JPH0617108A - 高炉プロセス立体監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高炉全体のプロセスの状況を理解しやすくす
る。 【構成】 立体空間上に炉体全体温度の分布Ｖ１，Ｓ１
段炉体温度分布Ｖ２，装入物分布形状Ｖ３，レ−スウェ
イＶ４，炉頂温度分布Ｖ５，ηｃｏパタ−ンＶ６，ガス
流分布指数Ｖ７，出銑中出銑口Ｖ８及び視点Ｖ９の表示
情報を配置し、座標変換して２次元画面に表示する。炉
体形状の表示Ｖ１を半透明化し、炉体内に配置されたそ
の他の表示を炉の外側から透かして見れるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄鉱石などを装入して
溶銑をつくる高炉設備を監視するのに役立つ高炉プロセ
ス立体監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉においては、コ−クス炉で乾留され
たコ−クスと焼結機によって焼成された焼結鉱などを装
入することによって溶銑が作られる。高炉は化学反応炉
であり、高炉の製造工程における出銑量や溶銑の品質
は、高炉内の様々な化学反応によって決定される。従っ
て、高炉内での化学反応を安定化し常時所定の状態に維
持することが、出銑量を安定化し溶銑の品質を維持する
ために重要である。

【０００３】また、高炉の炉壁に生じる付着物は、粉の
堆積や亜鉛の凝集により堅固になり、炉の内部及び上部
に向かって徐々に成長する。この種の付着物の成長は、
高炉の断面積を減少させ、装入物の降下状態及びガスの
通気性を著しく悪化させる。また付着物の成長は、円周
方向で不均一に生じるので、炉内ガス流分布の乱れを誘
発し、シャフト効率の低下及び燃料比の増大につなが
る。

【０００４】このため、高炉プロセスの様々な状態を常
時監視し、炉内の状況が理想的になるように的確な操業
アクションをとることが望ましい。

【０００５】従来より、高炉には様々なセンサが装備さ
れており、各センサを利用した炉内状況の測定は定期的
に実施されている。高炉の作業者は、プロセスコンピュ
−タに接続された端末機を利用することによって、炉内
状況の様々な情報を必要に応じて見ることができる。

【０００６】端末機に表示される情報は、数値の集合と
して表形式で出力されるか又は２次元グラフ形式で出力
される。これらの表やグラフは、監視対象毎に独立して
おり、キ−ボ−ドなどを操作して表示対象の切換指示を
与えることによって、例えば炉体温度１段目，２段目，
３段目，・・・，装入物形状情報，上部ゾンデηｃｏパ
タ−ン情報，・・・のように順次に表示画面が切換わ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の端末機を利用し
て見ることのできる高炉の情報は、数値の羅列や２次元
グラフであるが、高炉は円筒形に近い立体的な構造物で
あり、その中で生じている化学反応は、立体的な空間の
各々の部分で異なり、近接した空間では互いに影響し合
っている。従って高炉内の化学反応の状況を把握するた
めには、立体的な状況分析及び炉体温度と各プロセスと
の相関の分析が必要である。そのため従来は、各操業者
が、数値の羅列や２次元グラフでなる様々な情報の組合
せに基づいて、炉体温度の立体的な分布状況を頭の中で
イメ−ジし、プロセス間の相関の分析も全て操業者の頭
の中で行なわれていた。このため、高炉プロセスの評価
及び判断においては、情報を分析するオペレ−タによっ
て大きな個人差が生じるのは避けられない。また、オペ
レ−タに与えられる情報が断片的な情報の寄せ集めであ
るため、熟練作業者であっても、各プロセス間の相関性
を理解して的確な操業アクションをすることは困難であ
った。

【０００８】従って本発明は、高炉プロセス全体の状況
の理解が容易な監視装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の高炉プロセス立体監視装置は、鉄鉱石など
を装入して溶銑をつくる高炉設備の炉体温度及び炉内プ
ロセス状態を測定する複数の測定手段(1)；該測定手段
から得られる情報を処理し、所定の立体表示モデルにお
ける複数種類の表示情報の各３次元座標を計算する、３
次元座標計算手段(43)；計算された３次元座標を指定さ
れた視野の２次元座標に変換する２次元座標計算手段(5
1)；及び該２次元座標計算手段によって計算された各座
標値を用い、透明化もしくは半透明化処理された立体的
な炉体温度表示情報と、炉内プロセス表示情報とを同一
の２次元表示画面上に重ね合わせて表示する、表示制御
手段(48,49,50)；を備える。

【００１０】また第２番の発明では、前記３次元座標計
算手段は、炉体温度表示情報として、温度が色及び／又
は濃度の違いによって表現された炉体全体の温度分布状
況を示す３次元温度表示情報(V1)、及び炉体の所定高さ
の水平面における円周方向の２次元温度分布を折線グラ
フとして示す２次元温度表示情報(V2)の各座標を計算す
るように構成する。

【００１１】また第３番の発明では、前記３次元座標計
算手段は、プロフィルメ−タによって測定される炉体の
径方向の一軸に沿った装入物高さ分布情報の位置を円周
方向に回転して各回転位置で座標を計算し、３次元の装
入物形状情報(V3)を炉内プロセス表示情報として出力す
るように構成する。

【００１２】更に第４番の発明では、前記３次元座標計
算手段は、送風流量，送風温度等の測定値に基づいてレ
−スウェイの空間(V4)の大きさ及び／又は形状を計算
し、該空間を示す立体形状の少なくとも輪郭を示す３次
元座標を計算し、炉内プロセス表示情報として出力する
ように構成する。

【００１３】また第５番の発明では、２次元表示画面の
視野を決定する視点の位置の移動を指示する移動指示手
段(21)を設け、前記２次元座標計算手段は、予め炉体の
中央付近に固定された注視位置，予め設定された視野
角，及び指定された視点の位置に基づいて３次元座標を
２次元座標に変換するように構成する。

