阅读说明：本技术 一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法和系统 (Drilling platform pipe column transfer real-time monitoring method and system based on vision ) 是由 胡忠民 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法和系统,包括提供了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法,包括通过视觉传感设备采集监测管柱的实时图像,服务器组对数字图像信息进行处理和分析得到目标管柱的位姿特征和几何特征数据,并发送给控制器组,控制器组向智能机械臂发出转运动作指令完成转运管柱的动作,监测系统包括至少一个视觉传感设备、至少一个智能机械臂、控制器组和服务器组,该系统以控制器组为中枢,根据视觉传感设备采集到的图像和服务器组处理得到的数据引导智能机械臂自主转运管柱,实现钻井平台上管柱转运的自动化,提升钻井平台作业效率。(The invention discloses a drilling platform pipe column transport real-time monitoring method and system based on vision, which comprises the steps of acquiring real-time images of a monitoring pipe column through a vision sensing device, processing and analyzing digital image information by a server group to obtain pose characteristic and geometric characteristic data of a target pipe column, sending the pose characteristic and the geometric characteristic data to a controller group, sending a transport action instruction to an intelligent mechanical arm by the controller group to complete the motion of the transport pipe column, wherein the monitoring system comprises at least one vision sensing device, at least one intelligent mechanical arm, the controller group and a server group, the system takes the controller group as a central center, and guides the intelligent mechanical arm to automatically transport the pipe column according to the images acquired by the vision sensing device and the data processed by the server group to realize the automation of pipe column transport on a drilling platform, the operation efficiency of the drilling platform is improved.)

一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法和系统

技术领域

本发明涉及石油钻井平台自动化作业领域，特别是涉及基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法和系统。

背景技术

随着石油行业的不断发展，其对石油的质和量都有了更高的要求。因此，相应的在石油钻井领域，要求更高的效率和更稳定的质量，所以石油钻井作业的自动化成为了发展的必然趋势。为实现钻井平台的自动化，多种专用设备用于不同的作业环节，替代了人工作业，提高了作业效率。

但是对于管柱转运作业由于其作业内容的特殊性，需要实现不同环节间管柱的转运工作，其难以通过传统的单一专用设备实现自动化，因此目前仍需要通过人工作业完成。而管柱转运作业又在整体作业中占据量很大比重，因此管柱转运的效率对钻井作业效率有极大影响。所以，采用人工操作的方式会很大程度上限制钻井作业效率的进一步提升。同时，人工配合转运管柱的劳动强度大，作业环境恶劣，安全风险高，使得发展无人化的自主管柱转运方式成为了一种必然。

要实现无人化自主转运管柱，需首先实现管柱转运过程的全监测。由于各环节作业过程各不相同，因此解决通用转运过程自动监测问题，是实现自主管柱转运的关键一环。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法和系统，其目的在于通过视觉自主监测智能机械臂转运作业并引导智能机械臂自主转运管柱，实现钻井平台上管柱转运环节的完全自动化，提升钻井平台作业效率，由此解决无人化自主管柱转运的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法，包括通过视觉传感设备采集钻井平台待测区域内管柱的实时图像信息，并转换成所述服务器组能够读取的数字图像，服务器组对数字图像信息进行处理后，反馈给控制器组，控制器组经过逻辑判断向智能机械臂发出转运动作指令，引导智能机械臂自主转运管柱，其中：

所述服务器组包括图像数据处理功能模块、转运路径规划功能模块、转运作业监控功能模块、数据存储功能模块、人机交互功能模块、报警功能模块、数据通信功能模块和数据可视化功能模块，图像数据处理功能模块与其他模块相连，各个模块之间配合运作，对视觉传感设备采集到的图像进行处理和分析。

所述控制器组根据钻井平台上管柱的转运情况安排作业顺序，向智能机械臂发出转运动作指令控制智能机械臂完成实际转运动作，并且控制器组通过服务器组间接控制视觉传感设备对钻井平台待测区域的监测，同时控制器组与整个钻井平台的系统进行交互。

