一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法与流程

1.本发明属于桥梁监测技术领域，具体涉及一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法。


背景技术：

2.近年来，随着我国经济的发展，桥梁作为交通网络重要的一环，保障了社会经济的正常运行。在桥梁的使用过程中，由于会受到风力、车辆行进等的影响，桥梁结构会发生一定的变形，该变形的大小反映了桥梁结构的安全性、稳定性和是否受到损伤等情况。
3.其中，桥塔作为大跨铁路桥梁的主要承压受力构件，其沿桥梁纵横向变形直接影响着主梁、拉索等构件的变形及受力状态，桥塔线形作为判断大跨铁路桥梁整体结构性能的重要指标，沿桥塔竖向各点位变形情况也一直是桥梁监测关注的重点。
4.在桥塔线形的监测方面，目前常用的监测手段一般有人工手段测量、倾角仪或陀螺仪、gps或gnss设备等，其中人工手段测量一般是利用全站仪、水准仪等测量工具，通过标定测点位置，在夜间人工巡检的天窗期进行测量，但是该方法因受夜间光线等环境因素影响，测量数据误差较大，且须做到人工在场标记数值，效率低，无法实时获得列车运营时刻桥塔的动态线形；通过倾角仪或陀螺仪进行测量是将倾角仪或者陀螺仪安装于桥塔竖向不同位置，通过观察同一时刻倾角，根据倾角与线形换算关系，得出桥梁沿纵横向的变化线形，但是由于桥塔构造的复杂性，无法准确得出倾角与线形换算关系，尤其是列车冲击作用下的对应转换，有较大的局限性，可操作性不强；gps或gnss设备测量是通过在关键位置布设点位接收卫星信号来监测变形情况，但其设备精度目前只能达到厘米级，针对桥塔敏感的竖向变形来说，精度较差，费用昂贵，且设备需在开阔桥面接收信号，并浇筑立杆固定安装，沿桥塔竖向各截面位置无法布置安装，受环境影响，工序复杂，限制了其推广应用。由此可知，现有技术中对桥塔线形的监测应用，无法满足在各类工况下能够直观、准确地监测桥梁的桥塔线形的应用需求。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，能够实现对桥塔线形进行实时监测的同时，提高监测系统的监测精度，降低测量误差。
6.为实现上述目的，本发明的一个方面，提供一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其包括靶标和图像采集单元；
7.所述图像采集单元设置在桥塔的塔体上，用于对所述靶标的位置进行测量；
8.所述靶标位于所述图像采集单元的量程范围内，其包括设置于桥塔基础上的基准靶标和设置于桥塔塔体上的若干个监测靶标。
9.本发明的另一个方面，提供一种铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，包括靶标和图像采集单元；
10.所述靶标包括设置于桥塔基础上的基准靶标和设置于桥塔塔体上的若干个监测靶标；
11.所述图像采集单元包括对应基准靶标设置的基准摄像头和至少一个设置在桥塔塔体上的监测摄像头；所述基准摄像头位于至少一个监测摄像头的量程范围内，且相邻两摄像头中的至少一个位于另一个的量程范围内。
12.作为本发明的进一步改进，还包括数据处理装置；
13.所述数据处理装置与所述图像采集单元通信连接，用于记录图像采集单元的监测数据，并解算出各监测靶标的变形位移量，确定桥塔的线形。
14.作为本发明的进一步改进，还包括倾角采集单元，其与图像采集单元同步设置，用于实时监测图像采集单元自身的倾角变化。
15.作为本发明的进一步改进，所述图像采集单元与桥塔通过连接装置连接，并使得所述图像采集单元可在该连接装置的带动下相对桥塔进行往复移动并固定。
16.作为本发明的进一步改进，所述连接装置包括伸缩件；
17.所述伸缩件的一端与桥塔上的对应位置连接，另一端连接所述图像采集单元，使得所述图像采集单元可通过该伸缩件的伸缩进行相对位移。
18.作为本发明的进一步改进，所述数据处理装置包括采集模块和无线传输模块；
19.所述采集模块与所述无线传输模块通信连接，前者用于监测数据的采集与解算；后者用于将解算后的数据传输至相应终端设备。
20.作为本发明的进一步改进，还包括远程控制模块，其与所述图像采集单元通信连接，用于远程控制监测系统的启闭；
21.和/或
22.还包括电源模块，其与桥塔供电箱电连接，用于在所述供电箱断电时自动启动并为监测系统中的各设备供电。
