequency, such as every time the first unit time elapses. . In addition, the tuyere monitoring device 3 is configured to set the third unit time to 1 minute when the operation state of the blast furnace 100 is unstable and the second unit time is 10 minutes. Monitoring of 100 operating conditions can be enhanced.

(第4実施形態に係る羽口監視装置)
図10は、第4実施形態に係る羽口監視装置を示す図である。第4実施形態に係る羽口監視装置4は、図1に示す高炉監視システムにおいて、第1実施形態に係る羽口監視装置1の代わりに配置され、撮像装置106から送信された画像データを使用して、高炉100の操業状態の異常の有無を推定する。
(Tuyere monitoring device according to the fourth embodiment)
FIG. 10 is a diagram showing a tuyere monitoring device according to the fourth embodiment. The tuyere monitoring device 4 according to the fourth embodiment is arranged in place of the tuyere monitoring device 1 according to the first embodiment in the blast furnace monitoring system shown in FIG. 1 and uses image data transmitted from the imaging device 106. Then, the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace 100 is estimated.

羽口監視装置4は、処理部50を処理部20の代わりに有することが羽口監視装置1と相違する。処理部50は、操業状態推定部53を操業状態推定部23の代わりに有することが処理部20と相違する。操業状態推定部53以外の羽口監視装置4の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された羽口監視装置1の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。   The tuyere monitoring device 4 differs from the tuyere monitoring device 1 in having a processing unit 50 instead of the processing unit 20. The processing unit 50 differs from the processing unit 20 in having the operation state estimation unit 53 instead of the operation state estimation unit 23. The configuration and function of the components of the tuyere monitoring device 4 other than the operation state estimating unit 53 are the same as the configuration and functions of the components of the tuyere monitoring device 1 denoted by the same reference numerals, and thus detailed description is omitted here. I do.

(羽口監視装置4による羽口監視処理)
図11は、羽口監視装置4により実行される羽口監視処理のフローチャートである。図11に示す羽口監視処理は、予め記憶部12に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部50により羽口監視装置4の各要素と協働して実行される。また、羽口監視処理は、40個程度の羽口102から視認されるレースウエイ107の状態は互いに相違するため、羽口102のそれぞれに配置される撮像装置106から送信された画像データを使用して、羽口102のそれぞれについて実行される。
(Tuyere monitoring process by tuyere monitoring device 4)
FIG. 11 is a flowchart of the tuyere monitoring process executed by the tuyere monitoring device 4. The tuyere monitoring process shown in FIG. 11 is mainly executed by the processing unit 50 in cooperation with each element of the tuyere monitoring device 4 based on a program stored in the storage unit 12 in advance. The tuyere monitoring process uses the image data transmitted from the imaging device 106 disposed at each of the tuyeres 102 because the states of the raceways 107 visually recognized from the forty tuyeres 102 are different from each other. Then, it is executed for each of the tuyere 102.

S401〜S405の処理は、S101〜S105の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。次いで、操業状態推定部53は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の中で最頻となる第1状態情報に対応する高炉100の操業状態を第2状態情報として記憶する。操業状態推定部53は、第1異常状態及び第2異常状態の何れかを示す第2状態情報が所定のしきい値回数以上連続したときに、高炉100の操業状態に異常があると推定する。   Since the processing of S401 to S405 is the same as the processing of S101 to S105, detailed description is omitted here. Next, the operating state estimating unit 53 stores the operating state of the blast furnace 100 corresponding to the most frequent first state information among the first state information stored during the second unit time as second state information. . The operating state estimating unit 53 estimates that the operating state of the blast furnace 100 is abnormal when the second state information indicating one of the first abnormal state and the second abnormal state continues for a predetermined threshold number of times or more. .

操業状態推定部53は、第2単位時間の間に記憶された第1状態情報の中で最頻の操業状態を決定する(S406)。操業状態推定部53は、第2単位時間の間のランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数を抽出する。次いで、操業状態推定部53は、抽出された個数が最も多い操業状態を最頻の操業状態に決定する。操業状態推定部53は、決定した最頻の操業状態を現在の時刻に関連付けて第2状態情報として記憶部12に記憶する。   The operation state estimating unit 53 determines the most frequent operation state in the first state information stored during the second unit time (S406). The operation state estimation unit 53 extracts the number of pieces of first state information indicating the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state during the second unit time. Next, the operating state estimating unit 53 determines the operating state with the largest number of extracted pieces as the most frequent operating state. The operating state estimating unit 53 stores the determined most frequent operating state in the storage unit 12 as second state information in association with the current time.

次いで、操業状態推定部53は、S406の処理で記憶された第2状態情報に対応する最頻の操業状態が第1異常状態であるか否かを判定する(S407)。操業状態推定部53によって最頻の操業状態が第1異常状態ではないと判定される(S407−NO)と、処理はS412に進む。   Next, the operating state estimating unit 53 determines whether or not the most frequent operating state corresponding to the second state information stored in the processing of S406 is the first abnormal state (S407). If the operation state estimating unit 53 determines that the most frequent operation state is not the first abnormal state (S407-NO), the process proceeds to S412.

操業状態推定部53は、最頻の操業状態が第1異常状態であると判定する(S407−YES)と、過去数回分の第2単位時間に亘って第2状態情報を確認し、第1異常状態を示す第2状態情報が所定の第1しきい値回数より多く連続したか否かを判定する(S408)。第1しきい値回数は、第1単位時間及び第2単位時間の長さに応じて規定される。例えば、第1単位時間が30秒であり第2単位時間が5分であるとき、第1しきい値回数は3回にしてもよく、第1単位時間が60秒であり第2単位時間が10分であるとき、第1しきい値回数は3回にしてもよい。操業状態推定部53によって第1異常状態を示す第2状態情報が連続した回数が第1しきい値回数以下であると判定される(S408−NO)と、処理はS412に進む。   When the operating state estimating unit 53 determines that the most frequent operating state is the first abnormal state (S407-YES), the operating state estimating unit 53 checks the second state information over the second unit time of the past several times, and It is determined whether the second state information indicating the abnormal state has continued more than a predetermined first threshold number of times (S408). The first threshold number of times is defined according to the length of the first unit time and the second unit time. For example, when the first unit time is 30 seconds and the second unit time is 5 minutes, the first threshold number may be three times, and the first unit time is 60 seconds and the second unit time is When the time is 10 minutes, the first threshold number may be three. If the operation state estimating unit 53 determines that the number of times the second state information indicating the first abnormal state is continuous is equal to or less than the first threshold number (S408-NO), the process proceeds to S412.

