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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023168058
(43)【公開日】2023-11-24
(54)【発明の名称】情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラム
(51)【国際特許分類】
C21B 5/00 20060101AFI20231116BHJP
C21B 7/24 20060101ALI20231116BHJP
G05B 23/02 20060101ALN20231116BHJP
【ＦＩ】
C21B5/00 323
C21B7/24
G05B23/02 302V
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022079686
(22)【出願日】2022-05-13
(71)【出願人】
【識別番号】000006507
【氏名又は名称】横河電機株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】513213966
【氏名又は名称】横河ソリューションサービス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】今井 龍彦
【テーマコード（参考）】
3C223
4K015
【Ｆターム（参考）】
3C223AA05
3C223FF22
3C223FF26
3C223FF35
3C223FF45
4K015KA01
(57)【要約】
【課題】正確に、簡素に、かつ実践的に高炉の異常を検出すること
【解決手段】情報処理装置１０は、高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、当該計測データを用いて、高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガスの各流速指数を算出し、高炉内の複数の位置それぞれに各流速指数を対応付けた炉内ガスの流速指数分布を生成する。
【選択図】図２
【解決手段】情報処理装置１０は、高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、当該計測データを用いて、高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガスの各流速指数を算出し、高炉内の複数の位置それぞれに各流速指数を対応付けた炉内ガスの流速指数分布を生成する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得する取得部と、
前記計測データを用いて、前記高炉の複数の位置それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出する算出部と、
前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速分布を生成する生成部と、
を備える情報処理装置。
前記計測データを用いて、前記高炉の複数の位置それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出する算出部と、
前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速分布を生成する生成部と、
を備える情報処理装置。
【請求項2】
前記算出部は、
前記高炉の垂直方向の前記複数の位置の水平断面内の複数の領域それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出し、
前記生成部は、
前記水平断面内の前記複数の領域それぞれに前記各流速指数を対応付けた流速指数分布を生成する、
請求項１に記載の情報処理装置。
前記高炉の垂直方向の前記複数の位置の水平断面内の複数の領域それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出し、
前記生成部は、
前記水平断面内の前記複数の領域それぞれに前記各流速指数を対応付けた流速指数分布を生成する、
請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項3】
前記取得部は、
前記計測データとして、前記高炉における炉壁側の前記炉内ガスの温度データと圧力データとを取得し、
前記算出部は、
前記圧力データを用いて前記垂直方向の複数の位置である第１の位置と第２の位置との前記炉内ガスの圧力の差である差圧を算出し、前記差圧と前記温度データおよび圧力データとを用いて前記水平断面の円周方向における前記炉壁側の流速指数である複数の炉壁流速指数を算出し、前記複数の炉壁流速指数を用いて前記高炉における炉芯側の流速指数である炉芯流速指数を算出し、
前記生成部は、
前記複数の炉壁流速指数と前記炉芯流速指数とを用いて前記流速指数分布を生成する、
請求項２に記載の情報処理装置。
前記計測データとして、前記高炉における炉壁側の前記炉内ガスの温度データと圧力データとを取得し、
前記算出部は、
前記圧力データを用いて前記垂直方向の複数の位置である第１の位置と第２の位置との前記炉内ガスの圧力の差である差圧を算出し、前記差圧と前記温度データおよび圧力データとを用いて前記水平断面の円周方向における前記炉壁側の流速指数である複数の炉壁流速指数を算出し、前記複数の炉壁流速指数を用いて前記高炉における炉芯側の流速指数である炉芯流速指数を算出し、
前記生成部は、
前記複数の炉壁流速指数と前記炉芯流速指数とを用いて前記流速指数分布を生成する、
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項4】
前記算出部は、
前記複数の炉壁流速指数の平均値に対して前記水平断面から炉内の原料までの高さに基づく所定の倍率を乗算することによって、前記炉芯流速指数を算出する、
請求項３に記載の情報処理装置。
前記複数の炉壁流速指数の平均値に対して前記水平断面から炉内の原料までの高さに基づく所定の倍率を乗算することによって、前記炉芯流速指数を算出する、
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項5】
前記算出部は、
前記複数の炉壁流速指数と平均流速指数とを用いて、前記炉芯流速指数を算出する、
請求項３に記載の情報処理装置。
前記複数の炉壁流速指数と平均流速指数とを用いて、前記炉芯流速指数を算出する、
請求項３に記載の情報処理装置。
【請求項6】
前記生成部は、
複数の前記水平断面における前記流速指数分布を生成することによって、前記高炉の垂直方向における前記流速指数分布をさらに生成する、
請求項２に記載の情報処理装置。
複数の前記水平断面における前記流速指数分布を生成することによって、前記高炉の垂直方向における前記流速指数分布をさらに生成する、
請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項7】
前記高炉の正常状態における前記流速分布が示す前記流速指数を用いて所定の閾値を設定し、前記高炉の操業時の前記流速指数が前記閾値を超過した場合には、前記高炉の異常を検出する検出部、
をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項8】
前記検出部は、
前記計測データが入力されると前記閾値を出力するように学習した機械学習モデルを用いて、前記高炉の異常を検出する、
請求項７に記載の情報処理装置。
前記計測データが入力されると前記閾値を出力するように学習した機械学習モデルを用いて、前記高炉の異常を検出する、
請求項７に記載の情報処理装置。
【請求項9】
コンピュータが、
高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、
前記計測データを用いて、前記高炉の複数の位置それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出し、
前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速分布を生成する、
処理を実行する情報処理方法。
高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、
前記計測データを用いて、前記高炉の複数の位置それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出し、
前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速分布を生成する、
処理を実行する情報処理方法。
【請求項10】
コンピュータに、
高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、
前記計測データを用いて、前記高炉の複数の位置それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出し、
前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速分布を生成する、
処理を実行させる情報処理プログラム。
高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、
前記計測データを用いて、前記高炉の複数の位置それぞれにおける炉内ガスの各流速指数を算出し、
前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速分布を生成する、
処理を実行させる情報処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、高炉操業において、高温の高炉炉内の状況を把握するために高炉炉壁に設置された温度や圧力等のセンサで連続的に内部の状態を計測する一方で、ゾンデと呼ばれる炉内装入型のセンサで、炉頂付近の低温部分は連続的に、またそれ以下の高温部分は間欠的に、炉内温度、圧力、ガス成分等の計測を行い、これらのセンサから得られる炉内の計測データをもとに異常検出につながる炉内の各種指標を生成し検知が行われてきた。ここで、各種指標には、シャフト部圧力の主成分分析およびＱ統計量、圧力変動指数、温度の水平、垂直方向のバランス、差圧（圧損）等がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0003】
【非特許文献1】ＪＦＥ技報Ｎｏ.４５ （2020年2月）ｐ.１９－２５、「データサイエンスによる高炉操業ガイダンス技術」、[online]、［2022年2月27日検索］、インターネット＜URL：https://www.jfe-steel.co.jp/research/giho/045/pdf/045-05.pdf＞
【非特許文献2】日本鋼管 技術報告、「高炉異常炉況予知システムの開発」、[online]、［2022年3月10日検索］、インターネット＜URL：https://www.jstage.jst.go.jp/article/tetsutohagane1955/72/10/72_10_1545/_pdf＞
【非特許文献3】神戸製鋼技報／Ｖｏｌ.６８ Ｎｏ.２（Dec.2018） 「高炉吹き抜け予測方法」、[online]、［2021年12月27日検索］、インターネット＜URL：https://www.kobelco.co.jp/technology-review/pdf/68_2/007-011.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、高炉は、正常状態においても、出滓・出銑を周期とする炉内圧力の変動や、圧力および温度の分布の変動を示しており、従来の技術では、温度、圧力等、１種類のプロセス変数情報では正確に高炉の異常を検出することが難しく、また多種類のプロセス変数を組み合わせた複雑な指標では、操業条件等が変動した場合のチューニング等に専門性が必要になる等、操業前線での実践的な運用が難しいなどの課題を有する。また、高炉は、操業安定のために原料のＶ字装入（炉壁部分が高く、炉芯部分が低い装入）が実施されており、炉内のガス流も、炉芯の通気抵抗が最少、炉壁が最大となる流速分布となっており、高炉の異常である高温の炉内ガスの吹き抜けも、炉芯での発生が多い傾向にある。しかしながら、従来の高炉表面に設置されたセンサからの情報量だけでは、重要な炉芯の情報化が十分ではないことがある。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉の異常を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得する取得部と、前記計測データを用いて、前記高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガスの各流速指数を算出する算出部と、前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速指数分布を生成する生成部と、を備える情報処理装置を提供する。
【0007】
本発明は、コンピュータが、高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、前記計測データを用いて、前記高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガスの各流速指数を算出し、前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速指数分布を生成する、処理を実行する情報処理方法を提供する。
【0008】
また、本発明は、コンピュータに、高炉の操業で発生する炉内ガスから計測される計測データを取得し、前記計測データを用いて、前記高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガスの各流速指数を算出し、前記高炉内の前記複数の位置それぞれに前記各流速指数を対応付けた前記炉内ガスの流速指数分布を生成する、処理を実行させる情報処理プログラムを提供する。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉の異常を検出することができることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る情報処理システムの構成例を示す図である。
【図2】実施形態に係る情報処理システムの各装置の構成例を示すブロック図である。
【図3】実施形態に係る各水平断面の流速指数監視領域を示す図である。
【図4】実施形態に係る炉芯流速指数の推定倍率の算出処理１を示す図である。
【図5】実施形態に係る炉芯流速指数の推定倍率の算出処理２を示す図である。
【図6】実施形態に係る異常検出処理１を示す図である。
【図7】実施形態に係る異常検出処理２を示す図である。
【図8】実施形態に係る算出処理１－１（ａ）の流れを示すフローチャートである。
【図9】実施形態に係る算出処理１－１（ｂ）の流れを示すフローチャートである。
【図10】実施形態に係る算出処理１－２の流れを示すフローチャートである。
【図11】実施形態に係る算出処理２－１（ａ）の流れを示すフローチャートである。
【図12】実施形態に係る算出処理２－１（ｂ）の流れを示すフローチャートである。
