一种基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法与流程

1.本发明涉及碳达峰研究技术领域，具体为一种基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法。


背景技术：

2.气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统形成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体，我国由此提出碳达峰和碳中和目标。碳达峰就是指在某一个时点，二氧化碳的排放不再增长达到峰值，之后逐步回落。碳达峰是二氧化碳排放量由增转降的历史拐点，标志着碳排放与经济发展实现脱钩，达峰目标包括达峰年份和峰值。
3.现有的大气中二氧化碳检测，一般都是通过卫星进行整体的检测，检测范围大，但由于空气中二氧化碳的分布受到地域刃口等因素的影响，在小范围内也有很大的区别，在不同高度的空间内浓度也不相同，对于研究公共活动对碳排放的影响来说，使用卫星检测不够精确，而若要人工采样检测，一般都是需要使用无人机等进行操作，对于人口密集的城市来说，很多地方均不便于操作，且使用大型无人机进行高空操作，成本也较高，无人机本身的气流也会扰动大气，会影响检测数据的精确性，因此现有检测手段存在很多弊端。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法，解决了现有检测大气中碳排放浓度的检测方式中，使用卫星和无人机均存在检测人不够精确的问题，无人机操作还会受到地域的影响，成本也较高的问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于碳达峰的智能化公共数据系统，包括空气采样检测装置，空气采样检测装置包括检测端和地面端，且检测端和地面端之间通过拉绳连接。
6.所述检测端包括检测箱，所述检测箱底部的三面均螺纹连接有缓冲气囊，所述检测箱底部的中心固定连接有拉环，且拉绳的顶端固定连接在拉环上，所述检测箱内腔的底部固定连接有光谱检测仪，且光谱检测仪顶部的左侧固定连接有检测主机，所述光谱检测仪内部的右侧贯穿固定连接有取样机构，所述检测箱的顶部螺纹连接有顶盖，所述顶盖的顶部覆盖有降落伞，所述顶盖的中心开设有圆孔，中间部分所述降落伞穿过圆孔收入顶盖与检测箱之间，所述检测箱顶部的中间螺纹连接有导线管，所述导线管的顶端贯穿圆孔并延伸至顶盖的上方，且降落伞的中心与导线管顶端侧面的下表面固定连接，所述降落伞的外沿固定连接有多根伞绳，且伞绳的底端固定连接有限位珠，所述检测箱侧面的顶部固定连接有套设在伞绳外部的套环，且套环的内径小于限位珠的外径，所述导线管的顶端固定连接有气球组件。
7.所述气球组件包括固定连接在导线管顶端的直角电磁阀，所述直角电磁阀的顶端连通有连接管，且连接管顶端的外部套设有氦气气球，所述氦气气球进气嘴的外部套设有
间隔氦气气球与连接管顶端螺纹连接的螺纹座。
8.优选的，所述光谱检测仪的检测端内部且位于取样机构正下方开设有通孔，通孔的内表面固定连接有纯净玻璃内衬，所述取样机构包括固定连接在光谱检测仪检测端的顶部的活塞筒，所述活塞筒的顶部固定连接有电动推杆，所述电动推杆输出轴的底端固定连接有与活塞筒和纯净玻璃内衬内表面滑动连接的活塞。
9.优选的，所述检测箱的底部且位于纯净玻璃内衬的正下方开设有进气口，进气口的内部固定连接有封闭膜，且封闭膜的中间开设有十字缝，所述检测箱的底部且位于进气口的正下方螺纹连接有过滤组件，所述过滤组件包括上半部分呈圆筒型下半部分呈圆台型的外筒，所述外筒内表面的底部固定连接有十字架，所述外筒的内部滑动设置有侧面倾斜角与外筒圆台部相匹配的轻质圆台环架，且轻质圆台环架内表面的顶部固定连接有锥形滤网。