操業状態推定部53によって第1異常状態を示す第2状態情報が第1しきい値回数より多く連続したと判定される(S408−YES)と、処理はS409に進む。操業状態推定部53は、過去数回分の第2単位時間に亘って第2状態情報を確認し、第1異常状態を示す第2状態情報が第1しきい値回数よりも多い所定の第2しきい値回数より多く連続したかを判定する(S409)。第2しきい値回数は、第1単位時間及び第2単位時間の長さに応じて規定される。例えば、第1単位時間が30秒であり第2単位時間が5分であるとき、第2しきい値回数は5回にしてもよく、第1単位時間が60秒であり第2単位時間が10分であるとき、第2しきい値回数は5回にしてもよい。   When the operating state estimating unit 53 determines that the second state information indicating the first abnormal state has continued more than the first threshold number of times (S408-YES), the process proceeds to S409. The operation state estimating unit 53 checks the second state information over the second unit time for the past several times, and determines that the second state information indicating the first abnormal state is larger than the first threshold number of times. It is determined whether or not the number of consecutive times exceeds the threshold value (S409). The second threshold number of times is defined according to the length of the first unit time and the second unit time. For example, when the first unit time is 30 seconds and the second unit time is 5 minutes, the second threshold number may be set to 5, and the first unit time is 60 seconds and the second unit time is When the time is 10 minutes, the second threshold number may be set to five.

操業状態推定部53によって第1異常状態を示す第2状態情報が連続した回数が第2しきい値回数以下であると判定される(S409−NO)と、警告信号出力部24は、第1注意信号を出力する(S410)。第1注意信号は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれがあることを示す信号である。次いで、処理はS412に進む。   When the operation state estimating unit 53 determines that the number of times the second state information indicating the first abnormal state is continuous is equal to or less than the second threshold number (S409-NO), the warning signal output unit 24 outputs the first signal. An attention signal is output (S410). The first caution signal is a signal indicating that a state in which ore that has not been completely reduced may drop may occur. Next, the process proceeds to S412.

操業状態推定部53によって第1異常状態を示す第2状態情報が第2しきい値回数より多く連続したと判定される(S409−YES)と、警告信号出力部24は、第1警報信号を出力する(S411)。第1警報信号は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれが高いことを示す信号である。次いで、処理はS412に進む。   When the operating state estimating unit 53 determines that the second state information indicating the first abnormal state has continued more than the second threshold number of times (S409-YES), the warning signal output unit 24 outputs the first warning signal. It outputs (S411). The first alarm signal is a signal indicating that there is a high possibility that a state in which ore that has not been completely reduced drops will occur. Next, the process proceeds to S412.

次いで、操業状態推定部53は、S406の処理で記憶された第2状態情報に対応する最頻の操業状態が第2異常状態であるか否かを判定する(S412)。操業状態推定部53によって最頻の操業状態が第2異常状態ではないと判定される(S412−NO)と、処理はS417に進む。   Next, the operating state estimating unit 53 determines whether or not the most frequent operating state corresponding to the second state information stored in the processing of S406 is the second abnormal state (S412). If the operation state estimating unit 53 determines that the most frequent operation state is not the second abnormal state (S412-NO), the process proceeds to S417.

操業状態推定部53は、最頻の操業状態が第2異常状態であると判定する(S412−YES)と、過去数回分の第2単位時間に亘って第2状態情報を確認し、第2異常状態を示す第2状態情報が所定の第3しきい値回数より多く連続したか否かを判定する(S413)。第3しきい値回数は、第1単位時間及び第2単位時間の長さに応じて規定される。例えば、第1単位時間が30秒であり第2単位時間が5分であるとき、第3しきい値回数は3回にしてもよく、第1単位時間が60秒であり第2単位時間が10分であるとき、第3しきい値回数は3回にしてもよい。操業状態推定部53によって第2異常状態を示す第2状態情報が連続した回数が第3しきい値回数以下であると判定される(S413−NO)と、処理はS417に進む。   When the operating state estimating unit 53 determines that the most frequent operating state is the second abnormal state (S412-YES), the operating state estimating unit 53 checks the second state information over the second unit time for the past several times, and It is determined whether or not the second state information indicating the abnormal state has continued more than a predetermined third threshold number of times (S413). The third threshold number of times is defined according to the length of the first unit time and the second unit time. For example, when the first unit time is 30 seconds and the second unit time is 5 minutes, the number of times of the third threshold may be 3, and the first unit time is 60 seconds and the second unit time is When the time is 10 minutes, the third threshold number may be three. When the operating state estimating unit 53 determines that the number of times the second state information indicating the second abnormal state is continuous is equal to or less than the third threshold number (S413-NO), the process proceeds to S417.

