车道预警装置、车道预警方法及站前拒超系统

技术领域

本发明涉及车道预警领域，特别是涉及一种车道预警装置、车道预警方法及站前拒超系统。

背景技术

随着生活水平的提高和汽车保有量的不断增加，超限运输问题在公路交通运输系统越来越突出。虽然在道路上明确标识了车辆高度、车辆宽度的限制，但由于标志不显眼、被破坏等原因导致司机不能准确判断车辆是否符合超限规定，从而导致很多车道被违规超限车辆不同程度的破坏，极大地增加了车道维护成本，尤其是高速公路。

目前交通部门常在高速公路收费站入口设置车辆检查系统，并且判断是否超限，对于未按国家要求办理超限运输证的超限车辆不允许驶入高速公路，但现有方案往往需要设立L杆或者简易门架，且造价高、施工及后期维护困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种车道预警装置及站前拒超系统。

一种车道预警装置，包括：

检测模块，用于对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获取车距检测信号，对所述车辆进行高度检测以获取高度检测信号；

控制模块，与所述检测模块连接，用于根据所述车距检测信号获取车辆宽度信息，并当所述车辆宽度信息、所述高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令；

预警模块，与所述控制模块连接，用于根据所述控制指令生成预警信号。

在其中一个实施例中，所述检测模块包括：

宽度检测单元，用于对所述车辆的车身侧与所述宽度检测单元之间的车距进行检测以获取所述车距检测信号；

高度检测单元，用于在接收到第二控制指令时，对经过所述车道的车辆进行高度检测以获取所述高度检测信号；

所述控制模块，还用于当所述车辆宽度信息满足预设宽度阈值时，向所述高度检测单元输出所述第二控制指令。

在其中一个实施例中，所述检测模块还包括在车道两侧对称设置的多个支撑结构；所述宽度检测单元包括：

在各所述支撑结构上间隔分布的多个声波传感器，各所述声波传感器用于向所述车辆的车身侧发射满足预设声波密度阈值的声波信号，并接收所述车辆的车身侧反射回的声波回波信号，以获取所述车距检测信号。

在其中一个实施例中，所述高度检测单元包括：

第一光线传感器、第二光线传感器；所述第一光线传感器、所述第二光线传感器按照预设高度分别设置于车道两侧的所述支撑结构；

当所述车辆宽度信息超过预设宽度阈值时，所述第一光线传感器用于提供满足预设光线强度阈值的光波信号对经过所述车道的车辆进行高度检测，所述第二光线传感器用于接收车辆经过时的光波信号，根据所述光波信号状态获取所述高度检测信号。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括：

宽度控制单元，与所述宽度检测单元连接，用于根据所述车距检测信号获取车距信息，根据预设距离及所述车距信息获取车辆宽度信息，并用于当所述车辆宽度信息中的最大车辆宽度满足预设最大宽度阈值时，生成宽度控制指令；

高度控制单元，分别与所述宽度检测单元、所述高度检测单元连接，用于根据所述车辆宽度信息获取车辆宽度集合，并用于当所述车辆宽度集合满足预设宽度集合条件、且所述车辆高度信号满足预设高度条件时，生成高度控制指令；

所述预警模块，用于根据所述宽度控制指令、所述高度控制指令生成预警信号。

在其中一个实施例中，所述预警模块用于在接收到所述宽度控制指令、所述高度控制指令中的任一个指令时，输出第一预警信号；还用于在同时接收到所述宽度控制指令、所述高度控制指令时，输出第二预警信号。

在其中一个实施例中，所述第一预警信号为灯光预警信号，所述第二预警信号为声音预警信号；所述预警模块包括：

灯光预警单元，与所述控制模块连接，用于在接收到所述宽度控制指令、所述高度控制指令中的任一个指令时生成对应的灯光预警信号；

声音预警单元，与所述控制模块连接，用于同时接收到所述宽度控制指令、所述高度控制指令时生成对应的声音预警信号。

在其中一个实施例中，所述灯光预警单元包括多个发光二极管，所述灯光预警单元用于接收到所述宽度控制指令、所述高度控制指令中的任一个指令时控制所述多个发光二极管中处于点亮或者熄灭状态的发光二极管数目，以发出灯光预警信号。

在其中一个实施例中，所述声音预警单元包括：

蜂鸣器，与所述控制模块连接，用于根据同时接收到所述宽度控制指令、所述高度控制指令，调整蜂鸣间隔频率以发出声音预警信号。

在其中一个实施例中，还包括：

电源模块，分别与所述检测模块、所述控制模块、所述预警模块连接，用于分别为所述检测模块、所述控制模块、所述预警模块提供驱动电压。

一种车道预警方法，包括：

对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获取车距检测信号，对所述车辆进行高度检测以获取高度检测信号；

