石油井架钢结构是石油开发的重大基础性设施,其安全性对整个钻机系统的工作性能、可靠性及寿命影响很大。随着服役年限的增加,在环境侵蚀、材料老化和载荷等长期效应的作用下,不可避免地使得其可靠度下降且易引发灾难性的事故。本课题针对这一现状,以ZJ70型石油井架钢结构实验室模型为研究对象,设计并实现了基于小波包能量分量曲率差损伤识别的石油井架健康监测系统,系统可在井架服役期间进行远程实时监测,对石油井架钢结构的损伤具有较高的识别度,从而保证了结构在服役期间的安全性。主要工作内容如下:结合石油井架钢结构的特点及具体形式,研究了石油井架健康监测系统的系统性能需求及主要设计方案和设计思路,根据系统所需功能及技术发展趋势,选择相应的系统模式。应用有限元分析软件建立石油井架钢结构有限元模型,以右前立柱为例提取了结构在冲击载荷和随机载荷的未损伤与损伤状态下结构响应信息,为后续验证损伤识别方法提供了参考依据;研究了小波和小波包分析的基本理论,根据石油井架健康监测系统所需的高效、快速处理数据的特点,选取符合要求的小波基函数,介绍了基于小波包能量分量曲率差的石油井架钢结构损伤识别方法,并基于数值仿真模拟的方法验证了该方法的可行性。使用LabVIEW图形化编程语言开发平台并联合MATLAB数学分析软件进行混合编程,设计开发石油井架健康监测系统,利用该系统对ZJ70型石油井架钢结构实验室模型进行模拟实验,通过设置不同的损伤形式测试系统运行的可靠性,并采用远程监测和控制的方式验证系统在远程测试中所表现的性能。