CN108982594A - 检测周期自适应设定的ert污染检测系统及设定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了检测周期自适应设定的ERT污染检测系统及设定方法，包括：电法仪，所述电法仪与若干个检测电极连接，若干个检测电极按照选定检测点在待检测区域布置；待检测区域在地面的选定点供电建立电场；电法仪根据检测周期向每个检测电极发出检测信号；所述检测电极根据检测周期对地表相应检测点的视电阻率进行测量，并将测量结果上传给电法仪；电法仪根据当前周期与前一周期的测量结果，对下一测量的周期进行自适应动态调整，电法仪根据调整后的检测周期向检测电极发出检测信号。

Description

检测周期自适应设定的ERT污染检测系统及设定方法

技术领域

本发明涉及污染检测领域，具体涉及检测周期自适应设定的ERT污染检测系统及设定方法。电阻率成像法(Electrical Resistivity Tomography，简称ERT)。

背景技术

ERT测量的目的是通过在地表进行测量推断出地下介质的电阻率分布，从而进一步确定地下介质分布。ERT测量通过向地下介质注入稳定电流，建立稳定的人工电场，通过仪器测量其电场的大小，进而研究电场的分布规律，推断地下电阻率的分布状况，从而获得地下介质的信息。现阶段ERT常用的装置有：温纳装置，偶极装置，三极装置等。

与传统的钻孔取样化学分析方法相比，采用ERT方法进行环境检测具有快速、无损以及低成本的特点，近年来开始广泛应用于场地污染状况评估、填埋场渗漏检测以及土壤修复监控等领域。在采用ERT方法对填埋场等场地进行渗漏检测时，检测周期的合理设置是关系到系统复杂性以及有效性的重要问题，检测周期过大，不利于及时发现渗漏，反之，检测周期过小，会造成系统没有意义的重复检测，消耗过多的资源。并且，由于污染物在土壤中转移、扩散和渗透是一个复杂的动态过程，固定的周期设置不能及时反应场地状况。

发明内容

本发明的目的在于提出一种检测周期自适应设定的ERT污染检测系统及设定方法，以解决上述背景技术中提到的不足。

为解决上述问题，本发明第一方面提出检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，实现检测周期的自适应，能够实现对污染场地更准确的实时检测。

检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，包括：

电法仪，所述电法仪还分别与若干个供电电极和若干个检测电极连接，若干个检测电极按照选定检测点在待检测区域布置；电法仪预先设定检测模式、检测周期的调整步长以及初始检测周期；根据预先设定检测模式和初始检测周期，电法仪向供电电极供电建立电场，向所有检测电极发出检测信号，检测电极对地表相应检测点的电势进行测量，并将测量结果上传给电法仪；电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整，电法仪根据调整后的检测周期再向所有检测电极发出检测信号。

所述检测模式，包括：温纳装置模式、偶极装置模式或三极装置模式等。

进一步的，电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整的具体步骤为：

电法仪根据测量得到的电势数据集，计算得到不同点位的视电阻率数值，构成当前检测的视电阻率数据集；

电法仪计算当前检测周期与前一个检测周期的每一个点位的视电阻率差值；将所有点位的差值构成视电阻率差值集合；

根据视电阻率差值集合，计算视电阻率差值的平均值和视电阻率差值的方差；

计算视电阻率差值的方差与视电阻率差值的平均值的比值，将比值大于设定阈值的所有视电阻率数据构成视电阻率变化数据集；

根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值；

根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔。

进一步的，根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值的具体步骤为：

首先，计算视电阻率变化数据集中数据个数；

其次，计算视电阻率变化数据集中数据个数与总的测量点位数比值，记为第一比值；

再次，判断第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值；

如果第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为：视电阻率变化数据集中的每个元素值求和后，将求和的结果与视电阻率差值的平均值进行求比值，将比值与检测周期的调整步长求乘积；乘积的结果即为检测周期变化值；

如果第一比值小于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为零。

进一步的，根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔的具体步骤为：

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最大限值；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最小限值，但是小于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果小于周期调整最小限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最小限值。

为解决上述问题，本发明第二方面提出ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，实现检测周期的自适应，能够实现对污染场地更准确的实时检测。

ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，包括：

将电法仪与若干个供电电极和若干个检测电极连接，若干个检测电极按照选定检测点在待检测区域布置；电法仪预先设定检测模式、检测周期的调整步长以及初始检测周期；根据预先设定检测模式和初始检测周期，电法仪向供电电极供电建立电场，向所有检测电极发出检测信号，检测电极对地表相应检测点的电势进行测量，并将测量结果上传给电法仪；电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整，电法仪根据调整后的检测周期再向所有检测电极发出检测信号。

