一种卷尺类监测仪器的辅助观测装置及方法与流程

本发明属于卷尺类监测仪器的观测，特别是涉及一种卷尺类监测仪器的辅助观测装置及方法。

背景技术：

1、在土石坝、路基填方、建筑物地基加固等各类土木工程建设中，土体内部沉降和地下水位作为重要的两个监测参数，观测数据的及时性和准确性一直备受各方关注，而其观测作业操作繁琐，耗费时间和人力较多，并且在作业现场的复杂环境下，难以保证观测质量。由于电测水位计原理简单，作业量较小，以下主要讨论土体内部沉降监测作业。

2、土体内部沉降监测通常采用水管式沉降仪、电磁式沉降仪等监测仪器设备，其中电磁式沉降仪从填筑开始就进行监测，可以监测分层沉降量、分层压缩量和累积沉降量，具有全时空沉降变形监测的优点。其安装方法与原理如下：

3、以土石坝应用场景为例进行说明，通常在土石坝填筑之前，把沉降管底部埋入基岩或结构物等变形相对稳定部位，在沉降管外壁安装基准盘之后，沿竖直方向接长沉降管，每隔一定高度安装沉降环，沉降环与土体紧密接触并能沿沉降管外壁做滑动位移，观测沉降变形时，从管口放入电磁式沉降仪探头，当沉降仪探头到达沉降环所在位置时，探头与沉降环之间产生电磁感应，通过电缆将信号传输到孔口的接收仪表，通过沉降仪卷尺测量探头与孔口的距离即可获得沉降环的位置，多次测量即可获得沉降环的位移，即沉降量。

4、长期以来，在电磁沉降管的沉降变形观测作业中，因为难以实现平视沉降管口进行读尺，从而导致容易引入较大误差，此外还存在容易损伤卷尺，操作繁琐，耗费人力较多等缺点。详细说明如下：

5、首先，在读取电磁式沉降仪的卷尺部分标尺刻度时，需要刚好平视沉降管口，但是沉降管口往往高于观测者平视高度，或者低于观测者高度，观测者需要通过爬上梯子、弯腰俯身等一定的身体调整才勉强平视管口。在实际工程环境下，更多的情况是，由于观测者身处高强度的工作环境中，不愿意进行这样的身体调整，更愿意使自己的身位高出管口，管口大概位于其腰部以下，以便于上拉和下放电磁式沉降仪，还有经过数次精细调整，使得探头刚好处于电磁环感应范围的上边缘或下边缘，然后用手指掐住此时卷尺大约与管口平齐的位置，最后从管口拉起卷尺到面前合适位置，观察手指掐住的地方对应卷尺刻度值，并完成读数。

6、这个过程中，往往由于三个方面的问题，特别容易引入较大的操作误差：第一，手指掐卷尺或者在管口边缘翻折卷尺进行读数的方法，容易造成读数不准确。第二，难以保证卷尺各次对齐管口进行读数的位置始终一致，当管口边沿不平整的情况下，容易造成卷尺读数不一致。第三，在反复提拉、下放卷尺，确认各个沉降环与管口的准确距离，仔细读取卷尺刻度等一系列精细操作过程中，会快速消耗观测者的精力和耐心，容易出现读数精度不高甚至错误。

7、其次，手指掐卷尺或者在管口边缘翻折卷尺的方法，也很容易损伤卷尺，影响电磁式沉降仪的观测精度，缩短其使用寿命。

8、此外，当沉降管口比较高的时候，需要专门安排一名人员负责扶梯子、另外一名人员负责记录，耗费人力较多。在有的情况下，沉降管刚加长之后，观测者即使站上梯子，达到了高空作业标准，也够不到管口，观测者无法通过调整身位进行观测，只能缺测，严重影响沉降观测的连续性和及时性。

技术实现思路

1、基于以上背景，本发明提出一种卷尺类监测仪器的辅助观测装置与方法，主要针对上述问题，对传统卷尺类监测仪器的观测作业进行一系列改进，具有提高观测精度、操作简便、节省人力等优势。

