CN116132773B

CN116132773B - 一种防雾系统、带有防雾系统的相机及其控制方法

Info

Publication number: CN116132773B
Application number: CN202310349488.8A
Authority: CN
Inventors: 杨竣凯; 杨晨飞; 曹桂平; 董宁
Original assignee: Hefei Eko Photoelectric Technology Co ltd
Current assignee: Hefei Eko Photoelectric Technology Co ltd
Priority date: 2023-04-04
Filing date: 2023-04-04
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2043-04-04
Also published as: CN116132773A

Abstract

本发明公开了一种防雾系统、带有防雾系统的相机及其控制方法，该相机包括隔热板，用于将相机内空间分隔为两个不互相交换热量的腔室：前腔室和后腔室；所述传感器位于前腔室中；制冷装置，所述制冷装置的冷端位于前腔室，用于对传感器进行冷却；所述制冷装置的热端位于后腔室，与相机壳体接触，通过相机壳体进行散热；前腔室内设置有冷凝模块和除湿模块；所述冷凝模块用于对传感器所在空间内的水蒸气进行冷凝；所述除湿模块用于将凝结于所述冷凝模块上的液态水吸收。本发明在保证相机气密性的前提下，既能够对相机传感器进行散热，又能够避免相机传感器上凝结有液态水造成无法进行采图的情况。

Description

一种防雾系统、带有防雾系统的相机及其控制方法

技术领域

本发明涉及相机散热防凝雾设计领域，特别涉及一种防雾系统、带有防雾系统的相机及其控制方法。

背景技术

相机传感器的采图质量会随着本身温度升高而下降，相机工作时，传感器本身会发热，且其他电路板上器件的热也会通过热辐射、热对流等方式使传感器温度升高，一般通过内置制冷片等结构给传感器降温，由于传感器表面温度降低，容易发生冷凝影响采图。现有技术通过内置的制冷片给传感器降温，无法隔绝外壳及其他热源与传感器的热量交换；给传感器降温时，传感器温度迅速下降，相机内部湿度会变为不均匀分布，温度低处湿度变大，传感器表面有冷凝的风险。

现有的相机降温除湿设计有中国专利CN213987145U，其利用半导体制冷片进行冷凝降低湿度、利用结构收集冷凝水、利用小孔结构及空气热胀冷缩原理排除水，只解决降低传感器内湿度问题，未解决传感器降温问题。中国专利CN211786544U，其设计的工业相机外壳的两侧端各有进气管和排气管，排气管的一侧端位于工业相机本体镜头的前部，电加热板安装在外壳的内部，外壳、风扇分别安装在工业相机本体的壳体外侧，风扇的排气管和外壳进气管连接。风扇经电机热板吹出的热风，能有效将工业相机本体的镜头前端水分加热蒸发。该专利用于对相机镜头进行除湿，不涉及对相机内部传感器的降温和除湿。中国专利CN111447704A公开了一种防凝露装置、拍摄设备以及防凝露方法，其防凝露装置包括：加热元件，设置于镜头内，并连接于镜头的镜片内侧；控制器，与加热元件电连接，用于控制加热元件的温度。该专利通过加热元件以及相关的控制方法防止相机传感器前端的镜头上凝结雾气。

综上所述，现有的相机散热设计存在着以下缺陷：

（1）内置制冷片对图像传感器进行降温的工业相机散热设计，容易造成图像传感器上凝结液态水；

（2）现有的设计在保证相机防尘密封的前提下，难以做到对相机内的湿气进行排除。

发明内容

本发明提出的一种防雾系统、带有防雾系统的相机及其控制方法，可至少解决上述技术问题之一。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：

