塔吊安全监控方法和系统与流程

本公开涉及安全监控领域，更具体地涉及一种塔吊安全监控方法和系统。

背景技术：

塔吊在进行吊装作业时，存在吊物意外坠落的安全隐患，吊物正下方有一块随吊物位置变化而变化的危险区域。当作业面有人员进入危险区域时，吊物坠落伤人的风险随即加大。目前的塔吊安全监控方案主要是通过在塔身上加装各种传感器来监测塔吊自身的安全状况，即采集风速、回转、幅度、高度、重量等限位数据来监测塔吊是否处于安全运行的状态；对于吊钩正下方危险区域内是否有人员进入，则主要通过在塔吊的变幅小车上加装摄像头来实现吊物及其正下方危险区域的可视化。

上述方案需要通过司机肉眼观察来避免吊物坠落伤人的风险，在视野能见度较差的情况下存在误判或者漏判的情况，并且会受到司机的主观因素（例如，司机由于疲劳、粗心等原因没有注意到）的影响，存在很大弊端。因此，需要稳定可靠的解决方案来对塔吊进行吊装作业时的作业人员进行安全监控和预警。

技术实现要素：

鉴于以上提到的一个或多个问题，提供了一种塔吊安全监控方法和系统。

根据本发明实施例的塔吊安全监控方法，包括：在第一时段内，获取塔吊的吊物与作业面之间的吊物-作业面距离、吊物相对于塔吊的相对位置、以及作业面上的作业人员相对于塔吊的相对位置；基于吊物相对于塔吊的相对位置和作业人员相对于塔吊的相对位置，获取第一时段内作业人员相对于吊物的位置变化趋势；根据第一时段内作业人员相对于吊物的位置变化趋势，结合吊物-作业面距离，判断在第二时段内作业人员是否将进入吊物正下方的预警危险区域；以及当判断出在第二时段内作业人员将进入预警危险区域时，输出预设预警信号。

进一步可优选地，获取所述吊物-作业面距离的处理包括：

获取所述塔吊的变幅小车与所述作业面之间的变幅小车-作业面距离；

获取所述变幅小车与所述吊物之间的变幅小车-吊物距离；以及

通过将所述变幅小车-作业面距离与所述变幅小车-吊物距离相减，获取所述吊物-作业面距离。

进一步可优选地，利用所述塔吊的塔身和吊臂上安装的定位装置，获取所述作业面上的作业人员相对于所述塔吊的相对位置。

进一步可优选地，获取所述第一时段内所述作业人员相对所述吊物的所述位置变化趋势并判断在所述第二时段内所述作业人员是否将进入所述预警危险区域的处理包括：

建立以所述塔吊的塔身为旋转轴心、以所述塔吊的吊臂为半径、以所述塔吊的变幅小车与所述吊物之间的变幅小车-吊物距离为高度的柱坐标系，并获取所述吊物在所述第一时段内在所述柱坐标系中的运动轨迹曲线、移动速度和加速度；

基于所述定位装置自身之间的相对位置关系以及所述定位装置与所述塔身和所述吊臂之间的相对位置关系建立第一直角坐标系，并获取所述作业人员在所述第一时段内在所述第一直角坐标系中的运动轨迹曲线、移动速度和加速度；

