CN109839250B - 防渗层的漏洞检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种防渗层的漏洞检测系统，包括：在填埋场的垃圾堆体表面上延第一测线布设的多个传感器，多个传感器分别连接到信号处理设备；在填埋场的垃圾堆体表面上布设的第一电极，在填埋场外布设的第二电极，第一电极和第二电极与电源连接；第一电极可在垃圾堆体表面上延第二测线移动，第二测线平行于第一测线。多个传感器用于检测第一电极在第二测线上的任一位置时产生的多个电势信号；信号处理设备用于根据多个电势信号中最大电势信号对应的位置与第一电极所处的位置之间的关系，确定填埋场底部铺设的防渗层的漏洞位置，从而实现防渗层的漏洞情况的准确检测。

Description

防渗层的漏洞检测系统

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种防渗层的漏洞检测系统。

背景技术

随着经济的快速增长，固体废物产生量呈递增趋势，大量产生的固体废物对环境造成污染的潜在危险性是不可忽视的。目前，填埋是固体废物集中处置的主要手段，随着固体废物产生量的递增，填埋场数量仍将持续增长。

在对固体废物进行填埋处理时，为防止对地下水、土壤等造成二次污染，需要在填埋场铺设防渗层，以将填埋场内外隔离，防止填埋场中的污染物渗滤液进入土壤及地下水，防渗层的合成材料主要采用高密度聚乙烯(HDPE)。

在填埋场建设以及运营过程中，极易因施工质量或堆体沉降、酸碱腐蚀、光化学氧化等原因，造成防渗层出现渗漏，因此，对运行后的垃圾填埋场防渗层进行完整性检测和破损定位极为重要。

发明内容

本发明实施例提供一种防渗层的漏洞检测系统，用以实现对防渗层的漏洞情况的准确检测。

本发明实施例提供一种防渗层的漏洞检测系统，包括：

在填埋场的垃圾堆体表面上延第一测线布设的多个传感器，所述多个传感器分别连接到信号处理设备；

在所述填埋场的垃圾堆体表面上布设的第一电极，在所述填埋场外布设的第二电极，所述第一电极和所述第二电极与电源连接；

所述第一电极可在所述垃圾堆体表面上延第二测线移动，所述第二测线平行于所述第一测线；

所述多个传感器，用于检测所述第一电极在所述第二测线上的任一位置时产生的多个电势信号；

所述信号处理设备，用于根据所述多个电势信号中最大电势信号对应的位置与所述第一电极所处的位置之间的关系，确定所述填埋场底部铺设的防渗层的漏洞位置。

基于本发明实施例，在对填埋场底部铺设的防渗层进行漏洞检测时，可以通过多轮测量的方式检测防渗层是否存在漏洞以及漏洞的位置。其中，所谓多轮测量是指每轮在填埋场的垃圾堆体表面上设定不同的第一测线以及与第一测线平行设定的第二测线。针对任一轮测量过程来说，延第一测线布设多个传感器，多个传感器分别连接到信号处理设备。另外，在填埋场的垃圾堆体表面上布设第一电极，在填埋场外布设的第二电极，第一电极和第二电极与电源连接，并且，第一电极可延第二测线移动。基于上述传感器和电极布设情况，当第一电极当前位于第二测线上的某位置时，此时，可以通过沿第一测线等间隔布设的多个传感器检测到多个电势信号，信号处理设备进而可以根据多个电势信号中最大电势信号对应的位置与第一电极当前所处的位置之间的关系，以确定防渗层是否存在漏洞以及漏洞位置。

由于当防渗层出现漏洞时，污染物渗滤液进入土壤，电源产生的电流就会以填埋场内的垃圾、漏洞、以及漏洞下方的土壤为导电介质形成回路，多个传感器感知到的多个电势信号强度会发生明显变化，而该多个电势信号中强度最大的电势信号的位置与漏洞位置、第一电极的位置有关联，因此，基于最大电势信号对应的位置与第一电极所处的位置之间的关系，可以准确定位出防渗层的漏洞位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种防渗层的漏洞检测系统的组成示意图；

图2为本发明实施例提供的一种防渗层的漏洞检测系统的工作过程的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

另外，下述各方法实施例中的步骤时序仅为一种举例，而非严格限定。

图1为本发明实施例提供的一种防渗层的漏洞检测系统的组成示意图，如图1所示，该系统可以包括：

在填埋场的垃圾堆体表面上延第一测线布设的多个传感器，多个传感器分别连接到信号处理设备。在填埋场的垃圾堆体表面上布设的第一电极，在填埋场外布设的第二电极，第一电极和第二电极与电源连接。

