0 引言

    高壓電線上纏繞的異物是高壓輸電網(wǎng)絡線路故障的主要原因之一，其帶來的短路事故占到外力破壞引致事故的一半以上^[1]。因此，對輸電線上異物的及時清除是電力行業(yè)非常重視的問題。傳統(tǒng)使用輔助工具進行人工清除的做法^[2-3]效率較低；而使用無人機^[4-5]、掛線機器人^[6-8]等進行清除的方法操控難度較大，自損率高，且容易帶來次生危害。近年來，使用二氧化碳激光從地面遠距離清除電線上異物的方法^[9]憑借便于運輸、操作方便、清除迅速、對輸電線纜的安全性^[10]等優(yōu)點逐漸成為一種主流的清理方式。

    在激光異物清除裝置中，對激光指向、焦點、功率等的控制決定了工作的精準度和效率，因此其控制部分的硬件和算法至關(guān)重要。針對清除任務中涉及的算法，例如視頻識別^[11]、聚焦^[12]、清除方式^[13]等，很多研究者已進行過深入研究。但從已發(fā)表的研究成果來看，大多數(shù)的研究基于集驅(qū)動、控制、運算、操作界面于一體專用平臺(工控機等)進行，大部分的設備也使用專用的工控機作為控制系統(tǒng)硬件的核心。然而，在實際激光異物清除的任務中，絕大部分控制并不涉及復雜計算的大數(shù)據(jù)量的通信，無需高性能的計算平臺來完成；同時，便攜智能電子設備(如智能手機、平板電腦等)在今天已經(jīng)非常普及，這些設備不僅能夠提供異物清除任務所需要的顯示反饋和人機接口，其算力也能夠勝任較為復雜的計算任務。如果使用通用便攜終端實時控制激光異物清除裝置，相比現(xiàn)有的一體化控制系統(tǒng)而言，能提供如下便利：

    (1)使用模塊化結(jié)構(gòu)，將操控/顯示和機械/電子控制分離，便于硬件系統(tǒng)的維護；

    (2)使用通用設備實現(xiàn)系統(tǒng)的操控和顯示，提高系統(tǒng)適應性，降低了系統(tǒng)的成本；

    (3)將計算壓力轉(zhuǎn)移到通用設備中，大幅降低了機械/電子部分的硬件需求，降低了前端的成本；

    (4)利用智能終端的網(wǎng)絡功能，可進一步將復雜計算轉(zhuǎn)移到云/邊緣進行，大幅提高了系統(tǒng)的靈活度；

    (5)控制方法/算法相關(guān)的改動僅需要進行軟件升級，且可以在線進行。

    基于這樣的想法，本文提出并實現(xiàn)了一種利用便攜智能終端控制的激光異物清除系統(tǒng)的設計方案，并詳述了各部分的設計細節(jié)。

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作者信息:

楊  波，劉傳利，吳英迪，蔡亞芬

(中國信息通信研究院 泰爾系統(tǒng)實驗室，北京100045)