异常检测方法以及高炉操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及从由设置在高炉的风口附近的照相机拍摄的风口图像检测高炉的异 常的异常检测方法以及高炉操作方法。
【背景技术】
[0002] 作为用于实现稳定的高炉操作的判断基准之一，例举经由高炉的风口观察的 高炉内回旋区部的亮度信息。该亮度信息包括炉热的高低、粉煤的燃烧度、未熔融矿石 (non-melted iron ore)的落下信息这种高炉的操作上重要的信息。通过操作人员1日数 次左右观察观察窗而进行的功能检查（sensory inspection)来实施经由风口的亮度信息 的观察。另外，近年来，在风口附近设置照相机，在监视室内对由该照相机拍摄的图像（风 口图像）进行监视显示来集中监视的情况也增加（例如参照专利文献1)。
[0003] 此处，在高炉的周方向上设置多个风口。在直接观察观察窗的情况下以及在监 视室中集中监视的情况下中的任意的情况下，操作人员通过注视高炉周方向的多个风口 的每个风口的亮度信息的偏差（高炉周方向上的亮度信息的偏差（deviation of the brightness))，而直观上检测各风口附近的异常的产生。
[0004] 另一方面，专利文献2中公开了如下的技术：在高炉周方向的多个风口中的3个位 置以上安装照相机、亮度计，并基于通过计算来自各位置的上方的未熔融矿石的落下次数 所检测到的落下频率，来调整从炉顶投入的矿石和焦炭的比率。
[0005] 另外，专利文献3中作为代替操作人员的功能检查的技术，而公开了对利用放射 温度照相机所得到的风口图像内的温度分布进行图像处理，并求出粉煤的燃烧性的手法。 在该专利文献3的技术中，将利用放射温度照相机所得到的风口内温度分布分割为多个区 域，关于各区域，通过对单位温度的面积比、黑部（粉煤未燃烧带）面积比等进行数值化，从 而将粉煤的燃烧性进行指标化。
[0006] 专利文献1:日本特开2004 - 183956号公报
[0007] 专利文献2:日本特开平5 - 186811号公报
[0008] 专利文献3:日本特开平5 - 256705号公报
[0009] 然而，上述的专利文献2的技术是为了在高炉全体全都检测未熔融矿石的落下次 数这个目的而利用拍摄多个风口附近的风口图像，并不是检测操作人员为了检测高炉的异 常而注视的上述高炉周方向上的亮度信息的偏差。
[0010]另外，在风口附近，除了专利文献3所公开的那样的能够数值化为单位温度的面 积比等的异常以外，也可能产生未假定的（unanticipated)各种状况。加上，在以面积比为 指标的方法中，存在不能够检测如因拍摄的风口图像内的位置移动而在风口图像中出现的 异常（例如后述的PCI流动方向异常）等那样面积比本身没有较大地变动的风口图像内的 亮度信息的变化这个问题。
【发明内容】
[0011] 本发明是为了解决上述那样的课题而提出的，其目的在于提供一种能够自动地检 测高炉周方向上的亮度信息的偏差的异常检测方法以及高炉操作方法。另外，本发明的另 一目的在于提供一种能够精度良好地检测风口附近所产生的与正常时不同的状况的异常 检测方法以及高炉操作方法。
[0012] 为了解决上述的课题，实现目的，本发明的第1方式所涉及的异常检测方法是从 由设置在高炉的多个风口附近的照相机拍摄的风口图像检测上述高炉的异常的异常检测 方法，其特征在于，包括收集步骤，针对预先由上述照相机同时拍摄的风口图像的每一个基 于各像素的亮度值决定的代表亮度，并以时间序列收集根据上述代表亮度而规定的代表 亮度矢量；提取步骤，进行以上述时间序列收集的代表亮度矢量的主成分分析（principal component analysis)，并提取主成分矢量；计算步骤，从作业时由上述照相机拍摄的风口 图像收集上述代表亮度矢量，并计算从上述代表亮度矢量向上述主成分矢量方向引出的垂 线的长度作为评价值；以及异常检测步骤，通过将上述评价值与规定的阈值（threshold) 相比较来检测上述高炉的异常。