进一步的，电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整的具体步骤为：

电法仪根据测量得到的电势数据集，计算得到不同点位的视电阻率数值，构成当前检测的视电阻率数据集；

电法仪计算当前检测周期与前一个检测周期的每一个点位的视电阻率差值；将所有点位的差值构成视电阻率差值集合；

根据视电阻率差值集合，计算视电阻率差值的平均值和视电阻率差值的方差；

计算视电阻率差值的方差与视电阻率差值的平均值的比值，将比值大于设定阈值的所有视电阻率数据构成视电阻率变化数据集；

根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值；

根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔。

进一步的，根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值的具体步骤为：

首先，计算视电阻率变化数据集中数据个数；

其次，计算视电阻率变化数据集中数据个数与总的测量点位数比值，记为第一比值；

再次，判断第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值；

如果第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为：视电阻率变化数据集中的每个元素值求和后，将求和的结果与视电阻率差值的平均值进行求比值，将比值与检测周期的调整步长求乘积；乘积的结果即为检测周期变化值；

如果第一比值小于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为零。

进一步的，根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔的具体步骤为：

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最大限值；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最小限值，但是小于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果小于周期调整最小限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最小限值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过设置合理的检测周期，一方面可以即时发现待检测污染区域的污染问题，另外一方面，还可以节省电法仪的能耗，避免消耗过多的资源。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的流程框图；

图2为本发明一种ERT检测系统实施案例流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1所示，ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，包括：

将电法仪与若干个检测电极连接，若干个检测电极按照选定检测点在待检测区域布置；待检测区域在地面的选定点供电建立电场；电法仪根据检测周期向每个检测电极发出检测信号；检测电极对地表相应检测点的电势进行测量，并将测量结果上传给电法仪；

1)检测电极采集第n-1和第n个周期T_n-1，T_n的视电阻率数据集，统计其采样点数K，并记录其每个点位的视电阻率数值

2)计算两个检测周期T_n-1，T_n中相同点位的视电阻率差值构成视电阻率差值集合{Δρ_i}，并计算其平均视电阻率差值其计算公式如下所示：

其中：Δρ_i为相邻两个检测周期T_n-1，T_n中第i个点位的视电阻率差值；K为总的测量点位数。

3)计算相邻两个检测周期T_n-1，T_n中视电阻率差值集合的方差，记为 并统计满足的视电阻率差值数据，构成视电阻率变化集{θ_i}，α为视电阻率变动系数，统计视电阻率变化集中数据个数，记为m。

4)计算检测周期更新值ΔT，其计算公式如下：

其中：T_d为检测周期的调整步长，η₀为周期更新启动阈值。

5)更新检测周期T_n+1为：

其中：T_max，T_min为其周期调整最大最小限值。

如图2所示，提供一种ERT检测系统实施案例，该实施例用于确定填埋场周边区域ERT检测系统的检测周期设定，包括以下步骤：

S1：ERT检测系统使用地表测线测量，在填埋场四周沿着测线在地表布置检测电极，并将电极连接到测量电法仪。

S2：设定初始参数，检测装置类型为温纳，视电阻率变动系数为0.1，检测周期最大值为30天，最小值为1天，周期更新启动阈值为0.05，基本检测周期调整步长为1天，初始检测周期设定初始检测周期T＝7天。

S3：在第n个采样周期，采用设定的检测装置进行ERT检测，每次测量得到1个点位的视电阻率数据，经过多次测量，得到第n个周期的视电阻率集合。

S4：联合第n-1次的视电阻率集合，计算两个检测周期T_n-1，T_n中相同点位的视电阻率差值构成视电阻率差集合{Δρ_i}。

S5：计算该集合的平均值以及各点位数据的方差

其中：Δρ_i为相邻两个采样周期T_n-1，T_n中相同采样点的视电阻率差值；K为总的采样点数；为相邻两个检测周期T_n-1，T_n中各点位的视电阻率差值集合的方差

S6：统计方差大于阈值即的视电阻率差值数据，构成视电阻率变化集{θ_i}，，统计视电阻率变化集中数据个数，记为m。计算检测周期更新值ΔT：

其中：T_d为基本采样周期调整步长，η₀为周期更新启动阈值，此处设置为1天。

S7：更新检测周期T_n+1为：

其中：T_max，T_min为周期调整最大最小限值。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，其特征是，包括：

