WO2023190234A1

WO2023190234A1 - 高炉の異常判定装置、高炉の異常判定方法、高炉の操業方法、高炉の操業システム、高炉の異常判定サーバ装置、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム、及び表示端末装置

Info

Publication number: WO2023190234A1
Application number: PCT/JP2023/011980
Authority: WO
Inventors: 拓幸島本; 達也山口; 雅史辻
Original assignee: Ｊｆｅスチール株式会社
Priority date: 2022-03-29
Filing date: 2023-03-24
Publication date: 2023-10-05
Also published as: JPWO2023190234A1

Abstract

本発明に係る高炉の異常判定装置は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、評価指標計算手段によって計算された評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、評価指標差分値計算手段によって計算された評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、を備える。

Description

高炉の異常判定装置、高炉の異常判定方法、高炉の操業方法、高炉の操業システム、高炉の異常判定サーバ装置、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム、及び表示端末装置

　本発明は、高炉の異常判定装置、高炉の異常判定方法、高炉の操業方法、高炉の操業システム、高炉の異常判定サーバ装置、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム、及び表示端末装置に関する。

　プラントでは様々な異常が発生する可能性がある。異常を早期に発見し、適切に対処することは、重大な異常やトラブルの発生を防止するために重要である。例えば昨今の高炉の低コークス比操業下においては、高炉の炉況状態、特に高炉の通気状態及びその変化を精度よくより早く検出又は推定し、高炉の通気状態を常に良好に維持することが重要である。従来、高炉の通気状態を表わす通気指標として、炉頂圧力と送風圧力の差分値等から算出される通気抵抗が用いられている。そして、通気抵抗等の通気指標に対して、通気悪化判断の閾値を設け、通気指標が閾値を超えた場合に通気悪化との判断を行っている。また、特許文献１には、主成分分析といった統計手法を用いてシャフト圧力を入力として評価指標を計算して高炉の異常判定を行う方法が記載されている。特許文献１に記載の方法は、安定限界のデータに基づいて算出したＱ統計量と異常検知対象の操業データに基づいて算出したＱ統計量との比を評価指標として算出し、評価指標に閾値を設けて高炉の異常判定を行っている。

特開２０１７－１２８８０５号公報

　特許文献１に記載の方法を用いて高炉の異常判定を行った場合、一定のシャフト圧力偏差が高炉の同一段（同一高さ位置）で継続して発生した際、評価指標が継続して大きくなり、評価指標が閾値を継続して超えてしまうことがある。この状態は、特定位置で圧力偏差が継続して発生する場合に多く発生する。この状態はやや異常とみなせるが、対処を行わなくてもよいと判断される場合があり、継続して異常と判定することは望ましくない。特に炉容積が大きい高炉においては、多少の圧力偏差が生じても操業に与える影響は小さいため、操業はそのまま継続することも多く、多少の圧力偏差を異常とみなさない場合がある。例えば図７に示す例では、前半部分でシャフト圧力に時間的に大きく変化するばらつきが発生し、後半部分でシャフト圧力の同一段で定常偏差が発生している。この場合、シャフト圧力に基づいて計算した評価指標（Ｑ統計量）のレベル感は前半部分と後半部分とで同じであるため、シャフト圧力の時間的に大きく変化するばらつきと定常偏差とを区別して異常判定を行うことができない。また、シャフト圧力の偏差が所定範囲で継続して発生している際にシャフト圧力の短時間時間変動が大きくなる異常な状態が発生した場合、既に評価指標が閾値を超えているため、その短時間時間変動の異常判定を行うことができない。

　本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的は、高炉の異常を精度よく判定可能な高炉の異常判定装置及び異常判定方法を提供することにある。また、本発明の他の目的は、高炉を安定的に操業可能な高炉の操業方法、高炉の操業システム、高炉の異常判定サーバ装置、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム、及び表示端末装置を提供することにある。

　本発明の第一の態様に係る高炉の異常判定装置は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、を備える。

　本発明の第二の態様に係る高炉の異常判定装置は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、を備える。

　前記評価指標計算手段は、高炉の正常状態における前記センサの計測データに基づいて高炉の炉況状態を指標化した評価指標を出力する統計的学習モデルを用いて前記評価指標を計算するとよい。

