尽管新能源的开发层出不穷,但石油依然是最重要、使用最多的资源。油田注水作业是采油过程中重要的工艺之一,目的是为油层补充能量。注水系统大多由离心泵与电机组成,只有保证机泵正常工作,采油工作才能安全高效进行,因此对设备工作状态监控的研究越来越多的受到人们重视。本文针对现在注水机泵监控系统存在的实时处理能力不强、精度不高等问题展开了研究,构建了一种基于子空间分解的工况诊断系统。本文针对油田的注水机泵组,首先搭建了一套完整的硬件平台,主要包括基于三轴加速度传感器ADXL345和微处理器STM32F030的数据采集模块以及基于微处理器STM32F407的数据处理模块,针对实际需求完成了采集和通信相应芯片的选型及版图绘制。然后进行了系统中使用算法的介绍与仿真分析,应用信号平滑、滤波和频谱转换对振动信号进行预处理,将振动加速度信号转换成位移信号,再使用子空间分解算法处理该位移信号,最终分析出机泵振动的特征频率。由于不同的故障会导致机泵产生不同的振动特征频率,因此可以根据分析的结果判断注水机泵的工作情况。经过现场实验证明,本文中提出的系统电路工作稳定,满足了预先的设计要求,能够实现对振动信号的采集、处理和工况诊断的功能。