操業状態推定部53によって第2異常状態を示す第2状態情報が第3しきい値回数より多く連続したと判定される(S413−YES)と、処理はS414に進む。操業状態推定部53は、過去数回分の第2単位時間に亘って第2状態情報を確認し、第2異常状態を示す第2状態情報が第3しきい値回数よりも多い所定の第4しきい値回数より多く連続したかを判定する(S414)。第4しきい値回数は、第1単位時間及び第2単位時間の長さに応じて規定される。例えば、第1単位時間が30秒であり第2単位時間が5分であるとき、第4しきい値回数は5回にしてもよく、第1単位時間が60秒であり第2単位時間が10分であるとき、第4しきい値回数は5回にしてもよい。   If the operating state estimating unit 53 determines that the second state information indicating the second abnormal state has continued more than the third threshold number of times (S413-YES), the process proceeds to S414. The operating state estimating unit 53 checks the second state information over the second unit time for the past several times, and determines that the second state information indicating the second abnormal state is larger than the third threshold number of times. It is determined whether or not the number of consecutive times exceeds the threshold value (S414). The fourth threshold number of times is defined according to the length of the first unit time and the second unit time. For example, when the first unit time is 30 seconds and the second unit time is 5 minutes, the fourth threshold number may be set to 5, the first unit time is 60 seconds, and the second unit time is When it is 10 minutes, the fourth threshold number may be set to five times.

操業状態推定部53によって第2異常状態を示す第2状態情報が連続した回数が第4しきい値回数以下であると判定される(S414−NO)と、警告信号出力部24は、第2注意信号を出力する(S415)。第2注意信号は、羽口102に微粉炭を供給する微粉炭供給管104が破損する状態が発生するおそれがあることを示す信号である。次いで、処理はS417に進む。   If the operating state estimating unit 53 determines that the number of times the second state information indicating the second abnormal state is continuous is equal to or less than the fourth threshold number (S414-NO), the warning signal output unit 24 outputs the second signal. An attention signal is output (S415). The second caution signal is a signal indicating that the pulverized coal supply pipe 104 that supplies the pulverized coal to the tuyere 102 may be damaged. Next, the process proceeds to S417.

操業状態推定部53によって第2異常状態を示す第2状態情報が第2しきい値回数より多く連続したと判定される(S414−YES)と、警告信号出力部24は、第2警報信号を出力する(S416)。第2警報信号は、羽口102に微粉炭を供給する微粉炭供給管104が破損する状態が発生するおそれが高いことを示す信号である。次いで、処理はS417に進む。   When the operating state estimating unit 53 determines that the second state information indicating the second abnormal state has continued more than the second threshold number of times (S414-YES), the warning signal output unit 24 outputs the second warning signal. It outputs (S416). The second alarm signal is a signal indicating that there is a high possibility that the pulverized coal supply pipe 104 that supplies the pulverized coal to the tuyere 102 will be damaged. Next, the process proceeds to S417.

次いで、操業状態推定部53は、S406の処理で記憶された第2状態情報に対応する最頻の操業状態が要注意状態であるか否かを判定する(S417)。操業状態推定部53によって最頻の操業状態が要注意状態ではないと判定される(S417−NO)と、処理はS420に進む。   Next, the operating state estimating unit 53 determines whether or not the most frequent operating state corresponding to the second state information stored in the processing of S406 is the cautionary state (S417). If the operation state estimating unit 53 determines that the most frequent operation state is not the cautionary state (S417-NO), the process proceeds to S420.

操業状態推定部53は、最頻の操業状態が要注意状態であると判定する(S417−YES)と、過去数回分の第2単位時間に亘って第2状態情報を確認し、要注意状態を示す第2状態情報が所定の第5しきい値回数より多く連続したか否かを判定する(S418)。第5しきい値回数は、第1単位時間及び第2単位時間の長さに応じて規定される。例えば、第1単位時間が30秒であり第2単位時間が5分であるとき、第5しきい値回数は3回にしてもよく、第1単位時間が60秒であり第2単位時間が10分であるとき、第5しきい値回数は3回にしてもよい。操業状態推定部53によって要注意状態を示す第2状態情報が連続した回数が第5しきい値回数以下であると判定される(S418−NO)と、処理はS420に進む。   When the operating state estimating unit 53 determines that the most frequent operating state is the cautionary state (S417-YES), the operating state estimating unit 53 checks the second state information over the second unit time for the past several times, and It is determined whether or not the second state information indicating the number of consecutive times exceeds a predetermined fifth threshold value (S418). The fifth threshold number of times is defined according to the length of the first unit time and the second unit time. For example, when the first unit time is 30 seconds and the second unit time is 5 minutes, the fifth threshold number may be set to 3, the first unit time is 60 seconds and the second unit time is When the time is 10 minutes, the fifth threshold number of times may be three. If the operating state estimating unit 53 determines that the number of times the second state information indicating the cautionary state is continuous is equal to or less than the fifth threshold number (S418-NO), the process proceeds to S420.

操業状態推定部53によって要注意状態を示す第2状態情報が第5しきい値回数より多く連続したと判定される(S418−YES)と、警告信号出力部24は、第3注意信号を出力する(S419)。第3注意信号は、高炉100の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す信号である。次いで、処理はS420に進む。   When the operating state estimating unit 53 determines that the second state information indicating the cautionary state has continued more than the fifth threshold number of times (S418-YES), the warning signal output unit 24 outputs a third caution signal. (S419). The third caution signal is a signal indicating that an abnormality may occur in the operation state of the blast furnace 100. Next, the process proceeds to S420.

S420の処理は、S117の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。   Since the process of S420 is the same as the process of S117, a detailed description is omitted here.

(第4実施形態に係る羽口監視装置の作用効果)
羽口監視装置4は、異常状態を示す第2単位時間が所定のしきい値回数以上連続したときに高炉100の操業状態に異常があると推定することで、非定常的な現象を異常状態と推定するおそれを低くすることができる。
(Operation and Effect of the Tuyere Monitoring Device According to the Fourth Embodiment)
The tuyere monitoring device 4 estimates that the operation state of the blast furnace 100 is abnormal when the second unit time indicating the abnormal state continues for a predetermined threshold number of times or more. And the likelihood of being estimated can be reduced.