　本発明の第一の態様に係る高炉の異常判定方法は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得ステップと、前記センサ信号取得ステップにおいて取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算ステップと、前記評価指標計算ステップにおいて計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算ステップと、前記評価指標差分値計算ステップにおいて計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定ステップと、を含む。

　本発明の第二の態様に係る高炉の異常判定方法は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得ステップと、前記センサ信号取得ステップにおいて取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算ステップと、前記評価指標計算ステップにおいて計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算ステップと、前記評価指標差分値計算ステップにおいて計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算ステップと、前記評価指標差分積算値計算ステップにおいて計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定ステップと、を含む。

　前記評価指標計算ステップは、高炉の正常状態における前記センサの計測データに基づいて高炉の炉況状態を指標化した評価指標を出力する統計的学習モデルを用いて前記評価指標を計算するステップを含むとよい。

　本発明に係る高炉の操業方法は、本発明に係る高炉の異常判定方法を用いて高炉が異常状態にあるか否かを判定しながら高炉を操業する。

　本発明の第一の態様に係る高炉の操業システムは、高炉の異常を判定する高炉の異常判定装置と、ネットワークを介して前記高炉の異常判定装置に接続され、前記高炉の異常判定装置から出力された情報を表示する表示装置と、を備え、前記高炉の異常判定装置は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、を備える。

　本発明の第二の態様に係る高炉の操業システムは、高炉の異常を判定する高炉の異常判定装置と、ネットワークを介して前記高炉の異常判定装置に接続され、前記高炉の異常判定装置から出力された情報を表示する表示装置と、を備え、前記高炉の異常判定装置は、高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、を備える。

　本発明の第一の態様に係る高炉の異常判定サーバ装置は、高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置であって、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、を備える。

　本発明の第二の態様に係る高炉の異常判定サーバ装置は、高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置であって、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、を備える。

　本発明の第一の態様に係る高炉の異常判定サーバ装置のプログラムは、高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置のプログラムであって、コンピュータを、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、として機能させる。

　本発明の第二の態様に係る高炉の異常判定サーバ装置のプログラムは、高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置のプログラムであって、コンピュータを、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、として機能させる。

　本発明の第一の態様に係る表示端末装置は、高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段、及び前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段を備える高炉の異常判定サーバ装置と共に高炉の操業システムを構築する表示端末装置であって、ネットワークを介して前記高炉の異常判定サーバ装置から前記異常判定情報を取得して表示する。

　本発明の第二の態様に係る表示端末装置は、高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段、前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段、及び前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段を備える高炉の異常判定サーバ装置と共に高炉の操業システムを構築する表示端末装置であって、ネットワークを介して前記高炉の異常判定サーバ装置から前記異常判定情報を取得して表示する。

　本発明に係る高炉の異常判定装置及び異常判定方法によれば、高炉の異常を精度よく判定することができる。また、本発明に係る高炉の操業方法、高炉の操業システム、高炉の異常判定サーバ装置、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム、及び表示端末装置によれば、高炉を安定的に操業することができる。

図１は、本発明の一実施形態である高炉の異常判定装置の構成を示すブロック図である。図２は、図１に示す高炉の異常判定装置の変形例の構成を示すブロック図である。図３は、図１に示す高炉の異常判定装置の変形例の構成を示すブロック図である。図４は、実施例におけるシャフト圧力計の配置位置を示す図である。図５は、実施例におけるシャフト圧力及び評価指標の時間変化を示す図である。図６は、実施例におけるシャフト圧力及び評価指標の時間変化を示す図である。図７は、従来例におけるシャフト圧力及び評価指標の時間変化を示す図である。

　以下、本発明の一実施形態である高炉の異常判定装置について説明する。

　図１は、本発明の一実施形態である高炉の異常判定装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、本発明の一実施形態である高炉の異常判定装置１は、汎用のパーソナルコンピュータや専用の計算機等の情報処理装置により構成されている。高炉の異常判定装置１は、情報処理装置内部の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することにより、センサ信号取得手段１１、評価指標計算手段１２、評価指標差分値計算手段１３、判定手段１４、及び判定データ送信手段１５として機能する。