[0013] 为了解决上述的课题，实现目的，本发明的第2方式所涉及的异常检测方法是从 由设置在高炉的风口附近的照相机拍摄的风口图像检测上述高炉的异常的异常检测方法， 其特征在于，包括：收集步骤，将预先由上述照相机拍摄的风口图像区域分割为多个区域， 针对上述区域的每一个基于各像素的亮度值来决定代表亮度，并以时间序列收集根据上述 代表亮度而规定的代表亮度矢量；提取步骤，进行以上述时间序列收集的代表亮度矢量的 主成分分析，并提取主成分矢量；计算步骤，从作业时由上述照相机拍摄的风口图像收集上 述代表亮度矢量，并计算从上述代表亮度矢量向上述主成分矢量方向引出的垂线的长度作 为评价值；以及异常检测步骤，通过将上述评价值与规定的阈值相比较来检测上述高炉的 异常。
[0014] 根据本发明，能够自动地检测高炉周方向上的亮度信息的偏差。另外，能够精度良 好地检测在风口附近产生的与正常时不同的状况。
【附图说明】
[0015] 图1是表示应用异常检测装置的高炉的示意结构例子的示意图。
[0016] 图2是表示第1实施方式的异常检测装置的结构例子的示意图。
[0017] 图3是表示风口图像的一个例子的示意图。
[0018] 图4是表不风口图像的壳度值的时间序列变化的一个例子的图。
[0019] 图5是表示八维空间中的时间序列的代表亮度矢量的分布例的图。
[0020] 图6是说明主成分方向以及从主成分脱离方向的图。
[0021] 图7是说明评价值的计算的说明图。
[0022] 图8是说明使用了评价值的异常判定的图。
[0023] 图9是表示指标提取处理的处理顺序的流程图。
[0024] 图10是表示异常检测处理的处理顺序的流程图。
[0025] 图11是表示第2实施方式的异常检测装置的结构例子地方示意图。
[0026] 图12是表示风口图像的区域分割例子的图。
[0027] 图13是表示风口图像的其它区域分割例子的图。
[0028] 图14是表示从正常时的风口图像得到的每个区域的亮度值的时间序列变化的一 个例子的图。
[0029] 图15是表示恪渣升高（elevation of the molten slag)时的每个区域的亮度值 变化的一个例子的图。
[0030] 图16是表示喷枪破损时的每个区域的亮度值变化的一个例子的图。
[0031] 图17是表示PCI流动方向异常时的每个区域的亮度值变化的一个例子的图。
[0032] 图18是表示十六维空间中的时间序列的代表亮度矢量的分布例子的图。
[0033] 图19是说明主成分方向以及偏离主成分的程度的图。
[0034] 图20是说明评价值的计算的说明图。
[0035] 图21是说明使用了评价值的异常判定的图。
[0036] 图22是表示指标提取处理的处理顺序的流程图。
[0037] 图23是表示异常检测处理的处理顺序的流程图。
【具体实施方式】
[0038] 以下，参照附图，对用于实施本发明的异常检测方法以及高炉操作方法的方式进 行说明。此外，本发明并不被该实施方式所限定。另外，在附图的记载中，同一部分附加同 一附图标记。
[0039] 图1是表示应用本实施方式的异常检测装置10 (参照图2以及图11)的高炉1的 示意结构例子的示意图。如图1所示，高炉1是从炉顶装入铁矿石21和焦炭23,并将在炉 底所得到的生铁（铁水）25与熔渣27分离且排出到的炉外的高炉，从设置在炉下部的风口 11吹入热风，将焦炭23作为热源对铁矿石21进行还原、溶解来得到铁水25。熔渣27与铁 水25相比比重较小，所以在铁水25的上层分离。
[0040] 在该高炉1中，在风口 11连接用于吹送热风的送风管13的一端。在送风管13的 中途贯通送风管13而设置喷枪（lance) 15,通过该喷枪15在热风中投入粉煤（箭头Y11)。 在送风管13内吹送的热风（箭头Y13)与粉煤一起从风口 11被导入高炉1