23.本发明的另一个方面，提供一种铁路桥梁桥塔线形监测方法，其利用上述桥梁桥塔线形监测系统来实现，包括如下步骤：
24.(1)将基准靶标设置在待监测桥塔基础上，并根据监测需求对监测靶标、图像采集单元进行布置和安装；
25.(2)利用图像采集单元采集各测点的位置初始值；
26.(3)在桥梁使用过程中，利用图像采集单元对桥塔各测点进行实时监测，并计算不同时刻下各测点的实际变形值，得出桥塔变形时的线形。
27.作为本发明的进一步改进，在步骤(3)中，所述实际变形值的计算方法包括如下步骤：
28.(3.1)针对各图像采集单元分别同步设置倾角采集单元，以其采集各图像采集单元自身的倾角变化；
29.(3.2)设定竖向判别距离z0，并根据竖向判别距离z0的数值对监测靶标进行分类，即令与图像采集单元的竖向距离小于z0的监测靶标为内侧靶标，反之为外侧靶标；且所述竖向判别距离z0通过下式计算：
30.31.其中，zb为基准靶标与图像采集单元之间的距离，lb为基准靶标在图像采集单元中心线成像距离，θ1为图像采集单元的倾角变化值；
32.(3.3)根据下式计算图像采集单元相对基准靶标的变形量x0：
[0033][0034]
(3.4)根据如下公式分别计算内侧靶标相对基准靶标的变形量xn和外侧靶标相对基准靶标的变形量xw：
[0035][0036][0037]
其中，zn为内侧靶标与图像采集单元之间的距离，ln为内侧靶标在图像采集单元中心线成像距离，zw为外侧靶标与图像采集单元之间的距离，lw为外侧靶标在图像采集单元中心线成像距离。
[0038]
上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0039]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
[0040]
(1)本发明的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其包括设置在桥塔基础上的基准靶标和设置在桥塔塔体上的监测靶标，并通过设置在桥塔塔体上的图像采集单元对各靶标的实时监测，计算各靶标在桥塔变形时的实际变形值，确定桥塔在不同时刻下的线形；同时通过设置的数据处理装置，对监测数据进行实时记录和解算，进一步提高监测系统的监测效率。
[0041]
(2)本发明的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其通过对应图像采集单元同步设置倾角采集单元，对图像采集单元的倾角变化进行实时监测，减少因图像采集单元自身倾角变化对桥塔线形测量精度的不利影响；同时通过将图像采集单元设置为利用连接装置相对桥塔进行往复移动后并固定，可根据监测需求随时调整图像采集单元的安装位置。
[0042]
(3)本发明的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其通过在数据处理装置中设置采集模块和无线传输模块，对监测数据进行分析解算，快速、精确计算出桥塔的实时线形；同时通过设置远程控制电源模块，远程对监测系统的启闭进行控制，实现定期重启对监测系统进行维护，节省人力物力；通过在监测系统中设置电源模块，以保证供电箱断电时监测系统的正常使用，确保监测系统对桥塔24小时全天候的实时监测；另外通过与电源模块连接设置防雷器，对监测系统在复杂环境时的线路进行保护，提高监测系统的安全性和可靠性。
[0043]
(4)本发明的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其通过对桥塔上设置的监测靶标进行实时监测，并配合算法程序，精确计算出桥塔各处变形时的位移量，进而得出桥塔的线形，其过程简单，测量精度高，不需要人工参与即可完成对监测系统的实时控制。
[0044]
(5)本发明的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，其通过在桥塔上设置监测装置，
实时对桥塔的线形进行测量，并通过构造动态倾角与形变位移几何算法，解决了监测装置转角变形测量的映射关系，能够精确解算出两个方向的位移量，极大提高了光电图像技术高频监测的精度，降低了忽略装置倾角造成的测量误差，具有测量精度高，实用性优等特点，具有较好的发展前景和社会经济效益。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]