基于所述吊物在所述第一时段内在所述柱坐标系中的运动轨迹曲线、移动速度和加速度，预测所述吊物在所述第二时段内在所述柱坐标系中的位移；

基于所述作业人员在所述第一时段内在所述第一直角坐标系中的运动轨迹曲线、移动速度和加速度，预测所述作业人员在所述第二时段内在所述第一直角坐标系中的位移；

将所述吊物在所述第二时段内在所述柱坐标系中的位移和所述作业人员在所述第二时段内在所述第一直角坐标系中的位移变换为第二直角坐标系中的位移；

结合所述吊物-作业面距离，判断所述吊物和所述作业人员在所述第二时段内在所述第二直角坐标系中是否存在位移重叠；以及

在所述吊物和所述作业人员在所述第二时段内在所述第二直角坐标系中存在位移重叠时，确定所述作业人员将在所述第二时段内进入所述预警危险区域。

进一步可优选地，利用安装在所述变幅小车上的激光测距仪，获取所述变幅小车-作业面距离；

利用安装在所述塔吊的平衡臂上的高度传感器，获取所述塔吊的吊臂与吊钩之间的距离作为所述变幅小车-吊物距离。

进一步可优选地，利用安装在所述塔身上的回转传感器反馈的吊臂角度数据、安装在所述吊臂上的幅度传感器反馈的变幅小车幅度数据、以及安装在所述塔吊的平衡臂上的高度传感器反馈的所述吊臂与所述塔吊的吊钩之间的距离数据，建立以所述塔身为旋转轴心、以所述吊臂为半径、以所述变幅小车-吊物距离为高度的柱坐标系，其中，所述吊臂与所述吊钩之间的高度差即所述变幅小车-吊物距离。

进一步可优选地，所述塔身上安装有两个所述定位装置，所述吊臂上安装有一个所述定位装置。

进一步可优选地，所述定位装置是超宽带基站，所述超宽带基站基于所述作业人员携带的超宽带标签发出的定位脉冲实现对所述作业人员的定位。

进一步可优选地，通过飞行时间测距技术，获取所述超宽带标签在第一直角坐标系中的坐标值，作为所述作业人员在所述第一直角坐标系中的坐标值，其中，所述第一直角坐标系是基于所述定位装置自身之间的相对位置关系以及所述定位装置与所述塔身和所述吊臂之间的相对位置关系建立的。

根据本发明实施例的塔吊安全监控系统，包括：数据获取单元，被配置为在第一时段内，获取塔吊的吊物与作业面之间的吊物-作业面距离、吊物相对于塔吊的相对位置、以及作业面上的作业人员相对于塔吊的相对位置；变化获取单元，被配置为基于吊物相对于塔吊的相对位置和作业人员相对于塔吊的相对位置，获取第一时段内作业人员相对于吊物的位置变化趋势；危险判断单元，被配置为根据第一时段内作业人员相对于吊物的位置变化趋势，结合吊物-作业面距离，判断在第二时段内作业人员是否将进入吊物正下方的预警危险区域；以及危险预警单元，被配置为在判断出在第二时段内作业人员将进入预警危险区域时，输出预设预警信号。

根据本发明实施例的塔吊安全监控方法和系统可以在塔吊进行吊装作业时，对作业人员及吊物的位置进行监测，在作业人员将进入预警危险区域时对作业人员和/或塔吊的司机发出预警，避免了现有塔吊安全监控方案存在的诸如司机的主观因素、环境的客观因素等造成的误判、漏判等问题。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据本发明实施例的塔吊安全监控系统的示意图。

图2示出了根据本发明实施例的塔吊安全监控方法的示意图。

图3示出了可以应用根据本发明实施例的塔吊安全监控方法和系统的塔吊硬件系统的组成示意图。

图4示出了在图3所示的塔吊硬件系统中塔吊的吊物正下方的预警危险区域（即，吊物跌落半径）随塔吊的吊物到作业面的距离变化而变化的示意图。

图5示出了基于图3所示的回转传感器、幅度传感器、和高度传感器建立的塔身柱坐标系以及以塔身为原点的直角坐标系的示意图。

图6示出了基于uwb定位原理建立的uwb直角坐标系的示意图。

图7a和图7b示出了作业人员在图6所示的uwb直角坐标系中随时间t变化的运动轨迹曲线。

图7c和图7d示出了塔吊的吊物在图5所示的塔身柱坐标系中随时间t变化的运动轨迹曲线。

图8示出了根据本发明实施例的判断作业人员是否将进入预警危险区域并且向作业人员提供预警的处理的流程图。

图9a至图9d示出了塔吊的吊物和作业人员在同一直角坐标系中的运动轨迹曲线。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

