一种生态环境治理修复方式的智慧分析处理系统的制作方法

1.本发明涉及测量技术领域，且更具体地涉及一种生态环境治理修复方式的智慧分析处理系统。


背景技术：

2.岩溶塌陷成因机制复杂，因而准确识别和监测预警精度低、防控难度大，成为国内外地质灾害防治面临的难点。
3.因此如何对岩溶塌陷地质灾害成因机制进行研究、对风险进行评价与灾害防控、监测及预警预报等就成为亟待解决的技术问题，现有技术生态环境治理修复方式滞后，智慧分析能力弱，无法实现生态环境治理修复方式的智能化或者智慧分析。


技术实现要素：

4.针对上述技术的不足，本发明公开一种生态环境治理修复方式的智慧分析处理系统，能够大大提高生态环境治理修复方式，能够进行智慧分析和处理。
5.本发明采用以下技术方案：一种生态环境治理修复方式的智慧分析处理系统，其中包括：生态环境数据获取模块，通过不同的角度获取生态环境数据新信息；生态环境数据处理模块，通过对获取到的生态环境数据进行信息处理；生态环境数据分析模块，用于分析生态环境数据信息；生态环境数据输出模块，用于输出生态环境数据信息；生态环境数据显示模块，用于显示生态环境数据信息；其中所述生态环境数据处理模块分别与生态环境数据获取模块、生态环境数据分析模块、生态环境数据输出模块和生态环境数据显示模块连接。
6.作为本发明进一步的技术方案，生态环境数据获取模块包括cc2530主控模块和与所述cc2530主控模块连接的采样卷积分模块。
7.作为本发明进一步的技术方案，采样卷积分模块包括生态数据过滤器和分类器。
8.作为本发明进一步的技术方案，生态环境数据处理模块包括数据分类模块、参数设置模块和mmas算法处理模块，其中所述数据分类模块的输出端与参数设置模块的输入端连接，所述参数设置模块的输出端与mmas算法处理模块的输入端连接。
9.作为本发明进一步的技术方案，mmas算法处理模块的处理方法包含以下步骤：步骤一、将不同的生态环境治理数据信息记作为蚂蚁信息元素，对mmas算法模型进行初始化设置；步骤二、在分析生态环境中的运动轨迹中，设置不同生态环境治理数据信息，运动轨迹更新方法通过以下函数进行：（1）
在公式（1）中，表示信息更新的信息素，表示信息更新的蚂蚁元素，表示蚂蚁元素更新释放信息素的时间， 表示释放信息素时最合适的蚂蚁元素；最合适的蚂蚁元素在分析生态环境治理修复过程中不同时间段内释放信息素差值为：
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（2）在公式（2）中， 为在不断迭代计算过程中，输出的最优解或者在不断搜索过程中输出的全局最优解值；步骤三：设置最大值和最小值限制，假设介于和之间，每次蚂蚁元素进行信息更新后，在的情况下，则将二者取值为相同的形式，即；步骤四：对蚂蚁元素信息素轨迹进行平滑化处理，则平滑化处理函数为： （3）在公式（3）中，的值介于0和1之间，为蚂蚁元素进行平滑化处理时的信息素轨迹量，为蚂蚁元素进行平滑化之后的信息素轨迹量；步骤五：对不同的信息元素进行分类，采用的分类算法为决策树相似度矩阵。
10.作为本发明进一步的技术方案，生态环境数据分析模块包括以嵌入式cortex-m3为核心的stm32处理器和与所述处理器连接的通信电路模块、放大电路模块和计算模块，其中所述通信电路模块的输出端与放大电路模块的输入端连接，所述放大电路模块的输出端与计算模块的输入端连接。
11.作为本发明进一步的技术方案，计算模块的工作方法为：通过大数据函数计算整个生态环境治理数据传输过程中的异常指标，性能输出函数为： (4)公式(4)中，表示生态环境治理数据信息管理平台传输性能，表示生态环境治理过程中变化的轨迹函数，表示生态环境治理信息数据变化规律预测，表示生态环境治理数据信息最优数据变化性能；根据生态环境治理管理，整个生态环境治理数据动态函数记作为：
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(5)