图1是本发明实施例中铁路桥梁桥塔线形监测系统的监测方法测算示意图；
[0047]
图2是本发明实施例中铁路桥梁桥塔的形变位移示意图；
[0048]
图3是本发明一个具体实施例中铁路桥梁桥塔线形监测系统的安装示意图；
[0049]
图4是本发明实施例中各靶标位置在同一拍摄图像中的位置示意图；
[0050]
在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
[0051]
1、基准靶标；2、监测靶标；3、图像采集单元；4、双轴倾角仪；5、数据处理装置；6、保护罩；7、连接件；8、锚固板；9、伸缩件；10、立柱；11、信号线；12、圆形法兰；13、化学螺栓；14、软管。
具体实施方式
[0052]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0053]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0054]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0055]
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”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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
[0056]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0057]
实施例：
[0058]
请参阅图1～图4，本发明优选实施例中的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法包括靶标和和监测装置。其中，靶标设置在桥塔上，并通过同样设置在桥塔上的监测装置对靶标进行监测，确定桥体的变形位移。
[0059]
具体而言，优选实施例中的靶标包括基准靶标1和监测靶标2，其中基准靶标1固定连接设置在桥塔基础上，并处在监测装置的监测范围内。由于桥塔底部固定刚度大，受到桥塔变形位移的影响较小，使得设置在桥塔基础上的基准靶标1可以作为基准点对监测靶标2和监测装置的位置进行标定。
[0060]
进一步地，优选实施例中在桥塔塔体上设置有若干个监测靶标2，用于显示塔体对应位置处的变形量，且部分或者全部相邻两监测靶标2之间具有一定的竖向间距，使得各监测靶标2在桥塔竖向上的多个位置对桥塔进行监测，其具体的设置个数和布置密集程度可根据监测需求进行确定。
[0061]
实际设置时，优选实施例中的靶标可以设置为红外靶标，利用红外特性，即使是在监测环境、监测光线较差的环境下，依然能够准确地显示出靶标所在位置；同时，红外靶标还具有防水、防潮和耐久抗腐蚀等优点，可以进一步提高靶标的使用寿命。同时，可进一步优选靶标为微型太阳板自供电红外靶标，通过自带的微型太阳板，将太阳能转化为电能对红外靶标进行供电，不需要再对每个靶标铺设相应的电路对其供电，简化监测系统的设置形式。另外，基准靶标1和监测靶标2安装时，可优选采用膨胀螺丝形式将各靶标安装于桥塔竖向侧壁或桥塔底部上，并进一步优选在螺栓孔中打入植筋胶，以进一步固化靶标和桥塔的连接强度。另外，根据监测装置的监测视角，可局部微调靶标的位置并进行固定，使得沿竖向分布的各个靶标均能被监测装置监测到。
[0062]
进一步地，优选实施例中的监测装置设置在桥塔塔体上，其包括至少一个图像采集单元3，用于对基准靶标1和监测靶标2在横纵两个方向的形变位移进行监测。实际设置时，其布置个数可根据桥塔高度和图像采集单元3的量程进行确定。
[0063]
在如图1所示的优选实施例中，在桥塔塔体上设置有一个图像采集单元3，并将其设置为镜头朝下，且设置的靶标均在其量程范围内。其通过基准靶标1对自身的位置进行标定，并对监测靶标2进行监测。
[0064]
在另一个具体实施例中，设置有多个图像采集单元3，包括对应基准靶标1设置的基准摄像头和至少一个设置在桥塔塔体上的监测摄像头；该基准摄像头位于至少一个监测摄像头的量程范围内，用于对监测摄像头的位置进行标定，且相邻两摄像头中的至少一个位于另一个的量程范围内，以保证所有摄像头均可通过基准靶标1进行位置的标定。另外，可以理解的是，优选实施例中的每个摄像头对应一个图像采集单元3。
[0065]