优选地，服务器组的图像数据处理功能模块还对所述视觉传感设备采集到的管柱数字图像信息进行数据处理得到管柱位姿特征和几何特征参数，用于后续引导智能机械臂转运管柱的路径规划。

优选地，服务器组内的转运路径规划功能模块能够根据所需转运管柱的几何特征、位姿特征、转运作业需求及实际作业场景情况对智能机械臂的路径进行优化调整，规划智能机械臂转运路径。

优选地，服务器组内的转运作业监控功能模块能够在智能机械臂转运管柱的过程中，实时监测作业场景，跟踪管柱的转运情况并反馈给所述控制器组，控制器组实时更新钻井平台的作业需求。

优选地，服务器组内的数据存储功能模块实时存储并汇总钻井平台数据，统计管柱物流情况。

优选地，服务器组内的人机交互功能模块能够人工调控系统设备，对管柱的转运过程进行人为干预，用于系统调试、故障处理及系统维护工作的进行。

优选地，服务器组内的报警功能模块能够根据转运作业情况分析判断故障情况，及时报警，并选择系统预设的处理方式，其中：

当转运作业过程中目标管柱的位姿偏离服务器组设置的合理范围时，所述报警功能模块判断发生设备故障，采取停止转运作业处理方式；

当转运完成后管柱位姿与目标位姿偏差在服务器组设置的容许范围内时，所述报警功能模块判断发生随机偏差，采取重新规划转运路径处理方式；

当转运完成后管柱位姿与目标位姿偏差超出服务器组设置的容许范围内时，所述报警功能模块判断发生转运失误，采取停止转运作业或重新规划转运路径处理方式；

当转运过程中管柱位姿大幅度变化时，所述报警功能模块判断发生目标滑动可能，采取停止转运作业处理方式；

当转运过程中管柱与平台上物体过于接近时，所述报警功能模块判断发生碰撞可能，采取停止转运作业或重新规划转运路径处理方式。

按照本发明的另一方面，提供了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测系统，包括至少一个视觉传感设备、至少一个智能机械臂、控制器组和服务器组，该系统以控制器组为中枢，服务器组根据视觉传感设备采集的钻井平台待测区域实时图像获得管柱几何特征和位姿特征，并将监测数据反馈给控制器组，控制器组根据监测数据引导智能机械臂完成管柱转运，其中：

所述视觉传感设备与所述服务器组连接，将采集的实时图像传送至所述服务器组；

所述服务器组与所述控制器组连接，通过各个模块处理获取监测数据并传送至所述控制器组，同时为所述控制器组提供间接控制所述视觉传感设备的接口，实现所述控制器间接控制视觉传感设备对钻井平台待测区域的监测；

所述控制器组与所述智能机械臂连接，所述控制器组根据钻井平台上管柱的转运情况确定转运作业需求，控制智能机械臂完成实际转运任务，同时与整个钻井平台的控制系统连接，实现协同工作；

所述控制器组与所述服务器组设置在钻井平台非作业区。

优选地，视觉传感设备设置在钻井平台边缘，实时监测管柱的变化情况，视觉传感设备完全覆盖监测钻井平台上所有管柱的转运状况。

优选地，钻井平台上设置有智能机械臂的运动导轨，智能机械臂接受到服务器组发出的运送动作指令后，在运动导轨上执行运送动作指令。

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，具有如下有益效果：使用视觉监测方式满足了管柱转运过程中柔性监测的需求，并结合智能机械臂技术，将监测到的钻井平台图像数据用于引导机械臂的自主转运作业，实现了钻井平台上管柱转运作业的自动化和智能化，使得钻井平台自动化程度和作业效率进一步提升。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于视觉的石油钻井平台自动管柱监测转运系统的布局方式；