10.优选的，所述地面端包括底座，所述底座底部的四角均固定连接有刹车轮，所述底座的顶部从左到右依次固定连接有地面主机、电机轴锁定装置和电机，所述底座的顶部且位于地面主机和电机轴锁定装置之间通过机架转动连接有绞轮，且电机输出轴贯穿电机轴锁定装置与绞轮中心固定连接，所述拉绳的底端固定缠绕在绞轮的表面。
11.优选的，所述检测端和地面端在固定区域内设置有n组，所述检测端的检测主机将检测数据通过无线传输方式传输至对应地面端的地面主机，且n组地面端的地面主机将检测数据通过网络总线传输至总控中心。
12.优选的，所述检测主机内置有锂电池、外接串口、无线通讯模块、处理器、备份储存模块和定位模块，所述处理器的输出端通过导线分别与无线通讯模块、电动推杆和直角电磁阀的输入端电性连接，所述外接串口的输出端通过导线与锂电池的输入端电性连接，所述锂电池和定位模块的输出端均通过导线与处理器的输入端电性连接，所述处理器通过导线分别与外接串口、备份储存模块和光谱检测仪实现双向连接。
13.优选的，所述总控中心包括采样数据接收模块、采样数据存储模块、采样数据汇总分析单元、采样数据库、二氧化碳浓度分布建模系统、气象云数据库、碳排放分析系统、公共资源录入单元和公共活动数据建模系统，所述采样数据接收模块的输出端分别与采样数据存储模块和采样数据汇总分析单元的输入端连接，所述采样数据存储模块的输出端与采样数据库的输入端连接，所述采样数据库和气象云数据库的输出端与采样数据汇总分析单元的输入端连接，所述采样数据汇总分析单元的输出端与二氧化碳浓度分布建模系统的输入端连接，所述二氧化碳浓度分布建模系统和公共资源录入单元的输出端均与碳排放分析系统的输入端连接，所述碳排放分析系统的输出端与公共活动数据建模系统的输入端连接。
14.优选的，所述采样数据汇总分析单元包括现时数据列表模块、往期数据列表模块、气象图形合并模块、数据对比模块、非检测区域数据计算系统和列表反馈模块，所述现时数据列表模块和往期数据列表模块的输出端均与数据对比模块的输入端连接，所述数据对比模块的输出端与列表反馈模块的输入端连接，所述现时数据列表模块的输出端还与气象图形合并模块的输入端连接，所述气象图形合并模块的输出端与非检测区域数据计算系统的输入端连接。
15.本发明还公开了一种基于碳达峰的智能化公共数据系统的分析方法，具体包括以下步骤：
16.步骤一：将各组空气采样检测装置布置在一片区域的多个点，将网络等连接好后，先控制电机轴锁定装置锁定电机的驱动轴，然后启动检测端电器，通过直角电磁阀向氦气气球内充进氦气，充满后关闭直角电磁阀，再控制电机轴锁定装置解锁，启动电机带动绞轮顺时针转动，将拉绳松开，使氦气气球带动整个检测端上升，通过内置的定位模块定位其高度，在升到指定高度时控制电机停止，并控制电机轴锁定装置锁定电机的驱动轴；
17.步骤二：检测端停在指定高度时，启动电动推杆上拉活塞，将外界空气抽进纯净玻璃内衬内，抽入空气时，轻质圆台环架和锥形滤网上升而封住轻质圆台环架的外侧，利用锥形滤网过滤空气中的灰尘，同时封闭膜中心部分沿着十字缝向上分开，使气流通过，停止抽取时，轻质圆台环架和锥形滤网落下，封闭膜复位进行封闭，然后光谱检测仪对抽取的空气进行光谱检测，分析内部二氧化碳浓度；检测结束后，电动推杆下推活塞，将纯净玻璃内衬内的空气推出，推出的空气部分直接从轻质圆台环架外围经过排出，部分穿过锥形滤网，将其下表面灰尘吹出；
18.步骤三：检测数据与定位数据一起备份到备份储存模块中，同时通过无线通讯模块传输至地面主机中，再通过网络传输至总控中心进行处理，总控中心先将采样数据通过采样数据存储模块储存到采样数据库，同时本次检测数据和上一次检测数据一起传输至采样数据汇总分析单元进行分析；
19.本次检测数据和上一次检测数据在采样数据汇总分析单元内分别进行列表处理，然后通过数据对比模块对比分析，通过列表反馈模块反馈对比结果，判断二氧化碳数据变化趋势，同时本次检测数据与从气象云数据库中提取的气象图像，在气象图形合并模块进行合并处理，将检测数据整合到气象中，再通过非检测区域数据计算系统对附近未检测的区域的数据进行计算，进而得到整片区域的检测数据；