【図13】実施形態に係る算出処理２－２の流れを示すフローチャートである。
【図14】ハードウェア構成例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に、本発明の一実施形態に係る情報処理装置、情報処理方法および情報処理プログラムを、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態により限定されるものではない。
【0012】
〔実施形態〕
以下に、実施形態に係る情報処理システムの構成、情報処理装置等の構成、各処理の流れを順に説明し、最後に実施形態の効果を説明する。
以下に、実施形態に係る情報処理システムの構成、情報処理装置等の構成、各処理の流れを順に説明し、最後に実施形態の効果を説明する。
【0013】
〔１．情報処理システム１００の構成〕
図１を用いて、実施形態に係る情報処理システム１００の構成を詳細に説明する。図１は、実施形態に係る情報処理システム１００の構成例を示す図である。以下では、情報処理システム１００全体の構成例、情報処理システム１００の処理、情報処理システム１００の効果の順に説明する。
図１を用いて、実施形態に係る情報処理システム１００の構成を詳細に説明する。図１は、実施形態に係る情報処理システム１００の構成例を示す図である。以下では、情報処理システム１００全体の構成例、情報処理システム１００の処理、情報処理システム１００の効果の順に説明する。
【0014】
（１－１．情報処理システム１００全体の構成例）
情報処理システム１００は、情報処理装置１０、高炉２０、圧力センサ３０（３０－１、３０－２、３０－３、３０－４）、温度センサ４０（４０－１、４０－２、４０－３）およびゾンデ６０を有する。図１に示した情報処理システム１００には、複数台の情報処理装置１０、複数の高炉２０または複数のゾンデ６０が含まれてもよい。また、圧力センサ３０と温度センサ４０とは、統合された構成であってもよい。以下では、情報処理装置１０、高炉２０、圧力センサ３０、温度センサ４０およびゾンデ６０について説明する。
情報処理システム１００は、情報処理装置１０、高炉２０、圧力センサ３０（３０－１、３０－２、３０－３、３０－４）、温度センサ４０（４０－１、４０－２、４０－３）およびゾンデ６０を有する。図１に示した情報処理システム１００には、複数台の情報処理装置１０、複数の高炉２０または複数のゾンデ６０が含まれてもよい。また、圧力センサ３０と温度センサ４０とは、統合された構成であってもよい。以下では、情報処理装置１０、高炉２０、圧力センサ３０、温度センサ４０およびゾンデ６０について説明する。
【0015】
（１－１－１．情報処理装置１０）
情報処理装置１０は、高炉２０のプロセスデータ（適宜、「計測データ」）から炉内ガス５０の炉内の流速指数分布を生成する管理者によって使用されるデバイス（コンピュータ）である。例えば、情報処理装置１０は、スマートフォンや、タブレット型端末や、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や、デスクトップＰＣや、携帯電話機や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等により実現される。図１の例では、情報処理装置１０がデスクトップＰＣにより実現される場合を示す。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０および温度センサ４０と図示しない所定の通信網（ネットワーク）を介して、有線または無線により通信可能に接続される。
情報処理装置１０は、高炉２０のプロセスデータ（適宜、「計測データ」）から炉内ガス５０の炉内の流速指数分布を生成する管理者によって使用されるデバイス（コンピュータ）である。例えば、情報処理装置１０は、スマートフォンや、タブレット型端末や、ノート型ＰＣ（Personal Computer）や、デスクトップＰＣや、携帯電話機や、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等により実現される。図１の例では、情報処理装置１０がデスクトップＰＣにより実現される場合を示す。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０および温度センサ４０と図示しない所定の通信網（ネットワーク）を介して、有線または無線により通信可能に接続される。
【0016】
（１－１－２．高炉２０）
高炉２０は、鉄鉱石を熱処理して、鉄を取り出すための溶鉱炉である。例えば、高炉２０は、上部から鉄鉱石、コークス等が投入され、下部側面から加熱された空気が送入される。このとき、高炉２０は、鉄鉱石とコークスの還元反応によって一酸化炭素、二酸化炭素等の炉内ガス５０を発生する。図１の例において、水平断面１は、高炉２０の炉腹部の水平断面を示す。また、水平断面２は、高炉２０の炉胸部下部の水平断面を示す。また、水平断面３は、高炉２０の炉胸部中部の水平断面を示す。
高炉２０は、鉄鉱石を熱処理して、鉄を取り出すための溶鉱炉である。例えば、高炉２０は、上部から鉄鉱石、コークス等が投入され、下部側面から加熱された空気が送入される。このとき、高炉２０は、鉄鉱石とコークスの還元反応によって一酸化炭素、二酸化炭素等の炉内ガス５０を発生する。図１の例において、水平断面１は、高炉２０の炉腹部の水平断面を示す。また、水平断面２は、高炉２０の炉胸部下部の水平断面を示す。また、水平断面３は、高炉２０の炉胸部中部の水平断面を示す。
【0017】
（１－１－３．圧力センサ３０）
圧力センサ３０は、高炉２０において発生する炉内ガス５０の圧力を計測する機器である。図１の例では、圧力センサ３０－１は、高炉２０の炉腹部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。また、圧力センサ３０－２は、高炉２０の炉胸部下部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。また、圧力センサ３０－３は、高炉２０の炉胸部中部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。さらに、圧力センサ３０－４は、高炉２０の炉胸部上部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。
圧力センサ３０は、高炉２０において発生する炉内ガス５０の圧力を計測する機器である。図１の例では、圧力センサ３０－１は、高炉２０の炉腹部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。また、圧力センサ３０－２は、高炉２０の炉胸部下部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。また、圧力センサ３０－３は、高炉２０の炉胸部中部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。さらに、圧力センサ３０－４は、高炉２０の炉胸部上部の炉壁側の炉内ガス５０の圧力を計測する。
【0018】
（１－１－４．温度センサ４０）
温度センサ４０は、高炉２０において発生する炉内ガス５０の温度を計測する機器である。図１の例では、温度センサ４０－１は、高炉２０の下部の炉壁側の炉内ガス５０の温度を計測する。また、温度センサ４０－２は、高炉２０の中部の炉壁側の炉内ガス５０の温度を計測する。また、温度センサ４０－３は、高炉２０の上部の炉壁側の炉内ガス５０の温度を計測する。
温度センサ４０は、高炉２０において発生する炉内ガス５０の温度を計測する機器である。図１の例では、温度センサ４０－１は、高炉２０の下部の炉壁側の炉内ガス５０の温度を計測する。また、温度センサ４０－２は、高炉２０の中部の炉壁側の炉内ガス５０の温度を計測する。また、温度センサ４０－３は、高炉２０の上部の炉壁側の炉内ガス５０の温度を計測する。
【0019】
（１－１－５．ゾンデ６０）
ゾンデ６０は、高炉２０の炉内の温度、圧力、成分等を計測する機器である。図１の例では、ゾンデ６０は、炉壁から炉芯の複数点の炉内ガス圧力および温度を計測する。
ゾンデ６０は、高炉２０の炉内の温度、圧力、成分等を計測する機器である。図１の例では、ゾンデ６０は、炉壁から炉芯の複数点の炉内ガス圧力および温度を計測する。
【0020】
（１－２．情報処理システム１００全体の処理）
上記の情報処理システム１００全体の処理について説明する。なお、下記のステップＳ１～Ｓ５は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１～Ｓ５のうち、省略される処理があってもよい。
上記の情報処理システム１００全体の処理について説明する。なお、下記のステップＳ１～Ｓ５は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１～Ｓ５のうち、省略される処理があってもよい。
【0021】
（１－２－１．ステップＳ１の処理）
第１に、情報処理装置１０は、高炉２０の計測データを取得する（ステップＳ１）。例えば、情報処理装置１０は、圧力センサ３０から炉内ガス５０の圧力データＰを取得する。図１の例では、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－１から高炉２０の水平断面１付近の炉壁側の炉腹部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－２から高炉２０の水平断面２付近の炉壁側の炉胸部下部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－３から高炉２０の水平断面３付近の炉壁側の炉胸部中部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－４から高炉２０の炉壁側の炉胸部上部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、ゾンデ６０が設置されている場合で炉壁から炉芯までの複数点の炉内ガス５０の圧力データＰを取得可能な場合は、そのデータを取得する。
第１に、情報処理装置１０は、高炉２０の計測データを取得する（ステップＳ１）。例えば、情報処理装置１０は、圧力センサ３０から炉内ガス５０の圧力データＰを取得する。図１の例では、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－１から高炉２０の水平断面１付近の炉壁側の炉腹部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－２から高炉２０の水平断面２付近の炉壁側の炉胸部下部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－３から高炉２０の水平断面３付近の炉壁側の炉胸部中部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、圧力センサ３０－４から高炉２０の炉壁側の炉胸部上部圧力データを取得する。また、情報処理装置１０は、ゾンデ６０が設置されている場合で炉壁から炉芯までの複数点の炉内ガス５０の圧力データＰを取得可能な場合は、そのデータを取得する。
【0022】
また、情報処理装置１０は、温度センサ４０から炉内ガス５０の温度データＴを取得する。図１の例では、情報処理装置１０は、温度センサ４０－１から高炉２０の炉壁側の下部温度データを取得する。また、情報処理装置１０は、温度センサ４０－２から高炉２０の炉壁側の中部温度データを取得する。また、情報処理装置１０は、温度センサ４０－３から高炉２０の炉壁側の上部温度データを取得する。また、情報処理装置１０は、ゾンデ６０が設置されている場合で炉壁から炉芯までの複数点の炉内ガス５０の温度データＴを取得可能な場合は、そのデータを取得する。
【0023】
また、情報処理装置１０は、送風流量データ等を取得する。
【0024】
（１－２－２．ステップＳ２の処理）
第２に、情報処理装置１０は、取得した計測データから、高炉２０の炉壁側の炉内ガス５０の流速指数（適宜、「炉壁流速指数」）ｖ（ｏ）を算出する（ステップＳ２）。例えば、情報処理装置１０は、圧力データを用いて炉内ガス５０のある水平断面の円周方向のある角度位置の圧力データと、同一炉壁角度位置でかつガス流れ下流側の水平断面の圧力データとから差圧データΔＰを算出し、差圧データΔＰと温度データＴと圧力データＰとを用いて水平断面の円周方向におけるある角度位置の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出する。
第２に、情報処理装置１０は、取得した計測データから、高炉２０の炉壁側の炉内ガス５０の流速指数（適宜、「炉壁流速指数」）ｖ（ｏ）を算出する（ステップＳ２）。例えば、情報処理装置１０は、圧力データを用いて炉内ガス５０のある水平断面の円周方向のある角度位置の圧力データと、同一炉壁角度位置でかつガス流れ下流側の水平断面の圧力データとから差圧データΔＰを算出し、差圧データΔＰと温度データＴと圧力データＰとを用いて水平断面の円周方向におけるある角度位置の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出する。
【0025】
ここで、流速指数とは、ベルヌーイの式の動圧の項から導出する炉内ガス５０の流速に比例する数値であって、流速指数をｖ、差圧をΔＰ、気体の状態方程式に基づく温度圧力補正後のガス密度をρとすると、ｖ＝（２×ΔＰ／ρ）０．５で表わされる。なお、炉壁流速指数ｖ（ｏ）の算出処理の詳細については後述する。
【0026】
（１－２－３．ステップＳ３の処理）
第３に、情報処理装置１０は、算出した炉壁流速指数ｖ（ｏ）から、高炉２０の炉芯側の炉内ガス５０の流速指数（適宜、「炉芯流速指数」）ｖ（ｉ）を算出する（ステップＳ３）。例えば、情報処理装置１０は、炉壁流速指数の平均値ｖ（ａｖｅ）（ｏ）に対して水平断面から炉内の原料までの高さに基づく推定倍率Ｅを乗算することによって、炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。
第３に、情報処理装置１０は、算出した炉壁流速指数ｖ（ｏ）から、高炉２０の炉芯側の炉内ガス５０の流速指数（適宜、「炉芯流速指数」）ｖ（ｉ）を算出する（ステップＳ３）。例えば、情報処理装置１０は、炉壁流速指数の平均値ｖ（ａｖｅ）（ｏ）に対して水平断面から炉内の原料までの高さに基づく推定倍率Ｅを乗算することによって、炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。
【0027】
また、情報処理装置１０は、ゾンデ６０が設置されている場合で炉壁から炉芯までの複数点の炉内ガス５０の温度データＴおよび圧力データＰを取得可能な場合は、取得した炉芯の温度データＴおよび圧力データＰを用いて炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出することもできる。また、情報処理装置１０は、データ全体を平均して各水平断面の平均差圧、平均温度および平均圧力を算出し、これらを用いて平均流速指数ｖ（ａｖｅ）および炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出することもできる。すなわち、情報処理装置１０は、平均流速指数の水平断面の領域数Ｎに対応する流速指数の合計値ｖｔから炉壁流速指数ｖ（ｏ）の合計値ｖｔ（ｏ）を減算することによって炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出することもできる。なお、炉芯流速指数ｖ（ｉ）の算出処理の詳細については後述する。
