工业设备的自组网方法、工业设备、网关和介质与流程

1.本发明涉及工业设备通信技术领域，特别是涉及工业设备的自组网方法、工业设备、网关和介质。


背景技术：

2.工业设备远程监控平台通过物联网技术建立一个客户与设备、设备与厂商之间的信息化通道，对于服装工厂，通过与设备的连接可以实时掌握和管理设备的状态信息(如设备位置、设备故障等)，减少因设备故障造成的生产停滞。
3.近几年，缝制设备行业推出标配物联网功能的设备品类，由于缝制设备所应用的服装生产环境属于设备和人员密集型，对于设备的无线通信抗干扰性要求很高，因此行业里普遍使用网关
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节点这样的组网方式，在车间现场布设支持特定通信频段的网关，网关和所绑定的设备建立连接，从而将设备的数据及时地发送到服务端，并且可以实时传达服务端的指令给到指定的设备。
4.然而，服装行业所使用的设备中，90％是缝制设备，并且，服装的款式变化较快，往往要根据不同的季节、不同的流行趋势变换，这也就导致了服装流水线设备变换较快，各生产单位(生产组)的设备交换快，久而久之，在网关的绑定列表没有及时更新的情况下，设备与网关的信号连接会逐渐降低，设备所在组与所绑定的网关不对应，工厂的设备管理逐渐混乱。另外，每次变更设备排序都要及时更新网关的绑定列表，这给设备管理人员带来的工作负担较重。针对服装生产和缝制设备的特殊性，行业里需要实现设备移动后可以自动寻找下一个网关，并且不会引起设备数据发送到其他公司网关的目标。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种工业设备的自组网方法、工业设备、网关和介质，用于解决现有技术中设备移动变换导致的组网混乱、设备管理不便的技术问题。
6.为实现上述目的及其它相关目的，本发明的第一方面提供一种工业设备的自组网方法，应用于工业设备，其包括：接收并存储网络所属主体的标识码；在检测到网络信号强度低于预设信号强度阈值的情况下，工业设备自主搜索并连接具有相同所述标识码的网关以重新接入所述主体的网络。
7.于本发明的第一方面的一些实施例中，所述工业设备自主搜索并连接具有相同所述标识码的网关，其包括：搜索获取区域中的网关信息；所述网关信息包括信号强度信息、连接上限信息和标识码信息；基于所述信号强度信息对网关信息进行排序后按序向对应的网关发出连接请求信息直至与其中一网关建立连接；其中，基于所述连接上限信息和所述标识码信息进行判断，并在判断网关未达到连接上限且与所述工业设备标识码相同的情况下，建立所述网关与所述工业设备的连接。
8.于本发明的第一方面的一些实施例中，所述工业设备获取标识码的方式包括：仅
在所述工业设备的标识码为空的情况下，所述工业设备接收并存储网关向其发送的标识码。
9.于本发明的第一方面的一些实施例中，所述工业设备首次进入所述主体的网络后将其设备序列号存储于所述主体的设备库作为参考设备序列号；所述连接请求信息包括待验证设备序列号；所述方法包括：在判断网关未达到连接上限且与所述工业设备标识码相同的情况下，将所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号进行匹配，并在所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号匹配的情况下，建立所述网关与所述工业设备的连接。
10.为实现上述目的及其它相关目的，本发明的第二方面提供一种工业设备的自组网方法，应用于网关，其包括：接收工业设备发出的连接请求信息；基于所述连接请求信息进行判断，并在判断工业设备的标识码与所述网关的标识码相同的情况下与所述工业设备建立连接。
11.于本发明的第二方面的一些实施例中，所述工业设备首次进入所述主体的网络后将其设备序列号存储于所述主体的设备库作为参考设备序列号；所述连接请求信息包括待验证设备序列号；所述方法包括：在判断工业设备的标识码与所述网关的标识码相同的情况下，将所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号进行匹配，并在所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号匹配的情况下，建立所述网关与所述工业设备的连接。
12.于本发明的第二方面的一些实施例中，所述方法包括：实时更新所述网关的绑定列表信息；基于所述绑定列表信息获取网关的状态信息；基于所述状态信息进行网关异常报警。
13.为实现上述目的及其它相关目的，本发明的第三方面提供一种工业设备，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述工业设备的自组网方法。
