截污控流方法及设备与流程

1.本技术涉及雨洪处理技术领域，具体涉及一种截污控流方法及设备。


背景技术：

2.随着城市大气污染及地面污染的增多，雨水径流污染愈加严重，尤其是污染物较多的初期雨水，据调查，有些地区的初期雨水的污染物指标最高值以远远高于典型城市生活污水，因此对于初雨进行收集处理是十分必要的；另外，强降水或连续性降水时，容易形成积水，导致城镇内涝。
3.目前，一般是将雨水全程排入自然水体，这种方式会造成一定的水体污染。随着环保意识的加强与雨水收集利用技术的发展，在排水系统中，开始考虑采取截流井等雨洪调控设施对初期雨水进行截流，然后雨水排入自然水体中。
4.现有技术中的截污系统，普遍存在的问题为：
5.日前多采用固定的筛网栅栏对雨水进行统一截污，但是降雨量无法按照预期的均衡下落，当短时间降雨量骤增时，很容易被雨水掺杂的杂质(指代固定悬浮物ss)堵塞导致洪涝，如果开启阀门的全部开度，杂质又被排放进入自然水体中。
6.也就是排污和防涝无法同时兼顾的问题，。


技术实现要素：

7.本技术实施例的目的是提供一种截污控流方法及设备，旨在解决现有技术中采用固定统一的方式进行截污，从而导致无法兼顾防涝的技术问题。
8.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种截污控流设备，截污控流设备包括：截污装置，包括阀门组件和容纳体，容纳体上设置有不同精度的过滤孔，雨水从容纳体的输出端进入从过滤孔流出，阀门组件沿着过滤孔径向移动，以改变截污装置的过滤精度；tds检测装置，分别设置在容纳体的输入端和输出端，用于检测经由截污装置前雨水的第一tds值，和雨水经由截污装置后的第二tds值；控制器，控制器电性连接截污装置和tds检测装置，被配置成：根据第一tds值确定当前的下雨阶段；在下雨阶段为初段雨水时，控制截污装置调整过滤精度至最小。
9.在本技术可选地一个方案中，控制器还被配置成：在下雨阶段为中段雨水或者后段雨水时，读取第二tds值；计算第一tds值和第二tds值的差值根据差值适应性调整截污装置调整的过滤精度。
10.在本技术可选地一个方案中，根据第一tds值确定当前的下雨阶段包括：在第一tds值位于预设的第一预设阈值和第二预设阈值之间时，确定下雨阶段为初段雨水；在第一tds值从第一预设阈值和第二预设阈值之间切换至第一预设阈值以下时，确定下雨阶段为中段雨水；在第一tds值稳定小于超过第一预设阈值预设的第一时间时，确定下雨阶段为后段雨水；在第一tds值超过第二预设阈值时，确定下雨阶段为紧急阶段。
11.在本技术可选地一个方案中，根据差值适应性调整截污装置调整的过滤精度包
括：通过差值采用pid调节截污装置的过滤精度。
12.在本技术可选地一个方案中，控制器还被配置成：在下雨阶段为紧急阶段时，通过上位机进行报警。
13.在本技术可选地一个方案中，容纳体为空心柱体状，阀门组件呈现环体状套嵌在容纳体内，过滤孔沿着容纳体的外周从上至下依次增大，容纳体内部设置有可移动滑轨，阀门组件对应容纳体内部设置有平板闸门，平板闸门上设有和滑轨相匹配的嵌体，在阀门组件在容纳体移动的过程中，平板闸门完全封闭容纳体的内壁，以使雨水只能从过滤孔流出。
14.在本技术可选地一个方案中，平板闸门和阀门之间还设置有密封圈。
15.本技术的另一方面还提供一种截污控流方法，应用于截污控流设备，截污控流设备包括可调节过滤精度的截污装置，方法包括：读取当前雨水的第一tds值；根据第一tds值确定当前的下雨阶段；在下雨阶段为初段雨水时，控制截污装置调整过滤精度至最小。
16.在本技术可选地一个方案中，方法还包括：在下雨阶段为中段雨水或者后段雨水时，控制截污装置读取雨水经由截污装置后的第二tds值；计算第一tds值和第二tds值的差值；根据差值适应性调整截污装置调整的过滤精度。
17.在本技术可选地一个方案中，根据第一tds值确定当前的下雨阶段包括：在第一tds值位于预设的第一预设阈值和第二预设阈值之间时，确定下雨阶段为初段雨水；在第一tds值从第一预设阈值和第二预设阈值之间切换至第一预设阈值以下时，确定下雨阶段为中段雨水；在第一tds值稳定小于超过第一预设阈值预设的第一时间时，确定下雨阶段为后段雨水；在第一tds值超过第二预设阈值时，确定下雨阶段为紧急阶段。
18.因此，通过上述技术方案，本发明实施例所提供的截污控流设备，通过tds检测装置检测截污前和截污后的水质，控制器和tds检测装置电性连接，读取截污前雨水的第一tds值和截污后的第二tds值，根据第一tds通过预设的模型判断当前的雨水阶段，并向截污装置发送和雨水阶段相匹配的控制指令，以针对性控制过滤精度，避免雨水中的杂质进入自然水体，同时兼顾了雨水在中后段的时候及时排放的问题。