2、为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种卷尺类监测仪器的辅助观测装置，它包括支撑结构，支撑结构的顶部固定有支撑立杆，支撑立杆的顶部安装有滑轮；卷尺类监测仪器的卷尺绕过滑轮的顶端，卷尺的另一端穿过设置在观测管顶端的管口对齐装置，管口对齐装置上安装有摄像头，摄像头采用通讯方式与观测者的移动终端设备相连，并进行卷尺的读数。

3、所述管口对齐装置包括细端、粗端和挡板，细端配合安装在观测管的中心孔；细端、粗端和挡板三者均在同一方向开设有观测槽，用于放入卷尺进行观测。

4、所述细端的底端和粗端的顶端，并位于观测槽两端头所在部位分别设置有用于限制卷尺中心位置的导轮机构，导轮机构包括固定导轮和活动导轮，用于限制卷尺在提升和下放过程中的活动范围，保证卷尺贴近挡板的观测槽，活动导轮能够打开和关闭，打开后才能放入卷尺，关闭后能够与固定导轮形成一个由导轮封闭起来的矩形框，限制卷尺的平面活动范围。

5、所述挡板平放于观测管管口，获得与管口对齐的平面，用于安装摄像头。

6、所述观测管的底端通过接头连接有沉降环，沉降环之间设置有探头。

7、所述摄像头采用有线或者无线通讯方式与移动终端设备相连。

8、所述卷尺类监测仪器采用电磁式沉降仪或者电测水位计；相应的所述观测管采用电磁沉降管或者水位观测管。

9、采用一种卷尺类监测仪器的辅助观测装置进行观测的方法，包括以下步骤：

10、步骤一，打开卷尺类监测仪器，取出探头，绕过支撑立杆顶端的滑轮后，再把卷尺放入管口对齐装置的观测槽内，并关闭其活动导轮，使卷尺穿过管口对齐装置的中心部位，卷尺类监测仪器的探头位于管口对齐装置的下部，由于探头比管口对齐装置的活动导轮和固定导轮形成的封闭框大，由此，探头能够吊起管口对齐装置；

11、步骤二，在管口对齐装置的挡板上安装固定摄像头，使摄像头基本平视观测槽内的卷尺，将摄像头连接上移动终端设备，观测者能够通过移动终端设备实时观察摄像头所拍摄的观测槽内卷尺，以及卷尺与挡板所对应的准确刻度；

12、步骤三，在待测观测管附近架起带有三脚架的支撑结构，锁定三脚架，使之稳固竖立于观测管旁边，并且使支撑结构顶部的滑轮处于适当位置，让管口对齐装置能够顺利插入观测管的管口，此外探头及卷尺能够基本竖直进入观测管；

13、步骤四，观测者按照传统沉降观测方法，上提和下放卷尺类监测仪器的探头，依次读取各个沉降环到管口的距离读数，完成观测；这个过程中，观测者借助辅助观测装置，能够轻松平视远高于其身高的管口，并且在安全的操作环境下，上提或下放探头，仔细观察卷尺对齐管口的刻度，也能够在探头到达目标位置之后，通过移动终端设备抓拍卷尺及观测槽的实景图像，进行放大仔细观察和留档保存。

14、本发明有如下有益效果：

15、1、本发明通过对传统卷尺类监测仪器的观测作业进行一系列改进，具有提高观测精度、操作简便、节省人力等优势。

16、2、本发明通过上述的支撑结构提供稳定可靠的操作支架，在其顶部安装滑轮，用于上提和下放卷尺，并且便于调整管口对齐装置获得平视观测管管口的高度和角度，最终由观测者的移动终端设备通过有线或无线连接上平视管口的摄像头，读取卷尺刻度读数。

17、3、本发明的管口对齐装置是由细端、粗端和挡板组成的管状装置，用于插入观测管，并且使得挡板紧贴管口，获得与管口对齐的平面，并且可以在挡板上安装摄像头。因为需要分别适用于观测管的管子主体和接头两种尺寸的管口，所以设置了细端和粗端。

18、4、本发明的装置管口对齐装置挡板的作用主要是获得平齐于观测管口的平面，为摄像头提供安装平台，其次是定位卷尺到管口中心，以排除传统人工做法中，每次平视管口读取卷尺刻度位置不固定所造成的误差。