首先，本发明提出了一种防雾系统，用于防止相机传感器上凝结水雾，包括：

冷凝模块，位于相机内部，传感器所在的空间内，用于对传感器所在空间内的水蒸气进行冷凝；

除湿模块，与冷凝模块配合，用于吸收凝结于冷凝模块上的液态水；

测温模块，用于测量相机传感器的温度

和冷凝模块的温度/>

；

控制模块，用于接收测温模块的测量结果，计算

的值，根据预存的调节曲线/>

判断是否满足/>

，若不满足，则控制冷凝模块的温度

降低，直到满足/>

。

进一步地，还包括：

湿度测量模块，用于测量相机内部，传感器所在的空间的湿度；

所述控制模块还用于接收所述湿度测量模块的测量结果，判断传感器所在空间的湿度是否低于设定的湿度阈值，若低于，则控制冷凝模块停止制冷。

进一步地，所述除湿模块包括一可封闭的空腔，所述空腔内容置有干燥剂；所述空腔一端与所述冷凝模块接触，另一端通向相机壳体外且可封闭，用于对干燥剂进行更换。

进一步地，所述冷凝模块包括用于凝结水蒸气的凝结部，所述凝结部上设置有微粒涂层，所述微粒的尺寸不超过0.1微米。

另一方面，本发明还提出了一种带有防雾系统的相机，包括相机壳体、PCB板和安装于PCB板上的传感器，还包括：

隔热板，用于将相机内空间分隔为两个不互相交换热量的腔室：前腔室和后腔室；所述传感器位于前腔室中；

制冷装置，所述制冷装置的冷端位于前腔室，用于对传感器进行冷却；所述制冷装置的热端位于后腔室，与相机壳体接触，通过相机壳体进行散热；

以及上述的防雾系统，用于防止相机传感器上凝结水雾。

进一步地，所述制冷装置包括第一半导体制冷片和第一导热垫；所述第一导热垫的一端与第一半导体制冷片冷端接触，另一端位于前腔室，用于对传感器进行冷却；所述第一半导体制冷片的热端位于后腔室，与相机壳体接触，通过相机壳体进行散热。

进一步地，所述第一半导体制冷片上还设置有第二导热垫，所述第二导热垫的一端与第一半导体制冷片冷端接触，另一端位于前腔室内，与所述冷凝模块接触。

进一步地，所述冷凝模块还包括第二半导体制冷片；所述第二半导体制冷片的冷端位于前腔室，热端与相机壳体接触；所述第二半导体制冷片的冷端上设置有用于凝结水蒸气的凝结部。

再一方面，本发明又提出一种带有防雾系统相机的控制方法，用于对上述的防雾系统进行控制，包括：

当湿度测量模块测得传感器所在空间的湿度低于设定的湿度阈值时，冷凝模块停止制冷；

当传感器温度不低于设定的温度阈值时，冷凝模块停止制冷；

控制模块实时获取传感器的温度

和冷凝模块的温度/>

，根据预存的调节曲线/>

，判断/>

是否成立；若不成立，则降低冷凝模块温度/>

，直到使/>

成立。

进一步地，所述调节曲线

通过下列步骤获得：

相机的传感器按照固定功率进行工作，并实时检测采集到的图片是否受到冷凝水的影响；

传感器上设置有制冷装置，控制制冷装置使传感器的温度

分别为273.15 K到269.15 K之间的若干值；

对于每一个传感器的温度

，冷凝模块的温度/>

都从273.15 K开始下降，直到传感器拍摄的图片不受冷凝水的影响，记录此时的冷凝模块温度/>

得到一系列

的值；

将一系列点

代入/>

，得到另外一系列点

，拟合一系列点/>

，得到的曲线即为调节曲线。

本发明在保证相机气密性的前提下，既能够对传感器进行散热，又能够避免传感器上凝结有液态水造成无法进行采图的情况。

附图说明

图1为本发明的带有防雾系统的相机结构示意图；

图2为本发明实施例1对调整曲线的拟合过程；

图3为本发明实施例1的流程图。

图中：1-前壳；2-前隔热板；3-第一导热垫；4-第二半导体制冷片；5-第一半导体制冷片；6-后壳；7-散热风扇；8-第二PCB板；9-中间隔热板；10-第一PCB板；11-传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

本实施例首先提出了一种带有防雾系统的相机，如图1所示，为了解决传感器11的散热问题而设计专门的制冷装置，该制冷装置是在传感器11所在PCB板背面设置第一半导体制冷片5，第一半导体制冷片5的冷端通过第一导热垫3与传感器11所在PCB板接触，及时将传感器11的热量带走，第一半导体制冷片5的热端与相机后壳6接触，及时将其热端的热量导出，防止第一半导体制冷片5被烧毁。本实施例中第一导热垫3优选为铜块。