(実施形態に係る羽口監視装置の変形例)
羽口監視装置1〜4では、高炉100の操業状態として、第1異常状態、第2異常状態、要注意状態、及び、そのいずれにも該当しない正常状態を採用したが、高炉100の操業状態はこれに限定されずランスパージ状態などを含んでもよく、少なくとも、第1異常状態、第2異常状態、及び、正常状態の3つを含めばよい。また、羽口監視装置1〜4では、第1異常状態を生鉱落ち状態とし、第2異常状態をランス破損状態として使用するが、実施形態に係る羽口監視装置は、羽口の破損等の高炉設備の破損を異常状態として使用してもよい。
(Modification of tuyere monitoring device according to embodiment)
The tuyere monitoring devices 1 to 4 employ the first abnormal state, the second abnormal state, the cautionary state, and the normal state which does not correspond to any of them as the operating state of the blast furnace 100. Is not limited to this, and may include a lance purge state and the like, and may include at least three states of a first abnormal state, a second abnormal state, and a normal state. In the tuyere monitoring devices 1 to 4, the first abnormal state is used as the raw ore falling state, and the second abnormal state is used as the lance breakage state. May be used as an abnormal state.

また、羽口監視装置1〜4は、直近の第2単位時間の間に記憶された第1状態情報にのみ基づいて、高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率を演算する。しかしながら、実施形態に係る羽口監視装置は、複数の第2単位時間の間に記憶された高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の移動平均値に基づいて、高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の比率を演算してもよい。実施形態に係る羽口監視装置は、複数の第2単位時間の間に記憶された高炉100の操業状態のそれぞれを示す第1状態情報の個数の移動平均値に基づいて第1状態情報の個数の比率を演算することで、第2単位時間のばらつきにより誤推定するおそれを低くすることができる。実施形態に係る羽口監視装置は、15分以上30分以下の第1状態情報の個数の移動平均値に基づいて第1状態情報の個数の比率を演算することが好ましい。例えば、第2単位時間が5分であるとき、実施形態に係る羽口監視装置は、3以上6以下の第2単位時間における第1状態情報の個数の移動平均値に基づいて第1状態情報の個数の比率を演算することが好ましい。   In addition, the tuyere monitoring devices 1 to 4 calculate the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the operation states of the blast furnace 100 based only on the first state information stored during the latest second unit time. Calculate. However, the tuyere monitoring device according to the embodiment, based on the moving average of the number of pieces of the first state information indicating each of the operating states of the blast furnace 100 stored during the plurality of second unit times, The ratio of the number of pieces of the first state information indicating each of the operation states may be calculated. The tuyere monitoring device according to the embodiment is configured to calculate the number of pieces of first state information based on a moving average of the numbers of pieces of first state information indicating the operating states of the blast furnace 100 stored during a plurality of second unit times. By calculating the ratio, the risk of erroneous estimation due to variation in the second unit time can be reduced. It is preferable that the tuyere monitoring device according to the embodiment calculates the ratio of the number of the first state information based on the moving average value of the number of the first state information for 15 minutes or more and 30 minutes or less. For example, when the second unit time is 5 minutes, the tuyere monitoring device according to the embodiment uses the first state information based on the moving average value of the number of the first state information in the second unit time of 3 or more and 6 or less. Is preferably calculated.

また、実施形態に係る羽口監視装置は、羽口102から高炉100の内部に微粉炭が供給されていないランスパージ時間を示すランスパージ時間情報を取得し、ランスパージ時間を除外して高炉100の操業状態の異常の有無を推定してもよい。実施形態に係る羽口監視装置は、ランスパージ時間情報が記憶部12に予め記憶されている場合は、ランスパージ時間情報を記憶部12から取得する。実施形態に係る羽口監視装置は、ランスパージ時間情報が記憶部12に予め記憶されていない場合は、ランスパージ時間情報を不図示の高炉制御装置からLAN109を介して取得する。実施形態に係る羽口監視装置は、ランスパージ時間を除外して高炉100の操業状態の異常の有無を推定することで、より少ないデータを使用し且つより少ない計算量で羽口監視処理を実行することができる。   In addition, the tuyere monitoring device according to the embodiment acquires lance purge time information indicating the lance purge time during which pulverized coal is not supplied into the inside of the blast furnace 100 from the tuyere 102, and excludes the lance purge time to operate the blast furnace 100. May be estimated. The tuyere monitoring device according to the embodiment acquires the lance purge time information from the storage unit 12 when the lance purge time information is stored in the storage unit 12 in advance. When the lance purge time information is not stored in the storage unit 12 in advance, the tuyere monitoring device according to the embodiment acquires the lance purge time information from the blast furnace control device (not shown) via the LAN 109. The tuyere monitoring device according to the embodiment performs tuyere monitoring processing using less data and with a smaller calculation amount by estimating the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace 100 excluding the lance purge time. be able to.

また、実施形態に係る羽口監視装置は、警告信号を出力した後も処理を繰り返す毎に警告信号を出力し続けるが、1回又は所定回数の警告信号を出力した後は警告信号を出力しないようにしてもよい。例えば、実施形態に係る羽口監視装置は、第1警報信号を所定回数出力した後、第2単位時間における第1異常状態の頻度が第2単位時間における正常状態の頻度を下回るまで、第1警報信号を出力しないようにしてもよい。同様に、実施形態に係る羽口監視装置は、第2警報信号を所定回数出力した後、第2単位時間における第2異常状態の頻度が第2単位時間における正常状態の頻度を下回るまで、第2警報信号を出力しないようにしてもよい。   Further, the tuyere monitoring device according to the embodiment continues to output the warning signal every time the process is repeated even after outputting the warning signal, but does not output the warning signal after outputting the warning signal once or a predetermined number of times. You may do so. For example, the tuyere monitoring device according to the embodiment outputs the first alarm signal a predetermined number of times, and then outputs the first alarm signal until the frequency of the first abnormal state in the second unit time falls below the frequency of the normal state in the second unit time. The warning signal may not be output. Similarly, the tuyere monitoring device according to the embodiment outputs the second alarm signal a predetermined number of times, and continues until the frequency of the second abnormal state in the second unit time falls below the frequency of the normal state in the second unit time. (2) The warning signal may not be output.

