矿热炉是冶金工业中广泛使用的设备,在冶炼过程中需要消耗大量电能和矿石原料,并且在各冶炼参数监测与调整不到位时,将会产生较多有害的废气和废料。由于冶炼时需要将矿热炉三相电极插入炉料中进行埋弧操作,准确检测炉内三相电极位置一直是矿热炉运行监测技术研究的难点和热点。尤其是近年来对冶金企业节能降耗要求越来越高,市场竞争也愈加激烈,有效快捷的矿热炉运行监测和节能降耗技术在广大冶金企业中有着巨大的市场需求。人工智能和云平台技术的发展为矿热炉的运行监测和节能降耗提供了新的解决方案。本文研究了基于云平台与磁探测的矿热炉运行监测技术,在有限元仿真模型分析、优化的基础上,提出一种基于矿热炉外磁场信号的电极位置非接触式检测方法,建立多个矿热炉电极位置检测模型,实现矿热炉二次侧电流检测设备结构优化,并根据具体方法构建相应的矿热炉电极位置检测系统和罗氏线圈优化系统。将云平台和物联网技术应用于矿热炉监测领域,为冶金企业提供了一种新型的矿热炉运行监测解决方案。主要工作如下:（1）构建一种矿热炉仿真模型,通过电磁场仿真分析与检测位置优化,确定矿热炉外磁场信号检测位置的数量和具体方位,并实现矿热炉二次侧电流检测设备的优化设计。通过多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics,结合矿热炉实际运行情况,构建矿热炉几何模型,对矿热炉材料参数和电路进行设置,完成对矿热炉电磁场的有限元仿真计算。在矿热炉电磁场仿真分析结果的基础上,对矿热炉外不同位置磁信号进行研究和比较,确定矿热炉外磁场信号检测位置的数量和具体方位,从而完成对传感器检测位置的优化。此外,完成矿热炉二次侧电流检测设备（罗氏线圈及积分器）的仿真分析和优化,结合改进遗传算法,实现罗氏线圈结构优化设计,并构建了罗氏线圈优化系统。（2）构建多个矿热炉电极位置检测模型,并集成至同一系统,建立矿热炉电极位置检测系统。在矿热炉电磁场仿真分析、传感器位置优化的基础上,研究偏最小二乘回归分析和多种神经网络算法,构建多个矿热炉电极位置检测模型,结合模拟退火算法（SA）、粒子群算法（PSO）对检测模型进行优化,提高模型的检测精度,并对不同的检测模型进行性能对比。将上述模型集成至同一系统,构建矿热炉电极位置检测系统,完成矿热炉电极位置非接触式检测方法的研究。（3）针对矿热炉安全生产、节能降耗的需求,结合矿热炉及检测设备的仿真和优化结果,设计一种基于研华ADAM-5510M控制器和网际组态软件Web Access的矿热炉远程监测系统。将ADAM-5510M控制器和采集模块（ADAM-5017H、ADAM-5081）与罗氏线圈、交流电压变送器、编码器、功率因数变送器等检测设备相结合,完成矿热炉现场检测设备端的构建,实现对矿热炉铜管电流、二次侧电压、电极移动距离等矿热炉重要冶炼参数的检测。在矿热炉现场检测设备端的基础上,结合Web Access完成矿热炉远程监测系统中上位机系统的开发。通过对Web Access Dashboard的进一步编辑和开发,完成矿热炉远程监测系统移动端。建立的矿热炉远程监测系统实现了参数监测、超限报警、趋势查询、报表发送等各类监测功能,并提供多种客户端,具有较好的实用性和适应性。（4）完成矿热炉运行监测云平台系统的设计与构建。结合WISE-Paa S云平台的Datahub、Dashboard、Saa S Composer、AIFS（AI Framework Service）等模块,实现矿热炉重要冶炼参数实时监测,建立可视化监测界面,并通过云平台等相关技术,将矿热炉远程监测系统、矿热炉电极位置检测系统的主要功能整合至矿热炉运行监测云平台系统,完成矿热炉运行监测云平台系统移动客户端的开发,实现矿热炉运行实时监测、超限报警、冶炼参数具体显示、能耗预测、电极位置检测等一系列功能。本文深入研究了基于云平台与磁探测的矿热炉运行监测技术,结合多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics、网际组态软件Web Access和多种编程工具,实现了矿热炉及检测设备的电磁场仿真分析和优化设计,完成了矿热炉远程监测系统、矿热炉电极位置检测系统和矿热炉运行监测云平台系统,并将各类监测功能在云平台系统中进行整合,实现了对矿热炉运行状态和冶炼参数的远程准确监测。该系统进一步减少了监测设备和监测距离的限制,能够较精确地非接触式检测矿热炉三相电极位置,与传统矿热炉监测系统相比,在远程监测维护、电极位置检测、客户端数量和功能种类等方面有着明显优势。该系统能够有效提高矿热炉运行的稳定性和安全性,并能为节能降耗、预测性维护和诊断提供数据支撑,具有一定的应用前景和实用价值。