根据所述车距检测信号获取车辆宽度信息，并当所述车辆宽度信息、所述高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令；

根据所述控制指令生成预警信号。

一种站前拒超系统，包括：

如上述的车道预警装置；

拦截杆，与所述车道预警装置连接，用于根据所述预警信号对经过所述车道的车辆进行拦截；

校准装置，与所述车道预警装置连接，用于获取所述预警信号的持续生成时间，并用于当所述持续生成时间满足预设时间阈值时，对所述车道预警装置进行校准处理以使所述车道预警装置处于预设作业状态。

在其中一个实施例中，所述校准装置包括：

除尘器，用于当所述持续生成时间满足预设时间阈值时，所述除尘器对所述检测模块进行除尘校准处理以使所述检测模块处于预设作业状态。

上述车道预警装置、车道预警方法及站前拒超系统，通过检测模块对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获取车距检测信号，对车辆进行高度检测以获取高度检测信号；与检测模块连接的控制模块根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令；与控制模块连接的预警模块根据控制指令生成预警信号，有效拦截违规超限车辆，防止超限车辆进入高速车道造成损失，进而提高车道使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中车道预警装置的结构示意框图；

图2为一个实施例中检测模块的具体结构示意框图；

图3为一个实施例中控制模块的具体结构示意框图；

图4为一个实施例中预警模块的具体结构示意框图；

图5为一个实施例中的车道预警装置的具体结构示意图；

图6为一个实施例中车道预警方法的流程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。

参阅图1，为一个实施例中车道预警装置的结构示意框图。

在本实施例中，如图1所示，该车道预警装置包括检测模块120、控制模块 140、预警模块160。

检测模块120，用于对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获取车距检测信号，对车辆进行高度检测以获取高度检测信号。

可选地，车距检测信号，是指车辆经过车道时车身侧面与车道两侧之间的距离信号；可以是用于表示设置于车道两侧的声波传感器发射端与车身侧面间距的信号，声波传感器可以是超声波传感器。具体地，比如当车辆经过车道时，车距检测信号包括超声波传感器发射端向车辆发出超声波信号、超声波传感器接收端接收到的超声波回波信号。

可选地，高度检测信号，是指用于表示经过车道的车辆高度信息的信号；可以是水平对称设置在车道两侧的对射光线传感器状态信息。具体地，当车辆经过车道时，水平对称设置在车道两侧的光线传感器无法实现两侧互相对射功能，则表示该车辆为违规超高车辆。可选地，光线传感器，可以是红外对射传感器或红外对射传感器。

控制模块140，与检测模块120连接，用于根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、所述高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令。

可选地，根据车距检测信号获取车辆宽度信息的方法，可以是通过超声波传感器发射端向发出超声波信号与超声波传感器接收端接收到的超声波回波信号的时间差及超声波信号传播速度得到；车辆宽度信息满足预设阈值的情形，可以是车辆宽度大于车道预设宽度上限值；高度检测信号满足预设阈值的情形，可以是车辆高度传感器接收端无法接收到高度传感器发射端的发出的信号，具体地，可以是红外对射传感器的接收端无法接收红外对射传感器的发射端发出的对射光线信号。

预警模块160，与控制模块140连接，用于根据控制指令生成预警信号。

可选地，预警信号，是指车辆宽度或者车辆高度无法满足经过车道对车辆宽度或者车辆高度要求时的提示信号以提示工作人员对违规超限车辆进行拦截。

可选地，当车辆经过车道时，检测模块140可以根据车辆宽度信息和高度检测信号判断车辆是否满足经过车道对车辆宽度或者车辆高度要求，当车辆宽度或者车辆高度无法满足经过车道对车辆宽度或者车辆高度要求时，生成控制指令；预警模块根据控制指令生成提示信号以提示工作人员对违规超限车辆进行拦截。

可选地，当检测模块140生成的控制指令不同时，预警模块160可以对应生成不同的预警信号，例如，不同的声音信号、不同的灯光信号等等。

本实施例中提供的车道预警装置，通过检测模块对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获得车距检测信号，对所述车辆进行高度检测以获得高度检测信号；与检测模块连接的控制模块根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令；与控制模块连接的预警模块根据控制指令生成预警信号，有效拦截违规超限车辆，防止超限车辆进入高速车道造成损失，进而提高车道使用寿命。