图2是本发明实施例提供的基于视觉的石油钻井平台自动管柱监测转运系统的体系框架；

图3是本发明实施例提供的石油钻井平台转运机械臂的结构示意；

图4是本发明实施例提供的目标管柱位姿的视觉监测方式的流程；

图5是本发明实施例中所需转运管柱的结构示意图；

图6是本发明实施例中动力猫道的结构示意图；

图7是本发明实施例中钻杆盒的结构示意图。

具体实施方式

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。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

实施例一：

钻井平台上的管柱转运作业，是完成管柱对象在平台上不同工位间的运输任务，其所需转运管柱的结构示意如图5所示，且包含了多种不同操作，具体如下：

动力猫道处，管柱提升及位姿调整：将管柱从横卧姿态变为直立姿态，同时完全提升至二层台平面之上，动力猫道的结构示意如图6所示。

钻杆盒处，钻杆的出钻和入钻：根据钻杆盒中当前钻杆分布情况对确定合适的出入钻位姿，完成钻杆码放和取出，钻杆盒的结构示意如图7所示。

立根或下钻时，钻杆对扣操作：将上管与下管的轴线对齐，端面相接，完成钻杆连接的准备工作。

为了实现所述钻井平台管柱转运作业的自动化，关键在于解决转运作业中不同转运操作的柔性监测和柔性转运问题，故本发明利用视觉检测技术与智能机器人技术分别实现柔性监测与柔性转运，即通过视觉监测方式实现多种对象的监测并引导智能机械臂完成自主转运，进而实现转运自动化，其中一种常用的智能机械臂的结构示意如图3所示。

结合本发明实施例，提供了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法，包括通过视觉传感设备采集钻井平台待测区域内管柱的实时图像信息，并转换成所述服务器组能够读取的数字图像，服务器组对数字图像信息进行处理后，反馈给控制器组，控制器组经过逻辑判断向智能机械臂发出转运动作指令，引导智能机械臂自主转运管柱，其中：

所述服务器组包括图像数据处理功能模块、转运路径规划功能模块、转运作业监控功能模块、数据存储功能模块、人机交互功能模块、报警功能模块、数据通信功能模块和数据可视化功能模块，图像数据处理功能模块与其他模块相连，各个模块之间配合运作，对视觉传感设备采集到的图像进行处理和分析。

所述控制器组根据钻井平台上管柱的转运情况安排作业顺序，向智能机械臂发出转运动作指令控制智能机械臂完成实际转运动作，并且控制器组通过服务器组间接控制视觉传感设备对钻井平台待测区域的监测，同时控制器组与整个钻井平台的系统进行交互。

本发明实施例使用视觉非接触式监测方式完成柔性监测，主要通过对管柱对象几何特征和位姿特征的监测实现整体转运作业过程的监测。管柱的几何特征具体包括：管柱的长短、直径等。管柱的位姿特征具体包括：管柱轴线位姿状态、管柱端面的方向矢量和管柱位置坐标等。使用视觉监测方式，能够极大程度避免对原有作业过程的影响，且能适应不同工位的监测，具有广泛的通用性。同时，其能通过少量的设备，高效获取丰富的目标信息，为实现复杂多样的自主转运作业和平台作业过程监测提供了支持。结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，基于视觉的监测方法如图4所示，主要包括以下步骤：

S101：根据视觉传感设备的安装方式，选择合适的标定方式，完成设备自身校准和手眼标定。

视觉传感设备根据监测需求选择不同的安装形式，因此需要对设备进行调校以保证监测图像质量。同时，重建场景的描述坐标系一般为成像坐标系，而智能机械臂转运需要其自身基坐标系下的位姿描述，所以通过手眼标定获得两个坐标系之间的转换参数矩阵。