鉴于以上所述的现有塔吊安全监控方案中存在的一个或多个问题，本发明提供了一种新颖的塔吊安全监控方法和系统。图1示出了根据本发明实施例的塔吊安全监控系统的示意图。图2示出了根据本发明实施例的塔吊安全监控方法的示意图。下面，结合附图详细描述根据本发明实施例的塔吊安全监控系统和方法。

如图1所示，根据本发明实施例的塔吊安全监控系统100包括数据获取单元102、变化获取单元104、危险判断单元106、以及危险预警单元108，其中：数据获取单元102被配置为在第一时段内，获取塔吊的吊物与作业面之间的吊物-作业面距离、吊物相对于塔吊的相对位置、以及作业面上的作业人员相对于塔吊的相对位置（即，执行步骤s202）；变化获取单元104被配置为基于吊物相对于塔吊的相对位置和作业人员相对于塔吊的相对位置，获取第一时段内作业人员相对于吊物的位置变化趋势；危险判断单元106被配置为根据第一时段内作业人员相对于吊物的位置变化趋势，结合吊物-作业面距离，判断在第二时段内作业人员是否将进入吊物正下方的预警危险区域（即，执行步骤s204）；危险预警单元108被配置为在判断出在第二时段内作业人员将进入预警危险区域时，输出预设预警信号（即，执行步骤s206）。

可优选的，第一时间段、第二时间段其中之一或全部采用预设时间段。

图3示出了可以应用根据本发明实施例的塔吊安全监控方法和系统的塔吊硬件系统的示意图。如图3所示，该塔吊硬件系统包括高度传感器302、回转传感器304、幅度传感器306、激光测距仪308、定向喇叭310、第三uwb基站a3、第一uwb基站a1、第二uwb基站a2、以及uwb标签t，其中：

高度传感器302安装在塔吊的平衡臂上，将零点标定在塔吊的吊钩靠近变幅小车2的位置，用于实时测量塔吊的吊钩到吊臂的距离h（即，塔吊的变幅小车2到吊物b的变幅小车-吊物距离）。

回转传感器304安装在塔吊的司机室1下方，将零点标定在塔吊的吊臂指向某一特定方向（例如，正南方向）的位置，用于实时测量塔吊的吊臂的回转角度θ。

幅度传感器306安装在塔吊的吊臂上，将零点标定在靠近塔吊的司机室1的位置，用于实时测量塔吊的变幅小车2到回转中心（即，司机室1）的距离r。

激光测距仪308安装在塔吊的变幅小车2上，随塔吊的变幅小车2一起移动，采用飞行时间（tof）测距技术，用于实时测量塔吊的变幅小车2到作业面（地面或结构层楼面）的距离h。

定向喇叭310安装在塔吊的变幅小车2上，随塔吊的变幅小车2一起移动，发出的警示声音具有定向功能，用于在根据本发明实施例的塔吊安全监控系统监测到作业面上的作业人员进入塔吊的吊物b正下方的预警危险区域时向作业人员发出警示。

第一uwb基站a1和第二uwb基站a2安装在塔吊的塔身上，第三uwb基站a3安装在塔吊的吊臂上，这三个uwb基站实时接收uwb标签发出的定位脉冲，用于和uwb标签一起组成uwb定位系统。

uwb标签t由塔吊的作业面上的作业人员随身携带，实时向uwb基站发送定位脉冲，用于和uwb基站一起组成uwb定位系统。

下面的表1给出了图3所示的塔吊的变幅小车2及司机室1内部的电气元件的列表。

表1

从表1可以看出，塔吊的变幅小车2内部的电气元件主要包括：供电系统、交换机、接收来自根据本发明实施例的塔吊安全监控系统的信号并控制定向喇叭工作的远程i/o模块（例如，modbus传输控制协议（tcp）通讯模块）、在作业人员进入塔吊的吊物b正下方的预警危险区域时向作业人员发出警示的定向喇叭、实时测量塔吊的变幅小车2到作业面的距离的激光测距仪（即，上述激光测距仪308）、将激光测距仪上传的rs232数据转换为modbustcp数据供根据本发明实施例的塔吊安全监控系统读取的串口服务器、以及与司机室1的无线网桥一-接收端通信的无线网桥一-发射端。