20.步骤四：得到区域的二氧化碳浓度数据后，将数据传输至二氧化碳浓度分布建模系统进行区域建模，再整合该区域的公共资源，包括设施和人群数量具备碳排放能力目标的数据，将公共资源数据和区域二氧化碳浓度数据进行整体分析，即可判断不同公共资源对碳排放的具体影响，再通过公共活动数据建模系统对该区域公共资源碳排放数据进行建模即可；
21.步骤五：在一次研究结束后，将检测端回收，先控制直角电磁阀打开，排出氦气气球内的氦气，使检测端自由落体，此时气流通过降落伞边缘进入其下方，进而将降落伞撑起，使其对检测端进行缓降，同时打开电机轴锁定装置，启动电机带动绞轮低速反转，将拉绳收卷；在氦气气球意外破裂而排净氦气，导致检测端坠落时，同样操作进行回收。
22.优选的，采样检测选在无大风无雨雪的条件下进行。
23.有益效果
24.本发明提供了一种基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
25.(1)、该基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法，通过采取地面取样检测的方式，代替卫星大致的检测，不仅可精确到小范围，更可精确到不同高度的空气层，其检测数据更精确，结合该区域内的气象图，还可对该片区域进行全面的计算分析，再结合公共设施资源等数据，有利于更细节、更有针对性的研究可判断，不同公共资源对碳排放的影响，便于进行碳达峰的研究。
26.(2)、该基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法，通过设置氦气气球将检测装置升到高空，代替无人机进行升空操作，可避免自身的风力带动周围气流流动，影响检测精度的问题，且该方案成本低，还可长时间在高空停留进行多次检测，在多个地点布设多套装置，也可在同一时间点进行多点检测，进一步提高了检测精度，且氦气气球便于拆卸更换，并方便充排气，进而便于升空和回收，使用方便。
27.(3)、该基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法，通过在检测端上设置降落伞，在回收检测端或者氦气气球意外破裂导致检测端坠落时，降落伞可自行展开，使装置进行缓降，有效的保护了装置的安全，且在检测箱底部设置缓冲气囊，在检测箱落地后还可缓冲，进一步提高了保护效果，使用安全方便。
28.(4)、该基于碳达峰的智能化公共数据系统及分析方法，通过设置活塞抽排的方式，配合纯净玻璃内衬，可抽取定量空气进行检测，抽取后封闭膜可将纯净玻璃内衬内的空气封闭，避免外泄，保证了检测数据的稳定，且在抽取空气时可利用过滤组件进行过滤，降低灰尘对气体检测精度的影响，且锥形滤网活动设置，不仅可在排出空气时冲掉底部的灰尘，还可将上表面的少量灰尘从侧面排出，尽可能的保证了其洁净度，保证了检测数据的精度。
附图说明
29.图1为本发明空气采样检测装置的主视图；
30.图2为本发明检测端局部结构的剖视图；
31.图3为本发明取样机构与光谱检测仪局部结构的剖视图；
32.图4为本发明封闭膜的立体图；
33.图5为本发明过滤组件的剖视图；
34.图6为本发明检测的系统原理框图；
35.图7为本发明的总系统原理框图；
36.图8为本发明总控中心的系统原理框图；
37.图9为本发明采样数据汇总分析单元的系统原理框图；
38.图10为本发明的系统流程图。