S102：使用视觉传感设备对待测场景和目标管柱进行图像采集。

使用一般工业相机成像系统，可以获得场景彩色或灰色图像；使用激光式传感器或扫描设备能够得到场景的深度图像。使用的视觉传感设备具体类型根据实际监测需求选择。

S103：使用场景重建算法根据图像数据重建场景。

对于不同的视觉传感设备，需要采用不同的重建算法，但最终均能获得在成像坐标系下的场景点云数据，数据中至少包含场景坐标信息，也可以包含色彩、灰度或纹理信息。

S104：使用目标提取算法在重建场景中识别目标管柱。

钻井平台上的管柱对象，主体结构为细长圆管。因此目标提取算法主要根据管柱的几何形状特点，将目标管柱从整体重建场景点云中提取出来。若点云信息中附带色彩信息且目标存在明显纹理特征，也可根据色彩纹理特征提取目标管柱。

S105：使用参数模型优化拟合目标管柱对象以获得管柱的位姿特征和几何特征信息。

目标管柱对象均以细长圆管为主体结构，因此可采用统一的圆柱参数模型拟合目标管柱对象，并采用轴线位姿作为管柱位姿特征描述。同时为满足不同环节的转运作业需求，对管柱半径或直径、上或下端面及特殊结构进行监测，作为管柱几何特征描述。

S106：使用手眼标定获得的坐标转换矩阵将目标管柱位姿变换至智能机械臂基坐标系下的描述。

通过坐标系变化，将位姿描述转换至械臂基坐标系下，方便后续路径规划以引导智能机械臂的转运作业。

为了完成多种复杂数据的处理与分析并反馈监测结果，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，设置服务器组用于数据处理与分析，并在服务器组中设置了不同的模块以实现不同功能，具体如下：

由于采用视觉方式实现转运作业监测需要实时处理视觉传感设备采集的数字图像，为了应对复杂图像数据处理需求并提取所需数据信息，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置图像数据处理功能模块，其能够对所述视觉传感设备采集到的管柱数字图像信息进行数据处理得到管柱位姿特征和几何特征参数，用于后续引导智能机械臂转运管柱的路径规划。

由于实际转运包含开放式场景下的多种作业任务，转运作业为随机场景下的随机作业，存在多种影响作业过程的随机因素，主要包括：目标位置随机，例如当智能机械臂执行码垛任务时，需要将目标管柱整齐码放在指定区域内，管柱码放位置会根据区域管柱码放情况发生变化，使得转运的目标位置变化；目标类型随机，例如同一工位处，所需转运的目标为长短不同、粗细不同、结构不同、姿态不同的多种管柱，使得转运的姿态变化；随机障碍物，例如预设转运路径上出现可能发生碰撞的障碍物，预设转运路径失效，使得转运的路径变化。针对上述作业情况，为了保证高效、准确、安全地完成转运，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置转运路径规划功能模块，其能够根据所需转运管柱的几何特征、位姿特征、转运作业需求及实际作业场景情况对智能机械臂的路径进行优化调整，规划智能机械臂转运路径。

由于在钻井平台上转运管柱是持续的动态过程，需要实时监控平台上管柱的作业情况，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置转运作业监控功能模块，其能够实时跟踪管柱的转运情况，根据管柱位姿特征判断管柱待转运或转运到位情况，并反馈给控制器组，以实现控制器组对钻井平台作业需求的实时更新。

由于对钻井平台上管柱转运过程进行监测需要记录大量数据信息，为了方便数据调用，需要实时存储钻井平台上管柱的作业数据，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置数据存储功能模块，其能够实时存储并汇总服务器各模块产生的数据结果，并统计管柱转运物流情况，包括包括管柱转运的时间、转运管柱的数量、管柱的类别等，方便随时查询使用，同时控制器组可根据汇总数据，合理安排作业任务。

由于钻井平台上的作业环境较为复杂，可能发生无法自主应对的特殊情况，为了方便应对特殊情况，结合本发明实施例，还存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置人机交互功能模块，其提供了人工调控系统设备的接口，实现了对管柱的转运过程的人为干预，能够方便系统调试、故障处理及系统维护工作的进行。