14.为实现上述目的及其它相关目的，本发明的第四方面提供一种网关，包括：处理器及存储器；所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行所述工业设备的自组网方法。
15.为实现上述目的及其它相关目的，本发明的第五方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述工业设备的自组网方法。
16.如上所述，本发明涉及的工业设备的自组网方法、工业设备、网关和介质，具有以下有益效果：工业设备首次添加入网络后，即向其分配网络所属主体的标识码，这样，即使设备移动后，也可以基于该标识码连接到附近具有相同标识码的网关，避免该工业设备将数据发送到其他主体(公司)的网关，提高网络安全性；并且已经分配有标识码的工业设备不需要在每次更换网关时都进行一次和服务端之间的校验，减轻了服务端的处理压力，提高了工作效率；解决了原有的根据序列号匹配的组网形式存在的泄密风险，即通过在服务端或者网关里预设虚假序列号来建立设备数据通道；工业设备可根据信号强弱自主选择信号水平最强的网关，改变原来的绑定列表限制；出厂设备控制器中预留一个标识码，客户首次连接后即改写该标识码，可以提供数据的安全性，无法被其他非法的网关捕获，保证数据安全性；进一步地标识码和设备库的设备序列号同时进行验证，提高系统的安全性。
附图说明
17.图1显示为本发明一实施例中一种工业设备的自组网方法的应用场景示意图。
18.图2显示为本发明一实施例中一种工业设备的自组网方法的流程示意图。
19.图3显示为本发明一实施例中一种工业设备的自组网方法的流程示意图。
20.图4显示为本发明一实施例中一种工业设备的自组网方法的流程示意图。
21.图5显示为本发明一实施例中一种工业设备的自组网方法的流程示意图。
22.图6显示为本发明一实施例中电子设备的结构示意图。
具体实施方式
23.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
24.需要说明的是，在下述描述中，参考附图，附图描述了本发明的若干实施例。应当理解，还可使用其它实施例，并且可以在不背离本发明的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本发明的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本发明。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其它特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
27.本发明的目的在于提供一种工业设备的自组网方法、工业设备、网关和介质，用于解决现有技术中设备移动变换导致的组网混乱、设备管理不便的技术问题。具体的，下述实施例以缝纫设备为例对本发明进行详细阐述，但并不限定该工业设备为缝纫设备，本发明同样可应用于其它存在类似的组网问题的设备。
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本发明实施例中的技术方案进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅
用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.实施例一
30.如图1所示，本发明实施例提出一种工业设备的自组网方法的应用场景示意图，其包括：工业设备11、网关12、服务端13、用户端14和通信设备15，可具体表述如下：
31.工业设备11与网关12通信连接，将网关12作为中转将设备数据发送至服务端13，并接收网关12转发的来自服务端13的指令。在工业设备11首次添加至一网关下的情况下，网关12对该工业设备进行赋码操作，向该工业设备发送该网络所属主体(如一服装厂)的标识码；工业设备11接收并存储该服装厂的标识码；在与网络断开连接的情况下(如工业设备移动与原网关断开连接，原网关移动、关闭或发生故障)，工业设备自主搜索并连接具有相同所述标识码的网关以重新接入所述主体的网络。标识码的设立可有效区分相邻地理空间下的不同主体，尤其适用于服装制衣行业，该行业经常存在相邻的两个制衣车间或制衣工厂。
32.网关12是一种通信数据的收发终端，可按照给定的格式将工业设备11的数据转发到服务端13进行后续的处理计算；也可接收服务端发送的指令并执行；还可将服务端发送的指令转发到工业设备11，实现对工业设备的管理控制。可选的，网关12采用绑定列表的连接形式，或采用类似wifi的开放式连接形式。
33.在一些示例中，网关12接收工业设备11发出的连接请求信息；基于所述连接请求信息进行判断，并在判断工业设备11的标识码与网关12的标识码相同的情况下，与该工业设备建立连接。