　センサ信号取得手段１１は、データ収集装置２１内に蓄積されているセンサ２２によって検出された高炉の炉況状態を示す各種データを取得する。データ収集装置２１は、データベース等の記憶装置により構成されている。また、センサ２２は、高炉の異なる複数の位置に設置され、高炉の炉況状態を示す各種データを検出する。センサ２２としては、高炉のシャフト圧力を検出する圧力センサ群を例示できる。この場合、圧力センサ群は、高炉の高さ方向及び周方向の複数箇所に設置される。圧力センサ群の設置方法や設置数は高炉によって異なるが、周方向は４～８点程度でほぼ等間隔に設置される場合が多く、高さ方向は炉下部から原料上面付近まで６～１２点程度設置されることが多い。

　評価指標計算手段１２は、センサ信号取得手段１１が取得した高炉の炉況状態を示す各種データを用いて高炉の炉況に関する評価指標を計算する。評価指標の計算手法は特に限定されることはなく、高炉の炉況状態を示す複数のデータを一元化して評価指標化する方法であればよい。評価指標計算手段１２は、例えば特許文献１に記載の方法を用いて高炉の評価指標を計算してもよい。また、評価指標計算手段１２は、例えば安定限界値とするデータ群から計算した評価指標で判定対象のデータから計算した評価指標を割って評価指標化、つまり評価指標に対して安定限界で１となるといった処理（基準化）を行ってもよい。あるいは他の方法として、ニューラルネットワークによるオートエンコーダもニューラルネットワーク利用の一例として提示できる。評価指標計算手段１２は、正常時のデータにより学習されたオートエンコーダの出力と入力データとの差の信号の大きさを評価し（複数信号についてベクトルで評価してもよい）、安定限界値を定めた上で上記同様に操業中の評価指標を計算するとしてもよい。

　本実施形態では、評価指標としてＱ統計量を用いた例を示す。Ｑ統計量は主成分分析により計算される。主成分分析は、同期する複数個（複数次元）のデータ群について、元のデータ群の持つ情報量の損失をできる限り小さくしつつ、元のデータの持つ特徴がよく反映された少数の変数へと置換（低次元化）する数学的処理である。高炉のシャフト圧力のデータの場合、高炉一基に対し圧力センサは前述のように数多く設置されるが、ここでは３０点設置されるとする。従って、主成分分析を適用して３０点のデータ群の特徴を良好に反映する数個の変数（主成分値）に置き換えられたとすれば、これら３０点のデータ群全てを観察することなく、主成分分析により生成された少数の変数を監視することにより、高炉の炉況状態を簡便に推定できる。但し、本実施形態では評価指標としてＱ統計量を用いているが、独立成分分析による評価指標化、機械学習手法を用いた評価指標化であっても構わない。

　高炉のシャフト圧力のデータでは、主成分分析おける分散が一番大きい第一主成分値には、高炉の安定操業時における各シャフト圧力の同期した動きの成分が現れる。一方、主成分分析の第二成分値以降には、安定期以外の成分が現れ、本装置ではこれら成分を使用して異常検知を行う。同期とは、プロセスにおける時間推移又は操業アクションに対して、操業上の変数の挙動に協調性があることを意味する。本実施形態では各時刻におけるセンサ２のデータに対して主成分分析を適用し、その非同期性が現れる成分において一番分散値が大きい第二主成分値を算出し、この値をＱ統計量とする。但し、第三成分値以降に異常現象が大きく表れている場合にはその値を使用しても構わない。

　また、本実施形態では、まず、異常としない正常な操業区間において、センサ２のデータの時系列データに対して主成分分析を適用し、その第二主成分の時系列データを作成する。この異常としない正常な操業区間においては、安定限界、つまり正常と判断できる限界のデータが含まれることが必要である。次に、第二主成分の時系列データの最大値を求める。正常な時間区間における第二主成分の最大値を求めることは、正常な操業を行っている場合のセンサ２のデータの変動幅及び正常な操業範囲からの逸脱量の最大値、つまり安定限界の値を求めていることになる。そして、高炉内の操業異常を検知する場合には、異常が起こりつつある操業範囲のセンサ２のデータから算出した第二主成分を、正常な操業範囲のセンサ２のデータから算出した第二主成分の最大値で除した指数を評価指標として高炉の異常検知を行う。

