JPH02259006A - Automatic deciding system for pattern data in blast furnace - Google Patents

Automatic deciding system for pattern data in blast furnace

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JPH02259006A
JPH02259006A JP8259189A JP8259189A JPH02259006A JP H02259006 A JPH02259006 A JP H02259006A JP 8259189 A JP8259189 A JP 8259189A JP 8259189 A JP8259189 A JP 8259189A JP H02259006 A JPH02259006 A JP H02259006A
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blast furnace
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平田 達朗
Kozo Yamamura
山村 耕造
Shinobu Morimoto
森本 忍
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Abstract

PURPOSE:To execute pattern recognition and pattern decision as same as an operator by fetching the measured pattern from various sensors set at various positions in a blast furnace and using neural net after processing data. CONSTITUTION:Signals 50 from stave temp. sensors in height direction, temp. sensors with a sonde in radius direction and gas analysis sensor, etc., in the blast furnace 10, are inputted to automatic deciding system 20 for pattern data and processed with there. After that, it is shown that any output signal in the kinds of preset patterns equal to the deciding results, which the operator executes, is transmitted to a display device 41 and/or the other system 40. The automatic deciding system 20 for pattern data is constituted with the neural net by using signals from a data input device 21 for fetching the inputted signal 50, a data processor 22 for processing the data outputted from the device 21, such as noise processing, abnormal value deleting processing or normalizing processing and a data storage device 23 for storing the outputted signal in a memory and adjusting the timing.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高炉におけるステーブ温度やゾンデ信号など
の一連のパターン要素データの入力信号全てを生かして
オペレータの持つパターン判別力をそのまま自動化した
高炉のパターンデータ自動判定システムに関するもので
ある。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides a blast furnace that automates the pattern discrimination ability of an operator by making use of all the input signals of a series of pattern element data such as stave temperature and sonde signals in the blast furnace. This invention relates to an automatic pattern data determination system.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

高炉操業ではオペレータが様々なデータを基に炉内状況
を推定しアクションを取っている。この中で、炉内に挿
入されたゾンデで半径方向複数点の温度やガス成分を測
定しこれをパターンデータとして評価することで炉内の
ガス流分布を推定したり、溶銑温度の時間的な変化のパ
ターンから炉内の熱レベルの状況を推定している例に見
られるようにパターンデータを直接、評価・判断する場
合があり、これが非常に重要なデータとなっている。し
かし、これらはオペレータが直接、評価・判断しており
、個人差が生じたり、感覚的なためシステム化できない
などの問題があった。
During blast furnace operation, operators estimate the situation inside the furnace based on various data and take actions. In this process, the temperature and gas components at multiple points in the radial direction are measured using a sonde inserted into the furnace, and this is evaluated as pattern data to estimate the gas flow distribution in the furnace, and to estimate the temperature of hot metal over time. As seen in the example of estimating the state of the heat level in a furnace from the pattern of changes, there are cases where pattern data is directly evaluated and judged, and this data is extremely important. However, these evaluations and judgments are made directly by the operator, which poses problems such as individual differences and intuitive nature that cannot be systematized.

最近、人工知能(Artificial Inteli
gence)技術の普及に伴なって、知識工学の高炉へ
の適用も試みられはじめた。この高炉への知識工学の適
用によってオペレータには従来の感覚的な判断を含めた
操業技術をそのまま利用できるので都合が良いようであ
るが、パターンデータについては、その知識工学に含め
られないのが実状である。
Recently, artificial intelligence
With the spread of knowledge technology, attempts have also begun to apply knowledge engineering to blast furnaces. The application of knowledge engineering to blast furnaces seems to be convenient because it allows operators to use conventional operating techniques, including intuitive judgment, as is, but pattern data cannot be included in knowledge engineering. This is the actual situation.

これに対して、パターンデータを評価・判断する方法と
して過去の操業経験からパターンを形成する複数のデー
タの中から2〜3個の代表データを決め、この代表デー
タで評価・判断する方法や、技術文献:プロセスの状況
の分類(計測と制御、Vol、24. No、8)に見
られるように、ある一定期間のパターンデータを基に(
群間分散)/(群内分散)が最大となるような写像マト
リックスを求めこれを使用してデータを指数化する判別
関数法が試みられていた。
On the other hand, as a method of evaluating and judging pattern data, there is a method of determining two to three pieces of representative data from among a plurality of pieces of data that form a pattern based on past operational experience, and evaluating and making judgments using these representative data. Technical literature: Classification of process conditions (Measurement and Control, Vol. 24. No. 8), based on pattern data over a certain period of time (
Attempts have been made to use the discriminant function method, which finds a mapping matrix that maximizes the ratio (between-group variance)/(within-group variance) and uses this to index data.

〔発明が改善しようとする課題〕[Problem that the invention seeks to improve]

代表データで評価・判断する方法は、代表データ数が一
般に2〜3個と少ないため計算量が少ないという長所が
あるが、反面、短所として代表データを見つけるのが困
難である場合が多(、たまたま代表データが見つかった
場合でも、代表データが欠落したりデータにノイズが混
入したりすると、判定不可能となったり誤った判定とな
ってしまうなど外乱やノイズに弱い所がある。更に、操
業条件の変化に伴ってその代表データの位置が変化して
しまうことが多いため、この方法は適用範囲が限られる
とともに信顛性の高いものには成り得ない状況にある。
The method of evaluating and making judgments using representative data has the advantage of requiring less calculations because the number of representative data is generally small (2 to 3), but on the other hand, the disadvantage is that it is often difficult to find representative data (, Even if representative data is found by chance, if the representative data is missing or noise is mixed into the data, it may become impossible to make a judgment or result in an incorrect judgment, making it vulnerable to disturbances and noise. Since the position of the representative data often changes with changes in conditions, this method has a limited scope of application and cannot be highly reliable.

一方、後者の判別関数による方法は、写像マトリックス
を統計的方法で見つけるため、その苦労、工夫が多く、
写像マトリックスが見つからない場合もあり、写像マト
リックスを見つけた場合でも、今までのオペレータの感
覚に合わない指標となることが大半であり、従来の知見
が生かせないために操業に使用されなかったり、または
新たにその判別関数法を使った制御システムなどを開発
し直さなければならないという問題がある。更に、この
写像マトリックスは操業条件の変化に伴って変化するの
が一般的であるため、本方法の適用は作成時の大きな負
担ばかりでなくその後のフォローにも負担が続くので、
よほど良いものが出来た時以外はやがて使用されなくな
るのが常であった。
On the other hand, the latter method using a discriminant function finds the mapping matrix using a statistical method, which requires a lot of effort and ingenuity.
There are cases where a mapping matrix cannot be found, and even when a mapping matrix is found, in most cases it is an indicator that does not fit the senses of conventional operators, and it is not used in operations because conventional knowledge cannot be utilized. Alternatively, there is a problem in that a control system using the discriminant function method must be newly developed. Furthermore, since this mapping matrix generally changes with changes in operating conditions, applying this method not only imposes a heavy burden on creation, but also on subsequent follow-up.
It used to be that it eventually stopped being used unless something very good was made.

