地震救援结构安全监测机器人技术领域
本发明涉及应用视频监控系统及多种传感监测技术领域，特别是一种地震救援结
构安全监测机器人。
背景技术
我国地震灾害多发，往往造成大面积的建筑物坍塌和人员伤亡。灾害发生之后，快
速派遣专业救援人员在遭受地震破坏导致建（构）筑物破坏、倒塌而发生人员被困或压埋的
现场开展地震灾害紧急救援是最为重要的事情。在通过各种技术搜索确定幸存者位置，并
清理废墟、创造通道从而救出幸存者的过程中，救援队面临的地震救援现场环境复杂多变，
不但有大量震后破坏或倒塌的建筑废墟，还有余震、地震次生灾害等众多危险因素。在具体
建筑废墟作业点实施救援行动时，主要有结构损坏坠落、建筑废墟及支撑稳定性不足因外
界扰动发生二次坍塌、余震或次生灾害突发等危险，这些危险给救援人员及幸存者带来了
巨大的安全威胁，也会阻碍救援工作快速有效地进行。
现阶段的灾难救援机器人多用于搜救环节，重点着眼于环境适应、地面通过和信
号传输等能力的发展。建筑结构变形监测方面，则有视频图像检测技术、激光检测技术、电
磁超声检测技术、多种传感器组成的结构监测网络等，但多需要专业人士持多种类型工具
进行监测，难以适应地震灾害现场救援的需求。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出了一种地震救援结构安全监测机器
人，可为地震救援现场的救援人员提供一定的技术支撑，为救援人员和被困人员的双安全
提供帮助。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种地震救援结构安全监测机器人，包括固定底座，所述固定底座包括固定支架，所述
固定支架上设有升降平台；所述固定底座的左侧设有视频图像采集装置，所述固定底座的
中间位置设有激光监测装置，所述激光监测装置的左端设有图像特征提取装置，所述激光
监测装置左侧下部设有预警报警装置；所述激光监测装置的上方设有环境监测装置，所述
环境监测装置的上方设有结构变形监测装置；所述固定底座的右下角设有水平和竖向校准
装置，所述水平和竖向校准装置的上方设有操作面板，所述操作面板的左侧设有电池仓，所
述电池仓的右侧分别设有图像传送器和无线通信单元。
进一步的，所述视频图像采集装置包括一摄像头滑轨，所述摄像头滑轨上设有若
干摄像头转动升降支座，每一所述摄像头转动升降支座上均设有摄像头。
进一步的，所述激光监测装置包括一激光传感器滑轨，所述激光传感器滑轨上设
有一传感器旋转支架，所述传感器旋转支架上设有激光位移传感器。
进一步的，所述环境监测装置包括一GPS装置，所述GPS装置的右侧设有加速度测
量装置。
进一步的，所述结构变形监测装置位于固定底座的上部，所述结构变形监测装置
包括：
裂缝检测器，用于监测地震后建筑、构件和支撑的裂缝状况；
倾斜角度监测器，用于监测地震后建筑、构件和支撑的倾斜角度；
位移检测器，用于监测地震后建筑、构件和支撑的位移状况；
建筑损坏等级分类器，用于汇总裂缝检测器、倾斜角度监测器和位移检测器的监测数
据，并计算损坏判定结果，并将判定结果信号发送到预警报警装置。
进一步的，所述环境监测装置包括：
GPS装置，用于自动记录监测作业时的GPS坐标；
加速度测量装置，用于测量装置本身相较于地面的加速度变化，并将实时信号传入到
预警报警装置。
进一步的，所述预警报警装置包括：
报警判断装置，用于接收处理完毕的数据，根据设定好的标准进行判断；
声音报警器，用于接收报警判断装置发出的报警信号，并立刻发出警示声进行报警；
灯光报警器，用于接收报警判断装置发出的报警信号，并立刻通过灯光变化进行示警；
报警信号发送装置，用于接收报警判断装置发出的报警信号，并立刻将视频图像处理
结果和报警等级通过无线通信单元发布到移动终端。
本发明的有益效果：通过对视频图像识别技术、激光检测技术和智能移动技术以
及多类传感器进行集成，实现了在线对建筑结构、构件、支撑的裂缝、挠度、倾斜角度等变形
进行持续监测。通过GPS和传感器装置，能够实现对所处场地环境扰动的监测。在对数据进
行处理并智能判断后，能够利用声音、灯光进行第一时间的报警，还能利用报警信号发装
置、图像传送器和无线通信单元向指挥部或其它终端传递现场信息。本发明具备一定的续
航能力和智能环境识别能力，具有良好的环境适应性。本发明能够使地震救援现场的救援
人员有一定的技术支撑，为救援人员和被困人员的双安全提供帮助。
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，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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
得其它的附图。
图1是根据本发明实施例所述的一种地震救援结构安全监测机器人的整体结构俯
视图；
图2是根据本发明实施例所述的一种地震救援结构安全监测机器人的整体结构仰视
图；
11、第一摄像头；12、第二摄像头；13、摄像头滑轨；14、第一摄像头转动升降支座；15、第
二摄像头转动升降支座；16、图像特征提取装置；21、激光位移传感器；22、激光传感器滑轨；
23、传感器旋转支架；31、裂缝检测器；32、倾斜角度监测器；33、位移检测器；34、建筑损坏等
级分类器；41、GPS装置；42、加速度测量装置；51、报警判断装置；52、声音报警器；53、灯光报
警器；54、报警信号发送装置；6、固定底座；61、固定支架；62、升降平台；63、电池仓；64、图像