公式(5)中，表示生态环境治理内异常信息识别量，表示生态环境治理修复过程中的相差值，表示维持生态环境治理稳定补偿的数据量，表示生态环境治理的信息变化裕度，表示生态环境治理过程中数据信息转换量；分析生态环境治理动态轨迹函数表示为： (6)公式(6)中，表示生态环境治理信息传输最小波动量，表示数据信息管理波动的缓冲量，表示生态环境治理信息数据变化规律函数，表示生态环境治理信息总量，表示生态环境治理信息分批次运输量，表示校正的生态环境治理信息的划分属性；根据生态环境治理动态变化轨迹，将实际运营的生态环境治理信息数据量代入计算，得到变化规律函数为： (7)公式(7)中，表示生态环境治理信息运输的批次数量，表示生态环境治理信息管理数据权值变化；通过生态环境治理信息异常识别算法推导出生态环境治理信息采样总数据受到网络波动缓冲影响程度，即：(8)公式(8)中，表示输入算法程序中的生态环境治理信息量，表示允许生态环境治理信息数据传输标准，表示生态环境治理信息传输划分批次数；由于生态环境治理信息管理平台网络的波动，在此缓冲期间造成的生态环境治理信息变化轨迹表示为：(9)公式(9)中，表示初始生态环境治理信息变化比例，表示缓冲期间内的生态环境治理信息变化比例，表示变化后的生态环境治理信息反馈约束条件；
受影响生态环境治理信息数据总函数为： (10)公式(10)中，表示无波动时生态环境治理信息数据变化轨迹，表示出现波动期间生态环境治理信息数据变化轨迹，表示无波动时受影响数据，表示波动缓冲时间内受影响数据。
12.作为本发明进一步的技术方案，生态环境数据输出模块设置有兼容性数据接口。
13.作为本发明进一步的技术方案，生态环境数据显示模块为led显示屏。
14.本发明具有的积极有益效果：本发明通过实时获取生态环境，通过从获取的数据信息中进一步提炼生态环境治理数据信息的特征，从该数据信息中分析或者挖掘生态环境中的数据属性，该系统包括:生态环境数据获取模块，通过不同的角度获取生态环境数据新信息；生态环境数据处理模块，通过对获取到的生态环境数据进行信息处理；生态环境数据分析模块，用于分析生态环境数据信息；生态环境数据输出模块，用于输出生态环境数据信息；生态环境数据显示模块，用于显示生态环境数据信息；本发明大大提高了生态环境治理修复方式的智慧分析和处理能力。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：图1为本发明模型架构示意图。
16.图2为本发明通讯模块主控芯片结构示意图。
17.图3为本发明中放大电路示意图。
18.图4为本发明中信息异常识别算法流程。
具体实施方式
19.以下结合附图对本 发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本 发明，并不用于限定本发明。
20.一种生态环境治理修复方式的智慧分析处理系统，包括:生态环境数据获取模块，通过不同的角度获取生态环境数据新信息；生态环境数据处理模块，通过对获取到的生态环境数据进行信息处理；生态环境数据分析模块，用于分析生态环境数据信息；生态环境数据输出模块，用于输出生态环境数据信息；生态环境数据显示模块，用于显示生态环境数据信息；其中所述生态环境数据处理模块分别与生态环境数据获取模块、生态环境数据分
析模块、生态环境数据输出模块和生态环境数据显示模块连接。
21.在上述实施例中，生态环境数据获取模块包括cc2530主控模块和与所述cc2530主控模块连接的采样卷积分模块。
22.在上述实施例中，生态环境数据治理是生态环境部门一项十分重要的管理业务，在进行数据信息获取时，可以通过不同方式实现生态环境数据信息的获取与计算，进而实现生态环境数据治理、数据共享和数据应用的全过程管理。
23.在具体应用中，比如通过设置多数据传感器，以实现不同数据信息的获取和计算，传感器可以采用温度传感器、射频识别装置、gps定位装置等不同的采集生态环境治理数据库，通过这些生态环境治理数据库能够实现电压、电流、温度以及功率等多种数据信息的采集和位置定位。通过将物联网技术应用到生态环境治理数据中。