【0028】
（１－２－４．ステップＳ４の処理）
第４に、情報処理装置１０は、算出した炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いて炉内ガス５０の流速指数分布を生成する（ステップＳ４）。図１の例では、情報処理装置１０は、炉内ガス５０の水平断面１における炉内の流速指数分布として、８領域の炉壁流速指数ｖ（ｏ）である｛０°領域：１．０１、４５°領域：１．０５、９０°領域：０．９９、１３５°領域：１．０５、１８０°領域：１．１０、２２５°領域：１．０５、２７０°領域：１．０２、３１５°領域：１．００｝、１領域の炉芯流速指数ｖ（ｉ）である｛１．３１｝を表示した９領域の流速指数分布を生成する。このとき、情報処理装置１０は、水平断面１～水平断面３の水平断面における流速指数分布を生成することによって、高炉２０の垂直方向における３次元的な流速指数分布を生成することもできる。
第４に、情報処理装置１０は、算出した炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いて炉内ガス５０の流速指数分布を生成する（ステップＳ４）。図１の例では、情報処理装置１０は、炉内ガス５０の水平断面１における炉内の流速指数分布として、８領域の炉壁流速指数ｖ（ｏ）である｛０°領域：１．０１、４５°領域：１．０５、９０°領域：０．９９、１３５°領域：１．０５、１８０°領域：１．１０、２２５°領域：１．０５、２７０°領域：１．０２、３１５°領域：１．００｝、１領域の炉芯流速指数ｖ（ｉ）である｛１．３１｝を表示した９領域の流速指数分布を生成する。このとき、情報処理装置１０は、水平断面１～水平断面３の水平断面における流速指数分布を生成することによって、高炉２０の垂直方向における３次元的な流速指数分布を生成することもできる。
【0029】
（１－２－５．ステップＳ５の処理）
第５に、情報処理装置１０は、生成した炉内の流速指数分布を用いて高炉２０の操業時の炉内の異常を検出する（ステップＳ５）。例えば、情報処理装置１０は、水平断面１における炉芯流速指数ｖ（ｉ）が所定の閾値を超過している場合には、水平断面１の炉芯における炉内の異常を検出する。このとき、情報処理装置１０は、高炉２０の操業時の炉内の異常として、棚吊り（hanging）、スリップ（slipping）、吹き抜け（channeling）等による通気性の異常を検出する。
第５に、情報処理装置１０は、生成した炉内の流速指数分布を用いて高炉２０の操業時の炉内の異常を検出する（ステップＳ５）。例えば、情報処理装置１０は、水平断面１における炉芯流速指数ｖ（ｉ）が所定の閾値を超過している場合には、水平断面１の炉芯における炉内の異常を検出する。このとき、情報処理装置１０は、高炉２０の操業時の炉内の異常として、棚吊り（hanging）、スリップ（slipping）、吹き抜け（channeling）等による通気性の異常を検出する。
【0030】
（１－３．情報処理システム１００の効果）
以下では、参考技術として、高炉操業において利用される通常の異常検出技術の問題点を説明した上で、情報処理システム１００の効果について説明する。
以下では、参考技術として、高炉操業において利用される通常の異常検出技術の問題点を説明した上で、情報処理システム１００の効果について説明する。
【0031】
（１－３－１．参考技術の概要）
通常の異常検出技術では、高炉操業において、高温の高炉炉芯の状況を把握するために高炉炉壁に設置された温度や圧力等のセンサで連続的に内部の状態を計測する。また、ゾンデと呼ばれる炉内装入型のセンサで、炉頂付近の低温部分は連続的に、またそれ以下の高温部分は間欠的に、炉内温度、圧力、ガス成分等の計測を行う。上記のセンサから得られる炉内の計測データをもとに異常検出につながる炉内の各種指標を生成し、炉内の異常を検出する。ここで、各種指標には、シャフト部圧力の主成分分析およびＱ統計量、圧力変動指数、温度の水平、垂直方向のバランス、差圧（圧損）等がある。
通常の異常検出技術では、高炉操業において、高温の高炉炉芯の状況を把握するために高炉炉壁に設置された温度や圧力等のセンサで連続的に内部の状態を計測する。また、ゾンデと呼ばれる炉内装入型のセンサで、炉頂付近の低温部分は連続的に、またそれ以下の高温部分は間欠的に、炉内温度、圧力、ガス成分等の計測を行う。上記のセンサから得られる炉内の計測データをもとに異常検出につながる炉内の各種指標を生成し、炉内の異常を検出する。ここで、各種指標には、シャフト部圧力の主成分分析およびＱ統計量、圧力変動指数、温度の水平、垂直方向のバランス、差圧（圧損）等がある。
【0032】
（１－３－２．高炉操業の主な異常）
高炉操業の主な異常には、以下に示す棚吊り、スリップ、吹き抜け、フラッディング、バブリング等があり、これらが連携して異常となっていると想定される。一例として、棚吊り→スリップ→吹き抜けが挙げられる。また、以下に示す高炉操業の主な異常は、いずれも炉内ガスの通気性不具合につながっている。
高炉操業の主な異常には、以下に示す棚吊り、スリップ、吹き抜け、フラッディング、バブリング等があり、これらが連携して異常となっていると想定される。一例として、棚吊り→スリップ→吹き抜けが挙げられる。また、以下に示す高炉操業の主な異常は、いずれも炉内ガスの通気性不具合につながっている。
【0033】
（１－３－２－１．棚吊り）
棚吊りは、鉄鉱石やコークス等の塊状物が高炉内を降下する際に、周囲との摩擦などで細かくなった塊状物が他の塊状物の空隙に入り込み、その一帯を目詰りさせ棚を作り降下しにくくする。このとき、強いガス上昇流で、下部の細かい塊状物が上部の塊状物の空隙に入り込み、その一帯を目詰りさせ棚を作り降下しにくくする。また、フラッディングで飛び散った溶滓や溶銑が上部の塊状物に付着し棚を作り降下しにくくする。
棚吊りは、鉄鉱石やコークス等の塊状物が高炉内を降下する際に、周囲との摩擦などで細かくなった塊状物が他の塊状物の空隙に入り込み、その一帯を目詰りさせ棚を作り降下しにくくする。このとき、強いガス上昇流で、下部の細かい塊状物が上部の塊状物の空隙に入り込み、その一帯を目詰りさせ棚を作り降下しにくくする。また、フラッディングで飛び散った溶滓や溶銑が上部の塊状物に付着し棚を作り降下しにくくする。
【0034】
（１－３－２－２．スリップ）
棚吊り時に、その下部の塊状物が降下して、棚吊り部の下に空間が形成され、空間がある程度の大きさになると棚が崩れ落ちて（スリップ）、下部のガスが吹き抜けする。スリップが炉下部の直接還元域で発生すると、塊状物の量と熱量のバランスにより、熱量が多いと多量のガス発生で吹き抜け、熱量が不足すると炉芯が冷却し操業停止に至ることもある。
棚吊り時に、その下部の塊状物が降下して、棚吊り部の下に空間が形成され、空間がある程度の大きさになると棚が崩れ落ちて（スリップ）、下部のガスが吹き抜けする。スリップが炉下部の直接還元域で発生すると、塊状物の量と熱量のバランスにより、熱量が多いと多量のガス発生で吹き抜け、熱量が不足すると炉芯が冷却し操業停止に至ることもある。
【0035】
（１－３－２－３．吹き抜け）
吹き抜けが発生すると、炉内の高温のガスが炉頂部に抜けて、炉頂設備を破損し操業停止などを引き起こす。また、炉芯流速を高くする操業形態（炉頂原料Ｖ字形装入）のため圧倒的に炉芯部吹き抜けが多い。
吹き抜けが発生すると、炉内の高温のガスが炉頂部に抜けて、炉頂設備を破損し操業停止などを引き起こす。また、炉芯流速を高くする操業形態（炉頂原料Ｖ字形装入）のため圧倒的に炉芯部吹き抜けが多い。
【0036】
（１－３－２－４．フラッディング）
レースウエーのガス流が強いと溶滓や溶銑が飛び散り（フラッディング）、二次的な問題を起こす。
レースウエーのガス流が強いと溶滓や溶銑が飛び散り（フラッディング）、二次的な問題を起こす。
【0037】
（１－３－２－５．バブリング）
急激還元反応で多量の溶滓、溶銑、ガスが混ざり合い周囲の流動化を進め（バブリング）、炉内のバランスを崩し不安定な操業となる。
急激還元反応で多量の溶滓、溶銑、ガスが混ざり合い周囲の流動化を進め（バブリング）、炉内のバランスを崩し不安定な操業となる。
【0038】
（１－３－３．参考技術の問題点）
高炉は、操業安定のために原料のＶ字装入、すなわち、炉壁部分が高く、炉芯部分が低い装入が実施されている。このとき、炉内のガス流も、炉芯の通気抵抗が最小、炉壁の通気抵抗が最大となる流速分布となっており、高炉の異常である高温の炉内ガスの吹き抜けも、炉芯での発生が多い傾向にある。このため、高炉表面に設置されたセンサからの情報量だけでは、重要な炉芯の情報化が十分ではなく、正確な異常検出が難しいという問題点があり、また複数のプロセス変数を組み合わせた複雑な異常評価指数では、その運用が専門的になる等、操業前線での実践的な適用性に課題がある。
高炉は、操業安定のために原料のＶ字装入、すなわち、炉壁部分が高く、炉芯部分が低い装入が実施されている。このとき、炉内のガス流も、炉芯の通気抵抗が最小、炉壁の通気抵抗が最大となる流速分布となっており、高炉の異常である高温の炉内ガスの吹き抜けも、炉芯での発生が多い傾向にある。このため、高炉表面に設置されたセンサからの情報量だけでは、重要な炉芯の情報化が十分ではなく、正確な異常検出が難しいという問題点があり、また複数のプロセス変数を組み合わせた複雑な異常評価指数では、その運用が専門的になる等、操業前線での実践的な適用性に課題がある。
【0039】
（１－３－４．情報処理システム１００の概要）
情報処理システム１００では、高炉２０の操業で発生する炉内ガス５０から計測される計測データを取得し、当該計測データを用いて、高炉２０の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガス５０の流速指数ｖを算出し、高炉２０内の複数の位置それぞれに流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成し、当該流速指数分布が示す流速指数ｖが所定の閾値を超過した場合には、高炉２０の異常を検出する。このとき、情報処理システム１００では、水平断面の円周方向における炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出し、炉壁流速指数ｖ（ｏ）を用いて炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。また、情報処理システム１００では、計測データを説明変数、閾値を目的変数とする機械学習により生成された機械学習モデルを用いて、高炉２０の異常を検出する。
情報処理システム１００では、高炉２０の操業で発生する炉内ガス５０から計測される計測データを取得し、当該計測データを用いて、高炉２０の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガス５０の流速指数ｖを算出し、高炉２０内の複数の位置それぞれに流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成し、当該流速指数分布が示す流速指数ｖが所定の閾値を超過した場合には、高炉２０の異常を検出する。このとき、情報処理システム１００では、水平断面の円周方向における炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出し、炉壁流速指数ｖ（ｏ）を用いて炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。また、情報処理システム１００では、計測データを説明変数、閾値を目的変数とする機械学習により生成された機械学習モデルを用いて、高炉２０の異常を検出する。
【0040】
すなわち、情報処理システム１００では、これまで数値化されていなかった高炉炉内の通気性把握につながる流速指数分布を、既存のプロセスデータおよび、それらを加工したデータによる推定を行うことで数値化し、数値化された流速指数分布に基づき異常検知の閾値を算出し、高炉操業の異常検知に適用することができる。また、情報処理システム１００では、プロセスデータの変動が大きい場合は、機械学習機能（例：多変量統計解析）等により、変動する操業状態の中、正常および異常を統計的に識別する閾値を算出することもできる。
【0041】
（１－３－５．情報処理システム１００の効果）
上記の高炉操業の主な異常は、いずれも炉内ガスの通気性不具合につながっているが、情報処理システム１００は、炉内の通気性の監視を可能とし、異常の早期検出および抑制を可能とし、安定操業を目指す助成手段の１つとなることが期待される。また、情報処理システム１００は、炉壁側の通気性だけではなく、炉芯側の通気性の監視を可能とするので、より正確な高炉の異常の検出を可能とする。
上記の高炉操業の主な異常は、いずれも炉内ガスの通気性不具合につながっているが、情報処理システム１００は、炉内の通気性の監視を可能とし、異常の早期検出および抑制を可能とし、安定操業を目指す助成手段の１つとなることが期待される。また、情報処理システム１００は、炉壁側の通気性だけではなく、炉芯側の通気性の監視を可能とするので、より正確な高炉の異常の検出を可能とする。
【0042】
〔２．情報処理システム１００の各装置の構成〕
図２を用いて、図１に示した情報処理システム１００が有する各装置の機能構成について説明する。以下では、実施形態に係る情報処理装置１０の構成例、情報処理装置１０の算出処理、情報処理装置１０の検出処理の順に詳細に説明する。
図２を用いて、図１に示した情報処理システム１００が有する各装置の機能構成について説明する。以下では、実施形態に係る情報処理装置１０の構成例、情報処理装置１０の算出処理、情報処理装置１０の検出処理の順に詳細に説明する。
【0043】
（２－１．情報処理装置１０の構成例）
まず、図２を用いて、図１に示した情報処理装置１０の構成例について説明する。図２は、実施形態に係る情報処理システム１００の各装置の構成例を示すブロック図である。情報処理装置１０は、入力部１１、出力部１２、通信部１３、記憶部１４および制御部１５を有する。
まず、図２を用いて、図１に示した情報処理装置１０の構成例について説明する。図２は、実施形態に係る情報処理システム１００の各装置の構成例を示すブロック図である。情報処理装置１０は、入力部１１、出力部１２、通信部１３、記憶部１４および制御部１５を有する。
【0044】
（２－１－１．入力部１１）
入力部１１は、当該情報処理装置１０への各種情報の入力を司る。例えば、入力部１１は、マウスやキーボード等で実現され、当該情報処理装置１０への設定情報等の入力を受け付ける。
入力部１１は、当該情報処理装置１０への各種情報の入力を司る。例えば、入力部１１は、マウスやキーボード等で実現され、当該情報処理装置１０への設定情報等の入力を受け付ける。
【0045】
（２－１－２．出力部１２）
出力部１２は、当該情報処理装置１０からの各種情報の出力を司る。例えば、出力部１２は、ディスプレイ等で実現され、当該情報処理装置１０に記憶された設定情報等を出力する。
出力部１２は、当該情報処理装置１０からの各種情報の出力を司る。例えば、出力部１２は、ディスプレイ等で実現され、当該情報処理装置１０に記憶された設定情報等を出力する。
【0046】
（２－１－３．通信部１３）
