0 引言

高压电线上缠绕的异物是高压输电网络线路故障的主要原因之一，其带来的短路事故占到外力破坏引致事故的一半以上^[1]。因此，对输电线上异物的及时清除是电力行业非常重视的问题。传统使用辅助工具进行人工清除的做法^[2-3]效率较低；而使用无人机^[4-5]、挂线机器人^[6-8]等进行清除的方法操控难度较大，自损率高，且容易带来次生危害。近年来，使用二氧化碳激光从地面远距离清除电线上异物的方法^[9]凭借便于运输、操作方便、清除迅速、对输电线缆的安全性^[10]等优点逐渐成为一种主流的清理方式。

在激光异物清除装置中，对激光指向、焦点、功率等的控制决定了工作的精准度和效率，因此其控制部分的硬件和算法至关重要。针对清除任务中涉及的算法，例如视频识别^[11]、聚焦^[12]、清除方式^[13]等，很多研究者已进行过深入研究。但从已发表的研究成果来看，大多数的研究基于集驱动、控制、运算、操作界面于一体专用平台(工控机等)进行，大部分的设备也使用专用的工控机作为控制系统硬件的核心。然而，在实际激光异物清除的任务中，绝大部分控制并不涉及复杂计算的大数据量的通信，无需高性能的计算平台来完成；同时，便携智能电子设备(如智能手机、平板电脑等)在今天已经非常普及，这些设备不仅能够提供异物清除任务所需要的显示反馈和人机接口，其算力也能够胜任较为复杂的计算任务。如果使用通用便携终端实时控制激光异物清除装置，相比现有的一体化控制系统而言，能提供如下便利：

(1)使用模块化结构，将操控/显示和机械/电子控制分离，便于硬件系统的维护；

(2)使用通用设备实现系统的操控和显示，提高系统适应性，降低了系统的成本；

(3)将计算压力转移到通用设备中，大幅降低了机械/电子部分的硬件需求，降低了前端的成本；

(4)利用智能终端的网络功能，可进一步将复杂计算转移到云/边缘进行，大幅提高了系统的灵活度；

(5)控制方法/算法相关的改动仅需要进行软件升级，且可以在线进行。

基于这样的想法，本文提出并实现了一种利用便携智能终端控制的激光异物清除系统的设计方案，并详述了各部分的设计细节。

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作者信息:

杨 波，刘传利，吴英迪，蔡亚芬

(中国信息通信研究院 泰尔系统实验室，北京100045)