【００１４】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１５】

【作用】本発明においては、炉体各部の温度，炉内の各
種プロセス状態等が測定手段によって測定される。３次
元座標計算手段は、予め定めた立体表示モデルに基づい
て、測定により得られた情報を処理し、表示用の３次元
座標情報を生成する。この３次元座標情報は、２次元座
標計算手段によって表示用２次元画面の座標値に変換さ
れ、表示制御手段によって２次元画面上に表示される。
表示される情報は、炉体温度及び炉内プロセス状態（内
部温度分布，装入物表面形状，ガス流分布等の少なくと
も１つ）であり、両者は立体的に、かつ同一の領域上に
重なって表示される。また、炉体温度の表示情報は透明
化もしくは半透明化処理されている。従って、炉体の外
側に位置する視点から見た場合、炉体の内側の表示情
報、即ち炉内プロセス状態を手前の炉壁部分を透かして
見ることができ、炉体の温度分布と炉内プロセス状態と
を同時に監視することができる。しかも、表示情報の座
標は立体表示モデルに基づいて計算される３次元座標で
あるので、オペレ−タはこの立体表示情報に基づいて、
温度分布，装入物形状，ガス流分布等の各々の位置関係
を極めて容易に理解しうる。

【００１６】また第２番の発明では、炉体全体の温度分
布の温度が色及び／又は濃度の違いによって表現される
ので、例えば炉体全体にわたる温度分布の偏りのような
傾向を理解し易く、また同時に所定高さの水平面におけ
る円周方向の２次元温度分布が折線グラフによって表示
されるので、温度の比較的小さい変化も見つけ易い。ま
た第３番の発明では、一軸方向の装入物高さ分布情報の
位置を回転させることによって、２次元の情報から立体
的な表示情報を生成し装入物の形状を立体的に表示する
ので、装入物の形状が理解し易くなる。

【００１７】また第４番の発明では、レ−スウェイの空
間を示す立体形状を計算によって求め画面上に表示する
ので、レ−スウェイの大きさや形状が理解し易い。なお
レ−スウェイは、羽口からの送風によってコ−クスが旋
回しながら消費される空間領域のことであり、その大き
さや形状は発生ガスの炉内への分配に関して重要な意味
を持つことが知られている。

【００１８】また第５番の発明では、表示画面の視点が
移動可能であり、しかも視野を決定する注視位置が炉体
の中心付近に固定されているので、視点を移動すること
によって、同時に視点から注視位置を見る方向が変わ
り、結果的に高炉を中心としその外側を周回するように
視野を変えることができる。立体的な表示の場合であっ
ても、炉体の側方及び裏側は良く見えないので、高炉全
体を監視するためには、炉体を周回するように視野を変
えることが必要であるが、このような視野の変更は、視
点を水平面内で移動するだけの極めて簡単な操作ででき
る。

【００１９】

【実施例】一般的な高炉及びその周辺設備の全体の構成
を図１に示し、この高炉プロセスを監視するための実施
例の装置全体の構成を図３に示し、監視装置がスクリ−
ン４の２次元画面上に表示する画像の概略を図２に示
す。図２に示すように、２次元画面に表示される画像
は、立体化されている。図２の表示情報について、以下
に簡単に説明する。

【００２０】図２において、高炉の外観に似せた形状で
表われている表示Ｖ１は、炉体全体の温度分布を示すも
のであり、この例では温度の違いを表示の色相変化によ
って表現している。具体的に言うと、青（温度低）−緑
−赤（温度高）の間を３２色の色相に区分し、これら３
２色のいずれを表示するかによって炉体温度を表現して
いる。この炉体温度は、図２において点線の格子で示し
てある境界によって区分される多数の四角形領域（ポリ
ゴン）の各々の面でそれぞれ独立している。即ち、これ
らの温度情報は、炉体の壁面に埋込まれた多数の熱電対
によってそれぞれ検出され、また該当する面の位置に熱
電対が存在しないものについては、その周囲の熱電対に
よって検出された情報に基づいて、当該面位置の温度が
計算によって線形補間され、求められた温度に応じて各
々の面の表示色が決定される。また表示Ｖ１は、透明も
しくは半透明に表示されるので、その内部の状況は、表
示Ｖ１の外側から見ることができる。

【００２１】図２の表示Ｖ２は、ある高さ位置（この例
では炉体領域区分のＳ１段目）の水平面における円周方
向の炉体温度分布を示しており、上記表示Ｖ１の内側の
３次元空間位置に表示される。表示Ｖ２は円周上に折線
グラフの形で表示されており、炉の半径方向、即ち中心
から放射方向に向かう軸が各位置の炉体温度を表わして
いる。Ｖ２として表示される各位置の温度は、表示Ｖ１
と同様に、炉体に埋込まれた熱電対によって検出され
る。

【００２２】図２の表示Ｖ３は、高炉内の装入物の表面
（上面）形状を立体的に示している。この表示Ｖ３の位
置は、実際の高炉内のその面の位置と略一致するよう
に、表示Ｖ１との位置関係が定められている。装入物の
表面形状は、高炉の上方に設置されたプロフィルメ−タ
を炉内に挿入することによって、マイクロ波を用いて測
定される。この測定によって得られる情報は、炉の中心
から周辺部に向かう半径方向の各位置でのプロフィルメ
−タから装入物までの距離の分布を示す２次元情報であ
るが、後述する処理を施すことによって立体的な表示情
報に変換され、Ｖ３として表示される。

【００２３】図２の表示Ｖ４は、レ−スウェイを示すも
のであり、これも後述するように立体的に表示される。
レ−スウェイは、羽口からの送風によってコ−クスが旋
回しながら消費される空間領域のことであり、その大き
さや形状は発生ガスの炉内への分配に関して重要な意味
を持つことが知られている。この例では、羽口からの送
風流量，送風温度などを測定した結果を利用して、計算
によってレ−スウェイの大きさを求め、その大きさに対
応する球形状を表示Ｖ４として立体的に表示している。
表示されるレ−スウェイの３次元位置は、表示Ｖ１の内
側であり、実際のレ−スウェイと同様に羽口付近であ
る。羽口は、この実施例では円周方向に３８本設置され
ている。