製鉄業で使用されている高炉内では、非常に複雑な化学
反応および熱交換等の現象が同時に継続しているために
、前記のような統計的手法は前提条件付きでしか成立し
ずらい程に複雑であり、人間の感覚に頼らざるを得ない
のが実情である。従って、高炉特有な性質を考慮せずに
は自動化やシステム化できないのが定説になっていた。
In the blast furnaces used in the steel industry, extremely complex chemical reactions and phenomena such as heat exchange continue at the same time, so statistical methods such as those described above are difficult to establish except with certain preconditions. The reality is that it is complicated and we have no choice but to rely on human senses. Therefore, it was a well-established theory that automation and systemization were not possible without taking into account the unique characteristics of blast furnaces.

本発明が解決しようとする課題は一連のパターンデータ
のすべてを使用して、オペレータが操業時に行なってい
る感覚的なパターン認識、またはパターン判断と同じ結
果が得られる手法を開発すると共に、計算機等を利用し
てその手法を自動判定システムとして実現することであ
る。
The problem to be solved by the present invention is to develop a method that uses all of a series of pattern data to obtain the same results as the intuitive pattern recognition or pattern judgment that operators perform during operation, and to The aim is to realize the method as an automatic judgment system using the following.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

最近、このようなパターン判定の新しい手法として生物
の神経系をまねたニューラルネットが登場してきた。そ
の長所は、同時並列処理が可能であり、かつ自己学習が
可能なところにある。今後、その長所を生かして各分野
への適用が広がるものと期待されているが、現状はその
適用に多くの苦労や工夫を要するので基礎的な研究の推
進が待たれているところである。本発明は前記、課題を
解決するためになされたものであり、データの欠落やノ
イズなどの影響を受けにく(するため、パターンデータ
を形成するパターン要素データのすべてを使用し、かつ
、オペレータの今までの評価・判断と一致するパターン
判別方法をそのままシステム化したニューラルネット手
法を利用した高炉パターンデータの自動判定システムを
提供することを目的とする。
Recently, neural networks that imitate biological nervous systems have emerged as a new method for determining patterns. Its advantages are that simultaneous parallel processing is possible and self-learning is possible. In the future, it is expected that its advantages will be utilized to expand its application to various fields, but at present it requires a lot of effort and ingenuity to apply, so the promotion of basic research is awaited. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and is less susceptible to the effects of data loss and noise (in order to make it less susceptible to data loss, noise, etc., it uses all of the pattern element data forming the pattern data, and the The purpose of the present invention is to provide an automatic judgment system for blast furnace pattern data using a neural network method that systemizes the pattern judgment method that is consistent with the conventional evaluation and judgment.

上記目的を達成するための手段は以下のものであり、基
本的な手段は、■〜■にある。
The means for achieving the above object are as follows, and the basic means are in (1) to (2).

■高炉に設置されたセンサーからの測定パターン要素デ
ータを所定のタイミングで取り込むパターン要素データ
入力手段と、その測定パターン要素データを予め定めら
れたパターンに判定する階層型のニューラルネット手段
を備えたシステムを手段とする。
■A system equipped with a pattern element data input means that takes in measurement pattern element data from sensors installed in the blast furnace at a predetermined timing, and a hierarchical neural network means that determines the measurement pattern element data into a predetermined pattern. is the means.

■高炉に設置されたセンサーからの測定パターン要素デ
ータを所定のタイミングで取り込むパターン要素データ
入力手段と、前記測定パターン要素データをノイズ処理
などの信号処理を行なう信号処理手段と、その信号処理
されたパターン要素データを予め定められたパターンに
判定する階層型のニューラルネット手段を備えたシステ
ムを手段とする。
■A pattern element data input means that takes in measurement pattern element data from sensors installed in the blast furnace at a predetermined timing, a signal processing means that performs signal processing such as noise processing on the measurement pattern element data, and a signal processing means that performs signal processing such as noise processing on the measurement pattern element data. The system includes a hierarchical neural network that determines pattern element data into a predetermined pattern.

■高炉に設置されたセンサーからの測定パターン要素デ
ータを所定のタイミングで取り込むパターン要素データ
入力手段と、前記測定パターン要素データをノイズ処理
等の信号処理を行なう信号処理手段と、前記信号処理さ
れた測定パターン要素データを一時記憶する記憶手段と
、前記記憶されたパターン要素データを予め定められた
パターンに判定する階層型のニューラルネット手段を備
えたシステムを手段とする。
■A pattern element data input means that takes in measurement pattern element data from a sensor installed in the blast furnace at a predetermined timing; a signal processing means that performs signal processing such as noise processing on the measurement pattern element data; The system includes a storage means for temporarily storing measurement pattern element data, and a hierarchical neural network means for determining the stored pattern element data into a predetermined pattern.

更に、実用的な手段として以下のものがある。Furthermore, there are the following practical means.

■正規化処理を信号処理手段に含めるもの03階層のニ
ューラルネット手段がベストで、4階層のニューラルネ
ット手段がペターとする階層型ニューラルネット手段で
あるもの ■階層型ニューラルネット手段の入力層への入力信号レ
ベルを正規化された信号とするもの■階層型ニューラル
ネット手段の入力層におけるユニット数量を測定パター
ン要素データの数量にその測定パターン要素データの平
均値信号用の1データを加えた数量とするもの ■階層型ニューラルネット手段の出力層におけるユニッ
ト数量を判定されるパターン数と同数とするとともに出
力信号を0〜lの範囲に正規化された信号とするもの ■前記センサーが高炉炉壁のステーブ温度計であるもの [相]前記センサーが高炉内のガス成分または温度少の
なくとも一方を測定するセンサーを備えたゾンデである
もの ■そのセンサーからの測定パターン要素データが高炉炉
内圧力信号の時系列パターンデータであるもの 〔作用〕 高炉におけるステーブ温度やゾンデ信号等の一連のパタ
ーンデータを自動判定するためには、前記従来技術以外
にニューラルネット手法の適用が考えられる。なぜなら
ニューラルネット手法は人間の脳と同じ自己学習機能を
持つので、その適用により一連のパターンデータのすべ
てを使用してオペレータの判定結果と同じものを出力し
自動判定システム化する事が可能であるからである。
■ Including normalization processing in the signal processing means 03-layer neural net means is the best, and 4-layer neural network means is the best. ■ Including normalization processing in the input layer of the hierarchical neural network means. The input signal level is a normalized signal ■The number of units in the input layer of the hierarchical neural network means is the number of measured pattern element data plus one data for the average value signal of the measured pattern element data. - The number of units in the output layer of the hierarchical neural network means is the same as the number of patterns to be determined, and the output signal is normalized to a range of 0 to 1. - The sensor is connected to the wall of the blast furnace. A stave thermometer [Phase] The sensor is a sonde equipped with a sensor that measures at least one of the gas components or the temperature in the blast furnace ■Measurement pattern element data from the sensor is a pressure signal in the blast furnace [Operation] In order to automatically determine a series of pattern data such as stave temperature and sonde signals in a blast furnace, a neural network method may be applied in addition to the above-mentioned conventional techniques. This is because the neural network method has the same self-learning function as the human brain, so by applying it, it is possible to use all of a series of pattern data to output the same judgment results as the operator's judgment results and create an automatic judgment system. It is from.