39.图中：1、拉绳；2、地面端；21、底座；22、地面主机；23、绞轮；24、电机轴锁定装置；25、电机；3、检测端；31、检测箱；32、过滤组件；321、外筒；322、十字架；323、轻质圆台环架；324、锥形滤网；33、拉环；34、光谱检测仪；35、检测主机；351、锂电池；352、外接串口；353、无线通讯模块；354、处理器；355、备份储存模块；356、定位模块；36、取样机构；361、活塞筒；362、电动推杆；363、活塞；37、顶盖；38、降落伞；381、伞绳；382、限位珠；310、导线管；39、气球组件；391、直角电磁阀；392、连接管；393、氦气气球；394、螺纹座；311、套环；312、纯净玻璃内衬；313、封闭膜；3131、十字缝；314、缓冲气囊；4、总控中心；41、采样数据接收模块；42、采样数据存储模块；43、采样数据汇总分析单元；431、现时数据列表模块；432、往期数据列表模块；433、气象图形合并模块；434、数据对比模块；435、非检测区域数据计算系统；436、列表反馈模块；44、采样数据库；45、二氧化碳浓度分布建模系统；46、气象云数据库；47、碳排放分析系统；48、公共资源录入单元；49、公共活动数据建模系统。
具体实施方式
40.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
41.请参阅图1
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2，本发明提供一种技术方案：一种基于碳达峰的智能化公共数据系统，包括空气采样检测装置，空气采样检测装置包括检测端3和地面端2，且检测端3和地面端2之间通过拉绳1连接。
42.地面端2包括底座21，底座21底部的四角均固定连接有刹车轮，底座21的顶部从左到右依次固定连接有地面主机22、电机轴锁定装置24和电机25，底座21的顶部且位于地面主机22和电机轴锁定装置24之间通过机架转动连接有绞轮23，且电机25输出轴贯穿电机轴锁定装置24与绞轮23中心固定连接，拉绳1的底端固定缠绕在绞轮23的表面。
43.检测端3包括检测箱31，检测箱31底部的三面均螺纹连接有缓冲气囊314，检测箱31底部的中心固定连接有拉环33，且拉绳1的顶端固定连接在拉环33上，检测箱31内腔的底部固定连接有光谱检测仪34，且光谱检测仪34顶部的左侧固定连接有检测主机35，光谱检测仪34内部的右侧贯穿固定连接有取样机构36，检测箱31的顶部螺纹连接有顶盖37，顶盖37的顶部覆盖有降落伞38，顶盖37的中心开设有圆孔，中间部分降落伞38穿过圆孔收入顶盖37与检测箱31之间，检测箱31顶部的中间螺纹连接有导线管310，导线管310的顶端贯穿圆孔并延伸至顶盖37的上方，且降落伞38的中心与导线管310顶端侧面的下表面固定连接，降落伞38的外沿固定连接有多根伞绳381，且伞绳381的底端固定连接有限位珠382，检测箱31侧面的顶部固定连接有套设在伞绳381外部的套环311，且套环39的内径小于限位珠382的外径，导线管310的顶端固定连接有气球组件39，通过在检测端3上设置降落伞38，在回收检测端3或者氦气气球393意外破裂导致检测端3坠落时，降落伞38可自行展开，使装置进行缓降，有效的保护了装置的安全，且在检测箱31底部设置缓冲气囊314，在检测箱31落地后还可缓冲，进一步提高了保护效果，使用安全方便。
44.气球组件39包括固定连接在导线管310顶端的直角电磁阀391，直角电磁阀391的顶端连通有连接管392，且连接管392顶端的外部套设有氦气气球393，氦气气球393进气嘴的外部套设有间隔氦气气球393与连接管392顶端螺纹连接的螺纹座394，通过设置氦气气球393将检测装置升到高空，代替无人机进行升空操作，可避免自身的风力带动周围气流流动，影响检测精度的问题，且该方案成本低，还可长时间在高空停留进行多次检测，在多个地点布设多套装置，也可在同一时间点进行多点检测，进一步提高了检测精度，且氦气气球393便于拆卸更换，并方便充排气，进而便于升空和回收，使用方便。
45.请参阅图2