进一步地，由于图像采集单元3设置在桥塔的竖向侧壁或者顶部，受到桥塔变形的影响，其设置倾角会随着设置位置处的位移而发生变化，对图像采集单元3的监测精度产生不利影响，为了消除由于图像采集单元3自身倾角的变化对桥塔线形测量精度的影响，优选实施例中的监测装置还包括倾角采集单元，其与图像采集单元3同步配套设置，用于对图像
采集单元3的倾角变化进行实时监测，同步随桥塔变形发挥监测功能。进一步地，优选实施例中的倾角采集单元为双轴倾角仪4，可同时对图像采集单元3与x、z平面和y、z平面的倾角进行监测。
[0066]
进一步地，在桥塔塔体和监测装置之间设置有连接装置，并通过连接装置对两者进行连接，并使得图像采集单元3可在该连接装置的带动下相对桥塔进行往复移动并固定，以调整图像采集单元3伸出桥塔塔体的距离，保证在桥塔发生变形位移时各靶标都能够被图像采集单元3监测到。
[0067]
在如图3所示的具体实施例中的连接装置包括立柱10，并将立柱10固定连接在桥塔的顶部。当桥塔结构为混凝土结构时，可优选通过圆形法兰12和化学螺栓13将立柱10固定安装在混凝土桥塔上；当桥塔结构为钢结构时，可优选采用满焊加混凝土底座的设置形式将立柱10固定在钢桥塔上，以确保连接装置为监测装置提供稳定可靠的支撑。
[0068]
进一步地，优选实施例中的连接装置还包括伸缩件9，其一端与桥塔上的对应位置连接，另一端连接图像采集单元3，使得图像采集单元3可通过该伸缩件9的伸缩进行相对位移。优选实施例中的伸缩件9通过焊接的方式连接在立柱10的侧壁上，并优选其与立柱10之间为垂直设置，使得监测装置可通过伸缩件9的伸缩运动调整与桥塔的相对位置，并可在伸缩调整完成后对伸缩件9进行固定，以保证监测装置在监测时的稳定性。
[0069]
优选地，为了进一步对监测装置进行保护，将监测装置固定设置在保护罩6内，如图3中所示，图像采集单元3和双轴倾角仪4均固定设置在保护罩6内，并通过保护罩6与伸缩件9进行连接，优选实施例中在保护罩6的一侧设置有锚固板8，并通过连接件7将保护罩6锚固连接在伸缩件9上，以保证监测装置和伸缩件9之间连接的可靠性。另外，实施例中各构件之间的焊接部分优选采用喷漆防锈处理，特别是对于复杂环境下的大跨度桥梁结构，各类钢构件需着重提升防锈防腐等级，以保证结构使用耐久。
[0070]
进一步地，优选实施例中的监测系统还包括数据处理装置5，其与监测装置通信连接，用于接收监测装置的监测数据，并将接收到的监测数据进行记录，并根据记录的各个靶标在图像采集单元3中的成像情况，解算各个监测靶标2和监测装置在不同时刻下的实际位移量，得出桥塔横纵向的线形变化情况，并将该桥塔线形结果传输至后台终端显示器。
[0071]
优选地，图像采集单元3和倾角采集单元分别通过信号线11将监测数据传送至数据处理装置5，并采用时钟同步协议，实现微秒级精确数据同步，确保两种类型的数据同步传送至数据处理装置5，并在同一时刻联合解算出桥塔各处的实际变形位移值。实际设置时，优选将图像采集单元3和倾角采集单元的传输信号线11在伸缩件9的位置留出冗余长度，防止因信号线11长度的限制影响伸缩件9带动监测装置运动。相应地，如图3所示的优选实施例中，信号线11经过伸缩件9并绕过立柱10后，将信号线11穿在软管14内，通过软管14对信号线11进行保护，并将信号线11固定在塔顶，信号线11经固定保护将信号传送到数据处理装置5。
[0072]
具体地，优选实施例中的数据处理装置5为智能采集网关，包括采集模块和无线传输服务模块，两者通过通信连接。其中采集模块用于监测数据的采集与解算，得出各监测靶标2所在位置的实际位移，并拟合形成桥塔位移线形，并通过无线传输服务模块将解算后的数据传输至相应的终端设备。优选地，将无线传输服务模块与采集模块进行网线接口互联，以保证传输发送通畅。
[0073]
进一步地，优选实施例中的数据处理装置5还包括远程控制模块，优选其内置有物联网卡，以实现监测系统的远程自动启闭，用于定期重启对监测系统中各设备进行维护，节省人力物力。
[0074]
更近一步地，优选实施例中的桥塔线形监测系统还包括防雷器，其与远程控制模块连接，实现串联控制作用，用于当发生雷雨天气时，由于雷击使得监测系统中的线路产生尖峰电流或者电压时，防雷器可对线路回路及设备进行保护。
[0075]
同时，优选实施例中的桥塔线形监测系统在原有桥塔持续供电的基础上，还内置的电源模块，其与桥塔供电箱电连接，用于特殊情况下桥塔供电箱断电时，电源模块自动启动为监测系统中的各设备进行供电，以保证监测系统全天候持续监测桥塔线形。在如3所示的具体实施例中的电源模块为ups电源模块，其利用电池组串联并通过正负两根电源线接入ups主机，并将电池组与桥塔供电箱连接。
