異常檢測方法以及高爐操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及從由設(shè)置在高爐的風(fēng)口附近的照相機(jī)拍攝的風(fēng)口圖像檢測高爐的異 常的異常檢測方法以及高爐操作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高爐操作的判斷基準(zhǔn)之一，例舉經(jīng)由高爐的風(fēng)口觀察的 高爐內(nèi)回旋區(qū)部的亮度信息。該亮度信息包括爐熱的高低、粉煤的燃燒度、未熔融礦石 (non-melted iron ore)的落下信息這種高爐的操作上重要的信息。通過操作人員1日數(shù) 次左右觀察觀察窗而進(jìn)行的功能檢查（sensory inspection)來實(shí)施經(jīng)由風(fēng)口的亮度信息 的觀察。另外，近年來，在風(fēng)口附近設(shè)置照相機(jī)，在監(jiān)視室內(nèi)對(duì)由該照相機(jī)拍攝的圖像（風(fēng) 口圖像）進(jìn)行監(jiān)視顯示來集中監(jiān)視的情況也增加（例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 此處，在高爐的周方向上設(shè)置多個(gè)風(fēng)口。在直接觀察觀察窗的情況下以及在監(jiān) 視室中集中監(jiān)視的情況下中的任意的情況下，操作人員通過注視高爐周方向的多個(gè)風(fēng)口 的每個(gè)風(fēng)口的亮度信息的偏差（高爐周方向上的亮度信息的偏差（deviation of the brightness))，而直觀上檢測各風(fēng)口附近的異常的產(chǎn)生。
[0004] 另一方面，專利文獻(xiàn)2中公開了如下的技術(shù)：在高爐周方向的多個(gè)風(fēng)口中的3個(gè)位 置以上安裝照相機(jī)、亮度計(jì)，并基于通過計(jì)算來自各位置的上方的未熔融礦石的落下次數(shù) 所檢測到的落下頻率，來調(diào)整從爐頂投入的礦石和焦炭的比率。
[0005] 另外，專利文獻(xiàn)3中作為代替操作人員的功能檢查的技術(shù)，而公開了對(duì)利用放射 溫度照相機(jī)所得到的風(fēng)口圖像內(nèi)的溫度分布進(jìn)行圖像處理，并求出粉煤的燃燒性的手法。 在該專利文獻(xiàn)3的技術(shù)中，將利用放射溫度照相機(jī)所得到的風(fēng)口內(nèi)溫度分布分割為多個(gè)區(qū) 域，關(guān)于各區(qū)域，通過對(duì)單位溫度的面積比、黑部（粉煤未燃燒帶）面積比等進(jìn)行數(shù)值化，從 而將粉煤的燃燒性進(jìn)行指標(biāo)化。
[0006] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2004 - 183956號(hào)公報(bào)
[0007] 專利文獻(xiàn)2:日本特開平5 - 186811號(hào)公報(bào)
[0008] 專利文獻(xiàn)3:日本特開平5 - 256705號(hào)公報(bào)
[0009] 然而，上述的專利文獻(xiàn)2的技術(shù)是為了在高爐全體全都檢測未熔融礦石的落下次 數(shù)這個(gè)目的而利用拍攝多個(gè)風(fēng)口附近的風(fēng)口圖像，并不是檢測操作人員為了檢測高爐的異 常而注視的上述高爐周方向上的亮度信息的偏差。
[0010]另外，在風(fēng)口附近，除了專利文獻(xiàn)3所公開的那樣的能夠數(shù)值化為單位溫度的面 積比等的異常以外，也可能產(chǎn)生未假定的（unanticipated)各種狀況。加上，在以面積比為 指標(biāo)的方法中，存在不能夠檢測如因拍攝的風(fēng)口圖像內(nèi)的位置移動(dòng)而在風(fēng)口圖像中出現(xiàn)的 異常（例如后述的PCI流動(dòng)方向異常）等那樣面積比本身沒有較大地變動(dòng)的風(fēng)口圖像內(nèi)的 亮度信息的變化這個(gè)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明是為了解決上述那樣的課題而提出的，其目的在于提供一種能夠自動(dòng)地檢 測高爐周方向上的亮度信息的偏差的異常檢測方法以及高爐操作方法。另外，本發(fā)明的另 一目的在于提供一種能夠精度良好地檢測風(fēng)口附近所產(chǎn)生的與正常時(shí)不同的狀況的異常 檢測方法以及高爐操作方法。
[0012] 為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的第1方式所涉及的異常檢測方法是從 由設(shè)置在高爐的多個(gè)風(fēng)口附近的照相機(jī)拍攝的風(fēng)口圖像檢測上述高爐的異常的異常檢測 方法，其特征在于，包括收集步驟，針對(duì)預(yù)先由上述照相機(jī)同時(shí)拍攝的風(fēng)口圖像的每一個(gè)基 于各像素的亮度值決定的代表亮度，并以時(shí)間序列收集根據(jù)上述代表亮度而規(guī)定的代表 亮度矢量；提取步驟，進(jìn)行以上述時(shí)間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；計(jì)算步驟，從作業(yè)時(shí)由上述照相機(jī)拍攝的風(fēng)口 圖像收集上述代表亮度矢量，并計(jì)算從上述代表亮度矢量向上述主成分矢量方向引出的垂 線的長度作為評(píng)價(jià)值；以及異常檢測步驟，通過將上述評(píng)價(jià)值與規(guī)定的閾值（threshold) 相比較來檢測上述高爐的異常。