【００２４】図２の表示Ｖ５は、炉頂における熱バラン
スを表示Ｖ１の上方の３次元空間上に表したものであ
る。即ち、炉頂に配置されたクロスゾンデに備わった多
数の温度センサを利用して、炉頂の水平面内の直交する
２軸方向（十字状の２軸）の各位置で温度分布を測定
し、その結果を温度を縦軸とする折線グラフの形で３次
元的に表わしている。

【００２５】図２の表示Ｖ６は、炉内上部のηｃｏパタ
−ンを表示Ｖ１の内側に表わしたものである。即ち、高
炉に設置された上部ゾンデに備わるガス分析計を用い
て、ＣＯ及びＣＯ₂の半径方向の分布を測定し、その結
果を計算して得られたパタ−ンを折線グラフの形で３次
元空間内に表示している。この表示によって炉内半径方
向のガス利用率分布が監視できる。

【００２６】図２の表示Ｖ７は、ガス流の分布状態を示
すものであり、３本の矢印によって周辺部，中間部及び
中心部のガス流速の分布を表わしている。この表示は、
炉上部の上部ゾンデによって測定したガス組成，送風流
量などに基づいて、計算により求めた結果をベクトル的
に表わしたものである。この表示によって、炉上部にお
ける半径方向のガス流分布を監視し、ガスが炉内半径方
向に所定の分配で流れているか否かを判断できる。

【００２７】図２の表示Ｖ８は、出銑中の出銑口を表示
Ｖ１上の対応する出銑口位置に表示したものである。高
炉の各出銑口の位置で作業するオペレ−タが、出銑開始
／終了ボタンを操作することによって、出銑開始／終了
が制御されるので、そのボタンの状態を検出することに
よって、各々の出銑口が出銑中か否かを判断し、その時
に出銑中になっている出銑口を、表示Ｖ８として表示す
る。出銑口は、この実施例では円周方向の４か所に設置
されている。

【００２８】図２の表示Ｖ９は、視点の位置を示してい
る。この実施例では、表示として実際に２次元スクリ−
ンに現われる視野を決定する要素のうち、視野角度を一
定とし、注視位置は高炉の中心軸上の底部に固定してあ
る。視点の位置は、高さ方向，高炉の径方向及び高炉の
周囲を周回する方向にそれぞれ移動可能である。注視位
置が高炉の中心部に固定されているので、周回方向に視
点を移動する場合には、それに伴なって注視方向は自動
的に修正され、オペレ−タが常に高炉の中心方向を見な
がら高炉のまわりを周回するように表示が変化する。

【００２９】次に図３を参照して、監視装置の構成を説
明する。高炉の様々なプロセス情報は、炉況検出用セン
サ設備１、即ち前述の熱電対群，プロフィルメ−タ，ク
ロスゾンデ，上部ゾンデ，・・・によって検出され、計
装系のマイクロコンピュ−タ５によって収集される。こ
のマイクロコンピュ−タ５は、ロ−カルエリアネットワ
−クＬＡＮに接続されている。ロ−カルエリアネットワ
−クＬＡＮには、他にオペレ−タ端末装置２，表示端末
装置３，高炉制御系プロセスコンピュ−タ６及び電気系
マイクロコンピュ−タ７が接続されている。

【００３０】高炉制御系プロセスコンピュ−タ６は、大
型汎用計算機８からの指示及び計装系マイクロコンピュ
−タ５が収集したプロセス情報に基づいて、制御情報を
電気系マイクロコンピュ−タ７に与える。マイクロコン
ピュ−タ７は、プロセス制御設備１０に制御信号を与
え、高炉の状態を制御する。

【００３１】オペレ−タ端末装置２は、タッチパネル，
ワ−クステ−ション（ヒュ−レットパッカ−ド社製の８
２２Ｓ）及び統合デ−タベ−スで構成されており、統合
デ−タベ−スには、計装系マイクロコンピュ−タ５が収
集したプロセス情報，高炉制御系プロセスコンピュ−タ
６が出力した情報，及び電気系マイクロコンピュ−タ７
が出力した情報が登録される。表示端末装置３は、ワ−
クステ−ション（ヒュ−レットパッカ−ド社製の４２５
Ｔ），グラフィックスエンジン及びデ−タベ−スで構成
されており、デ−タベ−スには、表示用のデ−タ及びパ
ラメ−タが登録される。表示端末装置３のワ−クステ−
ションには、表示装置である大型スクリ−ン４が接続さ
れており、このスクリ−ン４に前述の図２のような画面
が表示される。

【００３２】オペレ−タ端末装置２及び表示端末装置３
の全体の処理の概略を図４に示す。タッチパネル２１の
情報は、タッチパネル制御処理２２によって読取られ
る。オペレ−タがタッチパネル２１上で所定の入力操作
をすると、その指令が読取られ、オペレ−タ指令通信処
理２３によって表示端末装置３の画面表示受付処理３１
に渡される。所定の表示指令を受けると、画面表示受付
処理３１は、２次元画面描画処理３２又は３次元画面描
画／制御処理３３を起動する。３次元画面描画／制御処
理３３を起動した時には、指令の内容は指令バッファ３
８（ＦＩＦＯ）に格納し、メッセ−ジ発行／処理完了受
付処理３４を起動する。メッセ−ジ発行／処理完了受付
処理３４は、指令バッファ３８上の指令を順次に取り出
し、メッセ−ジ化し、メッセ−ジキュ−としてバッファ
３９に格納する。２次元画面描画処理３２は、指令に従
ってデ−タを編集し表示する。

【００３３】３次元画面描画／制御処理３３は、バッフ
ァ３９内のメッセ−ジを順次に取り出し、メッセ−ジの
指令内容に従って処理を実行する。指令が表示開始又は
プロセスデ−タ変更の場合には、プロセスデ−タの３次
元化，カラ−化，半透明化，視点移動などの処理を実行
し、表示情報をフレ−ムバッファ３５に書込みスクリ−
ン４に表示する。３次元画面描画／制御処理３３が処理
を実行する際には、グラフィックスエンジン３６が利用
される。収集されてオペレ−タ端末装置２のデ−タベ−
ス上に登録されたプロセスデ−タのファイルは、プロセ
スデ−タ収集・送信処理によって表示端末装置３のデ−
タベ−ス３７に転送され、表示処理の際に読取られる。