ニューラルネットはネットワークの構造から相互結合型
と階層型に分類され、パターン判定には第6図に示す階
層型が向いていると言われており、我々もこの型式を選
定した。第6図a)に示す階層型ニューラルネットは、
1層の入力層および出力層と0層多層の中間層から構成
され、中間層および出力層の各ユニットは前段の層の各
ユニットと結ばれている。各ユニットは第6図b)のよ
うな詳細構造であり、各ユニットの出力は前段の層にお
ける各ユニットの出力に重み関数ωijを掛は合わせた
値を前段の全ユニット分加え合わせた加算値を求め、こ
れを第6図C)の出力特性なる関係をもつ関数で変換し
たものである。従って、入力層の各ユニットに測定デー
タに基づく値を入力すると前記の計算がなされて、出力
層の各ユニットより出力値が出力され、一般にはその出
力値より予め定めたどのパターンに相当するか決まるこ
とになる。
Neural networks are classified into mutually connected types and hierarchical types based on the network structure, and the hierarchical type shown in Figure 6 is said to be suitable for pattern determination, and we chose this type as well. The hierarchical neural network shown in Figure 6a) is
It is composed of one input layer and output layer, and zero layers and multiple intermediate layers, and each unit of the intermediate layer and output layer is connected to each unit of the previous layer. Each unit has a detailed structure as shown in Figure 6b), and the output of each unit is the sum of the outputs of each unit in the previous layer multiplied by a weighting function ωij and the sum of the values for all units in the previous layer. is obtained and converted by a function having the relationship of the output characteristics shown in Fig. 6C). Therefore, when a value based on measurement data is input to each unit of the input layer, the above calculation is performed, and an output value is output from each unit of the output layer.In general, it is possible to determine which predetermined pattern the output value corresponds to. It will be decided.

ニューラルネット手法の最近の研究動向を見ると、パタ
ーン判定用には階層型が向いており、かつ自己学習方法
にパックプロパゲーション手法が有効であると言われる
ようになった。
Looking at recent research trends in neural network methods, it has come to be said that hierarchical methods are suitable for pattern determination, and pack propagation methods are effective for self-learning methods.

そこで、上記手法を第1図および第2図のように高炉に
おけるパターンデータの自動判定に適用することを試み
た。
Therefore, an attempt was made to apply the above method to automatic determination of pattern data in a blast furnace as shown in FIGS. 1 and 2.

第1図はシステム構成図であり高炉10における高さ方
向のステーブ温度センサー、半径方向のゾンデによる温
度センサやガス分析センサーから等の信号50をパター
ンデータの自動判定システム20に入力し、パターンデ
ータの自動判定システム20で処理された後、オペレー
タが従来行っていた判定結果と同等の予め定められたパ
ターンの種類内のどれか(例えばパターンB)の出力信
号を表示装置41およびまたは他システム40(例えば
高炉の自動制御システム)に送信していることを表わし
ている。そのパターンデータの自動判定システム20は
、入力信号50を取り込むデータ入力装置21とその出
力信号をノイズ処理、異常値削除処理または正規化処理
等のデータ処理を行なうデータ処理装置22と、その出
力信号をメモリに記憶してタイミングを調整したりする
データ記憶装置23とそのデータ記憶装置23からの信
号を対象に階層型ニューラルネット処理を行なうニュー
ラルネット24から構成されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram, in which signals 50 from a stave temperature sensor in the height direction in the blast furnace 10, a temperature sensor using a radial sonde, a gas analysis sensor, etc. are inputted to the pattern data automatic judgment system 20, and the pattern data is After being processed by the automatic judgment system 20, an output signal of one of the predetermined pattern types (for example, pattern B) that is equivalent to the judgment result conventionally performed by the operator is displayed on the display device 41 and/or other systems 40. (for example, an automatic control system for a blast furnace). The pattern data automatic determination system 20 includes a data input device 21 that takes in an input signal 50, a data processing device 22 that performs data processing such as noise processing, abnormal value deletion processing, or normalization processing on the output signal, and the output signal It is comprised of a data storage device 23 that stores the data in a memory and adjusts the timing, and a neural network 24 that performs hierarchical neural network processing on signals from the data storage device 23.

第2図は、第1図に示されるシステム構成図に対応する
ハード構成図であり、ニューラルネット処理を計算機の
ソフトウェアで実現する場合のものである。第2図内の
61はインタフェース装置で所定の周期でデータを取り
込むためのサンプリング装置やA/D変換器などから構
成される。62はデータ処理やニューラルネットによる
パターン判定などを実行するためのCPU1.63.6
4は予めデータ処理やニューラルネットのプログラムや
必要なパラメータを書き込んでおくROM。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram corresponding to the system configuration diagram shown in FIG. 1, in which neural network processing is realized by computer software. Reference numeral 61 in FIG. 2 is an interface device, which is comprised of a sampling device, an A/D converter, etc. for taking in data at a predetermined cycle. 62 is a CPU 1.63.6 for executing data processing and pattern judgment using a neural network.
4 is a ROM in which data processing and neural network programs and necessary parameters are written in advance.

65.66はパターンデータを一時記憶するためのRA
M、67は判定結果を表示するためのCRT、68はパ
ターン判定装置の結果を使用して高炉へのアクション量
を決定する自動制御システムと接続するためのインタフ
ェース装置である。
65.66 is RA for temporarily storing pattern data
M, 67 is a CRT for displaying the determination results, and 68 is an interface device for connecting with an automatic control system that uses the results of the pattern determination device to determine the amount of action to be taken to the blast furnace.

高炉のパターンデータの自動判定にニューラルネットを
適用する場合の課題は以下のように整理される。
The challenges when applying neural networks to automatic determination of blast furnace pattern data are summarized as follows.

■ニューラルネットの構造設計(階層数、各層のユニッ
ト数) ■入力データの信号処理 ■学習に使用するデータの作り方 ■ニューラルネットの実現手段 後述の実施例で詳細な説明をする高炉のゾンデによるガ
ス利用率の高炉半径方向8点の測定データに適用した例
を対象として、上記課題を試行錯誤を繰り返しながら検
討した。
■Structural design of neural network (number of layers, number of units in each layer) ■Signal processing of input data ■How to create data used for learning ■Means for realizing neural network Gas generated by blast furnace sonde, which will be explained in detail in the example below The above-mentioned problem was investigated through trial and error, using an example in which the utilization rate was applied to measurement data at eight points in the radial direction of the blast furnace.

まず第1課題については、階層型のニューラルネットを
選択した。階層数については入力層を1層、出力層を1
層、そして中間層は0から1.2、・・・・・・層を取
り得る。入力層のユニット数は入力データの信号処理方
法に左右されるが、後述する信号処理方法を採用すれば
パターンを形成するデータ数と同一にする事が可能とな
り、シンプルなネットワークを実現できることを見い出
した。
First, for the first task, we selected a hierarchical neural network. Regarding the number of layers, the input layer is 1 layer and the output layer is 1 layer.
The layers and the intermediate layers can have 0 to 1.2, . . . layers. Although the number of units in the input layer depends on the signal processing method of input data, we discovered that by adopting the signal processing method described later, it is possible to make it the same as the number of data forming the pattern, making it possible to realize a simple network. Ta.