同时，由于本发明的第一半导体制冷片5安装在相机内部，其热端虽然与外壳接触，但其热量也会通过相机内部的空气扩散至整个相机内部，影响对传感器11的散热效果，甚至影响其他元件的性能，故本发明在相机内部安装了多个隔热板，隔绝传感器11与外壳、发热器件间的热量交换。隔热板包括前隔热板2和中间隔热板9，将整个相机也分成了两个腔室：前腔室和后腔室，传感器11位于前腔室中，两个腔室间热量不相互交换，能够更好地对传感器11进行散热。本实施例中隔热板优选为气凝胶垫。

上述的设计一方面解决了传感器11的散热问题，但同时也可能造成传感器11温度较低时出现冷凝水的现象，此时对传感器11的采图会产生极大的影响，为解决上述问题，本实施例在传感器11所在的前腔室内，设置第二半导体制冷片4以及除湿模块，第二半导体制冷片4冷端的温度始终设置的比传感器11温度低，可作为水蒸气凝结的冷凝模块，水蒸气会优先在第二半导体制冷片4上凝结并被除湿模块吸走，避免了水汽在传感器11上面发生凝结，导致传感器11成像质量下降。上述的冷凝模块和除湿模块构成了相机的防雾系统的基础。

本发明的具体设计如图1所示，相机包括前壳1和后壳6，由于加装第一半导体制冷片5后，后腔室所在的后壳6的温度较高，故在后壳6上加装有散热风扇7，散热风扇7用于对后壳6进行散热。传感器11位于前壳1内，前壳1上一般安装有镜头，装有镜头的相机内会形成一个密闭的空间，以隔绝大部分的灰尘和水蒸气。

相机传感器11安装在第一PCB板10上，第一PCB板10后与导热铜块接触，导热铜块位于第一PCB板10上传感器11的背面，以更好地和传感器11进行热交换。导热铜块的另一端则和第一半导体制冷片5的冷端接触，并产生热交换，从而对传感器11进行降温。相机后壳6内还安装有第二PCB板8，第二PCB板8上未安装散热要求较高的元件，故可以直接通过与后壳6接触的方法进行散热。第一半导体制冷片5的热端在工作时将会产生大量的热，需要及时导出，否则可能会造成第一半导体制冷片5的烧毁。本实施例中，第一半导体制冷片5的热端直接与相机后壳6接触，将热量传递到后壳6后，由后壳6上的散热风扇7进行散热。

在相机前壳1与后壳6之间，散热铜板处设计了气凝胶垫从而将相机内的空间分为两个互相隔绝热量的腔室，以使传感器11更好地散热。传感器11所在的前腔室内还设置有第二半导体制冷片4，第二半导体制冷片4冷端的温度比传感器11的温度低，以使水蒸气优先凝结在第二半导体制冷片4上，并被除湿模块吸走。除湿模块与冷凝模块相接触，包括一可封闭的空腔，空腔内容置有干燥剂。冷凝模块还包括设置于第二半导体制冷片4上的凝结部，凝结部包括金属基底和排列在所述金属基底上的若干金属导热片；金属基底上还设有导流槽，用于将冷凝水导入除湿模块。为了使第二半导体制冷片4冷端更高效地对水蒸气进行冷凝，在第二半导体制冷片4的冷端设置金属基底和排列在所述金属基底上的若干金属导热片，以增加与空气的接触面积，更好地对前腔室内的水蒸气进行冷凝。

本实施例还设计干燥剂更换结构，干燥剂的吸水能力有限，需要定期更换，但由于其在相机内部，故在更换干燥剂时，要注意不要对相机的密封性造成影响。故设计空腔结构用于容置干燥剂，空腔一端与所述冷凝模块接触，另一端通向前壳1外。该空腔与冷凝模块接触的位置设置小孔，能使冷凝模块上冷凝的水通过小孔进入该空腔内，并被空腔内的干燥剂吸收。该空腔的开口在前壳1外，可通过盖子进行密封，使得更换完干燥剂后，不影响相机的密封性。