【００３４】３次元画面描画／制御処理３３の内容の概
略を図５に示す。図５を参照して説明する。メッセ−ジ
制御処理４１は、メッセ−ジのキュ−イングのタイミン
グで起動され、該メッセ−ジに対応した処理を起動す
る。初期表示指令の場合には、３次元モデリング／グラ
フィック化初期設定処理４２が起動される。この処理４
２では、高炉のプロフィル及び表示するプロセスデ−タ
の表示位置情報及び表示色情報を読込む。また、炉体温
度のカラ−パタ−ン及びレ−スウェイのポリゴン生成の
ためのパラメ−タや、炉体温度のカラ−パタ−ン決定用
の色モデルも読込む。更に、グラフィックスライブラリ
５１を使用して、３次元グラフィックスモ−ド（隠面／
隠線処理など）を設定する。

【００３５】プロセスデ−タ３次元座標計算処理４３で
は、処理４２によって設定された表示パラメ−タに基づ
いて、各プロセスデ−タの表示時の３次元座標を計算に
より求める。ポリゴン分割計算処理４４では、処理４３
で求めた３次元座標と、処理４２で設定されたポリゴン
分割パラメ−タに基づいて、炉体温度及びレ−スウェイ
表示用のポリゴンを生成する。

【００３６】プロセスデ−タ線形補間処理４５では、処
理４４で生成した炉体温度表示用のポリゴンの中で、炉
体の対応する位置にセンサ（熱電対）が設置されていな
いもの、及び設置されたセンサが故障中の部分につい
て、炉体温度をその前後のポリゴン位置の温度デ−タを
利用し線形補間によって求める。

【００３７】ポリゴン色モデル設定処理４７では、炉体
温度表示分の各々のポリゴンの表示色を、指定された色
モデルとそのポリゴン位置の温度に基づいて決定する。
視点位置計算処理４６では、メッセ−ジによって指定さ
れた量だけ視点を移動した後の３次元座標値を計算す
る。ポリゴン透過度設定処理４８では、メッセ−ジによ
って指定された透過度に基づいて透過度パタ−ンを決定
する。描画処理４９では、それまでの処理で求められた
３次元デ−タを視点の位置などを考慮し、フレ−ムバッ
ファ３５に書込む。この処理の際にはグラフィックスラ
イブラリ５１が使用される。表示制御処理５０では、フ
レ−ムバッファに書込まれた情報をスクリ−ンに表示す
る。

【００３８】３次元画面描画／制御処理３３における処
理の流れを図６に示す。図６の各処理ステップについ
て、まず概略を説明する。ステップ６１では、Ｘウイン
ドゥのオ−プン，メッセ−ジバッファの初期化，３次元
ＣＧ機能（隠面処理，視点処理等）の使用宜言，機器の
使用宜言，ファイルオ−プン処理等を実行する。これら
の処理が成功すると、ステップ６２を通って６３に進
む。

【００３９】ステップ６３では、予め用意されたデ−タ
ファイルＦ１，Ｆ２の内容を読込み、高炉形状を３次元
モデル化するためのパラメ−タ設定，プロセスデ−タを
３次元表示するための基点座標等の設定，及びカラ−パ
タ−ンテ−ブルの設定を実施する。次のステップ６４で
は、６３で得たパラメ−タに基づいて、炉体温度表示用
ポリゴン（図２のＶ１）の各々の３次元座標を計算す
る。

【００４０】ステップ６５では、タッチパネルから入力
された指令をメッセ−ジとして受信する。ステップ６６
以降の処理は、メッセ−ジがある時に実行され、メッセ
−ジが空（入力なし）の間はステップ６５で待ち状態に
なる。

【００４１】ステップ６６では、メッセ−ジの内容に応
じて処理を選択する。プロセスデ−タが更新された時に
は、表示内容の全体を再び計算して表示を更新する必要
があるのでステップ６７に進み、視点の位置の移動や透
過度変更のメッセ−ジに対しては、各々の表示要素の３
次元座標は変わらないので、ステップ６７〜７５の処理
を省略し、ステップ７６に進む。

【００４２】ステップ６７では表示すべき新しいプロセ
スデ−タを読込み、続くステップ６８，６９，７０，７
１，７２，７３，７４及び７５では、各表示要素の３次
元座標を計算する。即ち、ステップ６８では炉体温度表
示用ポリゴン（図２のＶ１）に関する温度情報の補間処
理及び温度に応じた着色情報の決定を実施し、ステップ
６９では装入物分布形状表示（図２のＶ３）の座標を計
算し、ステップ７０ではレ−スウェイ表示（図２のＶ
４）の座標を計算し、ステップ７１では炉頂の熱バラン
ス表示（図２のＶ５）の座標を計算し、ステップ７２で
は上部ゾンデηｃｏパタ−ン表示（図２のＶ６）の座標
を計算し、ステップ７３ではＳ１段の円周方向温度分布
表示（図２のＶ２）の座標を計算し、ステップ７４では
ガス流速パタ−ン表示（図２のＶ７）の座標を計算し、
ステップ７５では出銑中出銑口表示（図２のＶ８）の座
標を計算する。

【００４３】また、続くステップ７６ではメッセ−ジの
内容に基づいて炉体温度表示用カラ−パタ−ンの透明度
を決定し、ステップ７７ではメッセ−ジの内容に基づい
て視点の位置座標を変更する。更に、最後のステップ７
８では、上記ステップで求めた各プロセス表示情報の３
次元座標情報及びカラ−情報を、グラフィックライブラ
リ５１の関数を使用してフレ−ムバッファ（メモリ）に
書込み、フレ−ムバッファの内容をグラフィックスライ
ブラリ５１の関数を利用して表示画面（大型スクリ−
ン）に出力する。