从表1可以看出，司机室1内部的电气元件主要包括：供电系统、交换机、接收来自根据本发明实施例的塔吊安全监控系统的信号并控制声光报警器工作的远程i/o模块（例如，modbustcp通讯模块）、在作业人员进入塔吊的吊物b正下方的预警危险区域时向司机发出声光警示的声光报警器、接收来自回转角传感器、幅度传感器、和高度传感器的数据并上传给根据本发明实施例的塔吊安全监控系统的黑匣子、与变幅小车2上的无线网桥一-发射端通信的无线网桥一-接收端、与地面监控室的无线网桥二-接收端通信的无线网桥二-发射端。

在一些实施例中，数据获取单元102可以通过以下处理获取塔吊的吊物b与作业面之间的吊物-作业面距离：获取塔吊的变幅小车2与作业面之间的变幅小车-作业面距离；获取塔吊的变幅小车2与吊物之间的变幅小车-吊物距离；以及通过将变幅小车-作业面距离与变幅小车-吊物距离相减，获取吊物-作业面距离。例如，在图3所示的塔吊硬件系统中，数据获取单元102可以利用安装在塔吊的变幅小车2上的激光测距仪308，采用飞行时间（tof）测距技术获取塔吊的变幅小车2与作业面之间的变幅小车-作业面距离h；可以利用安装在塔吊的平衡臂上的高度传感器302，获取塔吊的吊臂与吊钩之间的距离h作为塔吊的变幅小车2与吊物b之间的变幅小车-吊物距离；然后可以通过将塔吊的变幅小车2与作业面之间的变幅小车-作业面距离h与塔吊的吊臂与吊钩之间的距离h相减，获取吊物-作业面距离l（即，l=h-h）。

塔吊在进行吊装作业时，塔吊的吊物b下方的作业面可能是地面也可能是结构层的楼面。可以根据塔吊的吊物到作业面的距离来实时计算对应的吊物跌落半径。图3中的d表示预警危险区域,图4示出了在图3所示的塔吊硬件系统中塔吊的吊物正下方的预警危险区域随塔吊的吊物到作业面的距离变化而变化的示意图。

图4示例出了通过加装在塔吊的变幅小车2上的激光测距仪实时测量塔吊的变幅小车2到作业面之间的变幅小车-作业面距离h的情形：

1）当作业面为地面时，塔吊的吊物到地面的距离l1的测取方式是：通过安装在塔吊的变幅小车2上的激光测距仪308实时测量塔吊的变幅小车2与地面之间的变幅小车-作业面距离h1，通过从塔吊的司机室1中的黑匣子读取高度传感器实时测量的塔吊的变幅小车2到吊物的距离h1，从而得到塔吊的吊物到地面的距离l1=h1-h1；

2）当作业面为结构层时，塔吊的吊物到结构层的距离l2的测取方式是：通过安装在塔吊的变幅小车2上的激光测距仪308实时测量塔吊的变幅小车2与结构层之间的变幅小车-作业面距离h2，通过从塔吊的司机室1中的黑匣子读取高度传感器实时测量的塔吊的变幅小车2到吊物的距离h2，从而得到塔吊的吊物到结构层的距离l2=h2-h2。

根据国家相关标准（gbt3608-2008、jgj80-2016）规定塔吊的吊物在离作业面不同高度时对应的吊物跌落半径不同。例如，当塔吊的吊物到作业面的距离为2m＜l≤5m时,对应的吊物跌落半径r=3m；当塔吊的吊物到作业面的距离为5m＜l≤15m，对应的吊物跌落半径r=4m；当塔吊的吊物到作业面的距离为15m＜l≤30m时，对应的吊物跌落半径r=5m；当塔吊的吊物到作业面的距离为30m＜l,对应的吊物跌落半径r=6m。如此可以根据l1、l2所对应的范围确定它们相应的吊物跌落半径，如图4所示，吊物在作业面为地面情形下对应的预警危险区域为d1,吊物在作业面为结构层情形下对应的预警危险区域为d2。