由于开放式的管柱转运作业环境存在较多不稳定随机因素，为了尽可能提高作业过程的安全性，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置报警功能模块，其能够根据转运作业情况分析判断可能发生的故障情况，及时发出报警，并选择系统预设的处理方式，主要包括：当转运作业过程中目标管柱的位姿偏离服务器组设置的合理范围时，报警功能模块判断设备故障发生，报警并停止转运作业；当转运完成后管柱位姿与目标位姿偏差在服务器组设置的容许范围内时，报警功能模块判断出现随机因素导致偏差，重新规划转运路径并继续完成转运；当转运完成后管柱位姿与目标位姿偏差超出服务器组设置的容许范围内时，报警功能模块判断转运作业失误，报警并停止转运作业或重新规划转运路径；当转运过程中管柱位姿大幅度变化时，报警功能模块判断转运目标可能滑动，报警并停止转运作业，避免碰撞等事故的发生；当转运过程中管柱与平台上物体过于接近时，报警功能模块判断可能发生碰撞，报警并停止转运作业或重新规划转运路径，避免碰撞发生。其中，位姿偏差的容许范围为服务器组内预设的对于管柱实际位姿与目标位姿不影响后续转运作业的合理差异范围。

由于服务器组和视觉传感设备及控制器组之间需要进行大量数据传输，为了保证高效、稳定的实时数据传输，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置数据通信功能模块，其能够根据需要完成服务器组和视觉传感设备及控制器组之间的数据传输任务，实现监测数据的共享。

由于作业人员需要通过查看监控数据了解作业情况，为了方便作业人员查阅各类数据，结合本发明实施例，存在一种优选的实现方案，具体的，在服务器组中设置数据可视化功能模块，其能够采用合适的方式将监测数据可视化，包括监测图像，管柱数据，设备状态数据等，方便作业人员直观了解转运作业情况。

通过服务器组处理获得的监测数据结果，会实时反馈给控制器组。控制器组根据获取监测数据结果，判断当前钻井平台上管柱转运情况及作业需求，并发送相应的转运动作指令，控制智能机械臂完成实际转运任务。同时，服务器组还需要统筹规划整体作业流程，比如根据任务优先级安排作业顺序，根据忙闲状态、位置分布等进行合理设备调度，以保证稳定的作业效率。除此之外，控制器组还可与整体钻井平台控制中心相连，作为钻井平台系统下的一个集成子系统，与整体钻井平台的控制系统进行交互，实现协同工作。

本发明实施例提供的钻井平台管柱转运实时监测方法，采用视觉方式对转运作业过程进行监测，并使用智能机械臂完成管柱转运作业，能够在尽可能降低对作业过程影响的情况下，克服了传统监测方式的和转运方式的多种局限，满足多种复杂的柔性监测和柔性转运需求，提高钻井平台管柱转运的作业效率。

实施例二：

为了实现钻井平台上管柱转运环节的完全自动化，结合本发明实施例一，还提供了一种基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测系统，具体的，如图1所示：包括至少一个视觉传感设备、至少一个智能机械臂、控制器组和服务器组。该系统以控制器组为中枢，服务器组根据视觉传感设备采集的钻井平台待测区域实时图像获得管柱几何特征和位姿特征，并将监测数据反馈给控制器组，控制器组根据监测数据引导智能机械臂完成管柱转运，其中：

所述视觉传感设备与所述服务器组连接，将采集的实时图像传送至所述服务器组；

所述服务器组与所述控制器组连接，通过各个模块处理获取监测数据并传送至所述控制器组，同时为所述控制器组提供间接控制所述视觉传感设备的接口，实现所述控制器间接控制视觉传感设备对钻井平台待测区域的监测；

所述控制器组与所述智能机械臂连接，所述控制器组根据钻井平台上管柱的转运情况确定转运作业需求，控制智能机械臂完成实际转运任务，同时与整个钻井平台的控制系统连接，实现协同工作；