传送器；65、无线通信单元；66、水平和竖向校准装置；67、操作面板。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的
范围。
如图1-2所示，本发明实施例所述的一种地震救援结构安全监测机器人，包括固定
底座6，所述固定底座6包括固定支架61，所述固定支架61上设有升降平台62；所述固定底座
6的左侧设有视频图像采集装置，所述固定底座6的中间位置设有激光监测装置，所述激光
监测装置的左端设有图像特征提取装置16，所述激光监测装置左侧下部设有预警报警装
置；所述激光监测装置的上方设有环境监测装置，所述环境监测装置的上方设有结构变形
监测装置；所述固定底座6的右下角设有水平和竖向校准装置66，所述水平和竖向校准装置
66的上方设有操作面板67，所述操作面板6的左侧设有电池仓63，所述电池仓63的右侧分别
设有图像传送器64和无线通信单元65。
其中，所述视频图像采集装置用于实时采集现场图像特征，并将数据发送至结构
变形监测装置；所述激光监测装置用于监测不同测量点的距离，并将数据发送至结构变形
监测装置；所述结构变形监测装置用于接收视频图像采集装置和激光监测装置监测的信号
数据，并同时配合监测地震后建筑、构件和支撑的裂缝、倾斜和位移变化，并将监测到的数
据信息处理汇总至等级分类器，从而计算损坏判定结果；所述环境监测装置用于自动记录
监测作业时的GPS坐标，并测量监测装置本身相较于地面的加速度变化，并将实时信号传入
到预警报警装置；所述预警报警装置用于接收结构变形监测装置和环境监测装置处理后的
信号，并根据预先设定的判断标准进行报警判断；所述水平和竖向校准装置66用于对监测
机器人进行建筑结构监测的位置和高度进行调整；所述图像传送器64和无线通信单元65用
于与移动终端通信连接，将图像特征传送至移动终端；操作面板67用于实现操作人员与监
测机器人互动；所述电池仓63用于安置为装置提供电力的电源。
所述的固定支架61和升降平台62可以将所述的监测机器人架构在适合进行建筑
结构监测的地方并调整高度，并利用水平和竖向校准装置66能够保证整个装置在监测时的
准确性。
所述视频图像采集装置包括摄像头滑轨13，所述摄像头滑轨13竖直设置于固定底
座6的左侧，所述摄像头滑轨13上设有两个摄像头转动升降支座，第一摄像头转动升降支座
14上均设有第一摄像头11，第二摄像头转动升降支座15上均设有第二摄像头11。通过嵌入
摄像头滑轨13来实现相对水平距离的调整、通过升降支座本身实现高度和夹角调整的第一
摄像头11、第二摄像头12能够实现视频图像的采集，采集到图像后，信号首先传递到图像特
征提取装置16中进行去模糊、去抖动等操作进行视频图像特征提取。
所述激光监测装置包括激光传感器滑轨22，所述激光传感器滑轨22水平设置于固
定底座6的中间位置，所述激光传感器滑轨22上设有传感器旋转支架23，所述传感器旋转支
架23上设有激光位移传感器21。所述激光位移传感器21能够通过激光发射器利用向不同方
向投射激光，来检测到不同测量点的距离。
所述结构变形监测装置包括：裂缝检测器31，用于监测地震后建筑、构件和支撑的
裂缝状况；倾斜角度监测器32，用于监测地震后建筑、构件和支撑的倾斜角度；位移检测器
33，用于监测地震后建筑、构件和支撑的位移状况；建筑损坏等级分类器34，用于汇总裂缝
检测器31、倾斜角度监测器32和位移检测器33的监测数据，并计算损坏判定结果，并将判定
结果信号发送到预警报警装置5。
图像特征提取装置16和激光位移传感器21所得到的数据经过信号发送到结构变
形监测装置3中的裂缝检测器31、倾斜角度检测器32、位移检测器33中，经上述检测器处理
后的数据汇总至建筑损坏等级分类器中34，计算后得出损坏判定结果，然后将信号发送到
预警报警装置5中。
所述环境监测装置包括：GPS装置41，用于自动记录监测作业时的GPS坐标；加速度
测量装置42，用于测量装置本身相对于地面的加速度变化，并将实时信号传入到预警报警
装置5。
报警判断装置51接收处理完毕的数据，根据设定好的标准进行判断，一旦测量数
据超过阀值，则将报警信号发送到声音报警器52、灯光报警器53和报警信号发送装置54中。
声音报警器52在接收报警判断装置51发出的报警信号后，立刻发出警示声进行报警；灯光
报警器53在接收报警判断装置51发出的报警信号后，立刻通过灯光变化进行示警；报警信
号发送装置54在接收报警判断装置51发出的报警信号后，立刻将视频图像处理结果和报警
等级通过无线通信单元发布到设定好的手机等移动终端。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过对视频图像识别技术、激光检测技
术和智能移动技术以及多类传感器进行集成，实现了在线对建筑结构/构件/支撑的裂缝、
挠度、倾斜角度等变形进行持续监测。通过GPS和传感器装置，能够实现对所处场地环境扰
动的监测。在对数据进行处理并智能判断后，能够利用声音、灯光进行第一时间的报警，还
能利用报警信号发送装置、图像传送器和无线通信单元向指挥部或其它终端传递现场信
息。
本发明具备一定的续航能力和智能环境识别能力，具有良好的环境适应性。本发
明能够使地震救援现场的救援人员有一定的技术支撑，为救援人员和被困人员的双安全提
供帮助。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精
神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。