海上风电装置的制作方法

1.本发明涉及风电建设技术领域，特别是涉及海上风电装置。


背景技术：

2.海上风电作为一种可再生能源，是目前所需能源结构的重要组成部分。传统海上风电的开发对渔业养殖来说有一定程度的海洋资源挤占，这就导致长期以来海上风电行业与生物养殖方面存在一定程度的矛盾。针对于此，目前所使用的海上风电中，具有海上风电与海洋牧场融合的发展方向，一方面有利于海洋资源的节约利用，降低海上风电行业的投资成本，从而提高整体收益；另一方面，海上风电的基础类似于人工养殖，可以为海洋生物提供良好的生活、庇护以及产卵场所，有利于水产养殖业的发展。然而目前常用的海上风电在建设时，往往存在结构稳定性的问题，对风电的安全运行造成影响。而且，也正是因为在海洋上进行建设，故而存在后期维护不便的问题。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有技术中在进行海上风电建设以及海上风电养殖融合建设过程中，存在结构稳定性较低，且后期维护不便的技术问题，提供一种海上风电装置。
4.一种海上风电装置，包括风电结构、支撑结构以及系泊结构；
5.所述支撑结构的底部连接于所述系泊结构，所述风电结构安装于所述支撑结构背离所述系泊结构的一侧；所述支撑结构围设有养殖腔以及设置于所述养殖腔顶部的观光通道，且自所述风电结构朝向所述系泊结构的一侧，所述系泊结构呈渐扩结构设置；所述风电结构用于风力发电。
6.在其中一个实施例中，所述系泊结构呈棱台结构设置；
7.所述系泊结构包括多个底部浮筒和多个棱部浮筒，多个所述底部浮筒依次首尾相接围成多边形的第一浮筒组；所述棱部浮筒倾斜设置，且所述棱部浮筒的一端连接于所述第一浮筒组的一顶角，所述棱部浮筒的另一端连接于所述支撑结构；所述第一浮筒组的每个顶角处均对应连接有所述棱部浮筒。
8.在其中一个实施例中，所述支撑结构包括支撑框和围设于所述支撑框的支撑网；
9.所述支撑框的底部与所述棱部浮筒背离所述底部浮筒的一端连接，所述支撑框的顶部与所述风机结构的底部连接；所述支撑框构造有多个支撑侧面，每个所述支撑侧面均对应设置有所述支撑网，所述支撑网和所述支撑框共同围设成所述养殖腔；所述观光通道设置于所述支撑框的顶部。
10.在其中一个实施例中，所述支撑结构还包括中心支柱和连接于所述中心支柱的多个支撑侧柱；
11.所述中心支柱设置于所述支撑框的中部，所述中心支柱沿自身轴向的两端均通过所述支撑侧柱连接于所述支撑框，且所述支撑框的每个顶角处均对应设置有一个所述支撑侧柱。
12.在其中一个实施例中，所述支撑框包括多个水平浮筒和多个竖直浮筒，且所述水平浮筒与所述竖直浮筒呈角度设置；
13.多个所述水平浮筒依次首尾相接围成多边形第二浮筒组，所述第二浮筒组的每个顶角处均设置有所述竖直浮筒，且所述第二浮筒组的每个顶角处均通过所述支撑侧柱连接于所述中心支柱，所述竖直浮筒背离所述水平浮筒的一端通过所述支撑侧柱连接于所述中心支柱；所述观光通道设置于所述竖直浮筒背离所述水平浮筒的一端以及多个所述支撑侧柱中与所述竖直浮筒连接的部分所述支撑侧柱。
14.在其中一个实施例中，所述支撑框还包括连接于任意相邻的所述竖直浮筒之间的水平支柱，且所述水平支柱设置于所述竖直浮筒背离所述水平浮筒的一端部。
15.在其中一个实施例中，所述支撑框还包括支撑侧架；
16.所述水平浮筒和所述竖直浮筒共同围成所述支撑侧面，所述支撑侧架设置于所述支撑侧面，所述支撑侧架用于支撑所述支撑网。
17.在其中一个实施例中，所述观光通道包括第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道，且所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道以及所述第四通道互相连通；
18.所述第一通道设置于所述竖直浮筒的顶部，所述第二通道设置于连接于所述竖直浮筒和所述中心支柱之间的所述支撑侧柱，所述第三通道设置于所述水平支柱，所述第四通道呈环形结构设置于所述中心支柱的顶部。
19.在其中一个实施例中，所述观光通道还包括围栏，所述围栏围绕于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道以及所述第四通道。
20.在其中一个实施例中，所述风电结构包括塔筒和设置于所述塔筒顶部的风电机组，所述塔筒的底部固设于所述支撑结构。
21.本发明的有益效果：