　本実施形態では、このように、正常時に取得したデータに基づいて行われた主成分分析の結果を利用して第二主成分を算出する計算式を定める。また、第二主成分を算出する計算式と第二主成分の最大値を利用して、複数の計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算モデルを予め構築しておき、評価指標の計算を行う。評価指標の計算に使用する評価指標計算モデルの構築は、データ収集装置２１に蓄積されたデータに基づいて、解析用パーソナルコンピュータ等の計算機を用いて実施すればよい。あるいは、図２に示すように、高炉の異常判定装置１に解析ツールをインストールして、評価指標計算モデル構築手段１６を設けて実施してもよい。

　図１に戻る。評価指標差分値計算手段１３は、評価指標計算手段１２によって計算された評価指標について第一の所定時間範囲における変化量（評価指標時間差分値）の絶対値を計算する。第一の所定時間は異常発生時の絶対値の実績値等を用いて予め設定される。そして、評価指標差分値計算手段１３は、計算された評価指標時間差分値の絶対値を判定手段１４に出力する。

　判定手段１４は、評価指標差分値計算手段１３から出力された評価指標時間差分値の絶対値が、例えば第一の所定閾値以上であるか否かを判別することにより高炉に異常が発生しているか否かを判定する。そして、判定手段１４は、判定結果を示す情報と判定の根拠となる関連したデータ（センサデータ、評価指標値、評価指標時間差分値の絶対値等）を出力する。

　判定データ送信手段１５は、判定手段１４が判定した結果及び判定に用いたデータを含む異常判定情報を評価結果表示装置２３に送信する。評価結果表示装置２３は、液晶ディスプレイ等の表示装置によって構成され、判定データ送信手段１５から送信された異常判定情報を取得して表示する。高炉に異常が発生しているとの情報が評価結果表示装置２３に表示された場合、オペレータは減風操作等の対処を行う。ネットワークを介して高炉の異常判定装置１と評価結果表示装置３とを接続することにより、評価結果表示装置２３がネットワークを介して判定データ送信手段１５から送信された情報を取得、表示するクライアント・サーバ型のシステムを構築してもよい。ネットワークとしては、インターネット等の電気通信回線、携帯電話等の電話通信網、ＷｉＦｉ（登録商標）等の無線通信網等を例示することができる。この場合、高炉の異常判定装置１は本発明に係る高炉の異常判定サーバ装置として機能し、評価結果表示装置２３は本発明に係る表示端末装置として機能する。

　これにより、シャフト圧力の定常偏差を大きな操業悪化とみなさない場合において、シャフト圧力の定常偏差の影響を低減し、定常偏差に影響されて埋もれてしまうような短時間の時間的変動を精度よく検出できる。そして、多くの労力を要することなく高炉の異常を精度よく早期に検出し、高炉を安定的に操業することができる。

〔変形例〕
　図３は、図１に示す高炉の異常判定装置１の変形例の構成を示すブロック図である。図３に示す高炉の異常判定装置１は、図１に示す高炉の異常判定装置１に対して評価指標差分積算値計算手段１７が加わった構成を有している。図３に示すセンサ信号取得手段１１、評価指標計算手段１２、及び評価指標差分値計算手段１３の機能は、図１に示すセンサ信号取得手段１１、評価指標計算手段１２、及び評価指標差分値計算手段１３の機能と同じである。以下では、評価指標差分積算値計算手段１７、判定手段１４、判定データ送信手段１５、及び評価結果表示装置２３の機能について説明する。

　評価指標差分積算値計算手段１７は、評価指標差分値計算手段１３によって計算された評価指標時間差分値の絶対値について第二の所定時間範囲の積算値を計算する。第二の所定時間は異常発生時の積算値の実績値等を用いて予め設定される。そして、評価指標差分積算値計算手段１７は、計算された積算値を判定手段１４に出力する。