通信部１３は、他の装置との間でのデータ通信を司る。例えば、通信部１３は、ルータ等を介して、各通信装置との間でデータ通信を行う。また、通信部１３は、図示しないオペレータの端末との間でデータ通信を行うことができる。
通信部１３は、他の装置との間でのデータ通信を司る。例えば、通信部１３は、ルータ等を介して、各通信装置との間でデータ通信を行う。また、通信部１３は、図示しないオペレータの端末との間でデータ通信を行うことができる。
【0047】
（２－１－４．記憶部１４）
記憶部１４は、制御部１５が動作する際に参照する各種情報や、制御部１５が動作した際に取得した各種情報を記憶する。記憶部１４は、計測データ記憶部１４ａ、流速指数分布記憶部１４ｂおよび機械学習モデル１４ｃを有する。ここで、記憶部１４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置等で実現され得る。なお、図２の例では、記憶部１４は、情報処理装置１０の内部に設置されているが、情報処理装置１０の外部に設置されてもよいし、複数の記憶部が設置されていてもよい。
記憶部１４は、制御部１５が動作する際に参照する各種情報や、制御部１５が動作した際に取得した各種情報を記憶する。記憶部１４は、計測データ記憶部１４ａ、流速指数分布記憶部１４ｂおよび機械学習モデル１４ｃを有する。ここで、記憶部１４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置等で実現され得る。なお、図２の例では、記憶部１４は、情報処理装置１０の内部に設置されているが、情報処理装置１０の外部に設置されてもよいし、複数の記憶部が設置されていてもよい。
【0048】
（２－１－４－１．計測データ記憶部１４ａ）
計測データ記憶部１４ａは、制御部１５の取得部１５ａによって取得された計測データを記憶する。例えば、計測データ記憶部１４ａは、高炉２０における炉内ガス５０の圧力データＰ、温度データＴ、差圧データΔＰ、送風流量データ等を記憶する。
計測データ記憶部１４ａは、制御部１５の取得部１５ａによって取得された計測データを記憶する。例えば、計測データ記憶部１４ａは、高炉２０における炉内ガス５０の圧力データＰ、温度データＴ、差圧データΔＰ、送風流量データ等を記憶する。
【0049】
（２－１－４－２．流速指数分布記憶部１４ｂ）
流速指数分布記憶部１４ｂは、制御部１５の生成部１５ｃによって生成された炉内ガス５０の流速指数分布を記憶する。例えば、流速指数分布記憶部１４ｂは、高炉２０における水平断面である水平断面１、水平断面２、水平断面３ごとの炉内ガス５０の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを示した流速指数分布を記憶する。
流速指数分布記憶部１４ｂは、制御部１５の生成部１５ｃによって生成された炉内ガス５０の流速指数分布を記憶する。例えば、流速指数分布記憶部１４ｂは、高炉２０における水平断面である水平断面１、水平断面２、水平断面３ごとの炉内ガス５０の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを示した流速指数分布を記憶する。
【0050】
（２－１－４－３．機械学習モデル１４ｃ）
機械学習モデル１４ｃは、計測データの入力に応じて、高炉２０の異常を示す閾値を出力するように学習されたモデルである。例えば、機械学習モデル１４ｃは、高炉２０の安定操業時の状態である正常状態での計測データを学習データとして生成された学習済みモデルである。
機械学習モデル１４ｃは、計測データの入力に応じて、高炉２０の異常を示す閾値を出力するように学習されたモデルである。例えば、機械学習モデル１４ｃは、高炉２０の安定操業時の状態である正常状態での計測データを学習データとして生成された学習済みモデルである。
【0051】
（２－１－５．制御部１５）
制御部１５は、当該情報処理装置１０全体の制御を司る。制御部１５は、取得部１５ａ、算出部１５ｂ、生成部１５ｃおよび検出部１５ｄを有する。ここで、制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現され得る。
制御部１５は、当該情報処理装置１０全体の制御を司る。制御部１５は、取得部１５ａ、算出部１５ｂ、生成部１５ｃおよび検出部１５ｄを有する。ここで、制御部１５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の集積回路により実現され得る。
【0052】
（２－１－５－１．取得部１５ａ）
取得部１５ａは、高炉２０の操業で発生する炉内ガス５０から計測される計測データを取得する。例えば、取得部１５ａは、計測データとして、高炉２０における炉壁側の炉内ガス５０の温度データＴと圧力データＰとを取得する。また、取得部１５ａは、高炉２０にゾンデ６０が設置されている場合で炉壁から炉芯までの複数点の炉内ガス５０の圧力データＰおよび温度データＴを取得可能な場合は、そのデータを取得する。このとき、取得部１５ａは、通信部１３を介して高炉２０の炉壁に設置された温度センサ４０から温度データＴを取得する。また、取得部１５ａは、通信部１３を介して高炉２０の炉壁に設置された圧力センサ３０から圧力データＰを取得する。また、取得部１５ａは、通信部１３を介して高炉２０のゾンデ６０から炉壁から炉芯までの複数点の圧力データＰおよび温度データＴを取得する。なお、取得部１５ａは、取得した計測データを計測データ記憶部１４ａに格納する。
取得部１５ａは、高炉２０の操業で発生する炉内ガス５０から計測される計測データを取得する。例えば、取得部１５ａは、計測データとして、高炉２０における炉壁側の炉内ガス５０の温度データＴと圧力データＰとを取得する。また、取得部１５ａは、高炉２０にゾンデ６０が設置されている場合で炉壁から炉芯までの複数点の炉内ガス５０の圧力データＰおよび温度データＴを取得可能な場合は、そのデータを取得する。このとき、取得部１５ａは、通信部１３を介して高炉２０の炉壁に設置された温度センサ４０から温度データＴを取得する。また、取得部１５ａは、通信部１３を介して高炉２０の炉壁に設置された圧力センサ３０から圧力データＰを取得する。また、取得部１５ａは、通信部１３を介して高炉２０のゾンデ６０から炉壁から炉芯までの複数点の圧力データＰおよび温度データＴを取得する。なお、取得部１５ａは、取得した計測データを計測データ記憶部１４ａに格納する。
【0053】
（２－１－５－２．算出部１５ｂ）
算出部１５ｂは、計測データを用いて、高炉２０の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガス５０の各流速指数を算出する。例えば、算出部１５ｂは、複数の位置それぞれの各流速指数ｖとして、高炉２０の所定位置の水平断面内の複数の領域それぞれにおける炉内ガス５０の各流速指数ｖを算出する。
算出部１５ｂは、計測データを用いて、高炉２０の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガス５０の各流速指数を算出する。例えば、算出部１５ｂは、複数の位置それぞれの各流速指数ｖとして、高炉２０の所定位置の水平断面内の複数の領域それぞれにおける炉内ガス５０の各流速指数ｖを算出する。
【0054】
具体的には、算出部１５ｂは、圧力データＰを用いて複数の位置の中の、ある第１の位置とガス流れの下流側の第２の位置との炉内ガス５０の圧力の差である差圧ΔＰを算出し、差圧ΔＰとガス密度ρ（温度データＴおよび圧力データＰで使用状態へ補正した値）とを用いて水平断面の円周方向における炉壁側の流速指数である複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出し、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を用いて高炉２０における炉芯側の流速指数である炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。ここで、ガス密度ρ補正用の温度データＴおよび圧力データＰは、（１）ガス流れ上流側水平断面の対象領域のデータ、（２）ガス流れ下流側水平断面の対象領域のデータ、または、（３）これらの平均、のいずれかとし、同一水平断面の中では、いずれかに統一して運用することができる。また、ある水平断面とガス流れ下流側の炉頂間の適用例では、下流側の水平断面が無いため、この場合は上記の（１）、または（１）のデータと炉頂データとの平均、のいずれかに統一して運用することもできる。
【0055】
さらに、算出部１５ｂは、複数の炉壁流速指数の平均値（平均炉壁流速指数）ｖ（ａｖｅ）（ｏ）に対して水平断面から炉内の原料までの高さに基づく所定の倍率（推定倍率）Ｅを乗算することによって、炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。また、算出部１５ｂは、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と平均流速指数ｖ（ａｖｅ）とを用いて、炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。
【0056】
（２－１－５－３．生成部１５ｃ）
生成部１５ｃは、高炉２０内の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面に各流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成する。例えば、生成部１５ｃは、水平断面内の複数の領域それぞれに各流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成する。このとき、生成部１５ｃは、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いて流速指数分布を生成する。さらに、生成部１５ｃは、複数の異なる水平断面における流速指数分布を生成することによって、高炉の垂直方向における流速指数分布をさらに生成する。なお、生成部１５ｃは、生成した流速指数分布を流速指数分布記憶部１４ｂに格納する。
生成部１５ｃは、高炉２０内の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面に各流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成する。例えば、生成部１５ｃは、水平断面内の複数の領域それぞれに各流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成する。このとき、生成部１５ｃは、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いて流速指数分布を生成する。さらに、生成部１５ｃは、複数の異なる水平断面における流速指数分布を生成することによって、高炉の垂直方向における流速指数分布をさらに生成する。なお、生成部１５ｃは、生成した流速指数分布を流速指数分布記憶部１４ｂに格納する。
【0057】
（２－１－５－４．検出部１５ｄ）
検出部１５ｄは、高炉２０の正常状態における流速指数分布が示す流速指数ｖを用いて所定の閾値を設定し、高炉２０の操業時の流速指数ｖが当該閾値を超過した場合には、高炉の異常を検出する。例えば、検出部１５ｄは、高炉２０の異常として、棚吊り、スリップ、吹き抜け等による通気性の異常を検出する。また、検出部１５ｄは、計測データが入力されると所定の閾値を出力するように学習した機械学習モデル１４ｃを用いて、高炉２０の異常を検出する。例えば、検出部１５ｄは、計測データの変動が大きい場合や計測データ間の相関性が重要な場合等には、基本統計量、多変量統計解析、主成分分析、ホテリングＴ２／Ｑ統計量、全成分分析等の手法を用いて正常と異常とを判定する閾値を算出することによって、高炉２０の異常を検出する。
検出部１５ｄは、高炉２０の正常状態における流速指数分布が示す流速指数ｖを用いて所定の閾値を設定し、高炉２０の操業時の流速指数ｖが当該閾値を超過した場合には、高炉の異常を検出する。例えば、検出部１５ｄは、高炉２０の異常として、棚吊り、スリップ、吹き抜け等による通気性の異常を検出する。また、検出部１５ｄは、計測データが入力されると所定の閾値を出力するように学習した機械学習モデル１４ｃを用いて、高炉２０の異常を検出する。例えば、検出部１５ｄは、計測データの変動が大きい場合や計測データ間の相関性が重要な場合等には、基本統計量、多変量統計解析、主成分分析、ホテリングＴ２／Ｑ統計量、全成分分析等の手法を用いて正常と異常とを判定する閾値を算出することによって、高炉２０の異常を検出する。
【0058】
（２－２．情報処理装置１０の算出処理）
図３～５を用いて、図１に示した情報処理装置１０の算出処理について説明する。以下では、流速指数ｖを算出する水平断面の領域について説明した上で、正常状態における算出処理、操業状態における算出処理について説明する。
図３～５を用いて、図１に示した情報処理装置１０の算出処理について説明する。以下では、流速指数ｖを算出する水平断面の領域について説明した上で、正常状態における算出処理、操業状態における算出処理について説明する。
【0059】
（２－２－１．水平断面の領域）
図３を用いて、情報処理装置１０が算出する流速指数ｖの水平断面の領域について説明する。図３は、実施形態に係る各水平断面の流速指数監視領域を示す図である。情報処理装置１０は、水平断面の各領域の流速指数ｖを算出し、流速指数ｖを表示した流速指数分布を生成する。ここで、水平断面とは、高炉２０が設置される設置面と水平な任意の断面であって、炉内ガス５０が流れることができる空間を炉頂部方向から概念的に図示したものである。図３の例で示すように、高炉２０の水平断面は、８つの炉壁領域と１つの炉芯領域に分割される。ここで、分割される領域の形状、数、面積は特に限定されない。例えば、高炉２０の水平断面は、炉壁領域と炉芯領域との間にさらに中間領域を設定するように分割されてもよい。また、図３の例の斜線で示すように、炉壁領域は３６０°の角度を８等分した４５°ごとに分割されているが、さらに細かく分割されてもよい。
図３を用いて、情報処理装置１０が算出する流速指数ｖの水平断面の領域について説明する。図３は、実施形態に係る各水平断面の流速指数監視領域を示す図である。情報処理装置１０は、水平断面の各領域の流速指数ｖを算出し、流速指数ｖを表示した流速指数分布を生成する。ここで、水平断面とは、高炉２０が設置される設置面と水平な任意の断面であって、炉内ガス５０が流れることができる空間を炉頂部方向から概念的に図示したものである。図３の例で示すように、高炉２０の水平断面は、８つの炉壁領域と１つの炉芯領域に分割される。ここで、分割される領域の形状、数、面積は特に限定されない。例えば、高炉２０の水平断面は、炉壁領域と炉芯領域との間にさらに中間領域を設定するように分割されてもよい。また、図３の例の斜線で示すように、炉壁領域は３６０°の角度を８等分した４５°ごとに分割されているが、さらに細かく分割されてもよい。
【0060】
（２－２－２．正常状態における算出処理）
続いて、高炉２０の正常状態における算出処理について説明する。以下では、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理１－１、炉芯流速指数ｖ（ｉ）の推定倍率Ｅを用いる算出処理１－２について説明する。
