抽油井无线传感器网络太阳能示功仪硬件设计*

裴忠民，李贻斌，徐 硕

（1.山东大学控制科学与工程学院，山东 济南 250061;2.中国科学技术信息研究所信息技术支持中心，北京 100038）

0 引言

基于杆式抽油机抽油是当前石油生产的主要工艺形式［1］。示功图是分析井下抽油泵运行状况、计算原油开采量及进行故障诊断的重要依据［2～4］。由于抽油井多分布在沼泽、沙漠、盆地等野外偏远地区，当前我国大部分油田对示功图的采集还依赖于人工巡检和有线网络监测手段，自动化程度相对较低。

电子示功仪是采集抽油井工矿数据、获取抽油井示功图的主要仪器，依赖于抽油井自动化监测系统的发展变化，电子示功仪的演进也经历了传统示功仪、便携式示功仪和新一代网络化示功仪3个阶段。传统示功仪多采用拉线式和角位移传感器测量实现，仪器笨重，断头率高［5］;便携式示功仪的无绳化设计便于携带［6］，但要求定期充电且网络接入方式单一;随着新能源技术、无线传感器网络（wireless sensor networks，WSNs）技术在工业领域应用的不断深入［7］，研究新一代示功仪，构建面向抽油井工矿数据实时监测的无线传感器网络系统已成为当前油田信息化领域研究的热点问题［8］。

本文针对当前示功仪设备普遍存在的充电维护困难、网络接入功能弱化等问题，设计实现了新一代一体化太阳能示功仪，构建了一个面向抽油井工况监测的无线传感器网络，并在长庆油田试运行。

1 抽油井工况监测无线传感器网络架构

1.1 抽油井工况监测无线传感器网络架构

为实现对抽油井示功图、冲程、机电设备参数等工矿数据的实时采集、分析与监测，本文首先构建了一个抽油井工况监测无线传感器网络。……