【００４４】図６に示した各処理ステップの詳細につい
て、以下に説明する。

【００４５】図６のステップ６３において生成される高
炉形状を３次元モデル化するためのパラメ−タは、図７
に高炉モデリングパラメ−タとして示すように、炉体を
Ｙ軸（縦軸）方向に複数（この例では１６）領域に分割
した場合の各分割境界の表面位置を示す３次元座標
（Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の座標）情報の集合である。ステ
ップ６４の処理は、図８に示すように分割点座標計算処
理８１及びポリゴンデ−タ算出処理８２で構成されてい
る。

【００４６】分割点座標計算処理８１では、図７に示す
ように、高炉モデリングパラメ−タをＹ軸を中心として
回転させることによって、立体的な分割点の３次元座標
情報を生成する。即ち、円周方向を３８分割した各々の
回転位置Ｎｒ及び縦方向を１７分割した各々の縦方向位
置Ｎｖの全ての組合せの点についてＸ，Ｙ及びＺ座標値
を求め、配列Ｐｒ（Ｎｖ，Ｎｒ，１），Ｐｒ（Ｎｖ，Ｎ
ｒ，２）及びＰｒ（Ｎｖ，Ｎｒ，３）に計算結果をスト
アする。配列Ｐｒ（Ｎｖ，１，１）には、予めステップ
６３において前記高炉モデリングパラメ−タの値がそれ
ぞれストアされている。

【００４７】ポリゴンデ−タ算出処理８２では、ステッ
プ８１で得られた多数の境界点に基づいて、４つの境界
点によって囲まれる微小ポリゴンの各々の座標を生成す
る。例えば、図８に示すポリゴンＰ１は境界点Ａ，Ｂ，
Ｅ，Ｄの４つの３次元座標で表わされ、ポリゴンＰ２は
境界点Ｂ，Ｃ，Ｆ，Ｅの４つの３次元座標で表わされ
る。得られたポリゴンデ−タは、配列Ｐｐ（Ｎｐｎ，
ｎ，Ｎｘｙｚ）にストアされる。Ｎｐｎはポリゴンの番
号、ｎは構成点の番号（１〜４）、ＮｘｙｚはＸ，Ｙ及
びＺである。

【００４８】図６のステップ６８では、まず、温度セン
サによって必要な情報が得られないポリゴン領域（セン
サが存在しないか、又はセンサが故障中の部分）につい
て、その近傍のセンサによって得られた温度情報に基づ
き、線形補間処理によって当該ポリゴン位置の温度情報
を生成する。その後、各々のポリゴンについて、着色情
報を生成する。即ち、温度区分と色番号との対応を示す
テ−ブルが予め用意されているので、各々のポリゴン位
置で検出された温度によってテ−ブルを参照し、その温
度に対応する色番号を得て、該色番号を当該位置のポリ
ゴンに割り当てられたメモリ（配列）にストアする。色
番号は、１〜３２の３２種類のいずれかになる。

【００４９】図６のステップ６９では、図１０に示す処
理によって装入物の分布形状を計算する。プロフィルメ
−タによって測定された情報は、図９に示すテラス長さ
及び傾斜角度として入力される。図１０の処理８３で
は、まず、装入物分布形状基点座標（固定値）とプロフ
ィルメ−タの測定値に基づいて、図９に示す始点Ａ，中
間点Ｂ及び終点Ｃでなる折線を構成する各点の３次元座
標を求める。そしてこの折線の各点（Ｎｖ）の座標を、
円周方向に３８分割された回転位置Ｎｒの各位置に回転
した場合の３次元座標をそれぞれ求め、メモリ(配列)Ｐ
ｆ(Ｎｖ，Ｎｒ，Ｎｘｙｚ)にストアする。Ｐｆ(Ｎｖ，
１，Ｎｘｙｚ)は、最初に求められた始点，中間点及び
終点の座標である。従って、回転によって求められる装
入物分布形状の表示情報は、図９に示すように立体的な
形状になる。

【００５０】図６のステップ７０では、図１２及び図１
３に示す処理を実施して、レ−スウェイの３次元表示情
報を生成する。この例では、レ−スウェイは球形状で表
示される。レ−スウェイ長Ｄは、次の第１式に基づいて
計算により求める。

【００５１】

【数１】

【００５２】図１２の処理８４では、上記計算により得
られたレ−スウェイ長に基づいて、図１１の（ｂ）に示
す９個の基点Ｖ１〜Ｖ９の各々の３次元座標を求める。
Ｖ１〜Ｖ９の各座標の値はメモリ配列Ｖ（Ｎ，Ｎｘｙ
ｚ）にストアされる（Ｎ：１〜９，Ｎｘｙｚ：Ｘ，Ｙ，
Ｚの各座標）。続く処理８５では、８４で得られた基点
Ｖ１〜Ｖ９の座標を、図１１の（ｃ）に示すように、Ｙ
軸を中心とする円周方向の１６分割された各回転位置に
回転した時の座標、即ち球形状の表面の分割位置を示す
３次元座標値をそれぞれ求める。求めた座標値はメモリ
配列Ｐｖ（Ｎｖ，Ｎvr，Ｎxyz）にストアされる（Ｎｘ
ｙｚ：Ｘ，Ｙ，Ｚの各座標）。

【００５３】図１３の処理８６では、上記処理８４で求
めたレ−スウェイの球形状の各座標を、図１１の（ａ）
に示すように炉壁の位置まで、Ｘ軸に沿って平行移動し
た後、実際の羽口が存在する軸方向と基線（Ｘ軸上）と
の角度Φ相当分、Ｘ−Ｚ平面上で各座標値を回転させ、
表示位置の３次元座標を求める。そして次の処理８７で
は、各々４つの分割点によって構成される各ポリゴンの
デ−タを、上記処理によって得られた各分割点の座標値
に基づいて作成する。作成したポリゴンデ−タは、メモ
リ配列Ｐｒ（Ｎｐｎ，Ｎ，Ｎxyz）にストアされる（Ｎ
ｐｎ：ポリゴン番号，Ｎ：１〜４，Ｎxyz：Ｘ，Ｙ，Ｚ
の各座標）。