第一电极可在垃圾堆体表面上延第二测线移动，第二测线平行于第一测线。

多个传感器，用于检测第一电极在第二测线上的任一位置时产生的多个电势信号。

信号处理设备，用于根据多个电势信号中最大电势信号对应的位置与第一电极所处的位置之间的关系，确定填埋场底部铺设的防渗层的漏洞位置。

其中，上述电源可以是高压直流电源。第一电极和第二电极可以通过导线分别连接在电源的正极、负极。

多个传感器比如可以是电压传感器。多个传感器还可以是多个电极(称为检测电极)，此时，为了检测上述电势信号，还可以在填埋场外布设一个电极作为参考电极，多个检测电极分别与参考电极联接，进而联接到信号处理设备。

其中，当第一电极位于某位置时，多个传感器此时检测到的多个电势信号可以是简单地由多个传感器各自检测到的电势信号构成，也可以是对多个传感器各自检测到的电势信号进行插值拟合得到的结果。当由多个传感器各自检测到的电势信号构成时，各电势信号对应的位置即为检测到该电势信号的传感器的位置，由于每个传感器的位置可以预先测定，因此各电势信号对应的位置是可知的。当对多个传感器各自检测到的电势信号进行插值拟合得到多个电势信号时，同样地，由于每个传感器的位置是可知的，插值位置也可知，因此各电势信号对应的位置是可知的。

为更清楚地理解本发明实施例提供的防渗层的漏洞检测系统的工作过程，结合图2来进行说明。

图2中示意了一个矩形的填埋场，并且，为了便于描述，图中示意了该填埋场对应的坐标系。由此可知，当填埋场的底部铺设的防渗层出现漏洞的时候，需要确定出漏洞所对应的X轴方向的位置坐标以及Y轴方向的位置坐标，从而得到漏洞的定位结果。

实际检测过程中，可以先后分别进行X轴方向的检测和Y轴方向的检测，以最终确定漏洞位置。

假设先进行X轴方向的检测，此时，第一测线和第二测线都是平行于X轴方向的。实际上，往往需要在X轴方向上进行多轮的检测，才能检测出防渗层是否存在漏洞，以及漏洞对应的X轴方向上的位置坐标。每轮检测过程中的差异仅体现为每轮检测时所采用的第一测线和第二测线发生了更新，比如，第一轮检测过程中第一测线对应的Y轴方向坐标值为Y1，此时第二测线对应的Y轴方向坐标值假设为Y1+a，a为正数，则第二轮检测过程中第一测线移至Y轴方向坐标值为Y1+b，b大于a，此时，第二测线对应的Y轴方向坐标值假设为Y1+b+a。

基于此，如图2中所示，以X轴方向设定的任意一对第一测线和第二测线为例来介绍如何进行防渗层的漏洞检测。

其中，假设上述多个传感器比如为图2中示意的S1～Sk这k个传感器，k大于1，图2中示意的是12个传感器。

这k个传感器可以等间隔地布设在第一测线上，相邻传感器之间的间隔距离可以合理设定，比如为1米。

第二测线与第一测线平行设定。实际应用中，可选地，可以根据填埋场当前的垃圾厚度来设定第二测线与第一测线之间的距离，比如，第一测线与第二测线之间的距离小于H，H为垃圾厚度。其中，可选地，可以设定第一测线与第二测线之间的距离为

基于该设定，可以在计算次数与漏洞检测结果的准确度之间得到很好的折中。

第一电极，可以沿图2中示意的第二测线等间距地进行移动，假设预设移动步长为d，d可以兼顾检测精度而合理设定，比如也设置为1米左右。一般地，d应设置为小于垃圾厚度H。

一般地，为了保证检测准确度，传感器之间的间隔距离一般小于或等于第一电极的移动步长。

实际检测过程中，可以控制第一电极沿第二测线从一端逐次移动到另一端。在每移动一次到达某位置时，多个传感器检测第一电极在当前位置时所对应的多个电势信号。

可以理解的是，当防渗层没有漏洞时，由于防渗层的高阻作用，填埋场内的第一电极与填埋场外的第二电极之间不会形成电流回路，此时，多个传感器检测不到电势信号或者电势信号强度极其微弱。而当防渗层出现漏洞的时候，污染物渗滤液进入土壤，电源产生的电流就会以填埋场内的垃圾、漏洞、以及漏洞下方的土壤为导电介质形成电流回路，多个传感器感知到的多个电势信号强度会发生明显变化，此时，可以根据多个电势信号中最大电势信号对应的位置与第一电极所处的位置之间的关系，确定漏洞位置。