19.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
20.附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：
21.图1示意性示出了根据本技术实施例的截污控流设备的系统连接拓扑图；
22.图2为本发明实施例所提供的截污控流设备的结构示意图；
23.图3为本发明实施例所提供的截污控流设备的剖视图；
24.图4为本发明实施例所提供的截污控流设备中容纳体的分解结构示意图；
25.图5为本发明实施例所提供的截污控流设备中柱体外壳和第一过滤内芯在组合情况下的放大图；
26.图6为本发明实施例所提供的截污控流设备中控制器根据第一tds值判断雨水阶段的逻辑图；
27.图7为本发明实施例所提供的截污控流方法的流程图；以及
28.图8是本发明实施例所提供的截污控流方法中步骤s102的具体流程图。
29.附图标记
30.100、截污控流设备；
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11、截污装置；
31.12、tds检测装置；
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13、控制器；
32.14、上位机；
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111、阀门组件；
33.112、容纳体；
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113、排污泵；
34.114、安装底座；
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12a、第一tds检测装置；
35.12b、第二tds检测装置；
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111a、平板闸门；
36.111b、可移动滑轨；
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111c、动力缆线；
37.112a、柱体外壳；
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112b、第一过滤内芯；
38.112c、第二过滤内芯；
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112d、第三过滤内芯。
具体实施方式
39.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术实施例，并不用于限制本技术实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.首先需要提出的是，根据雨水城市初期雨水污染物分析，雨水中污染物主要成份是ss(suspended solids：悬浮物)，cod(chemical oxygen demand：化学耗氧量)和某些重金属污染。雨水在降落过程中，初期水质变化很大，污染物初期浓度较高，随着后期浓度逐渐减小直至平衡(雨水规律)。
41.那么基于以上特点，本发明实施例提供一个总的发明构思，即建立降雨阶段识别模型，通过判别雨水的初段、中段和后端，继而根据雨水的阶段，针对性的控制截污精度，在初段污染物浓度高时，精确截污避免污染物进入自然水体，在中后段浓度降低后加快排水，防止城市内涝的现象。
42.【系统组成】
43.根据以上的一个总的发明构思，本发明实施例提供一种截污控流设备100，图1示意性示出了根据本技术实施例的截污控流设备的系统连接拓扑图。如图1所示，在本技术一实施例中，截污控流设备100包括：
44.截污装置11，设置于城市入水口，截污装置11设计成可改变截污的精度；
45.tds检测装置12，设置于截污装置11的输入端和输出端，用于检测截污装置11在截污前环境中的雨水的第一tds(total dissolved solids：总溶解性固体物质)值，和经过截污后的第二tds值；
46.控制器13，通过串口读取tds检测装置的第一tds值和第二tds值，并根据预设的识别模型确定当前的雨水阶段；通过雨水阶段生成对应映射的控制指定，发送至截污装置11，截污装置响应于接收到控制指令后进行对应的过滤精度调整。