さらに、絶対値レベルの差もパターン判定の有力な情報
になる高炉のパターンデータの特徴に注目し、入力層の
ユニット数をパターンデータを形成するデータ数(n)
にn個の平均値データ用として1個加えた(n−1)と
するのは、さらによい精度をもたらし得るばかりか各層
のユニット間の重み係数の学習に好都合であることを見
いだした。また出力層のユニット数は判定されるパター
ン数が識別できれば何でも良いので種々のものが考えら
れる。我々は一番シンプルと思われる判定されるパター
ン毎に一つの出力を割り当てた型式、つまり判定される
パターン数と同数の出力層のユニット数を採用した。
Furthermore, we focused on the characteristics of blast furnace pattern data, where the difference in absolute value level is also useful information for pattern determination, and calculated the number of units in the input layer as the number of data forming the pattern data (n).
It has been found that adding one value to (n-1) for n average value data not only can provide even better accuracy but is also convenient for learning the weighting coefficients between units in each layer. Further, the number of units in the output layer may be any number as long as the number of patterns to be determined can be identified, so various numbers can be considered. We adopted a format that seemed to be the simplest, assigning one output to each judged pattern, that is, the number of output layer units was the same as the number of judged patterns.

中間層の階数は原則として判定対象データの特性によっ
て決められるものであり、試行錯誤の段階にあるものと
思われる。このゾンデによるガス利用率のデータでは、
中間層がなくてはうまい判定ができなくて中間層が1段
は適切でかつシンプルで良く、2段にすると、はぼ1段
と同等の精度であるがシンプルさとそれを計算機のソフ
トウェアで実現する場合には計算時間が長くなる。3段
以上にすると、精度上特に変化なく時には悪化すること
もあり、個々にみると死んだルート(重み係数がほぼ零
に近いもの)が増えるだけであることを見いだした。そ
の上、それを計算機のソフトウェアで実現する場合、計
算時間が長くなりすぎることと各ユニット間の重み係数
を学習するのが複雑になりすぎるので実用上、実現困難
に近いことを確認した。従って、各層1段の3階層がベ
ストで中間層が2段の4階層も可能なことを見いだした
。なお、中間層のユニット数については複雑なので後述
する。
The number of intermediate layers is determined, in principle, by the characteristics of the data to be determined, and is considered to be at the stage of trial and error. The gas utilization rate data from this sonde shows that
Without an intermediate layer, it is not possible to make good judgments, so having one intermediate layer is appropriate and simple, and having two intermediate layers has the same accuracy as one layer, but it is simple and can be achieved using computer software. In this case, the calculation time will be longer. We found that when increasing the number of stages to 3 or more, there is no particular change in accuracy and sometimes it worsens, and when viewed individually, the number of dead routes (those with weight coefficients close to zero) only increases. Furthermore, we have confirmed that if this is achieved using computer software, the calculation time would be too long and learning the weighting coefficients between each unit would be too complex, making it practically difficult to implement. Therefore, we found that 3 layers with 1 layer in each layer is best, and 4 layers with 2 layers in the middle is also possible. Note that the number of units in the intermediate layer is complicated and will be described later.

次に、第2課題については、8点のデータを次の2つの
方法で入力層の各ユニットに入力するのを試みた。
Next, for the second task, we attempted to input eight points of data into each unit of the input layer using the following two methods.

■データを正規して0〜lの範囲のアナログ信号として
入力 ■データを二値化して0.1のディジタル信号セして入
力 ■は入カニニット数の増加や量子化誤差等の影響により
、学習に時間がかかったり、時には学習がうまくできな
い場合があった。■の方法には■の問題が無いことが確
認できたので採用した。その方法■の入力信号処理方法
は、パターンデータを形成するi番目の数値データを(
1)式で0〜1の範囲で正規化する方法をとる。
■ Normalize the data and input it as an analog signal in the range of 0 to l. ■ Binarize the data and input it as a digital signal of 0.1. It took a long time to learn, and sometimes learning was difficult. It was confirmed that method (■) does not have the problem (■), so it was adopted. In the input signal processing method (method ①), the i-th numerical data forming the pattern data is
1) Use a method of normalizing within the range of 0 to 1 using formula.

(1)式でInput−iはニューラルネットへの入力
となる正規化後のi番目のデータYiはパターンを形成
するi番目の数値データ、Ymax−i及び、Ya+1
n−iはそれぞれi番目の最大値あるいは最小値であり
、これは予め例えば、過去゛のデータから求められた最
大値、最小値を設定しておく。この正規化方法を用いる
ことで、以下の利点が生じる。
In the equation (1), Input-i is the input to the neural network, the i-th data after normalization Yi is the i-th numerical data forming the pattern, Ymax-i and Ya+1
ni is the i-th maximum value or minimum value, and these are set in advance, for example, as the maximum value or minimum value determined from past data. Using this normalization method provides the following advantages.

■パターンを形成する各データに対して一つの入力層の
ユニットを割り当てまだけで良いため、小規模なニュー
ラルネットで対応できる。
■As it is only necessary to allocate one input layer unit to each piece of data that forms a pattern, it can be handled with a small-scale neural network.

■高炉の操業条件の変化およびセンサー条件ノ変化等に
伴い適正パターンの領域が変化するためニューラルネッ
トを再学習させる必要が生じるが、この方法ではYma
x−i及び、Ymin−iを適正パターンの変化に相当
する量だけ調整すれば、ニューラルネットへの入力In
put−iは同一に保てるため再学習の必要がなくなる
■As the operating conditions of the blast furnace change and the sensor conditions change, the area of the appropriate pattern changes, so it becomes necessary to retrain the neural network.
By adjusting x-i and Ymin-i by an amount corresponding to the change in the appropriate pattern, the input to the neural network In
Since put-i can be kept the same, there is no need for relearning.

■予め設定した範囲内で正規化するため、感度が大きく
かつ安定するようになる。
■Since normalization is performed within a preset range, sensitivity becomes large and stable.

一方、学習に使用するデータの作り方については、次の
ことが言えそうに思われる。
On the other hand, the following can be said about how to create data used for learning.

0判定パターンの各々に対応する典型的なデータ(各判
定パターンに対応する出カニニット以外のものはその出
力を零とするデータ)は必須である。
Typical data corresponding to each of the 0 judgment patterns (data whose output is 0 for those other than output kaninit corresponding to each judgment pattern) is essential.

0判定パターンの各々に対応する補足データ(各判定パ
ターンに対応する出カニニットの出力値が大きく、それ
以外のものの中に零以外の出力をもつデータ)は、多い
ほど望ましいが、多ければ多い程学習に時間がかかる。
The more supplementary data corresponding to each of the 0 judgment patterns (the data in which the output value of the output kaninit corresponding to each judgment pattern is large and the other items have outputs other than zero), the better, but the more the more the better. It takes time to learn.

従って、まず、典型的なデータを用いて学習した後、実
際のパターンデータを判定し、その結果がオペレータの
判定結果と合わないものを補足学習データとして追加し
た再学習データにもとづいての学習を繰り返した。
Therefore, first, after learning using typical data, we judge the actual pattern data, and then perform learning based on re-learning data in which the results that do not match the operator's judgment are added as supplementary learning data. repeated.