図12は、第1異常状態とも称される生鉱落ち状態が発生したときの高炉の操業状態の経時変化を示す図である。図12において、横軸は経過時間を示し、左縦軸は第1単位時間におけるランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれの比率を示す。また、右縦軸は、第1単位時間におけるランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれの回数を示す。また、米印はランスパージ状態を示し、丸印は正常状態を示し、三角印は要注意状態を示し、バツ印は第1異常状態を示し、四角印は第2異常状態を示す。なお、ランスパージ状態は、高炉制御装置から取得したランスパージの時間を示すランスパージ時間情報に基づいて決定されている。すなわち、ここでは、高炉の操業状態の異常の有無は、ランスパージ時間を除外して推定されている。   FIG. 12 is a diagram showing a change over time in the operating state of the blast furnace when a raw ore falling state, also referred to as a first abnormal state, has occurred. In FIG. 12, the horizontal axis indicates elapsed time, and the left vertical axis indicates the respective ratios of the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state in the first unit time. The right vertical axis shows the number of times of the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state in the first unit time. Also, a US mark indicates a lance purge state, a circle indicates a normal state, a triangle indicates a cautionary state, a cross indicates a first abnormal state, and a square indicates a second abnormal state. The lance purge state is determined based on lance purge time information indicating the lance purge time acquired from the blast furnace control device. That is, here, the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace is estimated excluding the lance purge time.

図12に示す例では、第1単位時間は1秒であり、第2単位時間は5分であり、第1注意信号の出力の要否を判定する第1しきい値比率は30%であり、第1警報信号の出力の要否を判定する第2しきい値比率は50%である。   In the example shown in FIG. 12, the first unit time is 1 second, the second unit time is 5 minutes, and the first threshold ratio for determining whether or not to output the first attention signal is 30%. The second threshold ratio for judging the necessity of outputting the first alarm signal is 50%.

経過時間が2時間30分に達するまで正常状態が支配的であるが、経過時間が2時間30分を超えてから要注意状態が増加し始め、経過時間が3時間を超えたときに要注意状態の頻度が正常状態の要注意状態を超える。併せて、経過時間が3時間を超えてから、第1異常状態の比率が上昇し始めた。   The normal state is dominant until the elapsed time reaches 2 hours 30 minutes, but the cautionary state starts to increase after the elapsed time exceeds 2 hours 30 minutes and needs attention when the elapsed time exceeds 3 hours The frequency of the condition exceeds the normal condition requiring caution. At the same time, after the elapsed time exceeded 3 hours, the ratio of the first abnormal state began to increase.

経過時間が3時間25分であるときに、第1異常状態の比率が30%を越えたことで第1注意信号が出力され、経過時間が3時間35分であるときに、第1異常状態の比率が50%を越えたことで第1警報信号が出力された。オペレータは、経過時間が3時間35分であるときに第1警報信号が出力されたことに応じて、生鉱落ち状態を解消するめに、還元材の比率を増加した。   When the elapsed time is 3 hours and 25 minutes, the first warning signal is output because the ratio of the first abnormal state exceeds 30%, and when the elapsed time is 3 hours and 35 minutes, the first abnormal state is output. The first alarm signal was output when the ratio of .gtoreq. Exceeded 50%. In response to the first alarm signal being output when the elapsed time was 3 hours and 35 minutes, the operator increased the ratio of the reducing material in order to eliminate the raw ore falling state.

経過時間が3時間55分であるときに、第1異常状態の比率が90%になりピークを示すものの、オペレータが還元材の比率を増加したことに応じて、第1異常状態の比率が減少する。経過時間が4時間25分であるときに、正常状態の比率が第1異常状態の比率を上回り、経過時間が6時間を超えるころに、正常状態の比率が80%を越えて、高炉の操業状態が正常状態に戻った。   When the elapsed time is 3 hours and 55 minutes, the ratio of the first abnormal state reaches 90% and shows a peak, but the ratio of the first abnormal state decreases in response to the operator increasing the ratio of the reducing material. I do. When the elapsed time is 4 hours and 25 minutes, the ratio of the normal state exceeds the ratio of the first abnormal state, and when the elapsed time exceeds 6 hours, the ratio of the normal state exceeds 80%, and the blast furnace is operated. The state has returned to normal.

図13は、第2異常状態とも称されるランス破損状態が発生したときの高炉の操業状態の経時変化を示す図である。図13において、横軸は経過時間を示し、左縦軸は第1単位時間におけるランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれの比率を示す。また、右縦軸は、第1単位時間におけるランスパージ状態、正常状態、要注意状態、第1異常状態及び第2異常状態のそれぞれの回数を示す。また、米印はランスパージ状態を示し、丸印は正常状態を示し、三角印は要注意状態を示し、バツ印は第1異常状態を示し、四角印は第2異常状態を示す。なお、ランスパージ状態は、高炉制御装置から取得したランスパージの時間を示すランスパージ時間情報に基づいて決定されている。すなわち、ここでは、高炉の操業状態の異常の有無は、ランスパージ時間を除外して推定されている。   FIG. 13 is a diagram illustrating a temporal change in the operating state of the blast furnace when a lance breakage state, also referred to as a second abnormal state, has occurred. In FIG. 13, the horizontal axis indicates elapsed time, and the left vertical axis indicates the respective ratios of the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state in the first unit time. The right vertical axis shows the number of times of the lance purge state, the normal state, the cautionary state, the first abnormal state, and the second abnormal state in the first unit time. Also, a US mark indicates a lance purge state, a circle indicates a normal state, a triangle indicates a cautionary state, a cross indicates a first abnormal state, and a square indicates a second abnormal state. The lance purge state is determined based on lance purge time information indicating the lance purge time acquired from the blast furnace control device. That is, here, the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace is estimated excluding the lance purge time.

