在石油、石化企业中,广泛采用管式加热炉进行石油与石化产品的生产加工,管式加热炉是整个生产过程的关键设备。目前,国内石化企业常用的管式加热炉热工参数检测手段对检测到的数据缺乏综合分析及利用,由技术人员对检测参数及数据进行离线分析,提出的解决方案通常具有一定的滞后性,难以实现保持加热炉运行在较好状态的要求,难以满足加热炉优化节能及节能降耗的要求。本文从这一工业实际应用需求出发,首先根据管式加热炉现场监测数据的需要,确定了系统组成总体结构,然后论述了以W78E516作为微控制器,外围配以串行通信接口电路、A/D转换电路、I/O输入输出电路,所实现的现场数据采集节点硬件设计,并应用C51单片机高级语言编写相应的烟气含量、排烟温度采集、参数指标计算数据处理等软件程序。应用人机界面以人机交互的方式通过单片机串行通信方式实现加热炉现场采集数据的动态显示,利用石化管式加热炉专业技术人员长期以来总结的加热炉诊断及调炉专家经验,实现了加热炉运行状态评估分析以及调炉决策支持,为现场操作人员的调炉操作提供建议和依据。本文根据石化远距离在线监测系统进一步研究的要求,通过对多种无线传输方式的分析对比,采用Zigbee无线传输技术利用单片机对外提供的接口,通过无线网络转换模块,采集现场数据信号到上位机,并根据系统无线传输的要求进行了单片机和上位机的通信程序设计。本文利用专家系统的思想,进一步优化构建管式加热炉运行优化系统,分析了管式加热炉运行优化系统结构与组成,进行了系统知识库的构建以及系统推理机制的设计,并利用Visual Basic6.0和Access软件进行了系统软件设计,实现了无线传输数据的动态显示,加热炉参数指标计算以及调炉决策支持的功能,经实验室研究和现场调试、测试满足设计要求,达到了优化管式加热炉运行以及节能、降耗、减排的目的。