参阅图2，为一个实施例中检测模块的具体结构示意框图。如图2所示，该检测模块包括宽度检测单元220、高度检测单元240。

宽度检测单元220，用于对经过车道的车辆进行宽度检测以获取车距检测信号。

可选地，检测模块还包括车道两侧对称设置的多个支撑结构；宽度检测单元220，包括在各支撑结构上间隔分布有多个声波传感器，各声波传感器用于向车辆的车身侧发射满足预设声波密度阈值的声波信号，并接收车辆的车身侧反射回的声波回波信号，以获取车距检测信号。

可选地，支撑结构，可以是按照第一预设间隔在车道两侧对称竖直设置的多个支撑立杆；各支撑结构上间隔分布有多个声波传感器，可以是在各支撑结构竖直方向上按照第二预设间隔均匀分布多个相同数量的超声波传感器，也可以是在各支撑结构竖直方向上按照通过不相同间隔分布不同数量的超声波传感器；第一预设间隔，可以是设置于车道两侧的竖直支撑结构的间距，也可以是支撑结构与车道中心点之间的距离；第二预设间隔，可以是设置于支撑结构上多个声波传感器之间的距离。

可选地，预设声波密度阈值，可以是保证超声波传感器测量精度要求的最小声波密度值；声波回波信号，可以是车道任意一侧的超声波传感器发射端发出的超声波信号在与经过车辆侧面接触后反射会超声波传感器接收端的信号。

举例地，两根支撑立杆对称竖直且平行安装在车道两侧，距离车道中心点均为2.2米，支撑结构竖直高度为4米；N个超声波传感器从距离水平地面0.4 米到4米间按照第二预设间隔安装在车道两侧的每一根支撑立杆上。此外，可根据实际情况选择超声波传感器的个数，每个超声波传感器都可单独进行测距，能独立向经过车辆发送超声波信号和接收车辆的车身侧反射回的声波回波信号。

高度检测单元240，用于在接收到第二控制指令时，对经过车道的车辆进行高度检测以获取高度检测信号。

可选地，第二控制指令，可以是用于控制高度检测单元对车辆进行高度检测的指令；具体地，可以是当车辆宽度信息满足预设宽度阈值时，控制模块向高度检测单元输出的高度检测指令。

可选地，高度检测单元240包括第一光线传感器、第二光线传感器；第一光线传感器、第二光线传感器按照预设高度分别设置于车道两侧的支撑结构；当车辆宽度信息超过预设宽度阈值时，第一光线传感器用于提供满足预设光线强度阈值的光波信号对经过车道的车辆进行高度检测，第二光线传感器用于接收车辆经过时的光波信号，根据光波信号状态获取高度检测信号。

可选地，第一光线传感器，可以是红外对射传感器的发射端；第二传感器，可以是红外对射传感器的接收端；预设高度，可以是车道准许车辆经过的最大高度；预设光线强度阈值，可以是保证光线传感器测量精度要求的最小光线强度值；光波信号状态，可以是车辆经过时红外对射传感器的接收端接收不到由红外对射传感器的发射端发出的光波信号。

参阅图3，为一个实施例中控制模块的具体结构示意框图。如图3所示，该控制模块包括宽度控制单元320、高度控制单元340。

宽度控制单元320，与宽度检测单元连接，用于根据车距检测信号获取车距信息，根据预设距离及车距信息获取车辆宽度信息，并用于当车辆宽度信息中的最大车辆宽度满足预设最大宽度阈值时，生成宽度控制指令。

可选地，预设距离，可以是设置于车道两侧的竖直支撑结构的间距，也可以是支撑结构与车道中心点之间的距离；最大车辆宽度，可以是根据车道两侧的多个超声波传感器对经过车辆进行宽度检测时所得出的多个车辆宽度数据中的最大值；预设最大宽度阈值，可以是车道准许车辆经过的最大宽度。

高度控制单元340，分别与宽度检测单元、高度检测单元连接，用于根据车辆宽度信息获取车辆宽度集合，并用于当车辆宽度集合满足预设宽度集合条件、且车辆高度信号满足预设高度条件时，生成高度控制指令。

可选地，车辆宽度集合，可以是根据车道两侧的多个超声波传感器对经过车辆进行宽度检测时所得出的多个车辆宽度数据集合；预设宽度集合条件，可以是多个车辆宽度数据集合中的最大值大于车道准许车辆经过的最大宽度，也可以是多个车辆宽度数据集合中最大值与最小值差距大于预设差距值，其中，预设差距值，可以是1米；车辆高度信号，可以是经过车道的车辆高度值；预设高度条件，可以是车辆高度值大于车道准许车辆经过的最大高度。