34.服务端13与网关12通信连接，接收网关发送的数据进行分析处理，并向网关12发出指令，通过网关12作为中转来实现对工业设备11的监控管理，并接收网关的相关数据，对网关进行管理。
35.用户端14供用户操作，可用于将工业设备11添加至网关12的绑定列表中，也可用于将工业设备11从网关12的绑定列表中删除或更改至其它网关下。优选的，用户端14为可视化终端，可选的有智能手机、电脑、平板、智能扫描设备等等。
36.本实施例还包括通信设备15，工业设备11通过该通信设备15与网关12建立通信连接。通信设备15可以集成于工业设备11中，也可独立于工业设备11，并与其中的控制器有线或无线连接。
37.在一些示例中，通信设备15可以是基于移动网络的通信模组，例如nb
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iot、gsm、3g、4g、5g等通信单元，其可以无需经过网关12而直接与服务端13建立通信连接，既工业设备可以直接通过该通信设备从服务端13接收标识码，也可以直接将其设备序列号通过该通信设备发送至服务端的设备库进行存储，还可以直接通过服务端进行入网身份验证。
38.实施例二
39.如图2所示，本发明实施例提出一种工业设备的自组网方法的流程示意图，应用于工业设备，其包括步骤如下：
40.步骤s21.工业设备接收并存储网络所属主体的标识码。在工业设备首次接入所属主体(某一公司、服装厂等)的网络后，其接收并存储该主体的标识码(唯一)。具体的，该工业设备出厂时控制器中预留一个标识码，且该标识码为空，在该工业设备首次连接入网后，该标识码即被改写为该网络所属主体的标识码。
41.在本实施例较佳的实施方式中，仅当设备的标识码为空时才能支持改写，一旦该标识码已被填充，那设备将不支持改写，仅当设备端进行了置空后方可重新改写(置空操作后的设备可重新应用于不同的主体，提高了设备的利用率，尤其适用于二手市场)。
42.本实施例中标识码的设立可区分相邻地理空间下的不同主体，尤其适用于服装制衣行业，该行业经常存在相邻的两个制衣车间或制衣工厂。
43.进一步地，该标识码可以作为后续设备接入网关的鉴权证明，只要设备成功绑定一次后，就不需要在每次更换网关时都进行一次和服务端之间的校验，减轻服务端的处理压力。并且解决了原有的根据序列号匹配的组网形式存在的泄密风险，即存在通过在服务端或者网关里预设虚假序列号来建立设备数据通道的泄密方式。
44.步骤s22.在检测到网络信号强度低于预设信号强度阈值的情况下，工业设备自主搜索并连接具有相同所述标识码的网关以重新接入所述主体的网络。当设备自身检测到网络信号强度低于预设信号强度阈值，可能是由于网关移动、关闭、故障，或者是设备本身的移动(实际在服装生产环境中，经常出现设备因为生产工序的调整而产生移动)，或者设备重新启动，就会发起重新搜索并连接网关的行为。
45.在本实施例较佳的实施方式中，所述工业设备自主搜索并连接具有相同所述标识码的网关，其包括：搜索获取区域中的网关信息；所述网关信息包括信号强度信息、连接上限信息和标识码信息；基于所述信号强度信息对网关信息进行排序后按序向对应的网关发出连接请求信息直至与其中一网关建立连接；其中，基于所述连接上限信息和所述标识码信息进行判断，并在判断网关未达到连接上限且与所述工业设备标识码相同的情况下，建立所述网关与所述工业设备的连接。
46.进一步地，设备基于所搜集的网关信息中的信号强度信息，结合预设的信号强度阈值对网关信息进行初步筛选；基于初步筛选结果将满足信号强度的网关信息按照信号强度由强到弱依次排列，然后按序发出网络连接请求直至与一网关建立连接。
47.在一些示例中，设备将自身周围高于预设信号强度阈值的网关进行罗列，收集到这些网关所广播的标识码，并进行对照，按照信号强度将标识码与其一致的网关建立一份等待队列，并发起连接申请。
48.在本实施例较佳的实施方式中，所述工业设备首次进入所述主体的网络后将其设备序列号存储于所述主体的设备库作为参考设备序列号(当设备接收并存储所述主体的标识码后，设备序列号将自动绑定到所属主体的设备库中)；所述连接请求信息包括待验证设备序列号；所述方法包括：在判断网关未达到连接上限且与所述工业设备标识码相同的情况下，将所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号进行匹配，并在所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号匹配的情况下，建立所述网关与所述工业设备的连接。