22.本发明提供的海上风电装置，包括风电结构、支撑结构以及系泊结构。其中，支撑结构安装于系泊结构与风电结构之间，即支撑结构的底部与系泊结构的顶部连接，支撑结构的顶部与风电结构的底部连接，系泊结构用于支撑支撑，支撑结构用于支撑风电结构。其中，支撑结构围设有养殖腔，在该养殖腔内能够养殖生物，其余养殖部分海洋生物，不仅能够为海洋生物提供良好的生活、庇护以及产卵场所，而且有利于水产养殖业的发展。同时，在支撑结构中设置有观光通道，该观光通道设置于养殖腔的顶部，通过观光通道能够便于人们通行，以欣赏海洋美景，作为旅游业的发展，提高该海上风电装置的实用性。其中，风电结构用于进行海上风力发电，风电结构产生的电能能够传递至耗电结构，不仅可以传输至海岸上的耗电结构，还可以传输至该海上风电装置中的耗电装置，从而提高该海上风电装置的实用性。其中，自风电结构朝向系泊结构的方向，即由上至下，系泊结构呈渐扩结构设置，从而使得系泊结构朝向支撑结构的一侧的尺寸大于系泊结构的底部尺寸。系泊结构的顶部的小尺寸设置更便于与支撑结构相适配，从而提高系泊结构与支撑结构的连接可靠性。系泊结构的底部大尺寸的设计，使得系泊结构作用于海水的漂浮面积就会增大，从而使得该海上风电装置所承受的浮力较大，故而该海上风电装置也会更加稳定，从而便于后期维护。
附图说明
23.图1为本发明实施例提供的海上风电装置的第一局部示意图；
24.图2为本发明实施例提供的海上风电装置的第二局部示意图；
25.图3为本发明实施例提供的海上风电装置的示意图。
26.附图标记：10
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风电结构；11
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塔筒；12
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风电机组；20
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支撑结构；21
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支撑框；22
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支撑网；23
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中心支柱；24
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支撑侧柱；25
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观光通道；26
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养殖腔；30
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系泊结构；31
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底部浮筒；32
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棱部浮筒；121
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叶片；211
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水平浮筒；212
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竖直浮筒；213
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水平支柱；214
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支撑侧架。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
28.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
29.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