24.通过多种数据信息的采集能够实现生态环境治理修复相关数据信息的全方面掌控，然后这些数据信息通过不同的网络信息实现传递，应用zigbee等无线传输技术的传递网络进行数据传输，传输途径通过云平台传递到生态环境治理数据库信息数据库并进行简单的数据预处理。与此同时，通过映射的方式处理生态环境治理修复信息数据库中的异常信息数据类型的复杂非线性关系。
25.在此生态环境治理数据库信息采集生态环境治理数据库传输过程中，为了提高评估的准确性需要得到实时检测数据，因此采集生态环境治理数据库内部信号识别模块与传输线路监测具有重要作用。通过分析采集生态环境治理数据库的传输条件和参数，该研究选用bf5系列光纤放大器作为传输检测电路，结合cc2530芯片作为微控制器实现硬件模块化，并通过ip65声光报警器等元件设置安全装置。
26.外部驱动装置电压需控制在220v，采用bf5系列光纤放大器作为检测线路的核心装置，具有光检测，实现非接触式检测，并且不易损坏，在使用过程中光纤本身具有的特性能将测量信号最大距离传输，满足检测线路的各项要求。线路检测过程主要利用输出光纤将检测数据传输到系统的两侧，传输光纤一般为10m，以m4直角探头采集的碳刷磨损度为检测指标，应用在三条采集生态环境治理数据库线路监测中。当采集生态环境治理数据库传输正常时，m4探头穿过生态环境治理数据库内的小孔，将传感器检测数据正常输送；当采集生态环境治理数据库传输存在故障时，m4探头滑触线出现偏移，当偏移程度过大时，碳刷小孔被遮挡，检测光映射到挡板上，光纤放大器线路检测异常，发出性能异常信号，并记录异常时间。
27.对于采集生态环境治理数据库信号传输需要射频识别模块，该研究采用双绞线电缆，形成射频识别模块的新配置，以延长射频识别模块与天线之间的连接距离，这样做能够显著降低了识别受到光纤放大器与声光报警器的干扰，节约了信号通信时间。
28.在上述实施例中，采样卷积分模块包括生态数据过滤器和分类器。
29.具体实施例中，采样卷积分模块数据接口数据端是输入层，输入大小为500
×
1，在滤波器级，第一卷积部分由两个卷积层（conv_1-1，conv_1-2）组成的堆栈组成；带有2
×
1过滤器的maxpooling层（pooling_layer_1）；第二个卷积部分由三个卷积层（conv_2-1、conv_2-2、conv_2-3）和maxpooling层（pooling_layer_2）组成。其余的由普通卷积层（conv_3-conv_7）和maxpooling层（pool_3-pool_7）组成。2
×
1滤波器用于sdcnn中的所有maxpooling层。分类阶段由全局平均池化（global average pooling，gap）层和全连接
（fully connected，fc）层组成，输出层使用加权softmax损耗函数，网络内核大小表示为d
×w×
h，其中d表示内核的通道大小；w表示内核的宽度；h表示内核的高度。多层小卷积核使网络更深，有助于获得输入信号的良好表示，提高网络性能。
30.然而，由于fc层容易过拟合，因此该研究提出了一种正则化器，该正则化器可以随机停用完全连接层的节点，以防止过拟合。在采样卷积分模块结构中，将采样卷积分模块中的每个数据信息进行结构划分，并将不同的结构信息映射到数据信息结构，然后再进行softmax损失层以实现采集设备性能评估。
31.在进一步的实施例中，生态数据过滤器能够实现异构数据信息的处理和计算。
32.在进一步的实施例中，分类器能够把数据库中的数据纪录映射到给定类别中的某一个，从而可以应用于数据预测。总之，分类器是数据挖掘中对样本进行分类的方法的统称，包含决策树、逻辑回归、朴素贝叶斯、神经网络等算法。通过不同的算法或者函数计算，能够提高数据信息的分类和计算能力，以提高生态环境数据计算和应用能力。