49.在一些实施方式中，所述方法可应用于控制器，所述电控单元例如为arm(advanced risc machines)控制器、fpga(field programmable gate array)控制器、soc(system on chip)控制器、dsp(digital signal processing)控制器、或者mcu(microcontroller unit)控制器等等。在一些实施方式中，所述方法也可应用于包括存储器、存储控制器、一个或多个处理单元(cpu)、外设接口、rf电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(i/o)子系统、显示屏、其它输出或控制设备，以及外部端口等组件的计算机；所述计算机包括但不限于如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能电视、个人数字
助理(personal digital assistant，简称pda)等个人电脑。在另一些实施方式中，所述方法还可应用于服务器，所述服务器可以根据功能、负载等多种因素布置在一个或多个实体服务器上，也可以由分布的或集中的服务器集群构成。
50.实施例三
51.如图3所示，本发明实施例提出一种工业设备的自组网方法的流程示意图，应用于网关，其包括步骤如下：
52.步骤s31.网关接收工业设备发出的连接请求信息。
53.步骤s32.网关基于所述连接请求信息进行判断，并在判断工业设备的标识码与所述网关的标识码相同的情况下与所述工业设备建立连接。
54.在本实施例较佳的实施方式中，所述工业设备首次进入所述主体的网络后将其设备序列号存储于所述主体的设备库作为参考设备序列号；所述连接请求信息包括待验证设备序列号；所述方法包括：在判断工业设备的标识码与所述网关的标识码相同的情况下，将所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号进行匹配，并在所述待验证设备序列号与所述参考设备序列号匹配的情况下，建立所述网关与所述工业设备的连接。
55.在一些示例中，网关与服务端连接，服务端具有网络管理单元，网络管理单元里设置有设备库，类似白名单的功能，并且具有该主体下的所有网关的动态绑定列表。当某台设备从网关a移动到网关b，服务端的网络管理单元，会将网关a的绑定列表中删除这台设备，相应的，网关b的绑定列表会增加这台设备，这样，避免了设备需要同时连接两个网关的问题，也让服务端里的设备绑定列表始终与实际同步。
56.在本实施例较佳的实施方式中，所述方法包括：实时更新所述网关的绑定列表信息；基于所述绑定列表信息获取网关的状态信息；基于所述状态信息进行网关异常报警。具体的，服务端预设有设备组网记录单元，用于将设备的组网记录保存到指定的位置。服务端还预设有设备组网监控单元，对设备组网记录单元中的信息进行分析，从而及时发现现场的信号覆盖问题。例如：当某一个网关的设备移出数量超出一定比例，并且相邻网关的设备接入数量超出一定比例，服务端会发出告警信息，提示网关的异常情况。
57.在一些实施方式中，所述方法可应用于控制器，所述电控单元例如为arm(advanced risc machines)控制器、fpga(field programmable gate array)控制器、soc(system on chip)控制器、dsp(digital signal processing)控制器、或者mcu(microcontroller unit)控制器等等。在一些实施方式中，所述方法也可应用于包括存储器、存储控制器、一个或多个处理单元(cpu)、外设接口、rf电路、音频电路、扬声器、麦克风、输入/输出(i/o)子系统、显示屏、其它输出或控制设备，以及外部端口等组件的计算机；所述计算机包括但不限于如台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、智能电视、个人数字助理(personal digital assistant，简称pda)等个人电脑。在另一些实施方式中，所述方法还可应用于服务器，所述服务器可以根据功能、负载等多种因素布置在一个或多个实体服务器上，也可以由分布的或集中的服务器集群构成。
58.实施例四
59.如图4所示，本发明实施例提出一种工业设备的自组网方法的流程示意图，可具体阐述如下：用户使用可视化终端将新设备添加到当前网络；网关对该设备进行赋码操作，即向新设备分配当前网络所属主体的标识码给到设备进行存储；当设备赋码后，设备的序列
号将自动绑定到所属主体的设备库中；当设备自身检测到信号强度低于一定阈值(可能是由于网关移动、关闭、故障等原因，或者是设备本身的移动)，就会发起重新搜索并连接网关的行为；设备搜索附近网关的网关信息，并按照信号强度由强到弱将其排列到等待队列中；按照等待队列的优先级发起网络连接请求，在网关未达到连接数上限(有连接数空间)、网关与设备的标识码一致且设备库中存在与该设备相匹配的设备序列号的情况下，网关添加该设备至绑定列表并与设备建立连接；反之，网关拒绝连接，设备过滤掉该网关并向下一个网关发起网络连接请求。
60.进一步地，在与设备建立连接后，网关会按照给定的格式将设备(例如缝制设备)的数据转发到服务端，进行后续的处理计算。在一些示例中，当网关的在线数没有达到一定的限制值时，会主动对外广播信号和标识码。