30.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
33.如图1
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图3所示，本发明提供的一种海上风电装置，包括风电结构10、支撑结构20以及系泊结构30。其中，支撑结构20的底部连接于系泊结构30，风电结构10安装于支撑结构
20背离系泊结构30的一侧；支撑结构20围设有养殖腔26以及设置于养殖腔26顶部的观光通道25，且自风电结构10朝向系泊结构30的一侧，系泊结构30呈渐扩结构设置；风电结构10用于风力发电。
34.也就是说，风电结构10、支撑结构20以及系泊结构30由上至下依次设置，风电结构10主要用于风力发电，所以风电结构10需要设置在顶部，以便于有充分的空间与海面上的海风接触。系泊结构30主要起到支撑作用，系泊结构30位于最底部，主要用于与海水接触，以通过海水对系泊结构30的浮力支撑该海上风电装置。故而系泊结构30的设置，直接关于到该海上风电装置的稳定效果。支撑结构20设置在风电结构10和系泊结构30之间，可以说是作为风电结构10和系泊结构30的连接过渡部分，同时还需要利用支撑结构20的过渡，能够使得该海上风电装置中由上至下的尺寸是逐渐增大变化的，这样的设置能够确保系泊结构30具有较大的浮力和支撑效果的同时，还能够利用支撑结构20的过渡降低该海上风电装置的制造成本。
35.如图1
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图3所示，在实际使用时，支撑结构20设置有养殖腔26，在该养殖腔26内能够人工辅助养殖部分海洋生物，不仅能够为海洋生物提供良好的生活、庇护以及产卵场所，而且更有利于水产养殖业的发展。当利用养殖腔26进行海洋生物饲养时，正是因为还养殖腔26所处的环境仍然是海水中，故而使得海洋生物的生活环境没有产生较大的变化，也就更加有助于海洋生物的生长。同时，在养殖腔26的顶部，该支撑结构20还设置有观光通道25，观光通道25的设置能够用于游客行走、跑步等。正是因为该海上风电装置是建设的海洋汇总，故而观光通道25的设置能够使得游客距离海洋的位置更近，以便于更自由、更充分的欣赏海洋的美景，同时还能够欣赏位于养殖腔26内的海洋生物，有利于旅游业的发展。
36.风电结构10在实际使用过产生的电能，能够传递至设置在支撑结构20上的耗电结构，例如为了使得旅游观光更加多姿多彩，在观光通道25、甚至养殖腔26的周边设置观光灯时，这些观光灯能够利用风电结构10产生的电能。同时，风电结构10产生的电能更多被输送至海岸上的耗电结构，例如满足生活用电、生产工业用电等。
37.如图1
‑
图3所示，系泊结构30自上向下呈渐扩结构，即自系泊结构30与支撑结构20的底部连接处开始，沿系泊结构30自身的高度延伸方向，系泊结构30的尺寸逐渐增大，系泊结构30的最底部的尺寸最大。这样的设置，能够使得系泊结构30作用于海水的排开体积呈逐渐增大的方式，根据浮力的的计算公式：f
浮
＝ρ
液
gv
排
，其中ρ
液
表示为液体的密度，单位为千克/立方米；g表示常数，为重力与质量的比值，g＝9.8n/kg，在粗略计算时可取10n/kg；v
排
表示排开液体的体积，单位为立方米。因此，在液体的密度不变的情况下，排开液体的体积越大，产生的浮力越大。故而利用渐扩结构的系泊结构30的设置，能够增大具有足够的浮力，从而提高该海上风电装置处于海中的支撑稳定性。同时，通过系泊结构30与支撑结构20的配合，使得系泊结构30从自身顶部向上的尺寸均较小，使得还海上风电装置处于底部具有较大接触面积，而底部具有较小尺寸的结构形式，不仅有利于减小该海上风电装置的重量，节省制作成本，而且进一步提高该海上风电装置处于海中的支撑稳定性。相对于现有技术中在维护过程中引稳定性较低而出现晃动，进而导致维护操作不便操作，甚至存在风险的问题，本实施例提供的海上风电装置通过支撑结构20与系泊结构30的结合以及系泊结构30自身的渐扩结构设置，增大了海上风电装置在海中的建设稳定性，从而更便于维护操作的进行。
38.如图1