図13に示す例では、第1単位時間は1秒であり、第2単位時間は5分であり、第2注意信号の出力の要否を判定する第3しきい値比率は30%であり、第2警報信号の出力の要否を判定する第4しきい値比率は50%である。   In the example illustrated in FIG. 13, the first unit time is 1 second, the second unit time is 5 minutes, and the third threshold ratio for determining whether to output the second attention signal is 30%. The fourth threshold ratio for judging the necessity of outputting the second alarm signal is 50%.

経過時間が4時間30分に達するまで正常状態が支配的であるが、経過時間が4時間30分を超えてから要注意状態が増加し始め、経過時間が5時間を超えてから、第2異常状態の比率が上昇し始めた。   The normal state is dominant until the elapsed time reaches 4 hours 30 minutes, but the cautionary state starts to increase after the elapsed time exceeds 4 hours 30 minutes, and after the elapsed time exceeds 5 hours, the second state is changed. The rate of abnormal conditions has begun to rise.

経過時間が5時間35分であるときに、第2異常状態の比率が30%を越えたことで第2注意信号が出力され、経過時間が5時間45分であるときに、第2異常状態の比率が50%を越えたことで第2警報信号が出力された。オペレータは、経過時間が5時間45分であるときに第2警報信号が出力されたことに応じて、羽口からランスの破損生を確認した後に、経過時間が6時間10分であるときにランスパージ状態に切り替えた。ランスパージ状態への切り替えが遅くなると、羽口が溶損して高炉を休止しなければならない事態になるおそれがあった。羽口監視装置が第2注意信号及び第2警報信号を出力してオペレータに対策を促すことで、高炉を安定的に操業することが可能になった。   When the elapsed time is 5 hours and 35 minutes, the second warning signal is output because the ratio of the second abnormal state exceeds 30%. When the elapsed time is 5 hours and 45 minutes, the second abnormal state is output. The second alarm signal was output when the ratio of the data exceeded 50%. In response to the second alarm signal being output when the elapsed time is 5 hours and 45 minutes, the operator confirms that the lance has been damaged from the tuyere, and then when the elapsed time is 6 hours and 10 minutes. Switched to lance purge state. If the switching to the lance purge state is delayed, there is a possibility that the tuyere is melted and the blast furnace must be stopped. The tuyere monitoring device outputs the second caution signal and the second alarm signal to urge the operator to take measures, thereby enabling the blast furnace to operate stably.

1〜4 羽口監視装置
15 学習器
21、41 画像データ取得部
22 操業状態取得部
23、43、53 操業状態推定部
24 警告信号出力部
35 第2単位時間変更部
100 高炉
101 炉体
102 羽口
103 熱風供給管
104 微粉炭供給管
105 観察窓
106 撮像装置
107 レースウエイ
108 撮像部
1-4 Tuyere monitoring device 15 Learning unit 21, 41 Image data acquisition unit 22 Operation state acquisition unit 23, 43, 53 Operation state estimation unit 24 Warning signal output unit 35 Second unit time change unit 100 Blast furnace 101 Furnace body 102 blades Mouth 103 Hot air supply pipe 104 Pulverized coal supply pipe 105 Observation window 106 Imaging device 107 Raceway 108 Imaging unit

Claims (17)