在一个实施例中，预警模块，用于在接收到宽度控制指令、高度控制指令时，生成对应的预警信号。

可选地，宽度控制指令，可以是表示多个车辆宽度数据集合中的最大值大于车道准许车辆经过的最大宽度时控制模块向预警模块发出的指令；高度控制指令，可以是车辆高度大于车道准许车辆经过的最大高度时控制模块向预警模块发出的指令。

本实施例中提供的控制模块，通过宽度控制单元320根据多个支撑结构之间的预设距离及车距检测信号获取车辆最大宽度信息，并用于当车辆最大宽度信息满足预设最大宽度阈值时，生成宽度控制指令；分别与宽度检测单元、高度检测单元连接的高度控制单元340，用于根据车距检测信号获取车辆宽度集合，并用于当车辆宽度集合满足预设宽度集合条件、且车辆高度信息满足预设高度条件时，生成高度控制指令；与控制模块连接的预警模块根据宽度控制指令或者高度控制指令生成预警信号，有效拦截违规超限车辆，防止超限车辆进入高速车道造成损失，进而提高车道使用寿命。

在一个实施例中，预警模块在接收到宽度控制指令、高度控制指令中的任一个指令时，输出第一预警信号；还用于在同时接收到宽度控制指令、高度控制指令时，输出第二预警信号。

可选地，第一预警信号，为灯光预警信号；第二预警信号，为声音预警信号。

参阅图4，为一个实施例中预警模块的具体结构示意框图。

在本实施例中，控制模块生成的控制指令包括声音控制指令、灯光控制指令，该预警模块包括灯光预警单元420、声音预警单元440。

灯光预警单元420，与控制模块连接，用于在接收到宽度控制指令、高度控制指令中的任一个指令时生成对应的灯光预警信号。

可选地，灯光预警单元420包括多个发光二极管，灯光预警单元420接收到宽度控制指令、高度控制指令中的任一个指令时，即经过车道的车辆的宽度或者高度超过车道所允许通过的最大值，控制多个发光二极管中处于点亮或者熄灭状态的发光二极管数目，以发出灯光预警信号。

声音预警单元440，与控制模块连接，用于同时接收到宽度控制指令、高度控制指令时生成对应的声音预警信号。

可选地，声音预警单元440，可以是蜂鸣器，在同时接收到宽度控制指令、高度控制指令时，即经过车道的车辆的宽度值和高度值均超过车道所允许通过的最大值，该蜂鸣器根据控制模块输出的声音控制指令，调整蜂鸣间隔频率并发出若干种不同间隔频率的峰鸣声。

在一个实施例中，预警模块，包括4个红色LED(light-emitting diode，发光二极管)灯和1个蜂鸣器。当违规超限车辆经过车道时，控制模块140通过5 个GPIO(General-purpose input/output，通用型之输入输出)引脚分别推动5个 PNP型三极管来控制LED灯和1个蜂鸣器，展示预警状态：LED灯点亮和蜂鸣器鸣叫表示有报警状态。

具体地，灯光预警信号，可以是5个发光二极管处于闪亮状态；声音预警信号，可以是蜂鸣器每间隔3秒发出一次峰鸣声。

具体地，当违规超限车辆经过车道时，检测模块对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获得车距检测信号，对所述车辆进行高度检测以获得高度检测信号，并将车距检测信号、高度检测信号输入至控制模块，控制模块根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令，在接收到宽度控制指令、高度控制指令中的任一个指令时5个发光二极管处于闪亮状态，蜂鸣器同时接收到宽度控制指令、高度控制指令时蜂鸣器每间隔3秒发出一次峰鸣声。

在一个实施例中，车道预警装置还包括电源模块，该电源模块分别与检测模块、控制模块及预警模块连接，用于分别为检测模块、控制模块及预警模块提供驱动电压。可选地，电源模块，可以是锂电池；也可以是光伏电池，分别为各模块提供驱动电压。

在一个实施例中，车道预警装置还包括防护模块，该防护模块可以是采用 ABS材料的防护外壳，采用液态硅胶灌封工艺，达到IP65防护指标。

参阅图5，为一个实施例中的车道预警装置的具体结构示意图。

如图5所示，该车道预警装置包括检测模块(即超声波传感器、超声波测距立柱及红外对射传感器)、控制模块(即控制电路)及预警模块(即声光报警器)。可选地，两个超声波测距立柱分别设置于车道的A侧和B侧，该超声波测距立柱的高度为4.05米；车道的A侧和B侧之间的实线，可以是用于对车辆高度进行检测的光波信号；车道的A侧和B侧之间的虚线，可以是用于对车辆宽度进行检测的超声波信号。