本实施例随后提出了一种上述带有防雾系统的相机的控制方法，该控制方法主要依赖相机上设置的防雾系统。该防雾系统包括测温模块，用于检测传感器11温度，相机后壳6温度，第二半导体制冷片4冷端温度；湿度测量模块，用于测量所述前腔室内的湿度；还包括控制模块，用于根据测温模块的测量结果对制冷装置和冷凝模块的温度进行调节，还用于根据湿度测量模块的测量结果对制冷装置和冷凝模块的温度进行调节。

本实施例的防雾系统，需要实时测量冷凝模块温度和传感器表面温度，记传感器表面温度为

，冷凝模块温度为/>

，已知气体和液体的相变主要由开尔文公式描述，开尔文公式可以定量描述弯曲液面的饱和蒸气压与其曲率半径的关系，如下所示：

（1）

P_r为弯曲液面的饱和蒸气压，下标r表示弯曲液面，P₀为水平液面的饱和蒸气压；

为液体的表面张力，M为液体的摩尔质量，/>

为液体的密度，T为热力学温度，R为理想气体常数；R'为小液滴或小气泡的曲率半径，对于小液滴，R'>0；对于小气泡R'<0。本实施例讨论的是水蒸气的凝结，因此只看R'>0的情况。

将公式（1）进行变化可得：

（2）

公式（2）表面小液滴的曲率半径R'和温度成反比，和水平液面的饱和蒸气压P₀成正比，而水平液面的饱和蒸气压P₀和相对湿度H有关。小液滴的曲率半径R'能够描述水蒸气的冷凝状态，在具备凝结核的状态下能够得到上述的关系。本发明提出凝结系数N，用于衡量水蒸气在物体表面发生凝结的程度，N越大则表示水蒸气在物体表面凝结得越多，N越小则说明水蒸气在物体表面凝结得越少。凝结系数直接由小液滴的曲率半径R'确定，则由上述关系可知：

（3）

上式中

和/>

是比例系数，公式（3）表明，温度越低，相对湿度越大，则水蒸气越容易在物体表面凝结。记传感器表面的凝结系数为N₁，冷凝模块表面的凝结系数为N₂；再记冷凝模块和传感器表面的凝结水蒸气难易程度之差为/>

，/>

用于描述冷凝模块比传感器表面更容易凝结有水蒸气的程度，也即水蒸气优先凝结到冷凝模块的程度。在同一密闭空间内，相对湿度相同，但/>

并不直接等于N₁-N₂，而是和二者之间的距离有关，当距离超过一定范围时，二者之间将不具备可比性，也即冷凝模块将无法影响水蒸气在传感器上的凝结，记冷凝模块和传感器之间的距离为L，本发明采用以下公式来描述冷凝模块和传感器表面的凝结水蒸气难易程度之差为/>

：

（4）

上式中，

和/>

分别表示传感器表面和冷凝模块表面的温度，/>

为比例系数。

是本发明提出的一种衡量冷凝模块和传感器表面的凝结水蒸气难易程度之差的指数，

越大说明水蒸气越容易优先凝结在冷凝模块上，对/>

的大小衡量采用以下方式进行：选择两张纯白色的吸水纸，已知当吸水纸吸水后，其表面颜色会变暗，吸水越多的纸表面颜色越暗，使用相机进行拍摄，则吸水越多的纸的平均灰度值越低。本发明进行模拟实验，在体积不受限制的密闭容器中分别放置两个冷端：第一冷端和第二冷端。每个冷端表面贴上干燥纯白色的吸水纸，密闭容器内湿度可控，使用相机分别在相同强度的光照下拍摄第一冷端和第二冷端上吸水纸的照片，并计算得到的每张照片的灰度值均值，记干燥纯白的吸水纸的灰度值为100，其他照片的灰度值均值以其为基准进行换算。

本发明首先进行如下实验：只取第一冷端于密闭容器内，设置容器内温度293.15K，设置相对湿度分别为20%、40%、60%、80%；并在每个相对湿度条件下，调节第一冷端的温度分别为279.15 K、281.15 K、282.15 K、283.15 K、284.15 K，在每个湿度值和第一冷端的每个温度值下对第一冷端上的吸水纸进行拍摄，计算灰度值均值并进行百分比转换。实验结果如下表所示：