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图3所示，在一些实施例中，系泊结构30呈棱台结构设置；系泊结构30包括多个底部浮筒31和多个棱部浮筒32，多个底部浮筒31依次首尾相接围成多边形的第一浮筒组；棱部浮筒32倾斜设置，且棱部浮筒32的一端连接于第一浮筒组的一顶角，棱部浮筒32的另一端连接于支撑结构20；第一浮筒组的每个顶角处均对应连接有棱部浮筒32。
39.具体的，系泊结构30呈四棱台结构，即系泊结构30沿水平方向的截面呈四边形，底部浮筒31的数量和棱部浮筒32的数量均为四个。四个底部浮筒31依次首尾相接围成系泊结构30的底面，即第一浮筒组。在第一浮筒组的四个顶角处分别连接有一个棱部浮筒32，该棱部浮筒32自下向上倾斜设置，且每个棱部浮筒32沿朝向靠近支撑结构20的方向倾斜设置，以便于棱部浮筒32背离底部浮筒31的一端连接于支撑结构20。此时，四个棱部浮筒32朝向支撑结构20的一端共同围成四边形的四个顶点。故而，对应的，支撑结构20的底部也呈四边形结构，从而提高结构整体性。其中，底部浮筒31的直径大小能够大于棱部浮筒32的直径大小，这样的设置能够进一步提高系泊结构30在海水中承受的浮力。
40.当然，系泊结构30也可以呈五棱台结构，对应的底部浮筒31的数量和棱部浮筒32的数量均为五个。其只要能够通过系泊结构30的设置能够提高还海上风电装置的支撑稳定性即可。
41.需要补充的是，在多个底部浮筒31的第一浮筒组中还设置有支撑斜架，支撑斜架的两端分别连接于第一浮筒组中相对的两个顶点处。支撑斜架的数量为两个，两个支撑斜架交叉设置。
42.如图1
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图3所示，在一些实施例中，支撑结构20包括支撑框21和围设于支撑框21的支撑网22；支撑框21的底部与棱部浮筒32背离底部浮筒31的一端连接，支撑框21的顶部与风机结构的底部连接；支撑框21构造有多个支撑侧面，每个支撑侧面均对应设置有支撑网22，支撑网22和支撑框21共同围设成养殖腔26；观光通道25设置于支撑框21的顶部。
43.具体的，支撑结构20的稳定性对风电结构10的设置也是至关重要，支撑结构20与系泊结构30之间的适配能力也会相应的影响到该海上风电装置的支撑稳定性。其中，当系泊结构30采用四棱台结构时，支撑结构20的底部与系泊结构30相适应呈四边形设置，且支撑结构20整体呈四棱柱结构设置。其中，支撑结构20包括支撑框21，支撑框21构造有四个支撑侧面，在每个支撑侧面均设置有支撑网22，且支撑网22的边缘与该支撑侧面对应的支撑框21固接。通过支撑框21与支撑网22的结合，能够使得支撑结构20中围设有养殖腔26，以便于进行海洋生物养殖。
44.如图1
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图3所示，进一步的，该支撑结构20还包括支撑侧架214，支撑侧架214安装在支撑侧面，并与支撑框21固接。其中，支撑侧架214包括互相交叉设置的两个加强支杆，两个加强支杆的每一端均固设于支撑框21，而后加个支撑网22贴附于加强支杆朝向养殖腔26的一侧。通过支撑侧架214的设置能够提高对支撑网22的支撑性能。
45.如图1
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图3所示，在实际使用时，支撑框21包括多个水平浮筒211和多个竖直浮筒212，且水平浮筒211与竖直浮筒212呈角度设置；多个水平浮筒211依次首尾相接围成多边形第二浮筒组，第二浮筒组的每个顶角处均设置有竖直浮筒212。具体的，竖直浮筒212与水平浮筒211垂直设置。水平浮筒211的数量和竖直浮筒212的数量均为四个，四个水平浮筒211依次首尾相接围成四边形，即第二浮筒组，四个竖直浮筒212分别设置于第二浮筒组的四个顶点处，且在该第二浮筒组的四个顶点处分别对应连接有一个棱部浮筒32。其中一个
水平浮筒211和设置于其顶点处的两个竖直浮筒212共同围成支撑侧面，以便于安装支撑网22。
46.如图1
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图3所示，进一步的，支撑结构20还包括中心支柱23和连接于中心支柱23的多个支撑侧柱24；中心支柱23设置于支撑框21的中部，中心支柱23沿自身轴向的两端均通过支撑侧柱24连接于支撑框21，且支撑框21的每个顶角处均对应设置有一个支撑侧柱24。