[0013] 為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的第2方式所涉及的異常檢測方法是從 由設(shè)置在高爐的風(fēng)口附近的照相機(jī)拍攝的風(fēng)口圖像檢測上述高爐的異常的異常檢測方法， 其特征在于，包括：收集步驟，將預(yù)先由上述照相機(jī)拍攝的風(fēng)口圖像區(qū)域分割為多個(gè)區(qū)域， 針對(duì)上述區(qū)域的每一個(gè)基于各像素的亮度值來決定代表亮度，并以時(shí)間序列收集根據(jù)上述 代表亮度而規(guī)定的代表亮度矢量；提取步驟，進(jìn)行以上述時(shí)間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；計(jì)算步驟，從作業(yè)時(shí)由上述照相機(jī)拍攝的風(fēng)口圖像收集上 述代表亮度矢量，并計(jì)算從上述代表亮度矢量向上述主成分矢量方向引出的垂線的長度作 為評(píng)價(jià)值；以及異常檢測步驟，通過將上述評(píng)價(jià)值與規(guī)定的閾值相比較來檢測上述高爐的 異常。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明，能夠自動(dòng)地檢測高爐周方向上的亮度信息的偏差。另外，能夠精度良 好地檢測在風(fēng)口附近產(chǎn)生的與正常時(shí)不同的狀況。
【附圖說明】
[0015] 圖1是表示應(yīng)用異常檢測裝置的高爐的示意結(jié)構(gòu)例子的示意圖。
[0016] 圖2是表示第1實(shí)施方式的異常檢測裝置的結(jié)構(gòu)例子的示意圖。
[0017] 圖3是表示風(fēng)口圖像的一個(gè)例子的示意圖。
[0018] 圖4是表不風(fēng)口圖像的殼度值的時(shí)間序列變化的一個(gè)例子的圖。
[0019] 圖5是表示八維空間中的時(shí)間序列的代表亮度矢量的分布例的圖。
[0020] 圖6是說明主成分方向以及從主成分脫離方向的圖。
[0021] 圖7是說明評(píng)價(jià)值的計(jì)算的說明圖。
[0022] 圖8是說明使用了評(píng)價(jià)值的異常判定的圖。
[0023] 圖9是表示指標(biāo)提取處理的處理順序的流程圖。
[0024] 圖10是表示異常檢測處理的處理順序的流程圖。
[0025] 圖11是表示第2實(shí)施方式的異常檢測裝置的結(jié)構(gòu)例子地方示意圖。
[0026] 圖12是表示風(fēng)口圖像的區(qū)域分割例子的圖。
[0027] 圖13是表示風(fēng)口圖像的其它區(qū)域分割例子的圖。
[0028] 圖14是表示從正常時(shí)的風(fēng)口圖像得到的每個(gè)區(qū)域的亮度值的時(shí)間序列變化的一 個(gè)例子的圖。
[0029] 圖15是表示恪渣升高（elevation of the molten slag)時(shí)的每個(gè)區(qū)域的亮度值 變化的一個(gè)例子的圖。
[0030] 圖16是表示噴槍破損時(shí)的每個(gè)區(qū)域的亮度值變化的一個(gè)例子的圖。
[0031] 圖17是表示PCI流動(dòng)方向異常時(shí)的每個(gè)區(qū)域的亮度值變化的一個(gè)例子的圖。
[0032] 圖18是表示十六維空間中的時(shí)間序列的代表亮度矢量的分布例子的圖。
[0033] 圖19是說明主成分方向以及偏離主成分的程度的圖。
[0034] 圖20是說明評(píng)價(jià)值的計(jì)算的說明圖。
[0035] 圖21是說明使用了評(píng)價(jià)值的異常判定的圖。
[0036] 圖22是表示指標(biāo)提取處理的處理順序的流程圖。
[0037] 圖23是表示異常檢測處理的處理順序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的異常檢測方法以及高爐操作方法的方式進(jìn) 行說明。此外，本發(fā)明并不被該實(shí)施方式所限定。另外，在附圖的記載中，同一部分附加同 一附圖標(biāo)記。
[0039] 圖1是表示應(yīng)用本實(shí)施方式的異常檢測裝置10 (參照?qǐng)D2以及圖11)的高爐1的 示意結(jié)構(gòu)例子的示意圖。如圖1所示，高爐1是從爐頂裝入鐵礦石21和焦炭23,并將在爐 底所得到的生鐵（鐵水）25與熔渣27分離且排出到的爐外的高爐，從設(shè)置在爐下部的風(fēng)口 11吹入熱風(fēng)，將焦炭23作為熱源對(duì)鐵礦石21進(jìn)行還原、溶解來得到鐵水25。熔渣27與鐵 水25相比比重較小，所以在鐵水25的上層分離。
[0040] 在該高爐1中，在風(fēng)口 11連接用于吹送熱風(fēng)的送風(fēng)管13的一端。在送風(fēng)管13的 中途貫通送風(fēng)管13而設(shè)置噴槍（lance) 15,通過該噴槍15在熱風(fēng)中投入粉煤（箭頭Y11)。 在送風(fēng)管13內(nèi)吹送的熱風(fēng)（箭頭Y13)與粉煤一起從風(fēng)口 11被導(dǎo)入高爐1