一种风机管道堵塞情况的检测系统及检测方法与流程

本发明涉及水产养殖供氧系统检测，尤其涉及一种风机管道堵塞情况的检测系统及检测方法。

背景技术：

1、水产养殖供氧系统是保障养殖水体溶氧量、提升水产养殖成活率与产量的核心设备，目前主流供氧方式为风机通过主管路、分支管路向水下爆气孔输送空气，实现水体曝气增氧。在长期养殖过程中，水体中的藻类、饲料残渣、泥沙、水产排泄物等杂质极易附着、沉积在爆气孔及分支管路内壁，造成管路微孔堵塞，直接导致供氧压力异常、曝气均匀性下降、局部水体缺氧，严重时引发养殖水产应激、浮头、死亡，造成重大养殖损失。

2、现有风机管道堵塞检测及运维技术难以适配两类故障的差异化管控需求，存在诸多行业技术短板，例如：1.仅依靠风机出口单点压力传感器完成故障判别，无法识别早期轻微软性堵塞，故障漏判率高。2.无法区分软硬两类堵塞故障机理，不能精准定位故障管段与曝气点位，人工排查工作量大、运维效率低下。3.多采用人工清洗或全域吹扫作业，无分级清堵逻辑，易出现过度运维中断供氧、重度堵塞损坏风机管路的问题。4.水下检测探头易被淤泥、藻泥堵塞，造成监测数据漂移，进一步加剧系统误判、漏判。为此，我们提出了一种风机管道堵塞情况的检测系统及检测方法来解决以上问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种风机管道堵塞情况的检测系统及检测方法，其能够实现管道堵塞精准量化检测与故障点位定位，配合自动清堵运维、传感器自防护及工况安全互锁报警机制，能够在保障养殖系统连续稳定供氧的同时，降低设备运维与生产安全风险，大幅提升水下曝气供气系统运行稳定性和智能化管控水平。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种风机管道堵塞情况的检测系统，包括变频风机、主供气管路以及多组分布式分支管路，每组所述分支管路末端装配水下微孔爆气孔，还包括多维度感知模块、数据存储模块、智能控制模块、分级执行运维模块、多级分区警报模块；

4、所述多维度感知模块包括分布式压力传感器、流量传感器、防水振动传感器、视觉采集单元，每组所述分支管路的进气端、管路中段、管路末端均布设压力传感器与流量传感器，所述防水振动传感器分别固定于变频风机壳体、主供气管路及分支管路外壁，用于采集管内气流振动频谱以识别微孔早期轻微堵塞，所述视觉采集单元用于采集爆气孔曝气气泡形态；

5、所述数据存储模块用于存储压力数据及标定参数，内置多环境动态耦合压力-堵塞关联数据库，所述数据存储模块中存储有标定阶段建立的堵塞面积与压力值的映射关系数据；

6、所述智能控制模块分别与多维度感知模块、数据存储模块、分级执行运维模块、多级分区警报模块通讯连接，所述智能控制模块用于完成堵塞面积量化、故障点位定位、堵塞类型判别、分级调控指令输出及故障诱因溯源；

7、所述分级执行运维模块包括多组脉冲喷气清理组件、振动辅助除垢组件及分别控制多组分支管路的电动调节阀，所述分级执行运维模块配置三级堵塞预警控制逻辑，用于执行风压调速调控、分区脉冲清理、强制隔离清理作业；

8、所述多级分区警报模块配备声光警报体系，并配套多终端数据推送单元，用于根据管路堵塞等级输出分区预警、故障警报、紧急强警报信号。

9、优选地，所述多维度感知模块还包括环境感知传感器组，所述环境感知传感器组包括水温传感器与水体浊度传感器；

10、所述多维度感知模块还包括微型背压探头及水深变送器，所述微型背压探头安装于每条分支管路的最远端，采集管路末端静态气压，所述水深变送器布置于养殖池中部，采集水体深度，补偿水下静水压力对末端微型背压探头的数值干扰。

11、优选地，所述智能控制模块包括管路堵塞状况分析单元，用于对比同一时刻各分支管路上压力传感器的压力值，当某一分支管路的压力值超出其他分支管路压力均值的设定阈值时，判定该分支管路为堵塞高风险支路，并输出该分支管路的定位信息。