　判定手段１４は、評価指標差分積算値計算手段１７から出力された積算値が、例えば第二の所定閾値以上であるか否かを判別することにより高炉に異常が発生しているか否かを判定する。そして、判定手段１４は、判定結果を示す情報と判定の根拠となる関連したデータ（センサデータ、評価指標値、評価指標時間差分値の絶対値、評価指標時間差分値の絶対値積算値等）を出力する。判定データ送信手段１５は、判定手段１４が判定した結果及び判定に用いたデータを含む異常判定情報を評価結果表示装置２３に送信する。

　評価結果表示装置２３は、液晶ディスプレイ等の表示装置によって構成され、判定データ送信手段１５から送信された情報を取得して表示する。高炉に異常が発生しているとの情報が評価結果表示装置８に表示された場合、オペレータは減風操作等の対処を行う。これにより、シャフト圧力の定常偏差を大きな操業悪化とみなさない場合において、シャフト圧力の定常偏差の影響を低減し、定常偏差に影響されて埋もれてしまうような短時間の時間的変動を精度よく検出するとともに、短時間変動が継続する場合の異常検出精度が向上する。そのため、多くの労力を要することなく高炉の異常を精度よく早期に検出し、高炉を安定的に操業することができる。ネットワークを介して高炉の異常判定装置１と評価結果表示装置３とを接続することにより、評価結果表示装置２３がネットワークを介して判定データ送信手段１５から送信された情報を取得、表示するクライアント・サーバ型のシステムを構築してもよい。ネットワークとしては、インターネット等の電気通信回線、携帯電話等の電話通信網、ＷｉＦｉ（登録商標）等の無線通信網等を例示することができる。この場合、高炉の異常判定装置１は本発明に係る高炉の異常判定サーバ装置として機能し、評価結果表示装置２３は本発明に係る表示端末装置として機能する。

　本実施例では、図４に示すように、シャフト圧力計を炉体上下方向に３段（上からＡ段、Ｂ段、Ｃ段）に配置し、各段には円周方向に等間隔に４つのシャフト圧力計を配置し、まず、評価指標差分値計算手段１３により高炉に異常が発生しているか否かを判定した。図５に判定結果を示す。図５に示す例では、第一の所定時間を５分として評価指標の時間差分値の絶対値を計算した。この差分の時間である第一の所定時間は複数パターンの時間差分を取って比較して最適なものを選択すればよいが、３～１０分程度が好適範囲であった。また、計算に使用したデータは図７に示したものと同じものである。図５に示すように、時間後半に発生している同一段における定常偏差がある時間帯においても評価指標は継続して上昇せず、閾値を継続して上回っていないので、継続して異常と判定していない。また、図７に示した例では、定常偏差の影響で継続して評価指標が大きくなることによってわかりにくかった短時間時間変動を検知できている。このように、シャフト圧力の定常偏差を大きな操業悪化とみなさない場合における異常診断の精度向上に有用な手法であることがわかる。

　次に、評価指標差分積算値計算手段１７により高炉に異常が発生しているか否かを判定した。図６に判定結果を示す。図６に示す例では、第一の所定時間を５分として評価指標の時間差分値の絶対値を算出し、第二の所定時間を１０分として絶対値の積算値を算出した。第二の所定時間についても、実際のデータで検討して決定するとよいが、今回使用の高炉操業データの場合、５分～２０分の範囲で定めるのが好適であり、１０分～１５分の範囲がより良好であった。そのため、ここでは検知精度の観点で１０分の積算時間が適切と判断した。また、前述の差分時間にも影響されるため、差分時間も考慮しながら決定するとよい。図６に示すように、図５に示した例と同様の効果が得られることに加え、図５に示す例と比較すると評価指標のノイジーな上下変動が抑制されている。これにより、異常時には評価指標が継続して閾値を上回るようになり、異常状態時に異常状態であること継続して提示することができる。

　以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

　本発明によれば、高炉の異常を精度よく判定可能な高炉の異常判定装置及び異常判定方法を提供することができる。また、本発明によれば、高炉を安定的に操業可能な高炉の操業方法、操業システム、高炉の異常判定サーバ装置、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム、及び表示端末装置を提供することができる。

　１　高炉の異常判定装置
　１１　センサ信号取得手段
　１２　評価指標計算手段
　１３　評価指標差分値計算手段
　１４　判定手段
　１５　判定データ送信手段
　１６　評価指標計算モデル構築手段
　１７　評価指標差分積算値計算手段
　２１　データ収集装置
　２２　センサ

