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随着自动化技术的发展和我国高炉喷煤技术的普及应用，喷煤自动监控系统也日趋大型化和复杂化。如何稳定、均匀、准确地喷吹煤粉，维持炉温稳定、保证炉况顺行一直是设计喷煤监控系统的关注点，也是目前世界性的难题之一。高炉喷吹煤粉冶炼具有大幅度降低焦比、提高经济效益、减轻环境污染等优点，是当今冶炼生产中比较先进的工艺过程。目前，高炉喷煤是冶炼系统大力推广的一项节能降耗的新工艺。采用此技术可大大降低高炉的焦煤比，显著提高经济效益，并带来减少污染、改善炉况的有力作用。
高炉喷煤监控系统具有一定的先进性，其节能和环保效果得到普遍认同，也是我国炼铁技术进步的核心标志之一。本课题研究的目的是：减少人力投入，降低人工成本，大大减轻工人劳动强度；对高炉喷煤系统进行监测和控制，实现对煤粉喷吹过程的自动监测、控制和管理，对煤粉喷吹量的有效调节、控制，优化高炉炉况；有效提高喷煤系统的稳定性和可靠性、消除人为因素对系统造成的不利影响，不断提高喷吹量；提高整体生产管理水平，实现系统操作室监控，增强企业竞争力。该课题完成后在确保系统安全可靠、经济运行，提高生产效率和经济效益等方面有着及其重要的现实意义。
本课题从高炉喷煤系统的工艺要求入手，对高炉喷煤自动监控系统的下位机领域进行了研究。基于单片机应用实现了系统电机的启停检测和逻辑控制，系统压力、温度的检测及各阀门的逻辑控制，同时，为了更精确的调节煤粉喷吹量，在煤粉称重系统的数据软件处理中应用了人工神经网络方法，降低了煤粉相对测量误差。而且，应用智能控制技术对煤粉喷吹量进行调控，使喷吹均匀、稳定，高炉风口煤粉喷吹获得最佳效果。最后总结了实验室、现场调试经验和优化修改方法。具体内容如下：
介绍了高炉喷煤系统的工艺过程，根据系统的工艺要求，监控系统设计包括喷煤量的调节与煤粉喷吹过程的监控，构成了完整的煤粉喷吹监控系统。
分析、比较了现代监控系统设计方案的优缺点，并阐述了本系统的监控方案：系统采用高可靠性、高性能比的单片机+上位机(PC机)显示器的方式。
研究了喷煤自动监控系统的硬件系统及其接口电路设计。系统的核心器件采用三片型号为AT89C51的单片机，AT89C51是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，有40个引脚，32个外部双向输入/输出(I/O)端口，并带有1个全双工串行通信口。其中，两个CPU共用一个数据存储器。分别负责各传感器的数据采集、处理和阀门的逻辑控制、调节等多任务。并通过232/485通讯模块与PC机进行远程数据通讯，实现操作人员在操作室里掌握和控制喷煤系统的运行。
研究了喷煤自动监控系统的软件设计。设计采用嵌入式、专为51系列单片机编写的多任务操作系统Small RTOS51为开发平台，各部分子程序在主监控程序RTOS的统一调度之下，实现各任务相互之间的通信等。应用子程序采用易于阅读、修改和移植的模块化设计，开发了监控、采样、通讯等功能模块。同时，分析了单片机软件的设计思想、编程方法和技巧，给出了流程图和部分源程序。
研究了煤粉喷吹量的调节和控制。通过对高炉煤粉喷吹系统各环节工艺要求及煤粉喷吹量各调节方式的分析，指出煤粉喷吹量调节系统是一个动态、时变、随机干扰严重的多输入单输出非线性对象。分析煤粉喷吹量计量和控制技术的现状，目前煤粉喷吹量调节控制系统存在计量信号不准确、控制规律无自适应性等问题。指出针对存在的这些问题，首先，运用人工神经网络方法对称重传感器数据进行软件处理，提高煤粉称重的准确性和精确性，为精确地调节喷吹量提供了条件。作为人工智能的神经网络是信息科学的最新成就，虽然是对人脑处理信息等功能的简单而粗糙的模拟，但在很多科学研究和实际工程领域已显示了强大的作用，并得到广泛应用。而且运用智能控制与常规PID控制相结合，形成所谓的智能PID控制。对电子秤称重信号、总管煤粉流量计的煤粉瞬时流量和规则库的查询值等进行处理，尽可能地实现了煤粉喷吹的均匀、稳定。智能控制是专家控制和模糊控制技术结合，采用模糊化信息建立起专家控制规则库，采用专家推理机制实现喷煤量调节的自动控制。控制规则是源于专家和操作工人长期工作经验的总结。随着微处理机的普及，智能控制已经在越来越多的控制领域得到了很好的应用。它有着传统经典控制技术难以达到的控制效果。
在设计开发过程中，硬件部分和软件部分都运用了抗干扰技术，使设计的监控系统性能运行稳定，使用效果好。
系统通过实验室调试，证实了系统的可行性。对调试的方法和遇到的问题进行了总结并作了适当修改。项目现场调试过程中，针对遇到的的问题提出了可行性的解决策路并进行了修改。
系统设计结合了电磁兼容、嵌入式系统、通讯、人工神经网络、智能控制等相关技术实现了高炉喷煤自动监控系统。
通过该系统的研制和应用，节约了成本，降低了工人劳动强度，提高了控制精度，完全满足山西桃园钢铁有限公司提出的技术要求和需要达到的技术指标，为企业提高了经济效益。