12、优选地，所述分级执行运维模块分级执行三类现场运维动作：

13、一级轻微堵塞工况：堵塞面积占比10%-30%，智能控制模块上调变频风机转速并微调分支管路的电动调节阀开度，依靠管路高速气流冲刷剥离软性堵塞杂质，系统不停机维持正常供氧；

14、二级中度堵塞工况：堵塞面积占比30%-60%，变频风机转速调控无法消除压力异常，启动对应故障分支管路上的脉冲喷气清理组件，通过间歇性高压气流震荡剥离顽固杂质，非故障分支管路维持常规供氧工况；

15、三级重度堵塞工况：堵塞面积占比＞60%，风压调控及脉冲清理失效，关闭故障分支管路电动调节阀完成管路隔离，联动脉冲喷气清理组件高压持续喷气+振动辅助除垢组件完成硬性堵塞清理。

16、优选地，所述智能控制模块还包括调控失效判定模块，当所述调控失效判定模块判定调控失效时，所述智能控制模块触发对应分支管路区域的声光警报体系。

17、优选地，所述声光警报体系分四色指示：绿色正常、黄色一级轻微堵塞、橙色二级中度堵塞、红色三级重度堵塞/风机故障。

18、优选地，所述多终端数据推送单元为gsm通信模块或4g/5g通信模块，将各管段压差、振动频谱、流量压力、故障代码实时上传云端，进行故障信息推送，同步显示堵塞支管编号、堵塞等级，并在紧急强警报触发时向预设的远程终端发送警报信息；

19、所述多级分区警报模块还包括安全互锁模块，在强警报状态下，所述安全互锁模块禁止远程复位操作，仅能通过现场物理复位按钮解除故障状态。

20、优选地，所述分级执行运维模块还包括传感器自清洁反吹组件，所述传感器自清洁反吹组件连通高压漩涡风机，定时对所有传感器取压接头进行高压吹扫，防止测压口藻泥堵塞。

21、本发明还公开了一种风机管道堵塞情况的检测系统的检测方法，运行上述检测系统进行检测，包括以下步骤：

22、s1、标定阶段：在标准常压工况下，以5%堵塞比例为梯度间隔，模拟爆气孔0%-100%全区间堵塞状态，采集各分支管路多点位压力数值、管路流量数值、压力波动速率原始数据，记录各堵塞面积下各压力传感器的稳态压力值；

23、s2、调控水温、水体浊度、风机转速多工况变量，采集不同养殖环境下压力参数与堵塞面积的对应关系数据；

24、s3、建立堵塞面积-管路压力-流量损耗-环境参数-风机工况标准化映射数据表，并存储于数据存储模块；

25、s4、所述智能控制模块在线检测：结合传感器实时压力值、压力变化速率、压力波动幅度，拟合计算爆气孔实际堵塞覆盖率；

26、比对同一主供气管路下多组分支管路的压力、流量参数差值，精准定位故障分支管路及管路前段、中段、末端堵塞区域；

27、结合压力波形特征与视觉采集单元气泡识别结果，区分藻类残饵附着型软性堵塞、泥沙淤积型硬性堵塞两类故障类型；

28、s5、所述分级执行运维模块分级执行三类现场运维动作；

29、s6、分级警报：当所述调控失效判定模块判定调控失效时，所述智能控制模块触发对应分支管路区域的声光警报体系。

30、本发明与现有技术相比，其有益效果为：

31、1、本系统依托多传感器融合采集、静压自适应补偿与多源数据交叉校核技术，有效消除水下水深、水温和浊度环境干扰，精准区分两类堵塞故障类型并量化堵塞面积，实现早期微弱堵塞故障预判和故障点位精准定位。

32、2、本系统搭建三级分级自愈运维体系，根据堵塞严重程度执行不停机自愈、分区脉冲清理、故障支路隔离清堵作业，在保障集约化水产养殖连续稳定供氧的前提下完成管路堵塞治理，同时配置传感器定时反吹防护结构，解决水下监测探头脏污数据漂移问题，降低设备后期运维成本。

33、3、本系统配合四色分区多级警报、云端多终端数据推送及紧急工况安全互锁逻辑，既实现全域设备无人值守智能化运维，又从硬件权限层面规避远程误操作、风机憋压爆管、养殖大面积缺氧等生产与设备安全风险。