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5，光谱检测仪34的检测端内部且位于取样机构36正下方开设有通孔，通孔的内表面固定连接有纯净玻璃内衬312，取样机构36包括固定连接在光谱检测仪34检测端的顶部的活塞筒361，活塞筒361的顶部固定连接有电动推杆362，电动推杆362输出轴的底端固定连接有与活塞筒361和纯净玻璃内衬312内表面滑动连接的活塞363，检测箱31的底部且位于纯净玻璃内衬312的正下方开设有进气口，进气口的内部固定连接有封闭膜313，且封闭膜313的中间开设有十字缝3131，检测箱31的底部且位于进气口的正下方螺纹连接有过滤组件32，过滤组件32包括上半部分呈圆筒型下半部分呈圆台型的外筒321，外筒
321内表面的底部固定连接有十字架322，外筒321的内部滑动设置有侧面倾斜角与外筒321圆台部相匹配的轻质圆台环架323，且轻质圆台环架323内表面的顶部固定连接有锥形滤网324，通过设置活塞抽排的方式，配合纯净玻璃内衬312，可抽取定量空气进行检测，抽取后封闭膜313可将纯净玻璃内衬312内的空气封闭，避免外泄，保证了检测数据的稳定，且在抽取空气时可利用过滤组件32进行过滤，降低灰尘对气体检测精度的影响，且锥形滤网324活动设置，不仅可在排出空气时冲掉底部的灰尘，还可将上表面的少量灰尘从侧面排出，尽可能的保证了其洁净度，保证了检测数据的精度。
46.请参阅图6，检测主机35内置有锂电池351、外接串口352、无线通讯模块353、处理器354、备份储存模块355和定位模块356，无线通讯模块353为hw
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862cc1101型号无线模块，处理器354为arm9型号处理器，备份储存模块355w25q128型号存储模块，定位模块356为ag3333mt型号定位模块，处理器354的输出端通过导线分别与无线通讯模块353、电动推杆362和直角电磁阀391的输入端电性连接，外接串口352的输出端通过导线与锂电池351的输入端电性连接，锂电池351和定位模块356的输出端均通过导线与处理器354的输入端电性连接，处理器354通过导线分别与外接串口352、备份储存模块355和光谱检测仪34实现双向连接。
47.请参阅图7
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8，检测端3和地面端2在固定区域内设置有n组，检测端3的检测主机35将检测数据通过无线传输方式传输至对应地面端2的地面主机22，且n组地面端2的地面主机22将检测数据通过网络总线传输至总控中心4，总控中心4包括采样数据接收模块41、采样数据存储模块42、采样数据汇总分析单元43、采样数据库44、二氧化碳浓度分布建模系统45、气象云数据库46、碳排放分析系统47、公共资源录入单元48和公共活动数据建模系统49，采样数据接收模块41的输出端分别与采样数据存储模块42和采样数据汇总分析单元43的输入端连接，采样数据存储模块42的输出端与采样数据库44的输入端连接，采样数据库44和气象云数据库46的输出端与采样数据汇总分析单元43的输入端连接，采样数据汇总分析单元43的输出端与二氧化碳浓度分布建模系统45的输入端连接，二氧化碳浓度分布建模系统45和公共资源录入单元48的输出端均与碳排放分析系统47的输入端连接，碳排放分析系统47的输出端与公共活动数据建模系统49的输入端连接。
48.请参阅图9，采样数据汇总分析单元43包括现时数据列表模块431、往期数据列表模块432、气象图形合并模块433、数据对比模块434、非检测区域数据计算系统435和列表反馈模块436，现时数据列表模块431和往期数据列表模块432的输出端均与数据对比模块434的输入端连接，数据对比模块434的输出端与列表反馈模块436的输入端连接，现时数据列表模块431的输出端还与气象图形合并模块433的输入端连接，气象图形合并模块433的输出端与非检测区域数据计算系统435的输入端连接。