[0076]
进一步地，对于优选实施例中桥梁桥塔线形监测系统的监测方法具体包括如下步骤：
[0077]
(1)将基准靶标设置在待监测桥塔基础上，并根据监测需求对监测靶标、图像采集单元3进行布置和安装；
[0078]
实际设置时，要保证基准靶标1和监测靶标2的设置位置能够被图像采集单元3监测到，并可通过伸缩件9带动图像采集单元3进行监测视角的调整，确保桥塔变形后各靶标仍在图像采集单元3的监测视角内。另外，当对测量精度要求较高时，还可同步图像采集单元3增设倾角采集单元，以监测图像采集单元3因桥塔变形产生的倾角变化，消除因该倾角变化对测量误差的影响。另外，优选实施例中对应图像采集单元3和倾角采集单元还设置有数据处理装置5，以对监测数据进行快速分析解算。
[0079]
(2)利用图像采集单元3采集各测点的位置初始值；
[0080]
如图2所示的优选实施例中需要同时对x、y两个方向上的变形值进行监测，各设备安装完成之后，利用图像采集单元3对基本靶标1和监测靶标2在x、y两个方向轴的位置初始值进行采集，并利用倾角采集单元采集图像采集单元3竖平面x轴与y轴的初始倾角，并将各位置初始值和初始倾角作为原始标定值记录至数据处理装置5。
[0081]
(3)在桥梁使用过程中，利用图像采集单元3对桥塔各测点进行实时监测，并计算不同时刻下各测点的实际变形值，得出桥塔变形时的线形。
[0082]
当桥塔线形发生变化时，特别是对于列车经过桥梁时桥塔线形变化的明显时刻，图像采集单元3能够快速捕捉到该时刻的变形值。优选实施例中将桥塔受列车、温度、风力等实际荷载作用下产生的空间变形，分解为x、y两个方向轴的位移变化。将桥塔变形时各靶标的位置与原始标定值进行比较分析，确定各监测靶标2因桥塔变形分别在x、y两个方向上产生的位移量。如图1所示的具体实施例中，以桥塔在x轴方向上的变形为例，对各监测靶标2的位移值进行计算。
[0083]
(3.1)针对各图像采集单元分别同步设置倾角采集单元，以其采集各图像采集单元自身的倾角变化；
[0084]
受桥塔变形的影响，图像采集单元3在采集监测靶标2的位置变化时，其自身也会产生位移，同时其设置倾角也会产生一定的变化，倾角采集单元采集到图像采集单元3的倾角变化，并将该信息与图像采集单元3的实时采集信息同步传送至数据处理装置5进行处
理。
[0085]
(3.2)设定竖向判别距离z0，并根据竖向判别距离z0的数值对监测靶标进行分类，即令与图像采集单元的竖向距离小于z0的监测靶标为内侧靶标bn，反之为外侧靶标bw；且所述竖向判别距离z0通过下式计算：
[0086][0087]
其中，zb为基准靶标1与图像采集单元3之间的距离，lb为基准靶标1在图像采集单元3中心线成像距离，θ1为图像采集单元3的倾角变化值；
[0088]
另外可以理解的是，内侧靶标bn不仅仅限于一个靶标，具体以计算的判定距离为界限进行分割，外侧靶标bw不仅仅限于一个靶标，具体以计算的判定距离为界限进行分割。
[0089]
(3.3)根据下式计算图像采集单元相对基准靶标的变形量x0：
[0090][0091]
(3.4)根据如下公式分别计算内侧靶标相对基准靶标的变形量xn和外侧靶标相对基准靶标的变形量xw：
[0092][0093][0094]
其中，zn为内侧靶标bn与图像采集单元3之间的距离，ln为内侧靶标bn在图像采集单元3中心线成像距离，zw为外侧靶标bw与图像采集单元3之间的距离，lw为外侧靶标bw在图像采集单元3中心线成像距离。
[0095]
根据以上算法可计算出各监测靶标2在桥塔变形时沿x轴的位移变化值，并通过各位移变化值拟合出桥塔在x轴方向上的线形。同样地，可根据以上x轴方向上形变的算法步骤对y轴方向上的形变进行计算，其具体过程在这里不再赘述。
[0096]
本发明中的铁路桥梁桥塔线形监测系统及方法，通过在桥塔上设置监测装置，实时对桥塔的线形进行测量，并通过构造动态倾角与形变位移几何算法，解决了监测装置转角变形测量的映射关系，能够精确解算出两个方向的位移量，极大提高了光电图像技术高频监测的精度，降低了忽略装置倾角造成的测量误差，具有测量精度高，实用性优等特点，具有较好的发展前景和社会经济效益。
[0097]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。