为了判断作业人员是否进入塔吊的吊物正下方的预警危险区域，变化获取单元104可以通过读取安装在塔吊的塔身上的回转传感器反馈的吊臂角度数据θ、安装在塔吊的吊臂上的幅度传感器反馈的变幅小车幅度数据r、安装在塔吊的平衡臂上的高度传感器反馈的塔吊的吊钩到吊臂的距离数据h建立以塔吊的塔身为旋转轴心、以塔吊的吊臂为半径、以塔吊的吊钩到变幅小车距离h为高度的塔身柱坐标系，从而得到塔吊的吊物在以塔身为原点的直角坐标系内的实时坐标值；可以基于安装在塔吊的塔身及塔臂4上的3个uwb基站a1、a2、a3自身的相对位置关系及它们与塔吊的塔身和吊臂的相对位置关系建立uwb直角坐标系，并通过tof测距技术计算得到作业人员携带的uwb标签在uwb直角坐标系中的实时坐标值，然后通过齐次变换矩阵将该uwb直角坐标系中的实时坐标值变换到以塔身为原点的直角坐标系中的实时坐标值。

如附图6，是基于uwb定位原理建立的uwb直角坐标系的示意图，该实施例中uwb直角坐标系是根据已知uwb基站在塔吊上的布置位置来建立的x、y轴方向为平行于作业面的方向、z轴方向为垂直于作业面的塔吊高度方向的直角坐标系。

其中：

x轴方向可选择塔臂方向。

y轴方向可选择与塔臂方向垂直的方向。

原点o可选定为uwb基站a1所在位置。

如附图6所示，a1（x1，y1）、a2（x2，y2）、a3（x3，y3）分别为以a1基站、a2基站、a3基站为校准参考基站所确定的标签位置，t（x，y）为以三个基站进行参考校准之后所求得的交点，即为最终的作业人员在uwb直角坐标系中的坐标位置。

如图uwb直角坐标系可根据uwb基站在塔吊上的布置位置将该坐标系通过齐次变换统一到柱坐标系中表达。

图5示出了基于图3所示的回转传感器、幅度传感器、和高度传感器建立的塔身柱坐标系以及以塔身为原点的直角坐标系的示意图，图5中的c为变幅小车的实时位置。

在图5所示的塔身柱坐标系中，其x、y轴平行于uwb直角坐标系的x、y轴，z轴方向为垂直作业面的塔吊高度方向。r、θ分别代表塔吊的吊物在塔身柱坐标系中的柱坐标分量，其中r为吊物到柱坐标系旋转中心的距离，θ为塔吊吊臂的旋转角度。

结合塔吊的吊物在上述塔身柱坐标系中的位置及作业人员在上述uwb直角坐标系中的位置，通过齐次坐标变换将这两个位置统一到同一个坐标系中，通过计算吊物与作业人员在同一个坐标系中的直线距离是否小于或等于吊物跌落半径来判断是否有作业人员进入预警危险区域。