本发明通过实验验证在吸水纸的灰度值均值百分比超过90%时，对传感器的工作不会产生影响。观察上述数据，可知当湿度为20%时，吸水纸的灰度值均值百分比不会低于90%，故本发明设置湿度阈值为20%。而当传感器的温度为284.15 K时，吸水纸的灰度值均值百分比均不低于90%，故本发明取传感器的温度阈值为284.15 K，当传感器温度高于284.15K时，冷凝模块可以不开启制冷。

本发明的带有防雾系统的相机中，冷凝模块和传感器之间的距离不超过设定值，此设定值的选取依据以下实验：第一冷端和第二冷端一起放置于密闭容器内，容器内湿度设置为上述实验中湿度最大值80%，设置第一冷端的温度为0℃，第一冷端用于模拟传感器，在相机进行制冷过程中，传感器的温度一般控制在273.15 K(0℃)以上，故设置第一冷端的温度为273.15 K。设置第二冷端的温度分别为272.15 K、271.15 K、269.15 K、267.15 K，在每个温度下设置第一冷端和第二冷端之间的距离分别为1 cm、2 cm、4 cm、6 cm、8 cm、10cm，在每个第二冷端的温度值和，第一冷端与第二冷端之间的每个距离值下对第一冷端上的吸水纸进行拍摄，计算灰度值均值并进行百分比转换。实验结果如下表所示：

从上述实验结果可以看出，要使第一冷端上的吸水纸的灰度值均值百分比在90%以上，分别是当第二冷端温度为267.15 K(-6℃)，第一冷端与第二冷端之间的距离为6 cm时；第二冷端温度为269.15 K(-4℃)，第一冷端与第二冷端之间的距离为4 cm时；第二冷端温度为271.15 K(-2℃)，第一冷端与第二冷端之间的距离为2 cm时；第二冷端温度为272.15 K(-1℃)，第一冷端与第二冷端之间的距离为1 cm时。在实际操作中，第二冷端所模拟的冷凝模块的温度可以达到269.15 K(-4℃)，由于传感器温度一般高于273.15 K(0℃)，由实验结果可知第二冷端温度为269.15 K(-4℃)，第一冷端与第二冷端之间的距离为4 cm时第一冷端上的吸水纸的灰度值均值百分比在90%以上，故选择4 cm作为冷凝模块和传感器之间的最大距离。

在相机实际使用过程中，传感器温度会根据其实际工作情况而变化，这时需要根据传感器的温度来对调节冷凝模块的温度，目的是防止传感器被制冷装置吸热后变得过冷（低于0℃）而导致传感器上凝结有液态水，以及在传感器温度较高时提高冷凝模块的温度甚至关闭冷凝模块，以降低相机整体的功耗。由公式（4）可得：

（5）

公式（5）中

和/>

为固定值，L设置为4 cm，则/>

和传感器温度有关，则公式（5）可变形为：

（6）

由公式（6）可知，

和/>

之间的关系实际上是一个经验关系，只能通过实验数据进行拟合后才能确定，且在拟合过程中/>

和/>

的单位需要用热力学温度单位，本发明对公式（6）进行拟合的方法为：

在密闭容器中放置第一冷端和第二冷端，设置容器内相对湿度为最大值80%，两个冷端的距离为4 cm，在两个冷端的表面贴上干燥纯白的吸水纸，并使用相机分别实时拍摄两个吸水纸的照片再计算照片的灰度值均值。第一冷端的温度为273.15 K到269.15 K之间的一系列值，取值数量越多越好，对于每一个第一冷端的温度，第二冷端都从273.15 K开始下降，直到第一冷端上的吸水纸的灰度值均值百分比大于90%，记录此时的第二冷端温度。且每调整一次第二冷端的温度，更换一次第一冷端上的吸水纸。根据实验结果最终将得到一个

为273.15 K到269.15 K之间时，/>

的最小值曲线，该曲线即为调节曲线/>

的拟合曲线。

本发明在相机实际工作中，应当满足

，即，控制模块得到传感器的温度/>

，根据已知的调节曲线/>

，得到/>

时/>

的最大值T_2MAX，此时控制模块检测冷凝模块的温度是否高于最大值T_2MAX，若高于，则控制冷凝模块的温度降至T_2MAX以下。

具体到本实施例所用的带有防雾系统的相机，在控制模块设定之前需要对相机的上述调节曲线进行拟合，将拟合好后的调节曲线录入相机控制模块。本实施例的带有防雾系统的相机的调节曲线拟合方式为：