47.截污控流设备100还包括上位机14，上位机14通过远程传输模块和控制器13完成通信，从而控制器13可以将所读取的第一tds值和第二tds值反馈至上位机14，后台人员可
以对此进行监测。
48.在一些实施例中，截污控流设备100还可以包括摄像装置(图未示)，摄像装置和控制器13电性连接，可以实时或者定期拍摄截污装置11的使用状况，控制器13将图像上传至上位机14，以控后台人员观测内部情况，方便维护修理等。
49.在一些实施例中，截污控流设备100还可以包括定位装置(图未示)，和摄像装置同理，其以用于后台人员了解其位置以方便进行及时维护。
50.可以理解，本发明实施例所提供的截污控流设备100，通过tds检测装置12检测截污前和截污后的水质，控制器13和tds检测装置12电性连接，读取截污前雨水的第一tds值和截污后的第二tds值，根据第一tds值通过预设的模型判断当前的雨水阶段，并向截污装置11发送和雨水阶段相匹配的控制指令，以针对性控制过滤精度，避免雨水中的杂质进入自然水体，同时兼顾了雨水在中后段的时候及时排放的问题。
51.参阅图2至图3，图2为本发明实施例所提供的截污控流设备100的结构示意图，图3为本发明实施例所提供的截污控流设备100的剖视图，在一个具体的方案中，截污控流设备100包括：
52.截污装置11，包括阀门组件111和容纳体112，容纳体112上设置有不同精度的过滤孔，雨水从容纳体112的输出端进入从过滤孔流出，阀门组件111可以沿着容纳体112相对移动，从而使得雨水从对应的过滤孔流出，通过此方式以改变截污装置11的过滤精度；
53.请参阅图4及图5，图4为本发明实施例所提供的截污控流设备中容纳体112的分解结构示意图；图5为本发明实施例所提供的截污控流设备中柱体外壳112a和第一过滤内芯112b在组合情况下的放大图；具体地，容纳体112包括柱体外壳112a，过滤孔设置在柱体外壳112a上并穿过柱体外壳112a，容纳体112害包括第一过滤内芯112b、第二过滤内芯112c，第三过滤内芯112d，其中第一过滤内芯112b、第二过滤内芯112c，第三过滤内芯112d和柱体外壳112a上的过滤孔相互适配，继续参阅图5，以第一过滤内芯112b和柱体外壳112a截面为例，第一过滤内芯112b设置在柱体外壳112a内部，那么柱体外壳112a对应设置有过旅孔的位置则被过滤内芯112b所隔离，从而使得雨水从过滤孔流出时需要经过第一过滤内芯112b，以此起到过滤作用。
54.进一步地，第一过滤内芯112b、第二过滤内芯112c，第三过滤内芯112d的精度不同，从上之下(沿雨水流动的方向)上精度依次增大。
55.请继续参阅图3，更进一步地，阀门组件111包括平板闸门111a，可移动滑轨111b，以及动力缆线111c，平板闸门111a和容纳体112内部的形貌相互匹配。以完全堵塞雨水从上之下的流向，可移动滑轨111b设置于柱体外壳112a的内壁处，平板闸门111a对应容纳体内部设置有滑槽(图未示出)，平板闸门上设有和滑轨相匹配的嵌体，以可实现平板闸门111a在z轴上的自由移动，动力缆线111c悬挂至平板闸门111a上，其连接动力总成以实现平板闸门111a的自动平移。
56.可以理解，在阀门组件111在容纳体112内部移动的过程中，平板闸门111a完全封闭容纳体112的内壁，以使雨水只能从其周边的过滤孔流出。
57.具体地，根据过滤孔的精度不同，将容纳体112内部氛围多个区域，分别为：a区域过滤精度为10～60μm，b区域为过滤精度为60μm～100um，c区域为过滤精度为100um～500um，d区域为容纳体112完全封闭区域。
58.其中，容纳体112的直径为900mm至1500mm，当平板闸门111a移动至a区域时，雨水从a区域流出，此时过滤精度最高，流速相对较慢，同样当平板闸门111a移动至c区域时，此时过滤精度最低，流速相对较快。
59.在本发明实施例中还设置有排污泵113，排污泵113连通在容纳体112的d区域处，当平板闸门111a积累较多沉淀时，将平板闸门111a移动至d区域，然后启动排污泵113将平板闸门111a上的沉淀抽出。
60.可以理解，在雨水被平板闸门111a所阻碍不断从过滤孔流出时，由于平板闸门111a相对于过滤孔为一缓流处，其雨水中的杂质会部分积累在平板闸门111a上形成沉淀，可定期每隔预设的时间将平板闸门111a移动至d区域，通过排污泵113将平板闸门111a上的沉淀，从而避免平板闸门111a上积累过多沉淀，影响整体截污控流设备100的可靠性。