具体的根据tn时刻作业面人员及吊物运动轨迹曲线、速度、加速度预测tn+1时刻运动轨迹可以采用现有的拟合函数法，如：

step1.采用拟合函数法分别得到0-tn时刻作业面人员的xy直角坐标分量运动轨迹函数及吊物的rθ柱坐标分量运动轨迹函数；

step2.对作业面人员及吊物的运动轨迹函数进行微分得到各自的速度函数；

step3.对作业面人员及吊物的速度函数进行微分得到各自的加速度函数；

step4.有了tn时刻作业面人员及吊物的起始位置坐标分量，结合tn时刻各自的速度及加速度坐标分量，可计算预测出tn+1时刻它们的坐标分量值；

step5.将吊物的rθ柱坐标与作业面人员的uwb直角xy坐标通过齐次变换统一换算到同一xy直角坐标系下；

step6.分别对比作业面人员tn+1时刻的xy坐标分量值是否均交叠在吊物的危险区域内，若是则触发报警，反之则不触发报警。

下面，结合图7a至9d详细描述基于图5所示的塔身柱坐标系和图6所示的uwb直角坐标系预测作业人员是否将进入预警危险区域并且向作业人员发出预警的具体过程。

图7a和图7b示出了作业人员在图6所示的uwb直角坐标系中随时间t变化的运动轨迹曲线。在图7a和图7b中，曲线t1、t2、t3分别代表3个随机的作业人员携带的uwb标签（即，作业人员）在uwb直角坐标系中的运动轨迹曲线；横、纵坐标x、y代表作业人员在uwb直角坐标系中的坐标分量。

图7c和图7d示出了塔吊的吊物在图5所示的塔身柱坐标系中随时间t变化的运动轨迹曲线。在图7c和图7d中，纵坐标r、θ分别代表塔吊的吊物b在塔身柱坐标系中的坐标分量。

图8示出了根据本发明实施例的判断作业人员是否将进入预警危险区域并且向作业人员发出预警的处理的流程图。如图8所示，变化获取单元104和危险判断单元106可以协同工作。具体地，基于图5所示的塔身柱坐标系和图6所示的uwb直角坐标系，变化获取单元104可以执行以下处理：获取作业人员在第一时段（例如，0至tn时刻）内在uwb直角坐标系中的运动轨迹曲线、运动速度和加速度（s802）；获取吊物在第一时段（例如，0至tn时刻）内在塔身柱坐标系中的运动轨迹曲线、运动速度和加速度（s804）。进一步地，危险判断单元106可以执行如下处理：基于作业人员在第一时段内在uwb直角坐标系中的运动轨迹曲线、运动速度和加速度，预测作业人员在第二时段（例如，tn至tn+1）内在uwb直角坐标系中的位移（s806）；基于吊物在第一时段内在塔身柱坐标系中的运动轨迹曲线、运动速度和加速度，预测吊物在第二时段（例如，tn至tn+1）内在塔身柱坐标系中的位移（s808），再通过上述介绍拟合函数方法的齐次变换矩阵，将吊物在第二时段内在塔身柱坐标系中的位移和作业人员在第二时段内在uwb直角坐标系中的位移变换为同一直角坐标系中的位移（s810）；结合吊物-作业面距离（即，结合取决于吊物-作业面距离的吊物跌落半径），判断吊物和作业人员在第二时段内在同一直角坐标系中是否存在位移重叠（s812）；以及在吊物和作业人员在第二时段内在同一直角坐标系中存在位移重叠时，确定作业人员将在第二时段内进入预警危险区域（s814）。

图9a至图9d示出了塔吊的吊物b和作业人员t1、t2、t3在同一直角坐标系中的运动轨迹曲线。如图9a和图9b所示，在tn+1时刻吊物b的位移分量（x、y）加上吊物b跌落半径r的分量（x、y）之后，与作业人员t1、t2、t3均无位移重叠，说明无作业人员即将进入预警危险区域。如图9c和图9d所示，在tn+1时刻吊物b的位移分量（x、y）加上吊物b跌落半径r的分量（x、y）之后，与作业人员t1的位移分量（x、y）均存在重叠，说明作业人员t1即将进入预警危险区域，触发向作业人员t1发出预警。

根据本发明实施例的塔吊安全监控方法和系统可以在塔吊进行吊装作业时，对作业人员及吊物的位置进行监测，在作业人员进入预警危险区域时对作业人员和/或塔吊的司机发出警报，避免了现有塔吊安全监控方案存在的诸如司机的主观因素、环境的客观因素等造成的误判、漏判等问题。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

这里，上文所述的功能模块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（asic）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、rom、闪存、可擦除rom（erom）、软盘、cd-rom、光盘、硬盘、光纤介质、射频（rf）链路等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。