また、ニューラルネットの実現手段はハードウェアある
いはソフトウェアがあり得る。本来、ニューラルネット
の同時並列処理を生かすためにはハードウェアにすべき
であるが、ソフトウェアで実現してもほぼ同時並列処理
と同じことになる時には非常に手軽に実現できるソフト
ウェアが望ましい。この場合、ソフトウェアで実現して
も判定のための演算時間は1/100秒オーダー以下な
ので制御対象の時定数からみて無視できる程度なのでこ
れを選択した。さらにソフトウェアで実現した場合の利
点として調整不要やメンテナンスが楽であり、かつ変更
が容易である。
Further, the means for realizing the neural network may be hardware or software. Originally, in order to take advantage of the simultaneous parallel processing of neural networks, it should be implemented in hardware, but when it comes to almost the same parallel processing even if it is implemented in software, it is desirable to use software that can be implemented very easily. In this case, even if realized by software, the calculation time for the determination is on the order of 1/100 seconds or less, so it can be ignored in view of the time constant of the controlled object, so this method was selected. Furthermore, the advantage of implementing it with software is that it requires no adjustment, is easy to maintain, and is easy to change.

一方、前に説明した省略した中間層におけるユニット数
について5個から12個まで変えて検討した。なお、入
力層におけるユニット数はパターンを形成するデータに
それらの平均値を加えたものとし、中間層は1段とし、
ソフトウェアで実現して実績データを用いてシミュレー
ションをした。
On the other hand, the number of units in the omitted middle layer explained above was varied from 5 to 12. Note that the number of units in the input layer is the data forming the pattern plus their average value, and the intermediate layer is one stage.
This was realized using software and simulated using actual data.

まず学習データによる各層のユニット間の重み係数の決
定における学習誤差が0.05以下になった場合を収束
したと定義して学習の収束性を調査した結果、表1のよ
うになった。
First, the convergence of learning was investigated by defining convergence as when the learning error in determining the weighting coefficients between units in each layer using the learning data was 0.05 or less, and the results were as shown in Table 1.

表1 ユニット数が5つの場合、5000回の計算でも収束し
なかったので計算を打ち切った。ユニット数が7〜12
間は収束までの計算回数に差がないと見るべきであろう
。次にオペレータの判断を正として、中間層のユニット
数が7〜12個の場合についてシミュレーションした結
果、7ユニツトの場合に正解率が98%に達して最も高
かった。さらに、98%の正解率は自動化が可能なレベ
ルであると判断される。ただし、この中間層のユニット
数は対象信号、入力層のユニット数や学習データなどに
より変化しそうな兆候がデータの中にみられる。また、
7ユニツトの中にもあまり働いていない(ユニット間の
重み係数が小さいもの)のがあることから考えると、各
測定データの信頼性やメンテナンス状況を反映させるの
も望ましいと思われる。
Table 1 When the number of units was 5, the calculation was discontinued because it did not converge even after 5000 calculations. Number of units is 7-12
It should be seen that there is no difference in the number of calculations until convergence. Next, assuming that the operator's judgment was correct, simulations were performed for cases in which the number of units in the intermediate layer was 7 to 12. As a result, the correct answer rate reached 98%, which was the highest in the case of 7 units. Furthermore, an accuracy rate of 98% is considered to be at a level that can be automated. However, there are signs in the data that the number of units in this intermediate layer may change depending on the target signal, the number of units in the input layer, the learning data, etc. Also,
Considering that some of the seven units are not working very well (the weight coefficients between units are small), it would be desirable to reflect the reliability and maintenance status of each measurement data.

本発明は以上の種々の知見に基づいてなされたものであ
り、高炉における代表的なパターンデータである各種ゾ
ンデのガス分析値や温度データおよび炉壁ステーブ温度
データなどの空間パターン、並びに炉内圧力などの時系
列パターンを対象にした自動判定システムを前記の手段
で実現するものである。
The present invention has been made based on the above various findings, and is based on spatial patterns such as gas analysis values and temperature data of various sondes, which are typical pattern data in blast furnaces, and furnace wall stave temperature data, as well as furnace pressure. The above-mentioned means realize an automatic judgment system that targets time-series patterns such as.

本発明者達が本発明を鉄鋼業内のエネルギ管理や製鋼・
圧延工程におけるパターンデータに適用してみた所、測
定データ数が多くて変動周期の短いもの等特殊なものを
除けばそのま適用できそうなことを知った。
The inventors have applied the present invention to energy management within the steel industry,
When I applied it to pattern data in the rolling process, I found that it could be applied as is, except for special cases such as those with a large number of measured data and short fluctuation cycles.

また予め定めたパターンの決め方や種類数は、高炉操業
における長年の実績、ノウハウおよび炉況判断データ等
によって決めることであり、そのセンサーのデータ毎に
固有である、とともに高炉操業との関係で特にアクショ
ンの仕方にも関係があって、炉況の良い場合、普通の場
合および悪い場合における代表例をパターン化したのが
基本となっている。
In addition, the method of determining the predetermined patterns and the number of types are determined based on many years of experience in blast furnace operation, know-how, furnace condition judgment data, etc., and are unique to each sensor data, and are particularly important in relation to blast furnace operation. It is also related to the method of action, and the basic pattern is based on typical examples of good, normal, and bad furnace conditions.

その処理フローは第3図a)に示す5TARTIIから
END17までの処理を繰り返して行なわれる。周期的
な信号や割り込み信号等により起動信号を受信すると、
5TARTIIになり、次に、パターンデータを形成す
る各測定信号をデータ読み込みする。12で全データを
入力した後に、ノイズ処理、異常値削除処理、平均値処
理及び正規化処理などのデータ処理を13にて行い、そ
の結果を14でファイル格納する。その14のファイル
から必要なデータを引出して、入力層の各ユニットに信
号を与えて階層型のニューラルネットでパターン判定1
5を行なう。その結果を出力16して、その後の処理(
例えば表示してオペレータに知らせたり、高炉の自動制
御システム)に生かすことになる。
In the processing flow, the processing from 5TARTII to END17 shown in FIG. 3a) is repeatedly performed. When a start signal is received from a periodic signal or an interrupt signal,
5TART II, and then each measurement signal forming the pattern data is read. After inputting all data in step 12, data processing such as noise processing, abnormal value deletion processing, average value processing, and normalization processing is performed in step 13, and the results are stored in a file in step 14. Pull out the necessary data from those 14 files, give signals to each unit of the input layer, and use a hierarchical neural network to judge the pattern.
Do step 5. The result is output 16 and the subsequent processing (
For example, it can be displayed to notify operators, or it can be used in automatic control systems for blast furnaces.

パターン判定15における処理フローをより詳しく表わ
したのが第3図b)である。まず、151ではファイル
14から必要なデータを引き出して階層型ニューラルネ
ットの入力層における各ユニットにそのデータを設定す
る。次に、152では第6図a)、b)に示すようにそ
の入力層の各ユニットの値に重み係数ωijを掛は合わ
せた値の累積値として中間層の各ユニットの値を計算し
、第6図C)のような入出力特性を持つ関数を経由して
出力する。そして153では同様な方法で出力層の各ユ
ニットの値を計算、変換され154より出力される。
FIG. 3b) shows the processing flow in pattern determination 15 in more detail. First, in step 151, necessary data is extracted from the file 14 and set in each unit in the input layer of the hierarchical neural network. Next, in step 152, as shown in FIG. 6 a) and b), the value of each unit in the input layer is multiplied by the weighting coefficient ωij, and the value of each unit in the intermediate layer is calculated as the cumulative value of the combined values. It is output via a function with input/output characteristics as shown in FIG. 6C). Then, in 153, the value of each unit of the output layer is calculated and converted using the same method, and is outputted from 154.