具体地，当违规超限车辆经过车道时，控制模块每秒读取多个检测模块中的超声波传感器输入的50次超声波数据(即超声波传感器发射端向车辆发出超声波信号、超声波传感器接收端接收到的超声波回波信号)，并根据多个支撑结构之间的预设距离S1。利用公式：S＝S1-S3-S4计算出车辆最大宽度，其中S3 是A侧立杆多个检测模块到车辆侧面的最短距离，S4是B侧立杆多个检测模块到车辆侧面的最短距离，S即车辆的最大宽度；若S＞S2，则表明车辆的最大宽度超过限宽值，即车辆违规超宽；当控制模块读取到多个检测模块输入的超声波信号及超声波回波信号数据至少有一组数据不再是固定值，而且差距大于1m 时，控制模块开始读取检测模块中的红外对射传感器的状态，若出现红外对射传感器接收端接收不到红外对射传感器发射端发出的光波信号即表示红外线被物体遮挡，可判断为车辆违规超高。

本实施中提供的车辆预警装置，通过检测模块对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获得车距检测信号，对所述车辆进行高度检测以获得高度检测信号；与检测模块连接的控制模块根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令；与控制模块连接的预警模块根据控制指令生成预警信号，有效拦截违规超限车辆，防止超限车辆进入高速车道造成损失，进而提高车道使用寿命。

参阅图6，为一个实施例中车道预警方法的流程示意图。

如图6所示，该车道预警方法包括步骤602至步骤606。

步骤602，对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获得车距检测信号，对车辆进行高度检测以获得高度检测信号。

步骤604，根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令。

步骤606，根据控制指令生成预警信号。

在本实施例中各步骤被执行图1中对应的实施例中各模块，具体参阅图1 以及图1对应的实施例中的相关描述，此处不再赘述。

本实施中提供的车辆预警方法，通过对经过车道的车辆进行车身侧的车距检测以获得车距检测信号，对车辆进行高度检测以获得高度检测信号，根据车距检测信号获取车辆宽度信息，并当车辆宽度信息、高度检测信号对应满足预设阈值时，生成控制指令，根据控制指令生成预警信号，有效拦截违规超限车辆，防止超限车辆进入高速车道造成损失，进而提高车道使用寿命。

在一个实施例中，站前拒超系统包括车道预警装置及拦截杆，还包括校准装置。该拦截杆与车道装置连接，用于根据预警信号对经过车道的车辆进行拦截；该校准装置与车道预警装置连接，用于获取预警信号的持续生成时间，并用于当持续生成时间满足预设时间阈值时，对车道预警装置进行校准处理以使车道预警装置处于预设作业状态。

可选地，拦截杆，可以是具有上下摇摆杆臂的摇杆；当无违规超限车辆经过车道时，拦截杆处于杆臂收起状态；当违规超限车辆经过车道时，车道预警装置生成预警信号，拦截杆处于杆臂展开并下摆至车辆前方视野区域，对超限车辆进行拦截处理。

可选地，控制指令的持续生成时间，可以是预警模块生成预警信号的持续时间段；预设时间阈值，可以是2分钟；持续生成时间满足预设时间阈值的情形，可以是预警模块生成预警信号的持续时间段超过预设时间阈值；校准处理，可以是排查除了车辆超限原因之外的外界环境因素使预警模块生成预警信号的操作；可选地，校准装置，包括除尘器，除尘器可以用于当持续生成时间满足预设时间阈值时，对检测模块进行除尘校准处理以使检测模块处于预设作业状态；预设作业状态，可以是检测模块处于没有外界环境因素干扰的检测状态。

举例，当违规超限车辆经过车道时，车道预警装置会生成相应的预警信号以有效拦截违规超限车辆，但在持续暴雨或者冰雪恶劣天气条件下检测模块存在异常的情形，比如持续暴雨或者冰雪条件导致高度检测单元或宽度检测单元异常，进而导致预警模块生成预警信号的持续时间段超过合理预设时间阈值，此时除尘器对检测模块进行除尘校准处理以使检测模块处于预设作业状态，有效拦截违规超限车辆，防止超限车辆进入高速车道造成损失，进而提高车道使用寿命。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。