続いて、高炉２０の正常状態における算出処理について説明する。以下では、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理１－１、炉芯流速指数ｖ（ｉ）の推定倍率Ｅを用いる算出処理１－２について説明する。
【0061】
（２－２－２－１．算出処理１－１）
まず、高炉２０の正常状態において、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理１－１について説明する。算出処理１－１は、ゾンデ６０による炉壁から炉芯までの複数の温度データＴおよび圧力データＰが取得できる場合に実行される。算出処理１－１は、計測データから炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を直接的に算出する手法（ａ）と、平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）から炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を間接的に算出する手法（ｂ）とがある。直接的に算出する手法（ａ）では、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｉ）＝（２×ΔＰ／ρａ）０．５にしたがって炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。ここで、差圧ＰａをΔＰ、使用状態のガス密度ｋｇ／ｍ３をρａ（炉芯の温度データおよび圧力データで補正）とする。また、間接的に算出する手法（ｂ）では、以下で説明する使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と、使用状態での平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）とを算出し、これらにより炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出し、算出結果から正常状態の流速指数分布を生成する。
まず、高炉２０の正常状態において、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理１－１について説明する。算出処理１－１は、ゾンデ６０による炉壁から炉芯までの複数の温度データＴおよび圧力データＰが取得できる場合に実行される。算出処理１－１は、計測データから炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を直接的に算出する手法（ａ）と、平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）から炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を間接的に算出する手法（ｂ）とがある。直接的に算出する手法（ａ）では、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｉ）＝（２×ΔＰ／ρａ）０．５にしたがって炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。ここで、差圧ＰａをΔＰ、使用状態のガス密度ｋｇ／ｍ３をρａ（炉芯の温度データおよび圧力データで補正）とする。また、間接的に算出する手法（ｂ）では、以下で説明する使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と、使用状態での平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）とを算出し、これらにより炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出し、算出結果から正常状態の流速指数分布を生成する。
【0062】
第１に、情報処理装置１０は、使用状態での円周方向の各炉壁角度位置の炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｏ）＝（２×ΔＰ／ρａ）０．５にしたがって炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する。ここで、差圧ＰａをΔＰ、使用状態のガス密度ｋｇ／ｍ３をρａ（各炉壁角度位置の温度データおよび圧力データで補正）とする。
【0063】
第２に、情報処理装置１０は、使用状態での平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）から炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ａｖｅ）＝[２×ΔＰａ（ａｖｅ）／｛ρｎ×（Ｔｎ／Ｔａ（ａｖｅ））×（Ｐａ（ａｖｅ）／Ｐｎ）｝]０．５にしたがって平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）を算出する。ここで、水平断面の平均差圧ＰａをΔＰａ（ａｖｅ）、標準状態（１５℃、１気圧）のガス密度ｋｇ/ｍ３をρｎ、標準状態のガス温度ＫをＴｎ、水平断面での平均ガス温度ＫをＴａ（ａｖｅ）、水平断面での平均ガス圧力ＰａをＰａ（ａｖｅ）、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎとする。
【0064】
第３に、情報処理装置１０は、全ての炉壁流速指数ｖａ（ｏ）および平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）を標準状態に換算する。ここで、情報処理装置１０は、炉壁流速指数ｖａ（ｏ）について、計算式ｖｎ（ｏ）＝ｖａ（ｏ）×（Ｔｎ／Ｔａ）×（Ｐａ／Ｐｎ）にしたがって標準状態に換算する。ここで、標準状態（１５℃、１気圧）のガス温度ＫをＴｎ、各炉壁の使用状態のガス温度ＫをＴａ、各炉壁の使用状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰａ、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎとする。また、情報処理装置１０は、平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）について、計算式ｖｎ（ａｖｅ）＝ｖａ（ａｖｅ）×（Ｔｎ／Ｔａ）×（Ｐａ／Ｐｎ）にしたがって標準状態に換算する。ここで、標準状態（１５℃、１気圧）のガス温度ＫをＴｎ、使用状態の平均ガス温度ＫをＴａ、使用状態の平均ガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰａ、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎとする。
【0065】
第４に、情報処理装置１０は、計算式ｖｎ（ｉ）＝ｖｎ（ａｖｅ）×Ｎ－Σｖｎ（ｏ）にしたがって標準状態の炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。ここで、水平断面の領域数（図３の例では、９領域）をＮとする。すなわち、情報処理装置１０は、水平断面の全領域の流速指数の総和であるｖｎ（ａｖｅ）×Ｎから、当該水平断面の炉壁領域の流速指数の総和であるΣｖｎ（ｏ）を減算することによって、炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。
【0066】
第５に、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｉ）＝ｖｎ（ｉ）×（Ｔａ／Ｔｎ）×（Ｐｎ／Ｐａ）にしたがって使用状態の炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。ここで、使用状態の炉芯ガス温度ＫをＴａ、標準状態（１５℃、１気圧）のガス温度ＫをＴｎ、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎ、使用状態の炉芯ガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰａとする。
【0067】
なお、簡易的な手法として、情報処理装置１０は、水平断面での平均ガス温度Ｔａ（ａｖｅ）の数値として、炉壁温度Ｋの平均値を代用することもできる。また、情報処理装置１０は、水平断面での平均ガス圧力Ｐａ（ａｖｅ）の数値として、炉壁圧力Ｐａ（絶対圧）の平均値を代用することもできる。
【0068】
（２－２－２－２．算出処理１－２）
次に、高炉２０の正常状態において、炉内ガス５０の炉芯流速指数ｖ（ｉ）の推定倍率Ｅを用いる算出処理１－２について説明する。算出処理１－２は、ゾンデ６０による炉壁から炉芯までの複数の温度データＴおよび圧力データＰが取得できない場合、すなわち炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）が算出されない場合に実行される。この場合、情報処理装置１０は、操業実績データに基づいて、タイムスタンプごとの各計測時間の炉内ガス５０の温度データＴ、圧力データＰ、送風流量データ等の計測データを取得し、また圧力データＰ１とガス流れ下流側の対象となる次の水平断面の圧力データＰ２から差圧データΔＰを算出し、以下で説明する使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と、標準状態での炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）と、標準状態での炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）と使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）とを算出し、使用状態での算出結果である炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）とから正常状態の流速指数分布を生成する。また、情報処理装置１０は、標準状態での流速指数の合計値である合計流速指数ｖｎｔ、標準状態での単位ガス流量当りの流速指数ｖｎｇを算出する。
次に、高炉２０の正常状態において、炉内ガス５０の炉芯流速指数ｖ（ｉ）の推定倍率Ｅを用いる算出処理１－２について説明する。算出処理１－２は、ゾンデ６０による炉壁から炉芯までの複数の温度データＴおよび圧力データＰが取得できない場合、すなわち炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）が算出されない場合に実行される。この場合、情報処理装置１０は、操業実績データに基づいて、タイムスタンプごとの各計測時間の炉内ガス５０の温度データＴ、圧力データＰ、送風流量データ等の計測データを取得し、また圧力データＰ１とガス流れ下流側の対象となる次の水平断面の圧力データＰ２から差圧データΔＰを算出し、以下で説明する使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と、標準状態での炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）と、標準状態での炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）と使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）とを算出し、使用状態での算出結果である炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）とから正常状態の流速指数分布を生成する。また、情報処理装置１０は、標準状態での流速指数の合計値である合計流速指数ｖｎｔ、標準状態での単位ガス流量当りの流速指数ｖｎｇを算出する。
【0069】
第１に、情報処理装置１０は、使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｏ）＝（２×ΔＰ／ρａ）０．５にしたがって炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する。ここで、差圧ＰａをΔＰ、使用状態のガス密度ｋｇ／ｍ３をρａ（各炉壁角度位置の温度データおよび圧力データで補正）とする。
【0070】
第２に、情報処理装置１０は、標準状態での炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖｎ（ｏ）＝ｖａ（ｏ）×（Ｔｎ／Ｔａ）×（Ｐａ／Ｐｎ）にしたがって炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）を算出する。ここで、標準状態（１５℃、１気圧）のガス温度ＫをＴｎ、使用状態の各炉壁角度位置のガス温度ＫをＴａ、使用状態の各炉壁角度位置のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰａ、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎとする。
【0071】
第３に、情報処理装置１０は、推定倍率Ｅを用いて標準状態での炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、標準状態での炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）の水平断面における円周方向の平均値ｖｎ（ａｖｅ）（ｏ）を算出し、計算式ｖｎ（ｉ）＝ｖｎ（ａｖｅ）（ｏ）×Ｅにしたがって炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。
【0072】
ここで、図４～図５を用いて、炉芯流速指数ｖ（ｉ）の推定倍率Ｅの算出処理について説明する。図４および図５は、実施形態に係る炉芯流速指数ｖ（ｉ）の推定倍率の算出処理を示す図である。情報処理装置１０は、流速指数計測時の水平断面からの原料の高さＨや、実際の流れの方向に基づく流路の長さＬを用いて推定倍率Ｅを算出する。図４に示すように、原料の高さＨは、炉壁の高さ：Ｈ２、炉芯の高さ：Ｈ１となる。また、通気性の観点での原料の高さＬは、炉壁の高さ：Ｌ２＝Ｈ２／ｃｏｓθ、炉芯の高さ：Ｌ１＝Ｈ１となる。炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）の推定倍率Ｅは、炉壁：Ｅ＝１（正規化）、炉芯：Ｅ＝Ｌ２／Ｌ１＝Ｈ２／（Ｈ１×ｃｏｓθ）となる。ここで、炉芯におけるＨをＨ１、炉芯におけるＬをＬ１、炉壁におけるＨをＨ２、炉壁におけるＬをＬ２、水平断面の垂線と炉壁とがなす角度をθとする。
【0073】
図５に示すように、情報処理装置１０は、炉壁における推定倍率Ｅを１と正規化したときの各領域の推定倍率Ｅを算出する。図５の例では、情報処理装置１０は、炉壁領域：Ｅ＝１、中間領域：Ｅ＝１、炉芯領域：Ｅ＝１．０８と算出する。すなわち、図４に示す水平断面では、炉芯流速指数ｖ（ｉ）は、炉壁流速指数ｖ（ｏ）の１．０８倍の流速指数ｖであることを示している。上記のように、情報処理装置１０は、水平断面ごとに算出した推定倍率Ｅを用いて、炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。
【0074】