【００５４】図６のステップ７１では、図１４に示すよ
うなクロスゾンデの温度表示情報を生成するために、図
１６の処理を実行する。クロスゾンデは、例えば図１５
にクロスゾンデ１及びクロスゾンデ２として示すよう
に、Ｘ−Ｚ平面上で互いに直交する２つの軸方向にそれ
ぞれ１１個の温度センサを備えており、これらの位置の
温度分布を測定した結果を出力する。この測定結果を読
込んで、図１６の処理では、立体的な表示情報を生成す
る。前半の処理８８では、基線（Ｘ軸）上において、Ｘ
軸方向を各センサ位置としＹ軸方向を温度とする折線グ
ラフの形で、各々のゾンデの３次元座標情報を生成す
る。後半の処理８９では、基線方向と実際の各ゾンデ軸
方向とのずれ（図１５のθ，φ）を考慮して、処理８８
で得た情報の位置を回転し、３次元の表示座標情報を生
成する。これによって、図１４に示すように立体的に温
度分布を示す表示情報が得られる。

【００５５】図６のステップ７２では、図１７に示すよ
うな上部ゾンデηｃｏパタ−ンを表示するために、図１
８に示す処理を実行し３次元座標情報を生成する。ηｃ
ｏはＣＯガス利用率であり、炉頂ガス中ＣＯ濃度(％)を
ＴＧＣＯとし、炉頂ガス中ＣＯ₂濃度（％）をＴＧＣＯ₂
(％)とする場合、ηｃｏ＝TGCO₂／(TGCO＋TGCO₂)で表わ
される。この例では、上部ゾンデによって炉体上部の半
径方向の１１点の各位置でＣＯ濃度とＣＯ₂濃度が検出
され、計算によって各点のηｃｏ値が計算される。

【００５６】Ｎｎ番目の点のηｃｏ値は、メモリ配列Ｒ
Ｕ(Nn)にストアされている。図１８の処理９０では、メ
モリ配列ＲＵ(Nn)の値に基づいて、基線（Ｘ軸）上にお
ける３次元座標を計算し、メモリ配列Ｕpr(Nn,Ｎxyz)に
ストアする。Ｙ軸方向の座標がηｃｏ値に対応してお
り、ηｃｏ値の最大値及び最小値がそれぞれ表示範囲の
上限及び下限と一致するように表示座標は正規化されて
いる。処理９１では、得られた３次元座標値を、実際の
測定軸（１番羽口の方向：Ｘ軸に対して角度θだけずれ
ている）に合わせるための回転処理を実施して、表示用
の３次元座標情報を得る。得られた表示用の３次元座標
情報は、メモリ配列Ｕpr(Nn,Ｎxyz)にストアされる。

【００５７】図６のステップ７３では、図１９及び図２
０に示すようなＳ１ステ−ブ水平面内温度パタ−ンを表
示するために、図２１に示す処理を実施して、３次元の
座標情報を生成する。Ｓ１ステ−ブ温度は、炉体の縦方
向に区分された所定位置における円周方向の温度分布で
あり、炉体全体の温度分布を表示する場合と同様に、炉
体に埋込まれた熱電対によって検出された温度情報を利
用する。この表示パタ−ンは、図２０に示すように、放
射方向の軸が温度の大小を示しており、炉体の中心部が
温度の下限値、炉体の内壁位置が温度の上限値に対応し
ている。各図に示すように、各々のセンサ位置の座標値
を直線で結んだ折線状のパタ−ンが表示される。なお、
例えば温度表示軸を放射方向からＹ軸方向に変更して表
示してもよい。

【００５８】図２１の処理９２では、メモリ配列Ｐｔ
（９，Ｎｎ）に保持されている、Ｓ１位置で検出された
炉体温度情報（Ｎｎ：羽口番号１〜３８）に基づいて、
基線（Ｘ軸）上における各センサ位置（羽口位置）の径
方向の座標を計算する。処理９３では、表示用の３次元
座標を得るために、基線上の座標を、実際の羽口位置の
座標に変換する。メモリ配列Ｓ１Ｓ（Ｎｎ，Ｎxyz）に
表示パタ−ンの３次元座標がストアされる（Ｎxyz：
Ｘ，Ｙ，Ｚ座標）。この例では、表示パタ−ンのＹ座標
値は一定である。この表示パタ−ンによって、色の変化
では分かりにくいような細かい温度変化でも容易に識別
可能になる。

【００５９】図６のステップ７４では、図２２に示すよ
うなガス流分布指数を表示する情報を生成するために、
図２３に示す処理を実行する。この例では、ガス流分布
表示パタ−ンとして、周辺流指数，中間流指数及び中心
流指数のそれぞれを示す３つの矢印を表示する。各指数
は、次式によって計算される。