电法仪，所述电法仪还分别与若干个供电电极和若干个检测电极连接，若干个检测电极按照选定检测点在待检测区域布置；电法仪预先设定检测模式、检测周期的调整步长以及初始检测周期；根据预先设定检测模式和初始检测周期，电法仪向供电电极供电建立电场，向所有检测电极发出检测信号，检测电极对地表相应检测点的电势进行测量，并将测量结果上传给电法仪；电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整，电法仪根据调整后的检测周期再向所有检测电极发出检测信号。

2.如权利要求1所述的检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，其特征是，

电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整的具体步骤为：

电法仪根据测量得到的电势数据集，计算得到不同点位的视电阻率数值，构成当前检测的视电阻率数据集；

电法仪计算当前检测周期与前一个检测周期的每一个点位的视电阻率差值；将所有点位的差值构成视电阻率差值集合；

根据视电阻率差值集合，计算视电阻率差值的平均值和视电阻率差值的方差；

计算视电阻率差值的方差与视电阻率差值的平均值的比值，将比值大于设定阈值的所有视电阻率数据构成视电阻率变化数据集；

根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值；

根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔。

3.如权利要求2所述的检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，其特征是，

根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值的具体步骤为：

首先，计算视电阻率变化数据集中数据个数；

其次，计算视电阻率变化数据集中数据个数与总的测量点位数比值，记为第一比值；

再次，判断第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值；

如果第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为：视电阻率变化数据集中的每个元素值求和后，将求和的结果与视电阻率差值的平均值进行求比值，将比值与检测周期的调整步长求乘积；乘积的结果即为检测周期变化值；

如果第一比值小于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为零。

4.如权利要求2所述的检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，其特征是，

根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔的具体步骤为：

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最大限值；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最小限值，但是小于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果小于周期调整最小限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最小限值。

5.如权利要求1所述的检测周期自适应设定的ERT污染检测系统，其特征是，

所述检测模式，包括：温纳装置模式、偶极装置模式或三极装置模式。

6.ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，其特征是，包括：

将电法仪与若干个供电电极和若干个检测电极连接，若干个检测电极按照选定检测点在待检测区域布置；电法仪预先设定检测模式、检测周期的调整步长以及初始检测周期；根据预先设定检测模式和初始检测周期，电法仪向供电电极供电建立电场，向所有检测电极发出检测信号，检测电极对地表相应检测点的电势进行测量，并将测量结果上传给电法仪；电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整，电法仪根据调整后的检测周期再向所有检测电极发出检测信号。

7.如权利要求6所述的ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，其特征是，

电法仪根据当前检测周期与前一个检测周期的测量结果和检测周期的调整步长，对下一个检测周期进行自适应动态调整的具体步骤为：

电法仪根据测量得到的电势数据集，计算得到不同点位的视电阻率数值，构成当前检测的视电阻率数据集；

电法仪计算当前检测周期与前一个检测周期的每一个点位的视电阻率差值；将所有点位的差值构成视电阻率差值集合；

根据视电阻率差值集合，计算视电阻率差值的平均值和视电阻率差值的方差；

计算视电阻率差值的方差与视电阻率差值的平均值的比值，将比值大于设定阈值的所有视电阻率数据构成视电阻率变化数据集；

根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值；

根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔。

8.如权利要求7所述的ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，其特征是，

根据视电阻率变化数据集和检测周期的调整步长，计算出检测周期变化值的具体步骤为：

首先，计算视电阻率变化数据集中数据个数；

其次，计算视电阻率变化数据集中数据个数与总的测量点位数比值，记为第一比值；

再次，判断第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值；

如果第一比值是否大于等于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为：视电阻率变化数据集中的每个元素值求和后，将求和的结果与视电阻率差值的平均值进行求比值，将比值与检测周期的调整步长求乘积；乘积的结果即为检测周期变化值；

如果第一比值小于设定的周期更新启动阈值，则检测周期变化值为零。

9.如权利要求7所述的ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，其特征是，

根据检测周期变化值，计算下一个检测周期的检测周期时间间隔的具体步骤为：

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最大限值；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果大于等于周期调整最小限值，但是小于周期调整最大限值，则下一个周期的测量时间间隔为当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果；

如果当前周期时间间隔与检测周期变化值求和后的结果小于周期调整最小限值，则下一个周期的测量时间间隔为周期调整最小限值。

10.如权利要求6所述的ERT污染检测系统的检测周期自适应设定方法，其特征是，

所述检测模式，包括：温纳装置模式、偶极装置模式或三极装置模式。