第４に、情報処理装置１０は、使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｉ）＝ｖｎ（ｉ）×（Ｔａ／Ｔｎ）×（Ｐｎ／Ｐａ）にしたがって炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。このとき、炉芯の使用状態の温度Ｔａは当該水平断面炉壁部の平均温度、圧力Ｐａは同平均圧力で代用することができる。
【0075】
第５に、情報処理装置１０は、標準状態での合計流速指数ｖｎｔを算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖｎｔ＝Σｖｎ（ｏ）＋ｖｎ（ｉ）にしたがって合計流速指数ｖｎｔを算出する。ここで、標準状態での水平断面の炉壁領域の流速指数の総和をΣｖｎ（ｏ）とする。
【0076】
第６に、情報処理装置１０は、タイムスタンプごとの標準状態での単位ガス流量当りの流速指数ｖｎｇを算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖｎｇ＝（Σｖｎｔ／ΣＱｎ）にしたがって合算および平均化し、単位ガス流量当りの流速指数ｖｎｇを算出する。ここで、標準状態での各計測時間の合計流速指数ｖｎｔの総和をΣｖｎｔ、標準状態での各計測時間のガス流量の総和をΣＱｎとする。
【0077】
さらに、情報処理装置１０は、所定の上限閾値および所定の下限閾値のうち少なくとも１つを用いて、計測データから高炉２０が正常状態であることを判定することができる。また、情報処理装置１０は、計測データの変動が大きい場合には、計測データの統計処理や、当該統計処理後に機械学習モデル１４ｃによるマハラノビス距離を用いた閾値の算出処理を実行し、当該閾値を用いて高炉２０が正常状態であることを判定することもできる。
【0078】
（２－２－３．操業状態における算出処理）
続いて、高炉２０の操業状態（使用状態）における算出処理について説明する。以下では、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理２－１、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いずに、正常状態における算出結果を用いる算出処理２－２について説明する。
続いて、高炉２０の操業状態（使用状態）における算出処理について説明する。以下では、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理２－１、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いずに、正常状態における算出結果を用いる算出処理２－２について説明する。
【0079】
（２－２－３－１．算出処理２－１）
まず、高炉２０の操業状態において、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理２－１について説明する。算出処理２－１は、算出処理１－１と同様に、使用するデータは操業状態のものである。情報処理装置１０は、上記の算出処理が終了した後、所定の上限閾値および所定の下限閾値のうち少なくとも１つを用いて、計測データから高炉２０が正常状態であることを判定することができる。また、情報処理装置１０は、計測データの変動が大きい場合には、計測データの統計処理や、当該統計処理後に機械学習モデル１４ｃによるマハラノビス距離を用いた閾値の算出処理を実行し、当該閾値を用いて高炉２０が正常状態であることを判定することもできる。
まず、高炉２０の操業状態において、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）を用いる算出処理２－１について説明する。算出処理２－１は、算出処理１－１と同様に、使用するデータは操業状態のものである。情報処理装置１０は、上記の算出処理が終了した後、所定の上限閾値および所定の下限閾値のうち少なくとも１つを用いて、計測データから高炉２０が正常状態であることを判定することができる。また、情報処理装置１０は、計測データの変動が大きい場合には、計測データの統計処理や、当該統計処理後に機械学習モデル１４ｃによるマハラノビス距離を用いた閾値の算出処理を実行し、当該閾値を用いて高炉２０が正常状態であることを判定することもできる。
【0080】
（２－２－３－２．算出処理２－２）
次に、高炉２０の操業状態において、正常状態における算出結果を用いる算出処理２－２について説明する。算出処理２－２は、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）が算出されない場合に実行される。すなわち、情報処理装置１０は、正常状態と同様に、タイムスタンプごとの各計測時間の炉内ガス５０の差圧データΔＰ、温度データＴ、圧力データＰ、送風流量データ等の計測データを取得し、以下で説明する、使用状態での各計測時間に想定される合計流速指数ｖａｔと、使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と、使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）とを算出し、基準となる正常状態の流速指数ｖと比較し、異常に関与するデータ項目を抽出し、異常の要因の特定に使用する。
次に、高炉２０の操業状態において、正常状態における算出結果を用いる算出処理２－２について説明する。算出処理２－２は、炉内ガス５０の平均流速指数ｖ（ａｖｅ）が算出されない場合に実行される。すなわち、情報処理装置１０は、正常状態と同様に、タイムスタンプごとの各計測時間の炉内ガス５０の差圧データΔＰ、温度データＴ、圧力データＰ、送風流量データ等の計測データを取得し、以下で説明する、使用状態での各計測時間に想定される合計流速指数ｖａｔと、使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）と、使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）とを算出し、基準となる正常状態の流速指数ｖと比較し、異常に関与するデータ項目を抽出し、異常の要因の特定に使用する。
【0081】
第１に、情報処理装置１０は、使用状態での各計測時間に想定される合計流速指数ｖａｔを算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａｔ＝Ｑｎ×ｖｎｇにしたがって合計流速指数ｖａｔを算出する。ここで、標準状態での各計測時間のガス流量をＱｎ、標準状態での単位ガス流量当りの流速指数ｖｎｇ（算出処理１－２で算出）とする。
【0082】
第２に、情報処理装置１０は、使用状態での炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｏ）＝（２×ΔＰ／ρａ）０．５にしたがって炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する。ここで、差圧ＰａをΔＰ、使用状態のガス密度ｋｇ／ｍ３をρａとする。また、情報処理装置１０は、計算式ρａ＝ρｎ×（Ｔｎ／Ｔａ）×（Ｐａ／Ｐｎ）にしたがってガス密度ρａを算出する。ここで、標準状態のガス密度ｋｇ／ｍ３をρｎ、標準状態（１５℃、１気圧）のガス温度ＫをＴｎ、使用状態のガス温度ＫをＴａ、使用状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰａ、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎとする。
【0083】
第３に、情報処理装置１０は、標準状態での炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖｎ（ｏ）＝ｖａ（ｏ）×（Ｔｎ／Ｔａ）×（Ｐａ／Ｐｎ）にしたがって炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）を算出する。
【0084】
第４に、情報処理装置１０は、標準状態での炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖｎ（ｉ）＝ｖａｔ－Σｖｎ（ｏ）にしたがって炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。すなわち、情報処理装置１０は、使用状態での各計測時間に想定される合計流速指数ｖａｔから、当該水平断面の炉壁領域の流速指数の総和であるΣｖｎ（ｏ）を減算することによって、炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する。
【0085】
第５に、情報処理装置１０は、使用状態での炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。このとき、情報処理装置１０は、計算式ｖａ（ｉ）＝ｖｎ（ｉ）×（Ｔａ／Ｔｎ）×（Ｐｎ／Ｐａ）にしたがって炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する。ここで、使用状態の炉芯ガス温度Ｋである温度Ｔａは当該水平断面炉壁部の平均温度、標準状態（１５℃、１気圧）のガス温度ＫをＴｎ、標準状態のガス圧力Ｐａ（絶対圧）をＰｎ、使用状態の炉芯ガス圧力Ｐａ（絶対圧）であるＰａは当該水平断面炉壁部の平均圧力とする。
【0086】
（２－３．情報処理装置１０の検出処理）
図６～図７を用いて、図１に示した情報処理装置１０の検出処理について説明する。図６および図７は、実施形態に係る異常検出処理を示す図である。以下では、流速指数ｖを用いた異常検出処理について、差圧ΔＰ等を用いた異常検出処理と比較しつつ説明する。
図６～図７を用いて、図１に示した情報処理装置１０の検出処理について説明する。図６および図７は、実施形態に係る異常検出処理を示す図である。以下では、流速指数ｖを用いた異常検出処理について、差圧ΔＰ等を用いた異常検出処理と比較しつつ説明する。
【0087】
（２－３－１．表による比較）
図６を用いて、情報処理装置１０が流速指数ｖを用いて検出する高炉２０の異常について、図６の表を用いて説明する。図６の例では、縦の項目として、「差圧による検出［ｋｇ／ｃｍ２Ｇ］」、温度「Ｔ［℃］」、圧力「Ｐ［ｋｇ／ｃｍ２Ｇ］」、「ｖ：流速指数」、「流速指数による検出」が示され、横の項目として、「正常状態１」、「吹き抜け」、「スリップ」、「正常状態２」が示される。以下では、従来技術である差圧ΔＰを用いた検出処理である「差圧による検出」と、情報処理装置１０の検出処理である「流速指数による検出」とを比較しつつ説明する。
図６を用いて、情報処理装置１０が流速指数ｖを用いて検出する高炉２０の異常について、図６の表を用いて説明する。図６の例では、縦の項目として、「差圧による検出［ｋｇ／ｃｍ２Ｇ］」、温度「Ｔ［℃］」、圧力「Ｐ［ｋｇ／ｃｍ２Ｇ］」、「ｖ：流速指数」、「流速指数による検出」が示され、横の項目として、「正常状態１」、「吹き抜け」、「スリップ」、「正常状態２」が示される。以下では、従来技術である差圧ΔＰを用いた検出処理である「差圧による検出」と、情報処理装置１０の検出処理である「流速指数による検出」とを比較しつつ説明する。
【0088】
図６（１）において、「差圧による検出」では、「正常状態１」の差圧が「０．０６５」、「吹き抜け」の差圧が「０．０６５」であり、異常の１つである吹き抜けの状態を検出できない。
【0089】
図６（２）において、「差圧による検出」では、「スリップ」の差圧が「０．０９５」であり、異常の１つであるスリップの状態を過剰に検出している。
【0090】
図６（３）において、「流速指数による検出」では、「正常状態１」の流速指数ｖを「１．０００」としたとき、「吹き抜け」の流速指数ｖが「１．２６６」であり、吹き抜けの状態が生じたときに正常状態に対して２６％増加した流速指数ｖを検出している。
【0091】
図６（４）において、「流速指数による検出」では、「正常状態１」の流速指数ｖを「１．０００」としたとき、「スリップ」の流速指数ｖが「１．１５５」であり、スリップの状態が生じたときに、吹き抜けの状態以下の適正値である流速指数ｖを検出している。
【0092】
（２－３－２．グラフによる比較）
図７を用いて、情報処理装置１０が流速指数ｖを用いて検出する高炉２０の異常について、図７のグラフを用いて説明する。図７の例では、縦の項目として、「ｖ：流速指数」または「ΔＰ」が示され、横の項目として、「正常状態１」、「吹き抜け」、「スリップ」、「正常状態２」が示される。以下では、情報処理装置１０の検出処理である流速指数による検出（図７（１）参照）と、従来技術である差圧ΔＰを用いた検出処理（図７（２）参照）を比較しつつ説明する。
図７を用いて、情報処理装置１０が流速指数ｖを用いて検出する高炉２０の異常について、図７のグラフを用いて説明する。図７の例では、縦の項目として、「ｖ：流速指数」または「ΔＰ」が示され、横の項目として、「正常状態１」、「吹き抜け」、「スリップ」、「正常状態２」が示される。以下では、情報処理装置１０の検出処理である流速指数による検出（図７（１）参照）と、従来技術である差圧ΔＰを用いた検出処理（図７（２）参照）を比較しつつ説明する。
【0093】
図７（１）は、流速指数による検出を示したグラフである。図７（１）では、「正常状態１」の流速指数ｖを「１．０００」としたとき、「吹き抜け」の流速指数ｖが「１．２６６」であり、異常の１つである吹き抜けの状態が生じたときに正常状態に対して適正に増加した流速指数ｖを検出している。また、図７（１）では、「正常状態１」の流速指数ｖを「１．０００」としたとき、「スリップ」の流速指数ｖが「１．１５５」であり、異常の１つであるスリップの状態が生じたときに、吹き抜けの状態以下の適正値である流速指数ｖを検出している。
【0094】
図７（２）は、従来技術である差圧ΔＰを用いた検出を示したグラフである。図７（２）では、「正常状態１」の差圧と「吹き抜け」の差圧とが差異がなく、吹き抜けの状態を検出できない。また、図７（２）では、スリップの状態を過剰に検出している。
【0095】
〔３．情報処理システム１００の処理の流れ〕
図８～図１３を用いて、実施形態に係る情報処理システム１００の処理の流れについて説明する。図８～図１３は、実施形態に係る算出処理の流れを示すフローチャートである。以下では、上述した算出処理１－１（ａ）および１－１（ｂ）の流れ、算出処理１－２の流れ、算出処理２－１（ａ）および２－１（ｂ）の流れ、算出処理２－２の流れの順に説明する。
図８～図１３を用いて、実施形態に係る情報処理システム１００の処理の流れについて説明する。図８～図１３は、実施形態に係る算出処理の流れを示すフローチャートである。以下では、上述した算出処理１－１（ａ）および１－１（ｂ）の流れ、算出処理１－２の流れ、算出処理２－１（ａ）および２－１（ｂ）の流れ、算出処理２－２の流れの順に説明する。
【0096】
（３－１．算出処理１－１の流れ）
図８～図９を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－１の流れについて説明する。以下では、上述した算出処理１－１（ａ）、１－１（ｂ）の流れの順に説明する。
図８～図９を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－１の流れについて説明する。以下では、上述した算出処理１－１（ａ）、１－１（ｂ）の流れの順に説明する。
【0097】
（３－１－１．算出処理１－１（ａ）の流れ）
