一种便携式激光清洗在线控制方法及系统

技术领域

本申请涉及计算机软件、激光清洗领域，具体而言，涉及一种便携式激光清洗在线控制方法及系统。

背景技术

目前大多数无人值守变电站中的高压隔离开关由于长期暴露在大气环境中，受到自然界的冷、热、风、雨、雾、雪、冰、霜、日晒、沙尘、潮气以及大气中的污秽等因素影响，会对高压隔离开关的各部件造成不同程度的损害，由此产生的腐蚀和锈蚀会影响其设备性能，包括导致转动和传动连接卡滞而分合闸不到位，操作力增大，造成瓷瓶损伤和断裂；也可使机械传动部件强度下降而发生变形或损坏；锈蚀还会造成导电系统接触不良和导电性能减弱而发生过热等安全隐患。

机械刷除法及化学除锈方法,工程庞大而复杂,而且锈粉及除锈剂不仅有害于工人的身体健康,并且严重污染环境。激光除锈是激光清洗技术的一个重要应用领域,与机械除锈、化学除锈等传统除锈方法相比，具有以下特点：清洁度远高于传统清洗工艺；适用范围广泛,如桥梁、电视发射塔、高压输电线路的铁架等高架建筑物的表层锈蚀、镀锌板表面的红锈、铜材表面的氧化层等；通过调控激光器工艺参数,在不损伤基材表面的基础上,可以有效去除锈迹，使表面复旧如新；激光除锈设备可多次使用，且运行成本低，主要为激光器的耗电；能高效快捷地除去金属表面及角落的锈蚀，并可提高表面的硬度及抗腐蚀能力。为带电检修提供有效的技术手段，消除设备运行隐患，提高供电系统安全，提供优质服务。

针对相关技术中无人值守变电站中的电力设备容易过热导致烧毁事故，进而产生停电、造成设备损失，电力系统的稳定性不足的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种便携式激光清洗在线控制方法及系统，以解决无人值守变电站中的电力设备容易过热导致烧毁事故，进而产生停电、造成设备损失，电力系统的稳定性不足的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种便携式激光清洗在线控制方法。

采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；

所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；

通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。

根据本申请的便携式激光清洗在线控制方法包括：

采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；

所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；

通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。

进一步地，所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物之后，还包括：所述远程控制端通过控制安装在云台设备上的所述图像采集设备，用以在所述图像采集设备采集预设位置处的所述锈蚀物；所述远程控制端与所述图像采集设备通信连接，用以在所述图像显示设备上显示所述图像采集设备回传的图像信息。

进一步地，所述电力设备表面至少包括：高压隔离开关表面。

进一步地，所述通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，包括：通过所述锈蚀物中金属氧化物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式控制安装在云台设备上的激光清洗设备对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

进一步地，所述激光清洗设备，用于根据所述所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置和所述锈蚀物的附着程度，调节激光能量和/或激光输出频率。

进一步地，所述激光清洗设备，还用于基于NIR近红外探测器进行瞄准以及基于变焦镜头进行对焦。

为了实现上述目的，根据本申请的另一方面，提供了一种便携式激光清洗在线控制系统。

根据本申请的便携式激光清洗在线控制系统包括：采集模块，用于采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；识别模块，用于通过所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；控制模块，用于通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。

进一步地，系统还包括：清洗模块，用于调节激光能量和/或激光输出频率；基于NIR近红外探测器进行瞄准以及基于变焦镜头进行对焦。

进一步地，所述锈蚀物中至少包括：金属氧化物。

进一步地，所述电力设备至少包括：高压隔离开关。

在本申请实施例中便携式激光清洗在线控制方法及系统，采用采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。可适用于GW型户外交流开关表面沉积层的快速清洗作业。激光光谱经过特殊调制，只对氧化锈蚀部分进行特定清除，对人体及设备镀银层无损伤，不影响电网安全运行。针对需要紧急带电消缺的高压隔离开关，采用激光消缺设备可以带电消除设备隐患；针对高压隔离开关可以停电的情况，采用停电清洗的方式可以提升清洗工作效率，两种情况均可有效的降低隔离开关温度，而且具有无需耗材、便携、耐低温应用的优点。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的便携式激光清洗在线控制方法的硬件系统结构示意图；