高炉の内部にガスと共に微粉炭を供給する羽口の何れか1つに対向して配置された撮像部を有する撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、少なくとも正常状態、第1異常状態及び第2異常状態を含む前記高炉の操業状態との関係性を学習した学習器と、
前記撮像装置によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得する画像データ取得部と、
前記画像データを前記学習器に入力することに応じて、前記学習器から出力される前記高炉の操業状態を取得する操業状態取得部と、
前記操業状態取得部によって取得された前記操業状態に基づいて、前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する操業状態推定部と、
前記操業状態推定部によって前記高炉の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する警告信号出力部と、を有し、
前記操業状態推定部は、前記撮像間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の前記操業状態の中で最頻の操業状態を、前記第1単位時間における前記高炉の操業状態に決定し、決定した前記高炉の操業状態を第1状態情報として記憶する、ことを特徴とする羽口監視装置。
A plurality of images taken at different times by an imaging device having an imaging unit arranged to face any one of the tuyeres for supplying pulverized coal together with gas into the inside of the blast furnace, and at least a normal state and a first abnormality A learning device that has learned a relationship with the operating state of the blast furnace including a state and a second abnormal state;
An image data acquisition unit that acquires image data indicating an image captured by the imaging device at predetermined imaging intervals,
An operation state acquisition unit that acquires the operation state of the blast furnace output from the learning device in response to inputting the image data to the learning device,
An operation state estimation unit that estimates the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace, based on the operation state acquired by the operation state acquisition unit,
A warning signal output unit that outputs a warning signal when the operation state of the blast furnace is estimated to be abnormal by the operation state estimation unit,
The operating state estimating unit calculates a most frequent operating state among the plurality of operating states acquired during a first unit time longer than the imaging interval, and sets an operating state of the blast furnace in the first unit time. And the determined operation state of the blast furnace is stored as first state information.
前記第1単位時間は、1秒以上60秒以下の時間である、請求項1に記載の羽口監視装置。   The tuyere monitoring device according to claim 1, wherein the first unit time is a time of 1 second or more and 60 seconds or less. 前記操業状態推定部は、前記第1単位時間よりも長い第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報に対応する前記高炉の操業状態の頻度に基づいて、前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する、請求項1又は2に記載の羽口監視装置。   The operating state estimating unit is configured to determine an operating state of the blast furnace based on a frequency of the operating state of the blast furnace corresponding to the first state information stored during a second unit time longer than the first unit time. The tuyere monitoring device according to claim 1, wherein the presence or absence of an abnormality is estimated. 前記第2単位時間は、5分以上10分以下の時間である、請求項3に記載の羽口監視装置。   The tuyere monitoring device according to claim 3, wherein the second unit time is a time of 5 minutes or more and 10 minutes or less. 前記高炉の操業条件に基づいて、前記高炉の内部に形成されるレースウエイの崩壊周期を推定し、推定した前記レースウエイの崩壊周期に応じて前記第2単位時間を変更する第2単位時間変更部を更に有する、請求項3又は4に記載の羽口監視装置。   A second unit time change for estimating a collapse period of a raceway formed inside the blast furnace based on operating conditions of the blast furnace and changing the second unit time according to the estimated collapse period of the raceway; The tuyere monitoring device according to claim 3, further comprising a unit. 前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の個数に対する前記第1異常状態及び前記第2異常状態のそれぞれを示す前記第1状態情報の個数の比率に基づいて、前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する、請求項3〜5の何れか一項に記載の羽口監視装置。   The operation state estimating unit is a ratio of the number of the first state information indicating each of the first abnormal state and the second abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time. The tuyere monitoring device according to any one of claims 3 to 5, wherein the presence or absence of an abnormality in an operation state of the blast furnace is estimated based on the condition. 前記第1異常状態は、完全に還元していない鉱石が滴下する状態であり、
前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の個数に対する前記第1異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が所定の第1しきい値比率より大きいか否かを判定し、
前記警告信号出力部は、前記操業状態推定部によって前記第1異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第1しきい値比率より大きいと判定されたときに、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれがあることを示す第1注意信号を出力する、請求項6に記載の羽口監視装置。
The first abnormal state is a state in which ore that has not been completely reduced drops.
The operating state estimating unit may determine that a ratio of the number of the first state information indicating the first abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is a predetermined first threshold. Judge whether it is larger than the ratio,
The warning signal output unit is completely reduced when the operating state estimating unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is larger than the first threshold ratio. The tuyere monitoring device according to claim 6, wherein the tuyere monitoring device outputs a first caution signal indicating that there is a possibility that a state in which unreacted ore is dropped may occur.
前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の個数に対する前記第1異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第1しきい値比率よりも大きい第2しきい値比率より大きいか否かを判定し、
前記警告信号出力部は、前記操業状態推定部によって前記第1異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第2しきい値比率より大きいと判定されたときに、完全に還元していない鉱石が滴下する状態が発生するおそれが高いことを示す第1警報信号を出力する、請求項7に記載の羽口監視装置。
The operating state estimating unit may determine that a ratio of the number of the first state information indicating the first abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is the first threshold ratio. It is determined whether it is greater than a second threshold ratio that is greater than
The warning signal output unit completely returns when the operating state estimating unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the first abnormal state is larger than the second threshold ratio. The tuyere monitoring device according to claim 7, wherein the tuyere monitoring device outputs a first alarm signal indicating that there is a high possibility that a state in which unremoved ore is dropped is high.
前記第2異常状態は、前記羽口に微粉炭を供給する微粉炭供給管が破損する状態であり、
前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の個数に対する前記第2異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が所定の第3しきい値比率より大きいときか否かを判定し、
前記警告信号出力部は、前記操業状態推定部によって前記第2異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第3しきい値比率より大きいと判定されたときに、前記羽口に微粉炭を供給する微粉炭供給管が破損する状態が発生するおそれがあることを示す第2注意信号を出力する、請求項6〜8の何れか一項に記載の羽口監視装置。
The second abnormal state is a state in which a pulverized coal supply pipe that supplies pulverized coal to the tuyere is damaged,
The operating state estimating unit may determine that a ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is a predetermined third threshold value. Determine whether or not it is greater than the ratio,
The warning signal output unit outputs the tuyere to the tuyere when the operating state estimating unit determines that the ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state is larger than the third threshold ratio. The tuyere monitoring device according to any one of claims 6 to 8, which outputs a second caution signal indicating that a state in which the pulverized coal supply pipe that supplies the pulverized coal may be damaged may occur.
前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の個数に対する前記第2異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第3しきい値比率よりも大きい第4しきい値比率より大きいときか否かを判定し、
前記警告信号出力部は、前記操業状態推定部によって前記第2異常状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第4しきい値比率より大きいと判定されたときに、前記羽口に微粉炭を供給する微粉炭供給管が破損する状態が発生するおそれが高いことを示す第2警報信号を出力する、請求項9に記載の羽口監視装置。
The operating state estimating unit may determine that a ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state to the number of the first state information stored during the second unit time is the third threshold ratio. It is determined whether or not it is greater than a fourth threshold ratio that is greater than