図８を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－１（ａ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ１０１（ａ）～Ｓ１０４（ａ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１０１（ａ）～Ｓ１０４（ａ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
図８を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－１（ａ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ１０１（ａ）～Ｓ１０４（ａ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１０１（ａ）～Ｓ１０４（ａ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
【0098】
第１に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、正常状態の炉内ガス５０の温度データＴおよび圧力データＰを取得する（ステップＳ１０１（ａ））。
【0099】
第２に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、取得した圧力データＰから正常状態の炉内ガス５０の差圧データΔＰを算出する（ステップＳ１０２（ａ））。
【0100】
第３に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する（ステップＳ１０３（ａ））。
【0101】
第４に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出し（ステップＳ１０４（ａ））、処理を終了する。
【0102】
（３－１－２．算出処理１－１（ｂ）の流れ）
図９を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－１（ｂ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ１０１（ｂ）～Ｓ１０７（ｂ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１０１（ｂ）～Ｓ１０７（ｂ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
図９を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－１（ｂ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ１０１（ｂ）～Ｓ１０７（ｂ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１０１（ｂ）～Ｓ１０７（ｂ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
【0103】
第１に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、正常状態の炉内ガス５０の温度データＴおよび圧力データＰを取得する（ステップＳ１０１（ｂ））。
【0104】
第２に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、取得した圧力データＰから正常状態の炉内ガス５０の差圧データΔＰを算出する（ステップＳ１０２（ｂ））。
【0105】
第３に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する（ステップＳ１０３（ｂ））。
【0106】
第４に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）を算出する（ステップＳ１０４（ｂ））。
【0107】
第５に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）および平均流速指数ｖｎ（ａｖｅ）を算出する（ステップＳ１０５（ｂ））。
【0108】
第６に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する（ステップＳ１０６（ｂ））。
【0109】
第７に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出し（ステップＳ１０７（ｂ））、処理を終了する。
【0110】
（３－２．算出処理１－２の流れ）
図１０を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－２の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ１１１～Ｓ１１８の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１１１～Ｓ１１８の処理のうち、省略される処理があってもよい。
図１０を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理１－２の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ１１１～Ｓ１１８の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ１１１～Ｓ１１８の処理のうち、省略される処理があってもよい。
【0111】
第１に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、正常状態の炉内ガス５０の温度データＴ、圧力データＰ、送風流量データを取得する（ステップＳ１１１）。
【0112】
第２に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、正常状態の炉内ガス５０の差圧データΔＰを算出する（ステップＳ１１２）。
【0113】
第３に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する（ステップＳ１１３）。
【0114】
第４に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）を算出する（ステップＳ１１４）。
【0115】
第５に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する（ステップＳ１１５）。
【0116】
第６に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する（ステップＳ１１６）。
【0117】
第７に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における合計流速指数ｖｎｔを算出する（ステップＳ１１７）。
【0118】
第８に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における単位ガス流量当りの流速指数ｖｎｇを算出し（ステップＳ１１８）、処理を終了する。
【0119】
（３－３．算出処理２－１の流れ）
図１１～図１２を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理２－１の流れについて説明する。以下では、上述した算出処理２－１（ａ）、２－１（ｂ）の流れの順に説明する。
図１１～図１２を用いて、実施形態に係る正常状態における流速指数ｖの算出処理２－１の流れについて説明する。以下では、上述した算出処理２－１（ａ）、２－１（ｂ）の流れの順に説明する。
【0120】
（３－３－１．算出処理２－１（ａ）の流れ）
図１１を用いて、実施形態に係る操業状態における流速指数ｖの算出処理２－１（ａ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ２０１（ａ）～Ｓ２０６（ａ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２０１（ａ）～Ｓ２０６（ａ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
図１１を用いて、実施形態に係る操業状態における流速指数ｖの算出処理２－１（ａ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ２０１（ａ）～Ｓ２０６（ａ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２０１（ａ）～Ｓ２０６（ａ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
【0121】
第１に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、操業状態の炉内ガス５０の温度データＴおよび圧力データＰを取得する（ステップＳ２０１（ａ））。
【0122】
第２に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、操業状態の炉内ガス５０の差圧データΔＰを算出する（ステップＳ２０２（ａ））。
【0123】
第３に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する（ステップＳ２０３（ａ））。
【0124】
第４に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する（ステップＳ２０４（ａ））。
【0125】
第５に、情報処理装置１０の検出部１５ｄは、異常なデータ項目の有無を検出する（ステップＳ２０５（ａ））。ここで、検出部１５ｄは、異常なデータ項目がある場合（ステップＳ２０５（ａ）：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６（ａ）の処理に移行する。一方、検出部１５ｄは、異常なデータ項目がない場合（ステップＳ２０５（ａ）：Ｎｏ）、処理を終了する。
【0126】
第６に、情報処理装置１０の検出部１５ｄは、高炉２０の異常の要因を特定し（ステップＳ２０６（ａ））、処理を終了する。
【0127】
（３－３－２．算出処理２－１（ｂ）の流れ）
図１２を用いて、実施形態に係る操業状態における流速指数ｖの算出処理２－１（ｂ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ２０１（ｂ）～Ｓ２０７（ｂ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２０１（ｂ）～Ｓ２０７（ｂ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
図１２を用いて、実施形態に係る操業状態における流速指数ｖの算出処理２－１（ｂ）の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ２０１（ｂ）～Ｓ２０７（ｂ）の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２０１（ｂ）～Ｓ２０７（ｂ）の処理のうち、省略される処理があってもよい。
【0128】
第１に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、操業状態の炉内ガス５０の温度データＴおよび圧力データＰを取得する（ステップＳ２０１（ｂ））。
【0129】
第２に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、取得した圧力データＰから操業状態の炉内ガス５０の差圧データΔＰを算出する（ステップＳ２０２（ｂ））。
【0130】
第３に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する（ステップＳ２０３（ｂ））。
【0131】
第４に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における平均流速指数ｖａ（ａｖｅ）を算出する（ステップＳ２０４（ｂ））。
【0132】
第５に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）および平均流速指数ｖｎ（ａｖｅ）を算出する（ステップＳ２０５（ｂ））。
【0133】
第６に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する（ステップＳ２０６（ｂ））。
【0134】
第７に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する（ステップＳ２０７（ｂ））。
【0135】
第８に、情報処理装置１０の検出部１５ｄは、異常なデータ項目の有無を検出する（ステップＳ２０８（ｂ））。ここで、検出部１５ｄは、異常なデータ項目がある場合（ステップＳ２０８（ｂ）：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０９（ｂ）の処理に移行する。一方、検出部１５ｄは、異常なデータ項目がない場合（ステップＳ２０８（ｂ）：Ｎｏ）、処理を終了する。
【0136】
第９に、情報処理装置１０の検出部１５ｄは、高炉２０の異常の要因を特定し（ステップＳ２０９（ｂ））、処理を終了する。
【0137】
（３－４．算出処理２－２の流れ）
図１３を用いて、実施形態に係る操業状態における流速指数ｖの算出処理２－２の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ２１１～Ｓ２１９の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２１１～Ｓ２１９の処理のうち、省略される処理があってもよい。
図１３を用いて、実施形態に係る操業状態における流速指数ｖの算出処理２－２の流れについて説明する。なお、下記のステップＳ２１１～Ｓ２１９の処理は、異なる順序で実行することもできる。また、下記のステップＳ２１１～Ｓ２１９の処理のうち、省略される処理があってもよい。
【0138】
第１に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、操業状態の炉内ガス５０の温度データＴ、圧力データＰ、送風流量データを取得する（ステップＳ２１１）。
【0139】
第２に、情報処理装置１０の取得部１５ａは、操業状態の炉内ガス５０の差圧データΔＰを算出する（ステップＳ２１２）。
【0140】
第３に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における合計流速指数ｖｎｔを算出する（ステップＳ２１３）。
【0141】
第４に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉壁流速指数ｖａ（ｏ）を算出する（ステップＳ２１４）。
【0142】
第５に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉壁流速指数ｖｎ（ｏ）を算出する（ステップＳ２１５）。
【0143】
第６に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、標準状態における炉芯流速指数ｖｎ（ｉ）を算出する（ステップＳ２１６）。