【００６０】

【数２】

【００６１】ＡＲＲ(1)〜ＡＲＲ(9),ＡＲＲ(I)：各点リ
ダクション比 ＴＡＲＲ：ト−タルリダクション比 ＴＲＲ：ト−タルリダクションレ−ト（kg/Nm³dry) ＲＲ(I)：リダクションレ−ト（kg/Nm³dry) ＤＲ(I)：直接還元量（kg/Nm³dry) ＩＤＲ(I)：間接還元量（kg/Nm³dry) ＣＯ₂(I)：上部ゾンデ測定ＣＯ₂（％) ＣＯ(I)：上部ゾンデ測定ＣＯ（％) ＢＨ₂Ｒ：ボッシュガス中Ｈ₂比率（％／１００) ＨＣＯ(I)：各点ガス利用率（％／１００) ＢＧＲ(I)：シャフトボッシュガス量比 ＣＳＬ(I)：ソリュ−ションレ−ト（kg/Nm³dry) ＢＮ₂：ボッシュガス中Ｎ₂（Ｎｍ³／分) ＢＨ₂：ボッシュガス中Ｈ₂（Ｎｍ³／分) ＢＯＳＨＧ：ボッシュガス量（Ｎｍ³／分) ＢＣＯ：ボッシュガス中ＣＯ（Ｎｍ³／分) ＢＶ：送風流量（Ｎｍ³／分) ＳＣＯＫＥ：コ−クス消費速度（ｋｇ／分） ＭＯＩＳＴ：加湿後送風湿分（ｇ／Ｎｍ³） 図２３の前半の処理９４では、基線（Ｘ軸）上における
各矢印の座標を求める。各矢印の長さが、各指数の大き
さに比例する。矢印の開始点のＹ座標は一定であり、矢
印終了点のＹ座標が各指数の値に応じてそれぞれ設定さ
れる。周辺流指数，中間流指数及び中心流指数は、それ
ぞれメモリＲＧ(1)，ＲＧ(2)及びＲＧ(3)にストアされ
ている。次の処理９５では、実際に周辺流指数，中間流
指数及び中心流指数を並べる表示軸とＸ軸とのずれに相
当する角度θだけ座標を回転し、表示用の３次元座標情
報を生成する。

【００６２】図６のステップ７５では、４つ存在する出
銑口の各々の表示中心位置の３次元座標を求め、実際に
出銑中のものを赤色、出銑していないものを青色の円形
状で表示する。この円形の表示は、表示される炉体の３
次元モデルの外壁に沿う形で実際の出銑口位置に対応す
る表示空間に表示される。

【００６３】図６のステップ７６では、タッチパネルか
らの入力によって定まる透過度指示デ−タに従って、透
明化描画用画素パタ−ンを決定する。この透明化描画用
画素パタ−ンは、例えば図２４に示すように１６画素に
対応する１６ビットの情報で構成されており、１６画素
の各々が着色画素か非着色画素かを示す情報の組合せで
なる。この透明化描画用画素パタ−ンは、炉体温度表示
情報（図２のＶ１）を描画するために利用されるが、そ
の表示情報のある領域（ポリゴン）をその部分の温度に
対応する所定色で塗りつぶす場合に、透明化描画用画素
パタ−ン上の着色ビットに対応する位置の画素は描画さ
れるが、非着色ビットに対応する画素は描画されない。
従って、描画されない画素部分では、それ以前に描画さ
れた部分、即ち炉体内部の表示情報が覆い隠されないの
で、３次元空間上の炉体内部に存在する情報は、炉体温
度表示情報（図２のＶ１）を透かして炉体の外側から見
ることができる。

【００６４】この例では、０，２０，４０，６０，８０
及び１００％の各々の透過度に対応する透明化描画用画
素パタ−ンが予めテ−ブルとして用意されており、１〜
６のいずれかの値をとる透過度指示デ−タをパラメ−タ
として前記テ−ブルを参照することによって、所望透過
度の描画パタ−ンを選択することができる。

【００６５】図６のステップ７７では、視点の３次元座
標を計算する。この例では、視点を、表示上のＹ軸を中
心として周回する方向の移動，Ｙ軸方向の移動，及び視
点とＹ軸とを結ぶ軸方向の移動が可能になっている。視
点の絶対回転角度をViewR、高さをViewH、Y軸との距離
をViewDとすると、その時の視点の３次元座標は次のよ
うに計算される。なお、注視点はＹ軸の炉体底部位置に
固定され、また視野角度は一定になっている。

【００６６】 Ｘ座標：ＶｉｅｗＤ×Ｃｏｓ（ＶｉｅｗＲ） Ｙ座標：ＶｉｅｗＨ Ｚ座標：ＶｉｅｗＤ×Ｓｉｎ（ＶｉｅｗＲ）

【００６７】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、２次元画
面上に表示される情報は、炉体温度及び炉内プロセス状
態（内部温度分布，装入物表面形状，ガス流分布，融着
帯形状等の少なくとも１つ）であり、両者は立体的に、
かつ同一の領域上に重なって表示される。また、炉体温
度の表示情報は透明化もしくは半透明化処理されてい
る。従って、炉体の外側に位置する視点から見た場合、
炉体の内側の表示情報、即ち炉内プロセス状態を手前の
炉壁部分を透かして見ることができ、炉体の温度分布と
炉内プロセス状態とを同時に監視することができる。し
かも、表示情報の座標は立体表示モデルに基づいて計算
される３次元座標であるので、オペレ−タはこの立体表
示情報に基づいて、温度分布，装入物形状，ガス流分
布，融着帯形状等の各々の位置関係を極めて容易に理解
しうる。

【００６８】また第２番の発明では、炉体全体の温度分
布の温度が色及び／又は濃度の違いによって表現される
ので、例えば炉体全体にわたる温度分布の偏りのような
傾向を理解し易く、また同時に所定高さの水平面におけ
る円周方向の２次元温度分布が折線グラフによって表示
されるので、温度の比較的小さい変化も見つけ易い。ま
た第３番の発明では、一軸方向の装入物高さ分布情報の
位置を回転させることによって、２次元の情報から立体
的な表示情報を生成し装入物の形状を立体的に表示する
ので、装入物の形状が理解し易くなる。

【００６９】また第４番の発明では、レ−スウェイの空
間を示す立体形状を計算によって求め画面上に表示する
ので、レ−スウェイの大きさや形状が理解し易い。

【００７０】また第５番の発明では、表示画面の視点が
移動可能であり、しかも視野を決定する注視位置が炉体
の中心付近に固定されているので、視点を移動すること
によって、同時に視点から注視位置を見る方向が変わ
り、結果的に高炉を中心としその外側を周回するように
視野を変えることができる。立体的な表示の場合であっ
ても、炉体の側方及び裏側は良く見えないので、高炉全
体を監視するためには、炉体を周回するように視野を変
えることが必要であるが、このような視野の変更は、視
点を水平面内で移動するだけの極めて簡単な操作ででき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 高炉設備の一例を示す断面図である。