61.实施例五
62.如图5所示，本发明实施例提出一种工业设备的自组网方法的流程示意图，其包括步骤如下：
63.步骤s501.工业设备首次接入当前网络。用户通过可视化终端将该工业设备添加到网关的绑定列表中。
64.步骤s502.网关设备向该工业设备发送当前网络所属主体的标识码以供设备接收并存储。需说明的是，仅当设备的标识代码为空时才能支持改写，一旦该标识代码已被填充，那设备将不支持改写，仅当设备端进行了置空后方可重新改写。
65.步骤s503.工业设备在检测到信号强度低于预设值时，重新向网关发起网络连接请求。具体的，工业设备搜索附近的网关信息，并按照信号强度排列网关到等待队列，然后按序向对应的网关发出连接请求。
66.步骤s504.网关收到工业设备发出的网络连接请求后，验证网关与工业设备的标识码是否相同且网关是否达到连接数上限。
67.步骤s505.网关在标识码相同且未达到连接数上限的情况下将向服务端发送设备序列号匹配请求；在标识码不同或达到连接数上限的情况下向该工业设备发出拒绝连接信号。
68.步骤s506.服务端接收设备序列号匹配请求后将该设备的待验证设备序列号与设备库中的参考设备序列号进行匹配。
69.步骤s507.服务端基于匹配结果向网关发送相应的匹配成功信号或匹配失败信号。
70.步骤s508.网关接收到服务端发送的匹配成功信号或匹配失败信号后，向该工业设备发出同意连接信号或拒绝连接信号。
71.实施例六
72.本发明实施例提供一种电子设备的结构示意图。本实施例提供的电子设备，包括：处理器61、存储器62、通信器63；存储器62通过系统总线与处理器61和通信器63连接并完成相互间的通信，存储器62用于存储计算机程序，通信器63用于和其它设备进行通信，处理器61用于运行计算机程序，使电子设备执行如上工业设备的自组网方法的各个步骤。
73.需说明的是，该电子设备的结构示意图适用于上述所述的工业设备、网关设备、服务端、用户端和通信设备。
74.上述提到的系统总线可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称eisa)总线等。该系统总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。通信接口用于实现数据库访问装置与其它设备(例如客户端、读写库和只读库)之间的通信。存储器可能包含随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可能还包括非易失性存储器(non
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volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
75.上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等；还可以是数字信号处理器(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，简称fpga)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
76.实施例七
77.本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前文所述的工业设备的自组网方法。
78.本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过计算机程序相关的硬件来完成。前述的计算机程序可以存储于一计算机可读存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
79.综上所述，本发明提供工业设备的自组网方法、工业设备、网关和介质，通过向工业设备(带有物联网功能的缝制设备)分配标识码，即在网关和设备首次成功连接后将设备为空的标识码修改成网络所属主体的标识码，即使设备发生移动或网关故障等情况下设备重新连网仍可以准确接入对应网络，提高了工业网络整体的安全性；并且，对于已经分配了标识码的设备不需要经过服务器验证，减轻服务端的处理压力；设备自动选择信号强度更高的网关，保证每个设备都可以和最适宜的网关进行连接；网关的绑定列表形成动态更新的机制，保证组网的效率和实时性；服务端设有设备库，对于设备序列号设置白名单的形式，保证工厂内的设备的自由组网、无感组网，并且数据的泄密风险进一步降低；标识码和设备序列号双重验证，保证了系统的安全性。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。
80.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。