49.本发明还公开了一种基于碳达峰的智能化公共数据系统的分析方法，具体包括以下步骤：
50.步骤一：将各组空气采样检测装置布置在一片区域的多个点，将网络等连接好后，先控制电机轴锁定装置24锁定电机25的驱动轴，然后启动检测端3电器，通过直角电磁阀391向氦气气球393内充进氦气，充满后关闭直角电磁阀391，再控制电机轴锁定装置24解锁，启动电机25带动绞轮23顺时针转动，将拉绳1松开，使氦气气球393带动整个检测端3上升，通过内置的定位模块356定位其高度，在升到指定高度时控制电机25停止，并控制电机
轴锁定装置24锁定电机25的驱动轴；
51.步骤二：检测端3停在指定高度时，启动电动推杆362上拉活塞363，将外界空气抽进纯净玻璃内衬312内，抽入空气时，轻质圆台环架323和锥形滤网324上升而封住轻质圆台环架323的外侧，利用锥形滤网324过滤空气中的灰尘，同时封闭膜313中心部分沿着十字缝3131向上分开，使气流通过，停止抽取时，轻质圆台环架323和锥形滤网324落下，封闭膜313复位进行封闭，然后光谱检测仪34对抽取的空气进行光谱检测，分析内部二氧化碳浓度；检测结束后，电动推杆362下推活塞363，将纯净玻璃内衬312内的空气推出，推出的空气部分直接从轻质圆台环架323外围经过排出，部分穿过锥形滤网324，将其下表面灰尘吹出；
52.步骤三：检测数据与定位数据一起备份到备份储存模块355中，同时通过无线通讯模块353传输至地面主机22中，再通过网络传输至总控中心4进行处理，总控中心4先将采样数据通过采样数据存储模块42储存到采样数据库44，同时本次检测数据和上一次检测数据一起传输至采样数据汇总分析单元43进行分析；
53.本次检测数据和上一次检测数据在采样数据汇总分析单元43内分别进行列表处理，然后通过数据对比模块434对比分析，通过列表反馈模块436反馈对比结果，判断二氧化碳数据变化趋势，同时本次检测数据与从气象云数据库46中提取的气象图像，在气象图形合并模块433进行合并处理，将检测数据整合到气象中，再通过非检测区域数据计算系统435对附近未检测的区域的数据进行计算，进而得到整片区域的检测数据；
54.步骤四：得到区域的二氧化碳浓度数据后，将数据传输至二氧化碳浓度分布建模系统45进行区域建模，再整合该区域的公共资源，包括设施和人群数量具备碳排放能力目标的数据，将公共资源数据和区域二氧化碳浓度数据进行整体分析，即可判断不同公共资源对碳排放的具体影响，再通过公共活动数据建模系统49对该区域公共资源碳排放数据进行建模即可；
55.步骤五：在一次研究结束后，将检测端3回收，先控制直角电磁阀391打开，排出氦气气球393内的氦气，使检测端3自由落体，此时气流通过降落伞38边缘进入其下方，进而将降落伞38撑起，使其对检测端3进行缓降，同时打开电机轴锁定装置24，启动电机25带动绞轮23低速反转，将拉绳1收卷；在氦气气球393意外破裂而排净氦气，导致检测端3坠落时，同样操作进行回收。
56.采样检测选在无大风无雨雪的条件下进行。
57.通过采取地面取样检测的方式，代替卫星大致的检测，不仅可精确到小范围，更可精确到不同高度的空气层，其检测数据更精确，结合该区域内的气象图，还可对该片区域进行全面的计算分析，再结合公共设施资源等数据，有利于更细节、更有针对性的研究可判断，不同公共资源对碳排放的影响，便于进行碳达峰的研究。
58.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术，且各电器的型号参数不作具体限定，使用常规设备即可。
59.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物品或者设备
所固有的要素。
60.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。