33.在上述实施例中，生态环境数据处理模块包括数据分类模块、参数设置模块和mmas算法处理模块，其中所述数据分类模块的输出端与参数设置模块的输入端连接，所述参数设置模块的输出端与mmas算法处理模块的输入端连接。
34.在上述实施例中，数据分类模块是将生态环境数据属性划分为不同的类别和等级，以提高数据信息分类和计算能力。其中参数设置模块将mmas算法处理模块中不同信息进行设置，以提高数据初始化设置能力，进而提高生态环境治理和修复能力。
35.在具体实施例中，mmas算法处理模块的处理方法包含以下步骤：步骤一、将不同的生态环境治理数据信息记作为蚂蚁信息元素，对mmas算法模型进行初始化设置；在具体实施例中，为蚂蚁信息元素可以为任意不同的生态环境治理数据信息中任意一种数据信息，在初始化设置时，可以在mmas算法模型中设置不同的参数，以提高参数应用和设置能力。
36.步骤二、在分析生态环境中的运动轨迹中，设置不同生态环境治理数据信息，运动轨迹更新方法通过以下函数进行：（1）在公式（1）中，表示信息更新的信息素，表示信息更新的蚂蚁元素，表示蚂蚁元素更新释放信息素的时间， 表示释放信息素时最合适的蚂蚁元素。
37.在具体实施例中，信息更新的信息素是在不断的更新和数据追索过程中，能够提高信息更新能力的数据信息素，信息更新的蚂蚁元素在应用过程中能够不断地发生位置变化或者参数变化，以提高数据信息的计算和应用能力。
38.最合适的蚂蚁元素在分析生态环境治理修复过程中不同时间段内释放信息素差值为：
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（2）
在公式（2）中， 为在不断迭代计算过程中，输出的最优解或者在不断搜索过程中输出的全局最优解值；在具体实施例中，如果这个优化函数存在解析解。例如我们求最值一般是对代价函数求导，找到导数为0的点，也就是最大值或者最小值的地方了。如果代价函数能简单求导，并且求导后为0的式子存在解析解，则就可以直接得到最优的参数了。通过上述方法能够利用局部极大值点与动力系统的稳定奇点的对应性，计算代数方程的根、无约束极大值点、有约束极大值点、非线性规划解、及最小二乘解。对于非概率可靠度指标的求解，改进的一维优化算法计算简便但仅能搜索到部分可能失效点,全局最优解法可搜索所有可能失效点但计算量过大。
39.步骤三：设置最大值和最小值限制，假设介于和之间，每次蚂蚁元素进行信息更新后，在的情况下，则将二者取值为相同的形式，即；步骤四：对蚂蚁元素信息素轨迹进行平滑化处理，则平滑化处理函数为： （3）在公式（3）中，的值介于0和1之间，为蚂蚁元素进行平滑化处理时的信息素轨迹量，为蚂蚁元素进行平滑化之后的信息素轨迹量；步骤五：对不同的信息元素进行分类，采用的分类算法为决策树相似度矩阵。
40.数字图像处理中,当像元放大后,图像的边界就会出现锯齿状，经过增加像元内插处理，加大像元分辨率,使图像细化,即平滑化处理。图像处理还有其它方法如，密度分割，反差增强。
41.mmas(min max ant system)函数被称为最大最小蚂蚁系统，mmas在每次蚂蚁构造完解之后，只更新最优解对应路段上的信息素，这个解可以是历史最优解也可以是当前代最优解。如果只使用历史最优解的话那么有可能会造成算法过早收敛，算法的开发性强，但是探索性较弱，有可能会陷入局部最优，而使用当前代最优解可以一定程度避免这种情况的发生。采用混合方式来进行信息素更新可以提高算法的性能。将每条边的信息素限制在区间之间，分别为信息素下届和上界，mmas将不在此范围内的信息素强制设置为或，这样可以防止由于信息素浓度差异大而导致算法早熟，增加了算法的探索性。mmas将初始信息素设置为一个大于的一个非常大的值，这样由于有区间限制，在第一次迭代所有信息素均初始化为。这样可以增加算法的探索性，避免算法早熟。mmas采用信息素平滑机制，当算法已经收敛或接近收敛时，采用公式调整信息素，这样可以缩小当前最优解的路段信息素量与非当前最优解路段的信息素量的差值，从而使得蚂蚁有可能选择非当前最优解，从而增加算法的探索性。
