JP7059846B2 - 羽口監視装置、羽口監視プログラム、及び羽口監視方法 - Google Patents
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Description
(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。
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。
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。
図2は、羽口監視装置1を示す図である。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
Claims (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し、
前記第1単位時間は、1秒以上60秒以下の時間である、ことを特徴とする羽口監視装置。 - 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に記載の羽口監視装置。
- 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2に記載の羽口監視装置。
- 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2又は3に記載の羽口監視装置。
- 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2~4の何れか一項に記載の羽口監視装置。
- 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5に記載の羽口監視装置。 - 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6に記載の羽口監視装置。 - 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5~7の何れか一項に記載の羽口監視装置。 - 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8に記載の羽口監視装置。 - 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5~9の何れか一項に記載の羽口監視装置。 - 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5~10の何れか一項に記載の羽口監視装置。
- 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2~4の何れか一項に記載の羽口監視装置。
- 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2~12の何れか一項に記載の羽口監視装置。
- 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1~12の何れか一項に記載の羽口監視装置。
- 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み、
前記第1単位時間は、1秒以上60秒以下の時間である、ことを特徴とする羽口監視プログラム。 - 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み、
前記第1単位時間は、1秒以上60秒以下の時間である、ことを特徴とする羽口監視方法。
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