具体地，在实际检测过程中，可以先将第一电极放置在第二测线的一端，假设该位置对应的X轴方向的坐标为X₁₁,当将第一电极放置在X₁₁时，给多个传感器通电，此时多个传感器检测到第一组电势信号，之后给多个传感器断电。之后，按照预设移动步长d将第一电极移动至X₂₁处，X₂₁＝X₁₁+d，重新给多个传感器通电，此时多个传感器检测到第二组电势信号，之后给多个传感器断电。以此类推，直到第一电极移动至第二测线的另一端位置X_N1处，此时得到第N组电势信号。

此后，如果沿Y轴方向按照一定距离比如上述举例的b值多次更新第一测线和第二测线，继而按照上述过程进行第二轮检测，以此类推。

假设X轴方向一共进行了M轮检测，M大于1，则可以获得M*N组电势信号，当多个传感器为图2中示意的k个传感器时，每组电势信号中至少包含k个电势信号强度值。

从而，如果经过上述M轮检测后发现，M*N组电势信号中电势信号强度值均为0或者是接近于0的极小值，则认为防渗层不存在漏洞。

相反地，如果发现连续的某几组电势信号中的电势信号强度值较高，则说明防渗层出现了漏洞。此时，针对这几组电势信号来说，信号处理设备可以根据每组电势信号中最大电势信号即具有最大强度值的电势信号所对应的位置以及采集到相应一组电势信号时第一电极所处的位置之间的关系，确定漏洞位置。

具体来说，若在第一电极延第二测线从一端向另一端移动的过程中，信号处理设备分析出上述最大电势信号对应的位置与第一电极所处的位置之间的关系呈现如下特征：第一电极在第一距离范围内移动时，第一电极所处的位置与多个传感器检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置相等；第一电极在第一距离范围之后的第二距离范围内移动时，第一电极所处的位置与多个传感器检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置不相等；第一电极在第二距离范围之后的第三距离范围内移动时，第一电极所处的位置与多个传感器检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置相等，则确定防渗层的漏洞位置对应于第一距离范围和第三距离范围中的最小距离范围。

结合图2举例来说明上述定位漏洞位置的过程。上述第一距离范围、第二距离范围和第三距离范围可以是沿图2示意的X轴方向连续排列的三个距离范围。下面仅以第一距离范围对应的距离长度大于第三距离范围对应的距离长度为例进行说明，第一距离范围对应的距离长度小于第三距离范围对应的距离长度的情况与之类似，不赘述。

假设：第一电极位于图2中的X₁₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L1；第一电极位于图2中的X₂₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L2；第一电极位于图2中的X₃₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L3；第一电极位于图2中的X₄₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L4；第一电极位于图2中的X₅₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L5；第一电极位于图2中的X₆₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L6；第一电极位于图2中的X₇₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L7；第一电极位于图2中的X₈₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L8；第一电极位于图2中的X₉₁位置时，检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置为L9。基于该假设，如果分析发现L1＝X₁₁，L2＝X₂₁，L3＝X₃₁，L4＝X₄₁，L5≠X₅₁，L6≠X₆₁，L7≠X₇₁，L8＝X₈₁，L9≠X₉₁，即在第一距离范围[X₁₁,X₄₁]内，第一电极所处的位置与多个电势信号中最大电势信号对应的位置相等，在第二距离范围[X₅₁,X₇₁]内，第一电极所处的位置与多个电势信号中最大电势信号对应的位置不相等，在第三距离范围(X_71,81]极所处的位置与多个电势信号中最大电势信号对应的位置相等，并且第一距离范围大于第三距离范围，则确定防渗层的漏洞位置对应于第三距离范围(X_71,81]。

经过大量测试发现，一般地，第一距离范围和第三距离范围中的最大距离范围大于2H，其中，H为垃圾厚度，可以测定。第二距离范围大于d，且小于或等于2H。第一距离范围和第三距离范围中的最小距离范围小于或等于d。本实施例中，上述最大距离范围、最小距离范围是指对应的距离长度最长的距离范围所对应的距离长度。