42.因此通过这种方法，能够增加算法的探索性，增加算法探索其他解的能力，从而在生态环境治理和修复过程中，能够快速提高生态环境不同数据信息的智慧分析能力。在具体应用中，从样本集中重采样，选出n个样本；在所有属性上，对这n个样本建立分类器；（分类器可以是决策树（id3，c4.5,cart）、svm或logistic回归等）；然后进行迭代计算，与重复
步骤1，m次，得到m个分类器；将数据放在这m个分类器上，最后根据这m个分类器的投票结果，决定将数据属于哪一类。
43.在上述实施例中，生态环境数据分析模块包括以嵌入式cortex-m3为核心的stm32处理器和与所述处理器连接的通信电路模块、放大电路模块和计算模块，其中所述通信电路模块的输出端与放大电路模块的输入端连接，所述放大电路模块的输出端与计算模块的输入端连接。
44.在具体实施例中，采用以嵌入式cortex-m3为核心的stm32处理器，通过modbus现场总线技术，提高了生态环境治理信息的可靠性，大幅度降低生态环境数据信号的环境干扰度，控制系统主要分为上位机系统和下位机子系统，二者通过以太网总线连接，传输速度高达10mbps。上位机系统由pc客户端和路由器组成，用户可以通过上位机软件查看hive数据库中的生态环境治理修复数据文件信息。下位机系统由主控制系统、信号探测器、继电器驱动和led告警器组成。下位机各系统之间以rs485接口为主的半双工网络通信采用主从通信方式，即一台主机有多个从机，硬件通过屏蔽双绞线传输数据，可以有效屏蔽一些电磁干扰，具有较高的传输速率，保证数据传输的可靠性。在具体实施例中，本发明采用stm32f103vet6作为主控系统的芯片，该芯片基于arm cortex-m3核心cpu，工作频率高达72mhz，内部7个定时器和7个dma通道可同时工作，降低了核心处理器的计算量，该芯片配有2个串行外设接口(serial peripheral interface，spi)，可与以太网芯片通信，实现与主机系统的数据传输，出现异常干扰则会自动告警。本文所描述的主控系统能够满足大多数服务器平台的基本要求，具有性价比高的优点，还可以减少电路干扰，避免传统布线多线程的缺点。主控系统与以太网芯片dm9000的通信电路图。
45.计算模块的工作方法为：通过大数据函数计算整个生态环境治理数据传输过程中的异常指标，性能输出函数为： (4)公式(4)中，表示生态环境治理数据信息管理平台传输性能，表示生态环境治理过程中变化的轨迹函数，表示生态环境治理信息数据变化规律预测，表示生态环境治理数据信息最优数据变化性能；通过上述函数，通过生态环境治理数据信息管理平台传输性能函数参数、生态环境治理过程中变化的轨迹函数、生态环境治理信息数据变化规律预测以及生态环境治理数据信息最优数据变化性能参数函数融合在相同的数据参数函数中，以提高数据信息的计算和分析能力。
46.根据生态环境治理管理，整个生态环境治理数据动态函数记作为：
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(5)公式(5)中，表示生态环境治理内异常信息识别量，表示生态环境治理修复过程中的相差值，表示维持生态环境治理稳定补偿的数据量，表示生态环境治理的信息变化裕度，表示生态环境治理过程中数据信息转换量；
在上述实施例中，通过将生态环境治理内异常信息识别量、生态环境治理修复过程中的相差值、生态环境治理稳定补偿的数据量、生态环境治理的信息变化裕度以及生态环境治理过程中数据信息转换量动态地融合在生态环境治理数据动态函数中，已将不同的数据信息融合在函数模型中，能够实时、动态观测生态环境治理数据信息，以提高数据信息的计算能力、管理能力和治理能力，大大提高了数据分析和应用能力，提高了数据智慧分析能力。