图2是根据本申请实施例的便携式激光清洗在线控制方法流程示意图；

图3是根据本申请实施例的便携式激光清洗在线控制系统结构示意图；

图4是根据本申请实施例的便携式激光清洗在线控制方法实现原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1所示，硬件结构包括：电力设备100、远程控制端200、激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30。其中，所述远程控制端200通过远程操控的方式对所述电力设备100中的待清洗部分进行在线清洗。此外，在现场部署的设备还包括：激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30，所述激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30可以为一体化设计或者分体式设计。所述激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30均与所述远程控制端200之间具有数据传输。所述远程控制端200预先安装了应用程序软件，能够支持远程控制端200对所述激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30实现控制指令的传输。

如图2所示，该方法包括如下的步骤S201至步骤S203：

步骤S201，采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；

步骤S202，所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；

步骤S203，通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

本申请实施例中的方法，可适用于GW型户外交流开关表面沉积层的快速清洗作业。激光光谱经过特殊调制，只对氧化锈蚀部分进行特定清除，对人体及设备镀银层无损伤，不影响电网安全运行。针对需要紧急带电消缺的高压隔离开关，采用激光消缺设备可以带电消除设备隐患；针对高压隔离开关可以停电的情况，采用停电清洗的方式可以提升清洗工作效率，两种情况均可有效的降低隔离开关温度，而且具有无需耗材、便携、耐低温应用的优点。

在上述步骤S201中，通常所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端。

在采集待清洗的电力设备的图像信息时可以根据远程控制端的控制指令，选择预设区域或者指定目标区域进行图像信息的采集。

在一种具体实施方式中，预设区域包括：在电力设备中根据先验知识获取的容易出现问题的区域。

在一种具体实施方式中，指定目标区域包括：在电力设备中指定待清洗的区域。

作为本申请可选的实施方式，图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后通过移动网络回传至远程控制端。

在上述步骤S202中通过在所述远程控制端根据采集回传的所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物。也就是说识别过程是通过识别回传的图像信息中的图像特征之后确定的。

在一种具体实施方式中，所述通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，包括：通过所述锈蚀物中金属氧化物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式控制安装在云台设备上的激光清洗设备对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

具体实施时，通过所述锈蚀物中金属氧化物的分析处理结果，用户在所述远程控制端通过软件程序采用远程控制的方式控制安装在云台设备上的激光清洗设备对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

作为本申请可选的实施方式，识别过程包括但不限于采用机器学习算法预先训练得到的电力设备表面的锈蚀物识别学习模型。通过将图像信息输入到所述锈蚀物识别学习模型可以输出识别结果。此外，还可以根据输出结果优化预先训练得到的学习模型。

在上述步骤S203中所述锈蚀物的分析处理结果包括了：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置。

在一种具体实施方式中，锈蚀物位于所述电力设备中的位置是指锈蚀物位于所述电力设备外表面的位置。

在上述步骤S203中所述锈蚀物的分析处理结果包括了：所述锈蚀物的附着程度。

在一种具体实施方式中，所述锈蚀物的附着程度是指锈蚀物的厚度、覆盖区域以及锈蚀程度等。

作为本申请可选的实施方式，所述电力设备表面至少包括：高压隔离开关表面。

作为本实施例中的优选，所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物之后，还包括：所述远程控制端通过控制安装在云台设备上的所述图像采集设备，用以在所述图像采集设备采集预设位置处的所述锈蚀物；所述远程控制端与所述图像采集设备通信连接，用以在所述图像显示设备上显示所述图像采集设备回传的图像信息。

具体实施时，通过在远程控制端控制安装在云台设备上的所述图像采集设备还可以在所述图像采集设备采集预设位置处的所述锈蚀物，同时远程控制端与所述图像采集设备通信连接，用以在所述图像显示设备上显示所述图像采集设备回传的图像信息。