The warning signal output unit outputs the tuyere to the tuyere when the operating state estimating unit determines that the ratio of the number of the first state information indicating the second abnormal state is greater than the fourth threshold ratio. The tuyere monitoring device according to claim 9, wherein the tuyere monitoring device outputs a second alarm signal indicating that a state in which the pulverized coal supply pipe that supplies the pulverized coal is likely to be damaged is high.
前記高炉の操業状態は、前記高炉の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す要注意状態を更に含み、
前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の個数に対する前記要注意状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が所定の第5しきい値頻度より大きいか否かを判定し、
前記警告信号出力部は、前記操業状態推定部によって前記要注意状態を示す前記第1状態情報の個数の比率が前記第5しきい値比率より大きいと判定されたときに、前記高炉の操業状態に異常が発生するおそれがあることを示す第3注意信号を出力する、請求項6〜10の何れか一項に記載の羽口監視装置。
The operating state of the blast furnace further includes a cautionary state indicating that an abnormality may occur in the operating state of the blast furnace,
The operating state estimating unit may determine that a ratio of the number of the first state information indicating the cautionary state to the number of the first state information stored during the second unit time is a predetermined fifth threshold frequency. Judge whether it is greater than
The operating state of the blast furnace when the operating state estimating unit determines that the ratio of the number of pieces of the first state information indicating the cautionary state is larger than the fifth threshold ratio. The tuyere monitoring device according to any one of claims 6 to 10, wherein the tuyere monitoring device outputs a third caution signal indicating that an abnormality may occur in the tuyere.
前記操業状態推定部は、複数の前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の頻度の移動平均値に基づいて前記第1状態情報の個数を決定する、請求項6〜11の何れか一項に記載の羽口監視装置。   The said operation state estimation part determines the number of the said 1st state information based on the moving average value of the frequency of the said 1st state information memorize | stored during several said 2nd unit time. The tuyere monitoring device according to claim 1. 前記操業状態推定部は、前記第2単位時間の間に記憶された前記第1状態情報の中で最頻となる前記第1状態情報に対応する前記高炉の操業状態を第2状態情報として記憶し、前記第1異常状態及び前記第2異常状態の何れかを示す前記第2状態情報が所定のしきい値回数以上連続したときに、前記高炉の操業状態に異常があると推定する、請求項3〜5の何れか一項に記載の羽口監視装置。   The operating state estimating unit stores, as second state information, an operating state of the blast furnace corresponding to the most frequent first state information among the first state information stored during the second unit time. When the second state information indicating one of the first abnormal state and the second abnormal state continues for a predetermined threshold number of times or more, it is estimated that there is an abnormality in the operation state of the blast furnace. The tuyere monitoring device according to any one of Items 3 to 5. 前記操業状態推定部は、前記第1単位時間よりも長く前記第2単位時間とは独立に規定される第3単位時間毎に、前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する、請求項3〜13の何れか一項に記載の羽口監視装置。   The operation state estimating unit estimates the presence or absence of an abnormality in the operation state of the blast furnace at every third unit time longer than the first unit time and defined independently of the second unit time. The tuyere monitoring device according to any one of claims 13 to 13. 前記操業状態推定部は、前記羽口から高炉の内部に微粉炭が供給されていないランスパージ時間を示すランスパージ時間情報を取得し、前記ランスパージ時間に撮像された画像を示す画像データを除外して前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する、請求項1〜13の何れか一項に記載の羽口監視装置。   The operation state estimation unit acquires lance purge time information indicating a lance purge time during which pulverized coal is not supplied from the tuyere to the inside of the blast furnace, and excludes image data indicating an image captured during the lance purge time, The tuyere monitoring device according to any one of claims 1 to 13, which estimates presence or absence of an abnormality in an operation state of the blast furnace. 高炉の内部にガスと共に微粉炭を供給する羽口の何れか1つに対向して配置された撮像部を有する撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、少なくとも正常状態、第1異常状態及び第2異常状態を含む前記高炉の操業状態との関係性を学習した学習器を有する羽口監視装置において、
前記撮像装置によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得し、
前記画像データを前記学習器に入力することに応じて、前記学習器から出力される前記高炉の操業状態を取得し、
取得された前記操業状態に基づいて、前記高炉の操業状態の異常の有無を推定し、
前記高炉の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する、処理をコンピュータに実行させ、
前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する処理は、前記撮像間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の前記操業状態の中で最頻の操業状態を、前記第1単位時間における前記高炉の操業状態に決定し、決定した前記高炉の操業状態を第1状態情報として記憶する処理を含む、ことを特徴とする羽口監視プログラム。
A plurality of images taken at different times by an imaging device having an imaging unit arranged to face any one of the tuyeres for supplying pulverized coal together with gas into the inside of the blast furnace, and at least a normal state and a first abnormality In a tuyere monitoring device having a learning device that has learned a relationship with the operating state of the blast furnace including a state and a second abnormal state,
Acquiring image data indicating an image captured by the imaging device at predetermined imaging intervals,
In response to inputting the image data to the learning device, to obtain the operating state of the blast furnace output from the learning device,
Based on the obtained operating state, to estimate the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace,
When it is estimated that there is an abnormality in the operation state of the blast furnace, to output a warning signal, causing the computer to perform processing,
The process of estimating the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace includes the step of determining the most frequent operating state among the plurality of operating states acquired over a first unit time longer than the imaging interval. A tuyere monitoring program, comprising: determining an operating state of the blast furnace per unit time, and storing the determined operating state of the blast furnace as first state information.
高炉の内部にガスと共に微粉炭を供給する羽口の何れか1つに対向して配置された撮像部を有する撮像装置によって異なる時間に撮像された複数の画像と、少なくとも正常状態、第1異常状態及び第2異常状態を含む前記高炉の操業状態との関係性を学習した学習器を有する羽口監視装置において、
前記撮像装置によって撮像された画像を示す画像データを所定の撮像間隔毎に取得し、
前記画像データを前記学習器に入力することに応じて、前記学習器から出力される前記高炉の操業状態を取得し、
取得された前記操業状態に基づいて、前記高炉の操業状態の異常の有無を推定し、
前記高炉の操業状態に異常があると推定されたときに、警告信号を出力する、処理を含み、
前記高炉の操業状態の異常の有無を推定する処理は、前記撮像間隔よりも長い第1単位時間の間に亘って取得した複数の前記操業状態の中で最頻の操業状態を、前記第1単位時間における前記高炉の操業状態に決定し、決定した前記高炉の操業状態を第1状態情報として記憶する処理を含む、ことを特徴とする羽口監視方法。
A plurality of images taken at different times by an imaging device having an imaging unit arranged to face any one of the tuyeres for supplying pulverized coal together with gas into the inside of the blast furnace, and at least a normal state and a first abnormality In a tuyere monitoring device having a learning device that has learned a relationship with the operating state of the blast furnace including a state and a second abnormal state,
Acquiring image data indicating an image captured by the imaging device at predetermined imaging intervals,
In response to inputting the image data to the learning device, to obtain the operating state of the blast furnace output from the learning device,
Based on the obtained operating state, to estimate the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace,
When it is estimated that there is an abnormality in the operation state of the blast furnace, output a warning signal, including processing,
The process of estimating the presence or absence of an abnormality in the operating state of the blast furnace includes the step of determining the most frequent operating state among the plurality of operating states acquired over a first unit time longer than the imaging interval. A tuyere monitoring method comprising: determining the operating state of the blast furnace in a unit time, and storing the determined operating state of the blast furnace as first state information.
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