取一真实相机，传感器按照固定功率进行工作，并实时检测采集到的图片是否受到冷凝水的影响。调节制冷装置，使传感器的温度

分别为273.15 K到269.15 K之间的一系列值，取值数量越多越好，对于每一个传感器的温度/>

，冷凝模块的温度/>

都从273.15 K开始下降，直到传感器拍摄的图片不受冷凝水的影响，记录此时的冷凝模块温度

。最终能够得到一系列/>

的值，将一系列点/>

代入

，得到一系列/>

的值，拟合该曲线，即为调节曲线，本实施例进行拟合结果见图2，采用最小二乘法拟合得到

，将该曲线保存至控制模块中。在相机使用过程中，根据实时测得的/>

能够得到/>

的值，再根据

的条件得到/>

的最大值T_2MAX。

如图3所示，本实施例的带有防雾系统的相机的控制方法为：

相机上电启动，制冷装置和冷凝模块均开启制冷，工作过程中控制模块根据湿度测量模块和测温模块实时检测相机前腔室内的湿度和传感器、冷凝模块的温度；若前腔室内的湿度低于湿度阈值时，则无需开启冷凝模块，关闭冷凝模块的制冷；若传感器温度不低于设定的温度阈值时，冷凝模块同样无需制冷，关闭冷凝模块的制冷。控制模块获取传感器的温度

和冷凝模块的温度/>

，根据已知的调节曲线/>

，得到

时冷凝模块温度的最大值T_2MAX，此时控制模块检测冷凝模块的温度/>

是否高于最大值T_2MAX，若高于，则控制冷凝模块的温度降至T_2MAX以下；若不高于，则冷凝模块继续保持原温度。或者，控制模块实时获取传感器的温度/>

和冷凝模块的温度

，根据已知的调节曲线/>

，判断/>

是否成立，若成立，则冷凝模块继续保持原温度；若不成立，则降低冷凝模块温度/>

，直到使

成立。

实施例2

在本发明实施例1中，为了使冷凝模块的温度低于传感器11的温度，在前腔室内增设第二半导体制冷片4，该方法的不足是额外增加了设备数量，提高了相机的设计复杂度。为解决上述问题，本发明实施例2在实施例1的基础上，去除第二半导体制冷片4，而通过第二导热垫来对冷凝模块进行降温。

将实施例1中的第一半导体制冷片5的面积适当增加，增加的面积用于与第二导热垫的一端接触，第二导热垫的另一端则延长至前腔室中与冷凝模块接触，实现对冷凝模块进行降温。由于传感器11工作时会产生较多的热量，而冷凝模块的温度基本和第二导热垫相同。因此，在第一导热垫3和第二导热垫同时与第一半导体制冷片5的冷端接触时，冷凝模块的温度会比传感器11的温度低，且能够满足上述

的条件，同样实现了水蒸气优先凝结到铜块上的效果。本实施例的第二导热垫优选为铜块。/>

实施例3

本发明实施例1和实施例2中的冷凝模块只通过低温和增加表面积来实现对水蒸气的主动凝结，为了进一步提高本发明冷凝模块对水蒸气的冷凝效果，本发明实施例3提出了一种表面带有微粒涂层的冷凝模块。制作微粒涂层的微粒尺寸不超过0.1微米，0.1微米是进行人工降水时碘化银微粒的有效尺寸。

本实施例原理：

本实施例的依据依然是开尔文公式，开尔文公式可以定量描述弯曲液面的饱和蒸气压与其曲率半径的关系，如下所示：

（1）

为液体的表面张力，M为液体的摩尔质量，/>

公式（1）表明液滴越小，蒸汽压越大，蒸汽不易凝结，易挥发。当R'很小时，P_r很大，水蒸气的压力虽然对水平液面的水来说已经过饱和，但对于腔室中将要形成的小液滴尚未饱和。故本实施例中的微粒涂层使凝聚水滴的初始曲率半径R'加大，P_r降低，水蒸气易凝结在涂层表面，形成大的液滴。上述原理与使用碘化银进行人工降雨的原理基本一致。

以上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。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。