Claims

　高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　を備える、高炉の異常判定装置。
　高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、
　前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　を備える、高炉の異常判定装置。
　前記評価指標計算手段は、高炉の正常状態における前記センサの計測データに基づいて高炉の炉況状態を指標化した評価指標を出力する統計的学習モデルを用いて前記評価指標を計算する、請求項１又は２に記載の高炉の異常判定装置。
　高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得ステップと、
　前記センサ信号取得ステップにおいて取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算ステップと、
　前記評価指標計算ステップにおいて計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算ステップと、
　前記評価指標差分値計算ステップにおいて計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定ステップと、
　を含む、高炉の異常判定方法。
　高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得ステップと、
　前記センサ信号取得ステップにおいて取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算ステップと、
　前記評価指標計算ステップにおいて計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算ステップと、
　前記評価指標差分値計算ステップにおいて計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算ステップと、
　前記評価指標差分積算値計算ステップにおいて計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定ステップと、
　を含む、高炉の異常判定方法。
　前記評価指標計算ステップは、高炉の正常状態における前記センサの計測データに基づいて高炉の炉況状態を指標化した評価指標を出力する統計的学習モデルを用いて前記評価指標を計算するステップを含む、請求項４又は５に記載の高炉の異常判定方法。
　請求項４～６のうち、いずれか１項に記載の高炉の異常判定方法を用いて高炉が異常状態にあるか否かを判定しながら高炉を操業する高炉の操業方法。
　高炉の異常を判定する高炉の異常判定装置と、
　ネットワークを介して前記高炉の異常判定装置に接続され、前記高炉の異常判定装置から出力された情報を表示する表示装置と、
　を備え、
　前記高炉の異常判定装置は、
　高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　を備える、高炉の操業システム。
　高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置であって、
　前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、
　を備える、高炉の異常判定サーバ装置。
　高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置のプログラムであって、
　コンピュータを、
　前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、
　として機能させる、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム。
　高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段、及び前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段を備える高炉の異常判定サーバ装置と共に高炉の操業システムを構築する表示端末装置であって、
　ネットワークを介して前記高炉の異常判定サーバ装置から前記異常判定情報を取得して表示する、表示端末装置。
　高炉の異常を判定する高炉の異常判定装置と、
　ネットワークを介して前記高炉の異常判定装置に接続され、前記高炉の異常判定装置から出力された情報を表示する表示装置と、
　を備え、
　前記高炉の異常判定装置は、
　高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、
　前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　を備える、高炉の操業システム。
　高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置であって、
　前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、
　前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、
　を備える、高炉の異常判定サーバ装置。
　高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、高炉の異常判定サーバ装置から異常判定情報を取得して表示する表示端末装置と共に高炉の操業システムを構築する高炉の異常判定サーバ装置のプログラムであって、
　コンピュータを、
　前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段と、
　前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段と、
　前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段と、
　前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段と、
　前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段と、
　前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段と、
　として機能させる、高炉の異常判定サーバ装置のプログラム。
　高炉に設置されたセンサから計測データを取得して蓄積するデータ収集装置と、前記データ収集装置から高炉の異なる位置に設置された複数のセンサの計測データを取得するセンサ信号取得手段、前記センサ信号取得手段が取得した計測データから高炉の炉況状態を示す一元化された評価指標を計算する評価指標計算手段、前記評価指標計算手段によって計算された前記評価指標の時間差分の絶対値である評価指標差分値を計算する評価指標差分値計算手段、前記評価指標差分値計算手段によって計算された前記評価指標差分値の所定時間範囲の積算値である評価指標差分積算値を計算する評価指標差分積算値計算手段、前記評価指標差分積算値計算手段によって計算された前記評価指標差分積算値に基づいて高炉の異常を判定し、該判定した結果及び該判定に用いたデータを出力する判定手段、及び前記判定した結果及び該判定に用いたデータを含む異常判定情報を送信する判定データ送信手段を備える高炉の異常判定サーバ装置と共に高炉の操業システムを構築する表示端末装置であって、
　ネットワークを介して前記高炉の異常判定サーバ装置から前記異常判定情報を取得して表示する、表示端末装置。