61.在本发明实施例中，截污控流设备100包括用于安装的安装底座114，安装底座114可以将截污控流设备100通过铆钉连接在对应的安装面上，可选地外径400-450cm，壁厚3-3.5cm。
62.截污控流设备100还包括：tds检测装置12，分别设置在容纳体112的输入端和输出端，用于检测经由截污装置11前雨水的第一tds值，和雨水经由截污装置11后的第二tds值；
63.具体地，tds检测装置12包括第一检测装置12a，用于检测经由截污装置11前雨水的第一tds值，以及第二检测装置12b，用于检测经由截污装置11后雨水的第二tds值。
64.【控制方案】
65.控制器13电性连接截污装置11和tds检测装置12，被配置成：
66.根据第一tds值确定当前的下雨阶段；
67.在下雨阶段为初段雨水时，控制截污装置调整过滤精度至最小。
68.可以理解，对应上述系统实施例，当雨水阶段为初段雨水时，通过将平板闸门111a提升至a区域，此时过滤孔精度最小，流量也最小，以通过弃；流截污的方式减少初期雨水污染。
69.进一步地，控制器还被配置成：
70.在下雨阶段为中段雨水或者后段雨水时，读取第二tds值；
71.计算第一tds值和第二tds值的差值
72.根据差值适应性调整截污装置调整的过滤精度。
73.具体地，根据差值适应性调整截污装置调整的过滤精度包括：
74.通过差值采用pid(proportional integral derivative：比例积分微分控制)调节截污装置的过滤精度。
75.可以理解，当下雨阶段为中段雨水和后端雨水后，此时根据第一tds和第二tds的差值调整截污装置的过滤精度，具体地为：
76.定
△
t时长采集一次第一tds值x1和第二tds值x2，偏差e(k)＝x1-x2；
77.p环节的第k时刻的输出：u(k1)＝kp*e(k)；
78.其中kp为p比例系数，可以理解为放大倍数，可根据具体情况适应性进行调整，在发明实施例中，kp取值在0.1至100，以起到提高系统的动态响应速度，迅速反映误差的作用，具体可根据所需调节精度，如当第一tds值和第二tds值的差值在一个很小的值，可通过放大增加响应速度和精度。
79.然后计算偏差的积分，
80.e(k)＝x1-x2；
81.i环节的第k时刻的输出：u(k2)＝ki*∑ei。
82.同理，kp为i比例系数，用于消除误差。
83.最终通过d环节的第k时刻的输出：u(k3)＝kd*
△
e(k)，
△
e(k)为此次偏差减去上一次的偏差。
84.通过将输出u(k1)、u(k2)、u(k3)分别通过预设的系数转换成对平板闸门111a进行位移控制的位移指令，从而实现控制采用pid调节截污调控设备的过滤精度。
85.可以理解，本发明实施例通过所检测的第一tds值来判别当下的雨水阶段，将前段雨水以精度最小的予以过滤，从而保证悬浮物、细微颗粒等不进入自然水体，在雨水为中后段时，通过pid进行自适应调节，保证雨水的流速，及时排出雨水，从而放置雨水在城市积患，造成水涝。且本发明实施例所提供的截污控流设备100，通体呈现圆柱形，方便安装且占用体积较少，无需重新挖槽，动用较大的人力和物力，且切换精度、排污均在同一结构中完成，具备方便快捷，结构简单的特点。
86.在一个具体的实施例中，根据第一tds值确定当前的下雨阶段包括：
87.在第一tds值位于预设的第一预设阈值和第二预设阈值之间时，确定下雨阶段为初段雨水；
88.在第一tds值从第一预设阈值和第二预设阈值之间切换至第一预设阈值以下时，确定下雨阶段为中段雨水；
89.在第一tds值稳定小于超过第一预设阈值预设的第一时间时，确定下雨阶段为后段雨水；
90.在第一tds值超过第二预设阈值时，确定下雨阶段为紧急阶段。
91.可以理解，本发明实施例提供了一种如何判断下雨阶段的方式，即通过第一tds值的范围来确定下雨阶段，其主要原理为上述所提到的随着雨水的阶段不同，其杂质浓度会发生变化，通常遵循的规律即为初雨时浓度骤增，然后随着雨水的中段和后端，杂质浓度逐渐减少趋于稳定。因此，往常的截污通常也只是截取初雨部分，但是现有技术往往是固定的结构，在中段和后段的雨水仍通过同等精度的过滤孔，导致流速被大大减弱，从而带来积水的问题。本发明实施例所提供的方式即可解决这一问题。
92.请参阅图6，图6为本发明实施例所提供的截污控流设备中控制器根据第一tds值判断雨水阶段的逻辑图。其中，上述所提到的判断方式是条件判断方式，具体的逻辑可以如下：