〔実施例〕〔Example〕

(実施例1) 以下に本発明の詳細な説明する。第1図は本発明の一実
施例のシステム構成を示すブロック図である。同図にお
いて10は高炉、20はパターン自動判定装置であり、
高炉の各部位に設けられたセンサーからの信号を定周期
で取り込むデータ入力装置21、取り込まれたデータに
対してノイズ処理、あるいはニューラルネットの入力に
適した正規化信号に処理するデータ処理装置22、処理
されたデータを一時記憶するデータ記憶袋W23、及び
データを判定する階層型のニューラルネット24から構
成される。階層型ニューラルネットは予めオペレータの
定性的な判定方法を学習アルゴリズム、例えば文献:ニ
ューラルネットをパターン認識、信号処理、知識処理に
使う(日経エレクトロニクス1987.8.IQ(No
、427))に示されているバックプロパゲーション法
、に従い学習させ、その結果を記憶しておく。また、オ
ンラインで学習するために、学習アルゴリズムをニュー
ラルネットにもたせてもよい。41はパターン自動判定
装置の結果を表示するためのCRTであり、40はパタ
ーン判定装置の結果を使用して高炉へのアクション量を
決定する自動制御システムである。
(Example 1) The present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a block diagram showing the system configuration of an embodiment of the present invention. In the figure, 10 is a blast furnace, 20 is an automatic pattern determination device,
A data input device 21 that takes in signals from sensors installed in each part of the blast furnace at regular intervals, and a data processing device 22 that processes the taken data into a normalized signal suitable for noise processing or input to a neural network. , a data storage bag W23 for temporarily storing processed data, and a hierarchical neural network 24 for determining data. Hierarchical neural networks use the operator's qualitative judgment method as a learning algorithm, for example, literature: Neural networks are used for pattern recognition, signal processing, and knowledge processing (Nikkei Electronics 1987.8. IQ (No.
, 427)), and the results are stored. Further, in order to learn online, a learning algorithm may be provided in a neural network. 41 is a CRT for displaying the results of the automatic pattern determination device, and 40 is an automatic control system that uses the results of the pattern determination device to determine the amount of action to be applied to the blast furnace.

第2図は、第1図に示されるシステム構成図に対応する
計算機のハード構成図であり、61はインタフェース装
置で所定の周期でデータを取り込むだめのサンプリング
装置やA/D変換器などから構成される。62はデータ
処理やニューラルネットによるパターン判定などを実行
するためのCPU、63.64は予めデータ処理やニュ
ーラルネットのプログラムや必要なパラメータを書き込
んでおくROM、65.66はパターンデータを一時記
憶するためのRAM、67は判定結果を表示するための
CRT、68はパターン判定装置の結果を使用して高炉
へのアクション量を決定する自動制御システムと接続す
るためのインタフェース装置である。
FIG. 2 is a hardware configuration diagram of a computer corresponding to the system configuration diagram shown in FIG. be done. 62 is a CPU for executing data processing and pattern judgment using a neural network, 63.64 is a ROM in which data processing and neural network programs and necessary parameters are written in advance, and 65.66 is for temporarily storing pattern data. 67 is a CRT for displaying the determination results, and 68 is an interface device for connecting with an automatic control system that uses the results of the pattern determination device to determine the amount of action to be taken to the blast furnace.

以上の構成からなる本実施例の動作を具体例として第1
0図に示す位置に設置されているゾンデ71で測定した
炉内のガス利用率(100X CO□/(CO十C0z
))パターンに適用したので、第3図のフローチャート
と第4図〜第7図の説明図を参照しながら説明する。第
4図に高炉のパターンデータの中で代表的な例であるゾ
ンデで測定した炉内半径方向のガス利用率パターンを示
す。このガス利用率のパターンは高炉のオペレータにと
って炉内のガス流分布を推定するための重要なデータの
一つである。これは過去の操業経験から第5図に示すよ
うに大きく8つ(A−H)に分類でき、オペレータは測
定したパターンデータがこの8つのパターンのどれに類
似しているかを判定してガス流分布を適正にするための
アクションを取っている。
The first example is a concrete example of the operation of this embodiment having the above configuration.
Gas utilization rate in the furnace measured with sonde 71 installed at the position shown in Figure 0 (100X CO□/(CO x C0z
)) Since it has been applied to a pattern, it will be explained with reference to the flowchart in FIG. 3 and the explanatory diagrams in FIGS. 4 to 7. FIG. 4 shows a gas utilization rate pattern in the radial direction inside the furnace measured with a sonde, which is a typical example of blast furnace pattern data. This pattern of gas utilization rate is one of the important data for blast furnace operators to estimate the gas flow distribution in the furnace. Based on past operational experience, this can be broadly classified into eight types (A-H) as shown in Figure 5, and the operator determines which of these eight patterns the measured pattern data is similar to and then controls the gas flow. Actions are being taken to make the distribution appropriate.

まず、シップで測定した8点のデータを第1図21のデ
ータ入力装置により定周期で取り込み、22のデータ処
理装置で所定のノイズ処理を行なった後、ニューラルネ
ットの入力として適した値となるように前記の(1)式
で正規化する。
First, 8 points of data measured by the ship are taken in at regular intervals by the data input device shown in Fig. 1, 21, and after the specified noise processing is performed by the data processing device shown in 22, the data becomes suitable as input to the neural network. It is normalized using the above equation (1) as follows.

次に、上記の方法でデータ処理されたパターンデータを
第1図23のデータ記憶装置に一時記憶し、ニューラル
ネットの入力データとする。採用したニューラルネット
は3階層型ニューラルネットで、第6図で、30の入力
層、31.32の中間層、33の出力層が各々1層のも
のである。各々の層は複数個のユニット34から構成さ
れており、各層間のユニットは互いに重み係数35を介
して結合されている。また、その出力特性は第6図C)
に示すように、ユニットの人力の総和があるしきい値を
超えたら、次の層のユニットへ出力するような非線形な
特性である。入力層の各々のユニット34に信号が入力
され、それが重み係数35を介して中間層の各ユニット
に入力されると重み係数35で信号は強められたり弱め
られたりする。ユニットの中では、入力された信号のす
べての和をとり、その和が予め決められているしきい値
を超えた場合に次のユニットに信号を出力する。
Next, the pattern data processed in the above method is temporarily stored in the data storage device shown in FIG. 1 and used as input data for the neural network. The adopted neural network is a three-layer neural network, and in FIG. 6, 30 input layers, 31, 32 intermediate layers, and 33 output layers each have one layer. Each layer is composed of a plurality of units 34, and the units between each layer are coupled to each other via weighting coefficients 35. Also, its output characteristics are shown in Figure 6C)
As shown in Figure 2, when the total human power of a unit exceeds a certain threshold, it is a non-linear characteristic that outputs to the next layer unit. A signal is input to each unit 34 of the input layer, and when it is input to each unit of the intermediate layer via a weighting coefficient 35, the signal is strengthened or weakened by the weighting coefficient 35. Inside the unit, the sum of all input signals is calculated, and if the sum exceeds a predetermined threshold, the signal is output to the next unit.