通过调整生态环境治理修复数据的轨迹函数，使生态环境治理信息管理平台更加合理化，分析生态环境治理动态轨迹函数表示为： (6)公式(6)中，表示生态环境治理信息传输最小波动量，表示数据信息管理波动的缓冲量，表示生态环境治理信息数据变化规律函数，表示生态环境治理信息总量，表示生态环境治理信息分批次运输量，表示校正的生态环境治理信息的划分属性；在上述实施例中，将生态环境治理信息传输最小波动量、数据信息管理波动的缓冲量、生态环境治理信息数据变化规律函数、生态环境治理信息总量、生态环境治理信息分批次运输量以及校正的生态环境治理信息的划分属性等多种不同的数据信息汇总到函数中，以提高生态环境治理数据信息的修复和应用能力。生态环境治理信息传输最小波动量是数据信息在传递过程中的信息波动，生态环境治理信息传输最小波动量是在传输过程中数据在网络架构中的波动情况，生态环境治理信息数据变化规律函数是数据信息在传输过程中受到外界数据信息波动的规律，生态环境治理信息总量数据信息在传递过程中信息总量，生态环境治理信息分批次运输量是生态环境治理动态过程中的信息变化量，生态环境治理信息的划分属性能够反映出生态环境治理信息不同种类的划分，通过上述方案，能够大大提高数据信息的治理和应用能力。
47.根据生态环境治理动态变化轨迹，将实际运营的生态环境治理信息数据量代入计算，得到变化规律函数为： (7)公式(7)中，表示生态环境治理信息运输的批次数量，表示生态环境治理信息管理数据权值变化；在上述实施例中，能够将不同类型生态环境治理信息运输的批次数量、生态环境治理信息管理数据权值变化值等不同的数据信息整合在一起，以提高生态环境治理动态变化管理能力。
48.通过生态环境治理信息异常识别算法推导出生态环境治理信息采样总数据受到网络波动缓冲影响程度，即：
(8)公式(8)中，表示输入算法程序中的生态环境治理信息量，表示允许生态环境治理信息数据传输标准，表示生态环境治理信息传输划分批次数；在上述实施例中，生态环境治理信息量、生态环境治理信息数据传输标准以及生态环境治理信息传输划分批次数能够从不同的属性和数据层面体现出异常识别算法计算计算的能力，能够大大提高生态环境治理信息的修复的分析与治理计算。
49.由于生态环境治理信息管理平台网络的波动，在此缓冲期间造成的生态环境治理信息变化轨迹表示为：(9)公式(9)中，表示初始生态环境治理信息变化比例，表示缓冲期间内的生态环境治理信息变化比例，表示变化后的生态环境治理信息反馈约束条件；在上述实施例中，初始生态环境治理信息变化比例是一种受环境数据信息或者异常数据信息影响的生态管理量，容易受不同数据信息网络不稳定异常因素影响，缓冲期间内的生态环境治理信息变化比例是反映变化量的比例计算方法，这种参数容易根据比例信息进行调节计算，以实时观测生态环境治理信息变化中的实时数据信息变化，生态环境治理信息反馈约束条件在网络不稳定计算过程中，受到外界数据信息的影响。
50.受影响生态环境治理信息数据总函数为： (10)公式(10)中，表示无波动时生态环境治理信息数据变化轨迹，表示出现波动期间生态环境治理信息数据变化轨迹，表示无波动时受影响数据，表示波动缓冲时间内受影响数据。
51.通过上述函数，能够快速计算出上述生态环境治理修复的数据信息，及时将异常处理的数据信息传递到输入接口，以快速实现生态环境异常数据信息能力，以快速提高生态环境治理过程中的数据信息修改和分析能力。
52.在上述实施例中，生态环境数据输出模块设置有兼容性数据接口。
53.在具体实施例中，可以通过设置无线数据信息接口的方式实现不同兼容性数据接口的数据信息输入与输出，能够提高生态环境数据输出和应用能力。在具体实施例中，比如无线蓝牙接口、数据信息通信接口等等。
54.在上述实施例中，生态环境数据显示模块为led显示屏。
55.在具体实施例中，led显示屏为可以进行多种数据信息计算的智慧分析处理系统，能够实现数据信息的可视化应用。
56.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本 发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本 发明的范围。因此，本 发明的范围仅由所附权利要求书限定。