值得说明的是，实际检测过程中，并非一定要在第一电极沿第二测线从一端已经移动到另一端之后，才对本次移动过程中产生的多组电势信号进行上述位置关系的分析。而是可以在每得到一组电势信号后，即记录该组电势信号中的最大电势信号对应的位置与此时第一电极所处的位置是否一致的记录，而此时，为了进一步提高漏洞位置的定位准确度，信号处理设备还可以在第一距离范围大于2H时，在后续的移动过程中，尤其是在出现第一电极当前所处的位置与此时采集到的最大电势信号对应的位置不相等的情况后，调低后续第一电极的移动步长，因为该变化趋势往往意味着漏洞位置在不远处。

本发明实施例中之所以能够以上述方式进行漏洞检测，是因为发明人通过大量试验发现如下规律：

以X轴方向为例来说，第一测线上电势信号的分布：在第一电极远离漏洞(两者之间X轴方向距离大于2H)时，第一测线上的电势信号分布能准确的反应第一电极的位置，即最大电势信号对应的位置与第一电极的位置重合；当第一电极逐渐靠近漏洞的过程中(d＜两者之间X轴方向距离≤2D)，第一测线上电势信号的分布同时受漏洞位置和第一电极位置的影响，不能准确的反应出第一电极的位置，即最大电势信号对应的位置与第一电极的位置不重合；当第一电极位置与漏洞接近(两者之间X轴方向距离≤d)，并最终重合时，第一测线上的电势信号分布又能准确反应出第一电极的位置，即最大电势信号对应的位置与第一电极的位置再次重合，而此时第一电极的位置即第一测线上最大电势信号对应的位置，亦即为漏洞的位置(X坐标)。

也就是说，上述第一电极沿平行于X轴方向的第二测线进行移动的过程中，在第一电极与漏洞间X轴方向的距离(LSD)＞2H时，最大电势信号对应的位置与第一电极的位置重合；当d＜LSD≤2H时，最大电势信号对应的位置不与第一电极的位置重合；当0＜LSD≤d时，最大电势信号对应的位置再次与第一电极的位置重合。据此可以对局部区域内是否存在漏洞，以及漏洞的准确位置进行判断。

在进行完X轴方向上的检测后，接下来可以进行Y轴方向的检测，以得到漏洞对应的Y轴坐标范围。检测过程类似，只是此时第一测线和第二测线更新为平行于Y轴方向。

综上，基于本发明实施例提供的防渗层漏洞检测方案，可以准确地定位出防渗层的漏洞位置。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种防渗层的漏洞检测系统，其特征在于，包括：

在填埋场的垃圾堆体表面上延第一测线布设的多个传感器，所述多个传感器分别连接到信号处理设备；

在所述填埋场的垃圾堆体表面上布设的第一电极，在所述填埋场外布设的第二电极，所述第一电极和所述第二电极与电源连接；

所述第一电极可在所述垃圾堆体表面上延第二测线移动，所述第二测线平行于所述第一测线；

所述多个传感器，用于检测所述第一电极在所述第二测线上的任一位置时产生的多个电势信号；

所述信号处理设备，用于根据所述多个电势信号中最大电势信号对应的位置与所述第一电极所处的位置之间的关系，确定所述填埋场底部铺设的防渗层的漏洞位置；

所述信号处理设备，用于若在所述第一电极延所述第二测线从一端向另一端移动的过程中，分析出所述关系呈现如下特征：所述第一电极在第一距离范围内移动时，所述第一电极所处的位置与所述多个传感器检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置相等；所述第一电极在所述第一距离范围之后的第二距离范围内移动时，所述第一电极所处的位置与所述多个传感器检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置不相等；所述第一电极在所述第二距离范围之后的第三距离范围内移动时，所述第一电极所处的位置与所述多个传感器检测到的多个电势信号中最大电势信号对应的位置相等，则确定所述防渗层的漏洞位置对应于所述第一距离范围和所述第三距离范围中的最小距离范围。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一距离范围和所述第三距离范围中的最大距离范围大于2H，其中，H为垃圾厚度。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二距离范围大于d，且小于或等于2H，其中，H为垃圾厚度，d为小于H的预设距离。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一电极以所述d进行等间距移动。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一距离范围和所述第三距离范围中的最小距离范围小于或等于所述d。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号处理设备，用于若所述第一距离范围大于2H，则调低所述第一电极的移动步长。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其特征在于，所述第一测线与所述第二测线之间的距离小于H，H为垃圾厚度。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一测线与所述第二测线之间的距离为

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