93.q1：第一tds值是否发生变化；是则进入q2，否则在t1时候循环读取q1；
94.q2：第一tds值是否在第一预设阈值r1和第二预设阈值r2之间；是则输出p1且进入q3，否则判定为紧急阶段；
95.q3：第一tds值是否切换至第一预设阈值以下；是则输出p2且进入q4；
96.q4：第一tds值稳定小于超过第一预设阈值预设的第一时间t4，输出p3。
97.其中，在q1～q4每次切换一次时，都开始计时，如当切换至q2时，此时雨水阶段位于初雨阶段，都开始计时，当位于一个阶段超过预设的时长后，均进行通知上位机报警处理。图示中以t2、t3、t5为例，时间可以根据具体的当地防涝能力进行设置，其主要用途在于
当雨水位于某一阶段较长时间后，通知后台进行防涝防洪预备。
98.控制器还被配置成：
99.在下雨阶段为紧急阶段时，通过上位机进行报警。
100.当初期雨水(中段和后段不可能超过r2)直接超过第二预设阈值r2时，直接通过上位机报警，此时证明雨水中有大量的污染物，此时需要通知上位机进行防污准备，以免市民出行受损。
101.【方法实施例】
102.图7为一个实施例中截污控流方法的流程示意图。应该理解的是，虽然图7的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图7中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
103.请参阅图7，本发明实施例所提供的截污控流方法包括一下流程：
104.步骤s101、读取当前雨水的第一tds值；
105.步骤s102、根据第一tds值确定当前的下雨阶段；
106.步骤s103、在下雨阶段为初段雨水时，控制截污装置调整过滤精度至最小；
107.步骤s104、在下雨阶段为中段雨水或者后段雨水时，控制截污装置读取雨水经由截污装置后的第二tds值；
108.步骤s105、计算第一tds值和第二tds值的差值；
109.步骤s106、根据差值适应性调整截污装置调整的过滤精度。
110.进一步地，请参阅图8，图8为本发明实施例所提供的截污控流方法中步骤s102的具体流程图；根据第一tds值确定当前的下雨阶段包括：
111.步骤s1021、在第一tds值位于预设的第一预设阈值和第二预设阈值之间时，确定下雨阶段为初段雨水；
112.步骤s1022、在第一tds值从第一预设阈值和第二预设阈值之间切换至第一预设阈值以下时，确定下雨阶段为中段雨水；
113.步骤s1023、在第一tds值稳定小于超过第一预设阈值预设的第一时间时，确定下雨阶段为后段雨水；
114.步骤s1024、在第一tds值超过第二预设阈值时，确定下雨阶段为紧急阶段。
115.方法实施例在以上其他实施例中已经阐述，本领域技术人员很容易通过其他实施例联想到该方法实施例如何实施，因此本处不过多重复阐述。
116.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
117.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的控制器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的控制器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
118.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
119.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
120.在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个控制器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
121.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。存储器是计算机可读介质的示例。
122.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
123.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
124.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。