【図２】 実施例の監視装置が表示する立体情報の一例
を概略で示す斜視図である。

【図３】 実施例の監視装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図４】 図３の装置３及び４の構成を具体的に示すブ
ロック図である。

【図５】 図４の処理３３の構成を具体的に示すブロッ
ク図である。

【図６】 図５の処理の詳細を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図７】 炉体温度表示用分割点の生成過程を示す斜視
図である。

【図８】 炉体温度表示用情報を生成する処理のフロ−
チャ−トである。

【図９】 装入物形状表示用分割点の生成過程を示す斜
視図である。

【図１０】 装入物形状表示情報を生成する処理のフロ
−チャ−トである。

【図１１】 レ−スウェイ表示用分割点の生成過程を示
す斜視図である。

【図１２】 レ−スウェイ表示情報を生成する処理の前
半を示すフロ−チャ−トである。

【図１３】 レ−スウェイ表示情報を生成する処理の後
半を示すフロ−チャ−トである。

【図１４】 炉頂温度分布の表示情報を示す斜視図であ
る。

【図１５】 炉頂温度分布の表示情報を示す平面図であ
る。

【図１６】 炉頂温度分布表示用処理のフロ−チャ−ト
である。

【図１７】 ηｃｏパタ−ンの表示情報を示す斜視図で
ある。

【図１８】 ηｃｏパタ−ン表示用処理のフロ−チャ−
トである。

【図１９】 Ｓ１ステ−ブ温度分布表示情報を示す斜視
図である。

【図２０】 Ｓ１ステ−ブ温度分布表示情報を示す平面
図である。

【図２１】 Ｓ１ステ−ブ温度分布表示用処理のフロ−
チャ−トである。

【図２２】 ガス流分布指数表示情報を示す斜視図であ
る。

【図２３】 ガス流分布指数表示用処理のフロ−チャ−
トである。

【図２４】 透明化描画用画素パタ−ンの例を示すマッ
プである。

【符号の説明】

１：炉況検出用センサ設備 ２：オペレ−タ端末
装置 ３：表示端末装置 ４：大型スクリ−ン ５：計装系マイクロコンピュ−タ ６：高炉制御系マイ
クロコンピュ−タ ７：電気系プロセスコンピュ−タ ８：大型汎用計算機 ９：デ−タベ−ス １０：プロセス制御
設備 ２１：タッチパネル ２２：タッチパネル
制御処理 ２３：オペレ−タ指令通信処理 ２４：プロセスデ−
タ収集・送信処理 ２５：処理完了受付処理 ２６：ＥＩＣ統合デ
−タベ−ス ３１：画面表示受付処理 ３２：２次元画面描
画処理 ３３：３次元画面描画／制御処理 ３４：メッセ−ジ発行処理完了受付処理 ３５：フレ−ムバッファ ３６：グラフィック
スエンジン ３７：デ−タベ−ス ３８，３９：バッフ
ァ ４１：メッセ−ジ制御処理 ４２：３次元モデリング・グラフィック化初期設定 ４３：プロセスデ−タ３次元座標計算処理 ４４：ポリゴン分割計算処理 ４５：プロセスデ−
タ線形補間処理 ４６：視点位置計算処理 ４７：ポリゴン色モ
デル設定処理 ４８：ポリゴン透過度設定処理 ４９：描画処理 ５０：表示制御処理 ５１：グラフィック
スライブラリ Ｖ１：炉体全体の温度分布表示 Ｖ２：Ｓ１段炉体温
度分布表示 Ｖ３：装入物分布形状表示 Ｖ４：レ−スウェイ
表示 Ｖ５：炉頂温度分布表示 Ｖ６：上部ηｃｏパ
タ−ン表示 Ｖ７：ガス分布状況表示 Ｖ８：出銑中出銑口
表示 Ｖ９：視点の表示

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄鉱石などを装入して溶銑をつくる高炉
   設備の炉体温度及び炉内プロセス状態を測定する複数の
   測定手段；該測定手段から得られる情報を処理し、所定
   の立体表示モデルにおける複数種類の表示情報の各３次
   元座標を計算する３次元座標計算手段；計算された３次
   元座標を指定された視野の２次元座標に変換する２次元
   座標計算手段；及び該２次元座標計算手段によって計算
   された各座標値を用い、透明化もしくは半透明化処理さ
   れた立体的な炉体温度表示情報と、炉内プロセス表示情
   報とを同一の２次元表示画面上に重ね合わせて表示す
   る、表示制御手段；を備える高炉プロセス立体監視装
   置。
2. 【請求項２】 前記３次元座標計算手段は、炉体温度表
   示情報として、温度が色及び／又は濃度の違いによって
   表現された炉体全体の温度分布状況を示す３次元温度表
   示情報、及び炉体の所定高さの水平面における円周方向
   の２次元温度分布を折線グラフとして示す２次元温度表
   示情報の各座標を計算する、前記請求項１記載の高炉プ
   ロセス立体監視装置。
3. 【請求項３】 前記３次元座標計算手段は、プロフィル
   メ−タによって測定される炉体の径方向の一軸に沿った
   装入物高さ分布情報の位置を円周方向に回転して各回転
   位置で座標を計算し、３次元の装入物形状情報を炉内プ
   ロセス表示情報として出力する、前記請求項１記載の高
   炉プロセス立体監視装置。
4. 【請求項４】 前記３次元座標計算手段は、送風流量，
   送風温度等の測定値に基づいてレ−スウェイの空間の大
   きさ及び／又は形状を計算し、該空間を示す立体形状の
   少なくとも輪郭を示す３次元座標を計算し、炉内プロセ
   ス表示情報として出力する、前記請求項１記載の高炉プ
   ロセス立体監視装置。
5. 【請求項５】 ２次元表示画面の視野を決定する視点の
   位置の移動を指示する移動指示手段を含み、前記２次元
   座標計算手段は、予め炉体の中央付近に固定された注視
   位置，予め設定された視野角，及び指定された視点の位
   置に基づいて３次元座標を２次元座標に変換する、前記
   請求項１記載の高炉プロセス立体監視装置。