所述控制器组与所述服务器组设置在钻井平台非作业区。

视觉传感设备作为图像采集节点，每个节点均是独立的，其主要用于采集钻井平台内待测区域的图像信息，按照预先设定的方式将图像信息转换为服务器组可用数字图像数据，并传送至服务器组。视觉传感设备一般包括图像采集单元、图像处理单元及数据通讯单元等。结合本发明实施例，视觉传感设备可以采用现有的多种类型设备，包括能够采集场景图像的主动式或被动式工业相机成像装置、能够监测场景深度信息的激光式传感器或激光式扫描设备等，其图像采集单元一般可以采用CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)或CCD(Charged Coupled Device)图像传感器。视觉传感设备与服务器组一般采用有线连接方式，例如采用普通网线或者光纤连接，以高效稳定地传输大量实时图像数据。

在钻井平台上，常用的一种系统布局方式如图1所示，管柱需要在多个分布在不同区域的工位之间进行转运，因此需要对所有涉及区域进行监测。由于监控区域范围较大，一般需要根据视觉传感设备性能参数对监控区域进行合理划分，分割为合适大小及布局的多个待测区域，以方便监测。

为了完整监测钻井平台上管柱转运作业过程，结合本发明实施例二，存在一种优选的实现方案，具体的，视觉传感设备设置在钻井平台边缘，实时监测管柱的变化情况，视觉传感设备完全覆盖监测钻井平台上所有管柱的转运状况。每个待测区域设置一个视觉传感设备，以实现待测区域的图像采集，同时视觉传感设备优先设置安装在钻井平台边缘，以获得较大监测视野范围，且传感设备不进入作业区，避免了对作业过程的影响，降低了设备防护和防爆的要求。

由于安装在平台四周的视觉传感设备一般距离检测目标管柱较远，而在较大检测距离下视觉传感设备的精度有限。为了满足较高精度的转运作业需求，还存在一种优选的实现方案，将视觉传感设备安装在智能机械臂的末端，用于精确定位所需转运目标管柱，方便智能机械臂能够完成高精度作业任务。

考虑到钻井平台的作业环境较为恶劣，为了避免控制器组与服务器组受到损害，结合本发明实施例二，存在一种优选的实现方案，具体的，将控制器组与所述服务器组设置在钻井平台非作业区。

为了完成不同工位处的多种管柱转运作业，存在一种优选的实现方案，根据转运作业需求选择合适的智能机械臂台数，并将其安装在待测区域的附近，使其工作空间覆盖整个转运工作区域。

为了应对复杂作业需求，提高智能机械臂转运的转运能力及作业效率，结合本发明实施例二，还存在一种优选的实现方案，具体的，为智能机械臂配备运动导轨，智能机械臂配合运动导轨完成管柱转运作业。智能机械臂能够通过导轨在平台上进行一定范围移动，扩大了智能机器臂的工作空间，并通过合理布局实现多机械臂协同工作，应对复杂作业需求。

本监测系统能够实现钻井平台待测工位的监测全覆盖，并通过视觉方式对转运作业过程进行监测，进而根据监测数据规划转运路径，同时判断作业情况，对可能故障和事故进行及时报警，实现了钻井平台管柱自动化转运，提高了作业的效率和安全性。系统中大部分设备不进入主要作业区，使得其对钻井平台作业的影响最小化，且降低了设备的防护和防爆等级要求。除此之外，系统的设备数量可根据实际需求灵活增减，具体安装布置方式可根据具体监测要求调整，且控制器组和服务器组的具体组成形式可根据实际需求选择，使得系统拥有较好的适应性。

值得注意的是，上述实施例二中包括的各个部分只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

综上所述，本发明实施例一和二实现了基于视觉的钻井平台管柱转运实时监测方法和系统，该系统以及装置节省了相应的人力物力，提高了钻井平台管柱转运的作业效率，值得推广和应用。

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。