このような動作を繰り返しながら入力層から中間層、中
間層から出力層に信号が伝播しパターン判定を行なう。
While repeating such operations, signals are propagated from the input layer to the intermediate layer and from the intermediate layer to the output layer, and pattern determination is performed.

また、前述の学習アルゴリズムはネットワークの重み係
数やしきい値を学習するものである。
Furthermore, the above-mentioned learning algorithm is for learning the weighting coefficients and thresholds of the network.

ここで、ニューラルネットの構造であるが、まず入力層
のユニットの数については、各測定ポイントのデータと
全ポイントのデータの平均値を入力データとし、前述し
た正規化処理を行なうことで9個とした。次に中間層の
数、あるいは中間層内のユニットの数についてはパター
ンの判定能力を検証しながら7個に決定した。出力層の
ユニットの数については判定したパターンの数で決定す
るので、この例では判定したいパターンの数が8つであ
るから、出力層のユニットの数も8つとした。この様な
構造のニューラルネットにオペレータが判定した結果を
学習用のデータとして各々のパターンについて複数個与
え、前述のバ・ンクプロバゲーシ式ンという学習アルゴ
リズムを用いて学習させた結果、はぼオペレータと同じ
判定が可能となった。このシステムで自動判定した例と
判定結果を第7図と表2に示す。表2から、このシステ
ムがほぼオペレータの判定と同じ能力を持っていること
が分かる。
Regarding the structure of the neural network, first, the number of units in the input layer is determined by using the data of each measurement point and the average value of the data of all points as input data, and performing the normalization process described above. And so. Next, the number of intermediate layers or the number of units within the intermediate layer was determined to be seven while verifying the pattern determination ability. The number of units in the output layer is determined by the number of determined patterns, so in this example, since the number of patterns to be determined is eight, the number of units in the output layer is also set to eight. A neural network with this structure is given multiple results for each pattern as learning data, and the result is the same as the Habo operator. Judgment became possible. An example of automatic determination using this system and the determination results are shown in FIG. 7 and Table 2. From Table 2, it can be seen that this system has almost the same ability as the operator's judgment.

表2 (実施例2) 第1図および第2図の計算機で実現した3階層のニュー
ラルネットを第10図に示すステーブ温度計72に適用
した。ステーブ温度計の代表データを第8図に示す。そ
の時の条件および結果を表3に示す。その結果、自動判
別が可能であると判断された。なお、オペレータの判断
を正として結果を整理したものである。
Table 2 (Example 2) The three-layer neural network realized by the computer shown in FIGS. 1 and 2 was applied to the stave thermometer 72 shown in FIG. 10. Representative data of the stave thermometer is shown in FIG. Table 3 shows the conditions and results at that time. As a result, it was determined that automatic discrimination is possible. Note that the results are organized assuming that the operator's judgment is correct.

表3 〔発明の効果〕 本発明は、以上のように高炉の各部位に設置された各種
センサーからの測定パターンを所定のタイミングで取り
込み、データ処理後、ニューラルネットを用いてパター
ン判定することで、データの欠落やノイズなどの影響を
受けにくく、かつ、オペレータの今までの経験と一致す
る判定結果を与えるパターン自動判定が可能となる。こ
れによって、オペレータの負荷が軽減されて操業に専念
できるようになるとともに、高炉の自動運転システムお
よび自動制御と組み合わせて自動化範囲を格段と広げら
れるばかりでなく、精度向上、応答性向」二、オペレー
タのミス防止およびオペレータの個人差の低減に役立つ
ものである。
Table 3 [Effects of the Invention] As described above, the present invention captures measurement patterns from various sensors installed at each part of the blast furnace at a predetermined timing, processes the data, and then judges the pattern using a neural network. This enables automatic pattern determination that is less susceptible to data loss, noise, etc., and provides determination results that match the operator's past experience. This not only reduces the burden on the operator and allows them to concentrate on operations, but also dramatically expands the range of automation by combining it with the blast furnace automatic operation system and automatic control, as well as improving accuracy and responsiveness. This is useful for preventing mistakes and reducing individual differences among operators.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の代表的な実施例におけるシステム構成
図であり、第2図は本発明の代表的な実施例における計
算機で実現した場合のハードウェア構成図である。第3
図a)は本発明の代表的な実施例にあたるシステム構成
図における処理フロー(実施例3) 第1図および第2図の計算機で実現した4階層のニュー
ラルネットを第10図に示す炉壁圧力計算機730時系
列データに適用した。第9図にその代表データを示す。 その時の条件および結果を表4に示す。その結果、自動
判別が可能であると判断された。なお、オペレータの判
断を正として結果を整理したものである。 表4 図であり、同図b)は同図a)におけるパターン判定の
詳細な処理フロー図である。第4図は本発明を適用した
代表的な実施例であるゾンデ測定装置による8点のガス
利用率測定データのパターン例である。第5図は本発明
を適用した代表的な実施例であるゾンデ測定装置による
8点のガス利用率パターンにおける判定される代表パタ
ーン例である。 第6図a)は階層型ニューラルネットの構造を表わし、
b)はユニットの詳細構造を表わし、そしてC)はユニ
ットの入出力関係図である。第7図は本発明をゾンデ測
定装置による8点のガス利用率測定データに適用した実
施例1におけるパターン判定結果例である。第8図は本
発明を高炉炉壁のステーブ温度計のデータに適用した実
施例2における測定パターン要素データの例である。第
9図は本発明を高炉炉壁の圧力計データに適用した実施
例3における測定パターン要素データの例である。 第10図は高炉に本発明を適用した実施例のセンサーの
配置図である。 10は高炉、20はパターン自動判定装置、21はデー
タ入力装置、22はデータ処理装置、23はデータ記憶
装置、24はニューラルネット、30は入力層、31.
32は中間層、33は出力層、34はユニット、35は
ユニット間の重み係数、40は他のシステム、41は表
示装置、50は測定パターン要素データ、61はインタ
フェース装置、62はCPU、63.64はROM、6
5.66はRAM、67はCRT、6Bはインタフェー
ス装置、71はゾンデ、72は高炉炉壁のステーブ温度
針、73は高炉炉壁の圧力計。 出 願 人 新日本製鐵株式会社 代理人弁理士  青  柳      稔ヨ R <R1トー気 +00   200 温度(℃) ステーブ温度計の測定バター/要素データ側時間(秒) 圧力計の時系列バターン
FIG. 1 is a system configuration diagram in a typical embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a hardware configuration diagram when realized by a computer in a typical embodiment of the present invention. Third
Figure a) is a processing flow in a system configuration diagram that is a typical embodiment of the present invention (Embodiment 3) The four-layer neural network realized by the computer in Figures 1 and 2 is shown in Figure 10. It was applied to computer 730 time series data. Figure 9 shows the representative data. Table 4 shows the conditions and results at that time. As a result, it was determined that automatic discrimination is possible. Note that the results are organized assuming that the operator's judgment is correct. Table 4 is a diagram, and b) in the same figure is a detailed processing flow diagram of pattern determination in a) in the same figure. FIG. 4 shows an example of a pattern of gas utilization rate measurement data at eight points by a sonde measuring device which is a typical embodiment of the present invention. FIG. 5 is an example of a typical pattern determined in an 8-point gas utilization rate pattern by a sonde measuring device which is a typical embodiment of the present invention. Figure 6a) shows the structure of a hierarchical neural network,
b) shows the detailed structure of the unit, and C) is an input/output relationship diagram of the unit. FIG. 7 is an example of pattern determination results in Example 1 in which the present invention is applied to eight points of gas utilization rate measurement data by a sonde measuring device. FIG. 8 is an example of measurement pattern element data in Example 2 in which the present invention is applied to data from a stave thermometer on the wall of a blast furnace. FIG. 9 is an example of measurement pattern element data in Example 3 in which the present invention is applied to pressure gauge data on the wall of a blast furnace. FIG. 10 is a layout diagram of a sensor in an embodiment in which the present invention is applied to a blast furnace. 10 is a blast furnace, 20 is an automatic pattern determination device, 21 is a data input device, 22 is a data processing device, 23 is a data storage device, 24 is a neural network, 30 is an input layer, 31.
32 is an intermediate layer, 33 is an output layer, 34 is a unit, 35 is a weighting coefficient between units, 40 is another system, 41 is a display device, 50 is measurement pattern element data, 61 is an interface device, 62 is a CPU, 63 .64 is ROM, 6
5.66 is a RAM, 67 is a CRT, 6B is an interface device, 71 is a sonde, 72 is a stave temperature needle on the blast furnace wall, and 73 is a pressure gauge on the blast furnace wall. Applicant Nippon Steel Corporation Patent Attorney Minoru Aoyagi R <R1 +00 200 Temperature (°C) Stave thermometer measurement butter/element data side time (seconds) Pressure gauge time series pattern