【0144】
第７に、情報処理装置１０の算出部１５ｂは、使用状態における炉芯流速指数ｖａ（ｉ）を算出する（ステップＳ２１７）。
【0145】
第８に、情報処理装置１０の検出部１５ｄは、異常なデータ項目の有無を検出する（ステップＳ２１８）。ここで、検出部１５ｄは、異常なデータ項目がある場合（ステップＳ２１８：Ｙｅｓ）、ステップＳ２１９の処理に移行する。一方、検出部１５ｄは、異常なデータ項目がない場合（ステップＳ２１９：Ｎｏ）、処理を終了する。
【0146】
第９に、情報処理装置１０の検出部１５ｄは、高炉２０の異常の要因を特定し（ステップＳ２１９）、処理を終了する。
【0147】
〔４．実施形態の効果〕
最後に、実施形態の効果について説明する。以下では、実施形態に係る処理に対応する効果１～８について説明する。
最後に、実施形態の効果について説明する。以下では、実施形態に係る処理に対応する効果１～８について説明する。
【0148】
（４－１．効果１）
第１に、上述した実施形態に係る処理では、高炉２０の操業で発生する炉内ガス５０から計測される計測データを取得し、計測データを用いて、高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガス５０の流速指数ｖを算出し、高炉２０内の複数の位置それぞれに流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成する。このため、実施形態に係る処理では、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第１に、上述した実施形態に係る処理では、高炉２０の操業で発生する炉内ガス５０から計測される計測データを取得し、計測データを用いて、高炉の垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面における炉内ガス５０の流速指数ｖを算出し、高炉２０内の複数の位置それぞれに流速指数ｖを対応付けた炉内ガス５０の流速指数分布を生成する。このため、実施形態に係る処理では、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0149】
（４－２．効果２）
第２に、上述した実施形態に係る処理では、垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面の流速指数ｖとして、高炉２０の所定位置の水平断面内の複数の領域それぞれにおける炉内ガス５０の流速指数ｖを算出し、水平断面内の複数の領域それぞれに流速指数ｖを対応付けた流速指数分布を生成する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における流速指数分布を生成することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第２に、上述した実施形態に係る処理では、垂直方向の複数の位置それぞれの水平断面の流速指数ｖとして、高炉２０の所定位置の水平断面内の複数の領域それぞれにおける炉内ガス５０の流速指数ｖを算出し、水平断面内の複数の領域それぞれに流速指数ｖを対応付けた流速指数分布を生成する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における流速指数分布を生成することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0150】
（４－３．効果３）
第３に、上述した実施形態に係る処理では、計測データとして、高炉２０における炉壁側の炉内ガス５０の温度データＴと圧力データＰとを取得し、圧力データＰを用いて炉内ガス５０の圧力の差である差圧ΔＰを算出し、差圧ΔＰ、温度データＴおよび圧力データＰとを用いて水平断面の円周方向における複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出し、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を用いて高炉２０における炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出し、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いて流速指数分布を生成する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いた流速指数分布を生成することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第３に、上述した実施形態に係る処理では、計測データとして、高炉２０における炉壁側の炉内ガス５０の温度データＴと圧力データＰとを取得し、圧力データＰを用いて炉内ガス５０の圧力の差である差圧ΔＰを算出し、差圧ΔＰ、温度データＴおよび圧力データＰとを用いて水平断面の円周方向における複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を算出し、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）を用いて高炉２０における炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出し、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いて流速指数分布を生成する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における炉壁流速指数ｖ（ｏ）と炉芯流速指数ｖ（ｉ）とを用いた流速指数分布を生成することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0151】
（４－４．効果４）
第４に、上述した実施形態に係る処理では、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）の平均値ｖ（ａｖｅ）（ｏ）に対して水平断面から炉内の原料までの高さＨに基づく所定の倍率Ｅを乗算することによって、炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における原料の高さＨに基づく推定倍率Ｅを算出することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第４に、上述した実施形態に係る処理では、複数の炉壁流速指数ｖ（ｏ）の平均値ｖ（ａｖｅ）（ｏ）に対して水平断面から炉内の原料までの高さＨに基づく所定の倍率Ｅを乗算することによって、炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における原料の高さＨに基づく推定倍率Ｅを算出することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0152】
（４－５．効果５）
第５に、上述した実施形態に係る処理では、水平断面の計測データの複数の温度データと複数の圧力データから直接的に炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。または平均流速指数を算出して間接的に炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。、このため、実施形態に係る処理では、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第５に、上述した実施形態に係る処理では、水平断面の計測データの複数の温度データと複数の圧力データから直接的に炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。または平均流速指数を算出して間接的に炉芯流速指数ｖ（ｉ）を算出する。、このため、実施形態に係る処理では、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0153】
（４－６．効果６）
第６に、上述した実施形態に係る処理では、複数の水平断面における流速指数分布を生成することによって、高炉２０の垂直方向における流速指数分布をさらに生成する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における立体的な流速指数分布を生成することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第６に、上述した実施形態に係る処理では、複数の水平断面における流速指数分布を生成することによって、高炉２０の垂直方向における流速指数分布をさらに生成する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の水平断面における立体的な流速指数分布を生成することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0154】
（４－７．効果７）
第７に、上述した実施形態に係る処理では、高炉２０の正常状態における流速指数分布が示す流速指数ｖを用いて所定の閾値を設定し、高炉２０の操業時の流速指数ｖが当該閾値を超過した場合には、高炉２０の異常を検出する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の正常状態と異常状態とを判定することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第７に、上述した実施形態に係る処理では、高炉２０の正常状態における流速指数分布が示す流速指数ｖを用いて所定の閾値を設定し、高炉２０の操業時の流速指数ｖが当該閾値を超過した場合には、高炉２０の異常を検出する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の正常状態と異常状態とを判定することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0155】
（４－８．効果８）
第８に、上述した実施形態に係る処理では、計測データが入力されると所定の閾値を出力するように学習した機械学習モデル１４ｃを用いて、高炉２０の異常を検出する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の正常状態と異常状態とを機械学習モデル１４ｃを用いて判定することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
第８に、上述した実施形態に係る処理では、計測データが入力されると所定の閾値を出力するように学習した機械学習モデル１４ｃを用いて、高炉２０の異常を検出する。このため、実施形態に係る処理では、高炉２０の正常状態と異常状態とを機械学習モデル１４ｃを用いて判定することによって、正確に、簡素に、かつ実践的に高炉２０の異常を検出することができる。
【0156】
〔システム〕
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【0157】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散や統合の具体的形態は図示のものに限られない。つまり、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。
【0158】
さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【0159】
〔ハードウェア〕
次に、情報処理装置１０のハードウェア構成例を説明する。図１４は、ハードウェア構成例を説明する図である。図１４に示すように、情報処理装置１０は、通信装置１０ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０ｂ、メモリ１０ｃ、プロセッサ１０ｄを有する。また、図１２に示した各部は、バス等で相互に接続される。
次に、情報処理装置１０のハードウェア構成例を説明する。図１４は、ハードウェア構成例を説明する図である。図１４に示すように、情報処理装置１０は、通信装置１０ａ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０ｂ、メモリ１０ｃ、プロセッサ１０ｄを有する。また、図１２に示した各部は、バス等で相互に接続される。
【0160】
通信装置１０ａは、ネットワークインタフェースカードなどであり、他のサーバとの通信を行う。ＨＤＤ１０ｂは、図２に示した機能を動作させるプログラムやＤＢを記憶する。
【0161】
プロセッサ１０ｄは、図２に示した各処理部と同様の処理を実行するプログラムをＨＤＤ１０ｂ等から読み出してメモリ１０ｃに展開することで、図２等で説明した各機能を実行するプロセスを動作させる。例えば、このプロセスは、情報処理装置１０が有する各処理部と同様の機能を実行する。具体的には、プロセッサ１０ｄは、取得部１５ａ、算出部１５ｂ、生成部１５ｃ、検出部１５ｄ等と同様の機能を有するプログラムをＨＤＤ１０ｂ等から読み出す。そして、プロセッサ１０ｄは、取得部１５ａ、算出部１５ｂ、生成部１５ｃ、検出部１５ｄ等と同様の処理を実行するプロセスを実行する。
【0162】
このように、情報処理装置１０は、プログラムを読み出して実行することで各種処理方法を実行する装置として動作する。また、情報処理装置１０は、媒体読取装置によって記録媒体から上記プログラムを読み出し、読み出された上記プログラムを実行することで上記した実施形態と同様の機能を実現することもできる。なお、この他の実施形態でいうプログラムは、情報処理装置１０によって実行されることに限定されるものではない。例えば、他のコンピュータまたはサーバがプログラムを実行する場合や、これらが協働してプログラムを実行するような場合にも、本発明を同様に適用することができる。
【0163】
このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ（Magneto－Optical disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することができる。
【符号の説明】
【0164】
１０ 情報処理装置
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 通信部
１４ 記憶部
１４ａ 計測データ記憶部
１４ｂ 流速指数分布記憶部
１４ｃ 機械学習モデル
１５ 制御部
１５ａ 取得部
１５ｂ 算出部
１５ｃ 生成部
１５ｄ 検出部
２０ 高炉
３０ 圧力センサ
４０ 温度センサ
５０ 炉内ガス
６０ ゾンデ
１００ 情報処理システム
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 通信部
１４ 記憶部
１４ａ 計測データ記憶部
１４ｂ 流速指数分布記憶部
１４ｃ 機械学習モデル
１５ 制御部
１５ａ 取得部
１５ｂ 算出部
１５ｃ 生成部
１５ｄ 検出部
２０ 高炉
３０ 圧力センサ
４０ 温度センサ
５０ 炉内ガス
６０ ゾンデ
１００ 情報処理システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】