47.其中，第二浮筒组的每个顶角处均通过支撑侧柱24连接于中心支柱23，竖直浮筒212背离水平浮筒211的一端通过支撑侧柱24连接于中心支柱23。具体的，中心支柱23的顶部与风电结构10的底部固定，起到最主要支撑风电结构10的部分。同时，中心支柱23设置在支撑框21的中部，并通过支撑侧柱24与支撑框21连接。具体的，当支撑框21成四棱柱结构时，中心支柱23的轴线与支撑框21的中垂线重合。此时，多个支撑侧柱24绕中心支柱23的轴线间隔布置，每个支撑侧柱24的一端固设于中心支柱23，另一端固设于竖直浮筒212。其中，支撑侧柱24的数量为八个，每四个支撑侧柱24为一组，两组支撑侧柱24分别设置于沿中心支柱23轴向的两端，其中一组支撑侧柱24固设于竖直浮筒212的顶部，另一组支撑侧柱24固设于竖直浮筒212的底部，从而通过水平浮筒211、竖直浮筒212、中心支柱23和支撑侧柱24共同构造成结构稳定可靠的支撑结构20。
48.如图1
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图3所示，在一些实施例中，支撑框21还包括连接于任意相邻的竖直浮筒212之间的水平支柱213，且水平支柱213设置于竖直浮筒212背离水平浮筒211的一端部。也就是说，水平支柱213的数量我四个，任意相邻的两个竖直浮筒212之间设置有一个水平支柱213，通过水平支柱213能够将任意相邻的两个竖直浮筒212连接成一个整体，从而提高支撑框21的连接可靠性和连接稳定性。
49.如图1
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图3所示，在实际使用时，观光通道25设置于竖直浮筒212背离水平浮筒211的一端以及多个支撑侧柱24中与竖直浮筒212连接的部分支撑侧柱24。也就是说观光通道25设置在支撑结构20的顶部。其中，在每个竖直浮筒212的顶部、水平支柱213以及与竖直浮筒212连接的支撑侧柱24上均设置有观光通道25。
50.具体的，观光通道25包括第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道，且第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道互相连通；第一通道设置于竖直浮筒212的顶部，第二通道设置于连接于竖直浮筒212和中心支柱23之间的支撑侧柱24，第三通道设置于水平支柱213，第四通道呈环形结构设置于中心支柱23的顶部。
51.也就是说，在中心支柱23的周侧设置有环形的平台，该环形的平台形成第四通道，第一通道环绕中心支柱23的轴线设置呈圆环结构。其中，竖直浮筒212的顶部设置有呈圆形的第一通道，第二通道沿支撑侧柱24的长度方向贯穿，与第一通道和第四通道均连通。第三通道沿水平支柱213的长度方向贯穿，能够连通任意相邻的两个第一通道。通过这样的设置，能够充分利用该支撑结构20的顶部，以形成整个连通的观光通道25，以便于游客观赏。而且，正是该观光通道25中的四个通道共同处于连通状态，以便于游客具有多视角、多范围的观赏位置。
52.在一些实施例中，观光通道25还包括围栏，围栏围绕于第一通道、第二通道、第三通道以及第四通道。其中，围栏的设置能够提高该观光通道25的安全性，以便于游客可以在围栏内部进行观赏。围栏能够绕上述四个通道的周向设置，与四个通道的延伸长度和形状相适应，以便于每一处均设置有对应的围栏。
53.如图1和图2所示，在一些实施例中，风电结构10包括塔筒11和设置于塔筒11顶部的风电机组12，塔筒11的底部固设于支撑结构20。
54.具体的，塔筒11呈圆锥结构设置，塔筒11具有特别高的高度，以将位于塔筒11顶部的风电机组12支撑起来。塔筒11的底部固设于支撑结构20上的中心支柱23，塔筒11的轴线与中心支柱23的轴线重合。风电机组12包括发电机、叶片121和转轴，发电机与转轴连接，叶片121安装于转轴上。叶片121的数量为多个，多个叶片121绕转轴的轴线间隔布置。叶片121在风力的作用下转动，能够带动转轴转动，从而进行风力发电。
55.需要说明的是，风力发电是本领域成熟的技术手段，也并不属于本技术的发明点，故而不再赘述。
56.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。
57.以上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。