作为本实施例中的优选，通过所述锈蚀物中金属氧化物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式控制安装在云台设备上的激光清洗设备对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

具体实施时，通过在远程控制端控制安装在云台设备上的激光清洗设备可以在远程控制端回传的实时画面中对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

在一种具体实施方式中，图像采集设备还用于向远程控制端实时回传视频流数据，通过回传的视频流数据，用户可以在线远程进行操控。

在一种具体实施方式中，所述激光清洗设备，用于根据所述所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置和所述锈蚀物的附着程度，调节激光能量Energy和/或激光输出频率Frequency。

具体实施时，所述激光清洗设备采用高压隔离开关触点远程在线缺陷消除设备由全固态双波长激光器、激光传输和高速扫描系统、制冷系统以及控制系统等单元。将双波长激光器输出激光束称合到光纤中进行传输，光纤输出的激光束经过准直系统准直后入射到扫描振镜的反射镜上，反射激光束经过镜在焦平面上形成聚焦的光斑，从而实现光束的扫描，通过调整被清洗件表面与镜间距离来实现工件表面涂层的清洗。激光清洗质量高，激光清洗的过程中，工件不受外力的影响，不会造成工件的机械损伤。隔离开关动静触头表面锈蚀的激光清洗装置耐低温、无需耗材，只消耗电能，除锈成本低于传统除锈清洗方式，同时可以适应复杂环境比如高低温工业环境的能力。激光清洗技术是一种“绿色”清洗工艺,废弃物可在清洗的同时采用真空装置进行收集、处理,对环境基本上不造成污染；能高效快捷地除去金属表面及角落的锈蚀,并可提高表面的硬度及抗腐蚀能力。

其中，包括：高效率半导体激光侧面泵浦模块，半导体泵浦模块结构设计的好坏决定了半导体泵浦激光器的能量利用率和激光器的光束质量指标。由于激光运行过程中热效应的存在，会影响激光器的光束质量，因此设计泵浦模块时主要考虑的问题是泵浦的均匀性。根据半导体激光器的发光特点及激光晶体的吸收特性，以减小激光晶体的热效应、退偏效应和提高能量转换效率为目的，选择三向均匀泵浦模块。

包括：激光晶体，常用的1064nm波长的激光晶体有Nd：YAG和Nd：YV04两种。Nd：YAG是到目前为止，整体性能最优秀的激光增益介质，属于立方晶系，该结构有利于产生低阈值和窄的荧光谱线以及高的增益。Nd：YAG具有化学性能稳定，硬度高，热导率高，光学性能以及机械性能良好等优点，很适合作为DPSSL的激光增益介质。近些年来Nd：YV04是一种很有竞争力的激光品体，因为他在808nm附近的吸收系数是Nd：YAG的3.5倍，同时它的吸收谱较宽，可以获得更高的泵浦效率，在处有很大的受激发射面积，所以阈值较低，使得他更适合低功率的小型激光器件。Nd：YV04能实现偏振光输出，因此能够很大程度上减小热双折射效应。但是他的上能级寿命较低，限制了储能特性，而且热导率较低，物理性能以及机械加工性能没有Nd：YAG好。因此本系统采用Nd：YAG作为激光增益的介质。

包括：倍频晶体，通过对比常用的用于1064nm激光二倍频的非线性倍频晶体特性，本实施例中采用KTP晶体进行激光二倍频实验。为了防止普通KTP晶体在长时间高功率激光照射下出现灰迹的问题，实验采用GTR-KTP作为倍频晶体。晶体尺寸4*4*7mm，晶体两端镀有1064nm和532nm双色增透膜，倍频晶体置于铜卡具中，并对卡具通水制冷。

在一种具体实施方式中，所述激光清洗设备，还用于基于NIR近红外探测器进行瞄准以及基于变焦镜头进行对焦。

具体实施时，所述激光清洗设备内置微型数码相机，用户也可以根据自身的需求选择选配的不同的相机、镜头，获取更远、更高分辨率的影像。激光清洗设备具有轻便的优势，安装操作也比较灵活。可以利用计算机通过网线连接激光清洗设备设置参数和控制云台。所述激光清洗设备的配套软件可以完成设备控制、图像显示、激光功率调节、瞄准等处理流程的各个任务。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