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高炉に設置されたセンサーからの測定パターン要素
データを所定のタイミングで取り込むパターン要素デー
タ入力手段と、その測定パターン要素データを予め定め
られたパターンに判定する階層型のニューラルネット手
段を備えたことを特徴とする高炉パターンデータの自動
判定システム。 2、高炉に設置されたセンサーからの測定パターン要素
データを所定のタイミングで取り込むパターン要素デー
タ入力手段と、前記測定パターン要素データをノイズ処
理などの信号処理を行なう信号処理手段と、その信号処
理されたパターン要素データを予め定められたパターン
に判定する階層型のニューラルネット手段を備えたこと
を特徴とする高炉パターンデータの自動判定システム。 3、高炉に設置されたセンサーからの測定パターン要素
データを所定のタイミングで取り込むパターン要素デー
タ入力手段、前記測定パターン要素データをノイズ処理
などの信号処理を行なう信号処理手段、前記信号処理さ
れた測定パターン要素データを一時記憶する記憶手段、
前記記憶されたパターン要素データを予め定められたパ
ターンに判定する階層型のニューラルネット手段を備え
たことを特徴とする高炉パターンデータの自動判定シス
テム。 4、前記信号処理手段が正規化処理を含むことを特徴と
する請求項2ないし3のいずれかに記載の高炉パターン
データの自動判定システム。 5、前記階層型ニューラルネット手段が入力層、中間層
および出力層の各1層からなる3階層のニューラルネッ
ト手段であることを特徴とする請求項1ないし4のいず
れかに記載の高炉パターンデータの自動判定システム。 6、前記階層型ニューラルネット手段が各1層の入力層
と出力層および2層の中間層からなる4階層のニューラ
ルネット手段であることを特徴とする請求項1ないし4
のいずれかに記載の高炉パターンデータの自動判定シス
テム。 7、前記階層型ニューラルネット手段の入力層への信号
レベルを正規化された信号とする事を特徴とする請求項
5または6の高炉パターンデータの自動判定システム。 8、前記階層型ニューラルネット手段の入力層における
ユニット数量が各種センサーからの測定パターン要素デ
ータの数量に該測定パターンデータの平均値信号用の1
データを加えた数量であることを特徴とする請求項5ま
たは7の高炉パターンデータの自動判定システム。 9、前記階層型ニューラルネット手段の出力層における
端子数を前記判定されるパターン数と同数とするととも
に該端子からの出力信号を0〜1の範囲に正規化された
信号とすることを特徴とする請求項5または6の高炉パ
ターンデータの自動判定システム。 10、前記センサーが高炉炉壁のステーブ温度計または
圧力計であることを特徴とする請求項1ないし9のいず
れかに記載の高炉パターンデータの自動判定システム。 11、前記センサーが高炉内のガス成分または温度の少
なくとも一方を測定するセンサーを設けたゾンデである
ことを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の
高炉パターンデータの自動判定システム。 12、前記センサーからの測定パターン要素データが高
炉炉内圧力信号の時系列パターンデータであることを特
徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の高炉パタ
ーンデータの自動判定システム。
[Claims] 1. A pattern element data input means that takes in measured pattern element data from a sensor installed in a blast furnace at a predetermined timing, and a hierarchical type that determines the measured pattern element data into a predetermined pattern. An automatic determination system for blast furnace pattern data characterized by being equipped with a neural network means. 2. pattern element data input means for taking in measurement pattern element data from a sensor installed in the blast furnace at a predetermined timing; signal processing means for performing signal processing such as noise processing on the measurement pattern element data; What is claimed is: 1. An automatic determination system for blast furnace pattern data, characterized in that it is equipped with a hierarchical neural network means for determining a predetermined pattern from pattern element data. 3. Pattern element data input means that takes in measurement pattern element data from a sensor installed in the blast furnace at a predetermined timing, signal processing means that performs signal processing such as noise processing on the measurement pattern element data, and the signal-processed measurement. storage means for temporarily storing pattern element data;
An automatic determination system for blast furnace pattern data, comprising hierarchical neural network means for determining the stored pattern element data into a predetermined pattern. 4. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to claim 2, wherein the signal processing means includes normalization processing. 5. The blast furnace pattern data according to any one of claims 1 to 4, wherein the hierarchical neural network means is a three-layer neural network means consisting of one layer each of an input layer, an intermediate layer, and an output layer. automatic judgment system. 6. Claims 1 to 4 characterized in that said hierarchical neural network means is a four-layer neural network means each comprising one input layer, one output layer, and two intermediate layers.
An automatic determination system for blast furnace pattern data according to any one of the above. 7. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to claim 5 or 6, characterized in that the signal level to the input layer of the hierarchical neural network means is a normalized signal. 8. The number of units in the input layer of the hierarchical neural network means is equal to the number of measurement pattern element data from various sensors and one for the average value signal of the measurement pattern data.
8. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to claim 5 or 7, wherein the quantity is the sum of the data. 9. The number of terminals in the output layer of the hierarchical neural network means is the same as the number of patterns to be determined, and the output signal from the terminal is a signal normalized to a range of 0 to 1. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to claim 5 or 6. 10. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensor is a stave thermometer or a pressure gauge on a blast furnace wall. 11. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to any one of claims 1 to 9, wherein the sensor is a sonde equipped with a sensor that measures at least one of gas components and temperature within the blast furnace. 12. The automatic determination system for blast furnace pattern data according to any one of claims 1 to 9, wherein the measured pattern element data from the sensor is time-series pattern data of a blast furnace internal pressure signal.
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