随着石油工业的迅速发展,传统的人工操作远远不能满足现代化石油生产的要求。为了增加原油产量、降低人工劳动强度、提高生产效率和油田管理水平,目前最有效的措施是将远程实时监控系统应用于油田生产。本文以油田自动化生产为研究背景,以油井远程监控系统为研究对象,开展游梁式抽油机远程示功仪的研究,以高性能的嵌入式处理器为核心,嵌入式实时操作系统为基础,采用多种传感器技术、无线数据通信技术,建立合理的数据处理算法,开发了一种抽油机远程示功仪。主要研究成果如下: 通过分析油田生产的特殊要求,研究了油井监控系统总体结构,提出远程示功仪数据远传的方法。根据抽油机远程示功仪的性能指标和功能要求,设计了示功仪的组成结构,并详细讨论远程示功仪的电磁兼容性。 以嵌入式处理器ARM为核心,实现了抽油机远程示功仪的硬件设计,完成传感器与信号处理电路、人机交互、不间断电源、电动机控制、通信模块接口设计,并使该硬件系统具有多种传感器和通信接口。 完成了抽油机远程示功仪的软件设计。基于ARM软件开发平台,以C语言和汇编语言为编程工具,实现整个监控软件的设计。根据软件的功能,引入三层软件设计的思想,以μC/OS-Ⅱ操作系统作为系统的核心,设计中间件层和用户任务层,分析了用户任务之间的通信机制。分层设计使软件有较强的可扩展性。 开展基于神经网络的抽油机示功图数据处理研究,分析了大量示功图数据传输和现有通信网络的矛盾,引入基于神经网络的曲线拟合算法,提出一种示功图数据压缩算法,获得较好的效果。 通过河南油田实际运用表明,抽油机远程示功仪能够经受野外恶劣条件的考验,实现对油井及其环境参数的实时监测,保证良好的通信连接,工作稳定,满足设计要求。