根据本申请实施例，还提供了一种用于实施上述方法的便携式激光清洗在线控制系统，如图3所示，该装置包括：

采集模块301，用于采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；

识别模块302，用于通过所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；

控制模块303，用于通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。

本申请实施例中的采集模块301中通常所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端。

在采集待清洗的电力设备的图像信息时可以根据远程控制端的控制指令，选择预设区域或者指定目标区域进行图像信息的采集。

在一种具体实施方式中，预设区域包括：在电力设备中根据先验知识获取的容易出现问题的区域。

在一种具体实施方式中，指定目标区域包括：在电力设备中指定待清洗的区域。

作为本申请可选的实施方式，图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后通过移动网络回传至远程控制端。

本申请实施例中的识别模块302中通过在所述远程控制端根据采集回传的所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物。也就是说识别过程是通过识别回传的图像信息中的图像特征之后确定的。

在一种具体实施方式中，所述通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，包括：通过所述锈蚀物中金属氧化物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式控制安装在云台设备上的激光清洗设备对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

具体实施时，通过所述锈蚀物中金属氧化物的分析处理结果，用户在所述远程控制端通过软件程序采用远程控制的方式控制安装在云台设备上的激光清洗设备对电力设备表面上的金属氧化物进行清洗消缺。

本申请实施例中的控制模块303中所述锈蚀物的分析处理结果包括了：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置。

在一种具体实施方式中，锈蚀物位于所述电力设备中的位置是指锈蚀物位于所述电力设备外表面的位置。

作为本实施例中的优选，系统还包括：清洗模块，用于调节激光能量和/或激光输出频率；基于NIR近红外探测器进行瞄准以及基于变焦镜头进行对焦。

作为本实施例中的优选，所述锈蚀物中至少包括：金属氧化物。

作为本实施例中的优选，所述电力设备至少包括：高压隔离开关。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本申请的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本申请不限制于任何特定的硬件和软件结合。

为了更好的理解上述数据传输流程，以下结合优选实施例对上述技术方案进行解释说明，但不用于限定本发明实施例的技术方案。

本申请优选实施例，便携式激光清洗在线控制方法，包括：采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端；所述远程控制端根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度。

如图4所示，是根据本申请实施例的便携式激光清洗在线控制方法实现原理示意图。

电子设备100，包括了无人值守变电站中的高压隔离开关，通过搭建的远程控制端200可以采集待清洗的电力设备的图像信息，其中，所述电力设备部署在无人值守场所，所述图像信息通过在所述无人值守场所的图像采集设备采集之后回传至远程控制端。用户通过在远程控制端200可以实现图像显示、云台控制、激光控制等功能，在现场部署的设备还包括：激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30，所述激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30可以为一体化设计或者分体式设计。所述激光清洗设备10、图像采集设备20、云台设备30均与所述远程控制端200之间具有数据传输。

通过远程控制端200用于根据所述图像信息识别出所述待清洗的电力设备表面的锈蚀物；通过所述锈蚀物的分析处理结果，在所述远程控制端采用远程控制的方式对电力设备进行消缺，其中，所述分析处理结果中至少包括如下之一：所述锈蚀物位于所述电力设备中的位置，所述锈蚀物的附着程度，所述远程控制端通过控制安装在云台设备上的所述图像采集设备，用以在所述图像采集设备采集预设位置处的所述锈蚀物；所述远程控制端与所述图像采集设备通信连接，用以在所述图像显示设备上显示所述图像采集设备回传的图像信息。激光光谱经过特殊调制，只对氧化锈蚀部分进行特定清除，对人体及设备镀银层无损伤，不影响电网安全运行。针对需要紧急带电消缺的高压隔离开关，采用激光消缺设备可以带电消除设备隐患；针对高压隔离开关可以停电的情况，采用停电清洗的方式可以提升清洗工作效率

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。