一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法与流程

1.本发明涉及码头信息管理技术领域，具体涉及一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法。


背景技术：

2.集装箱码头是完成货物的装载、卸载和暂储以及运输等综合功能实体，其中货物主要以集装箱作为容器来运输。随着经济全球化和区域经济一体化进程的加快，全球集装箱运输快速发展，各地集装箱码头面临吞吐量急剧增长的压力。我国大陆由于经济高速增长，集装箱吞吐量的年递增率更是世界平均水平的三倍强，使集装箱码头的压力更大。除了大量建设新的集装箱码头外，利用自动化集装箱码头技术改造现有的码头，提高通过能力，也是缓解集装箱码头压力的重要途径之一。自动化运转的集装箱码头的投资相对来说比较大，但是由于生产人员以及人工操作的减少，营运成本相对降低，并且能够稳定可靠地提高集装箱码头作业效率，提高通过能力和服务水平。且相对于全自动码头，自动化堆场有着投资少，收益高，改造方便等优势，因此，亟需设计一套性价比高、实用性强、完成可解决现场需求的自动化堆场调度系统。
3.尽管自动化运转集装箱码头投资大，但是由于其能最大限度地提高码头的通过能力，优化码头经营和成本效益。如果能够有效运作，营运成本将会降低，增加的投资能得到相应的回报。
4.应用自动化作业设备以及配套的管理和控制软件系统，形成可以部分或全部替代人工完成的复杂、重复性的集装箱搬运和装卸操作，使码头的生产人员大量减少。这样的码头称为自动化运转的集装箱码头。自动化运转的集装箱码头的投资相对来说比较大，但是由于生产人员以及人工操作的减少，营运成本相对降低，并且能够稳定可靠地提高集装箱码头作业效率，提高通过能力和服务水平。且相对于全自动码头，自动化堆场有着投资少，收益高，改造方便等优势。
5.上个世纪80年代中期，劳动力成本昂贵的、熟练的劳动力匮乏的地区，自动化运转集装箱码头首先受到关注，英国泰晤士港、日本川崎港以及荷兰鹿特丹港开始规划建设自动化运转的集装箱码头。泰晤士港和川崎港自动化运转集装箱码头采用分阶段建设的方法实施，由于后续的自动化设备开发的财政资助发生变化而搁浅。鹿特丹港europe combined terminals(ect)的建设按照计划进行，其delta sesland集装箱码头作为世界上第一个自动化集装箱码头于1993年投产，实践证明自动化运转集装箱码头建设达到了预期的目标。
6.为进一步降低运输成本，船公司采用规模越来越大的集装箱船舶，在一个港口装卸的集装箱量增加，却要求船舶在港时间保持不变，提高码头的竞争力，提高码头的装卸作业效率迫在眉睫。如果采用通常的方法提高装卸作业效率，则需要配置更多的车辆和堆场以保证码头前沿设备的作业效率能够充分发挥；需要配置更多的生产人员。这些意味着营运成本大量增加，这些因素促使新的自动化运转集装箱码头的出现。


技术实现要素：

7.有鉴于此，有必要针对上述的问题，提出一种集装箱码头自动化堆场调度系统及应用其的作业方法，以解决上述背景技术中的缺点，本发明所解决的技术问题是如何进一步提高码头自动化管理效率以适应规模越来越大的集装箱船舶的堆场调度压力。
8.为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
9.本发明提出一种集装箱码头自动化堆场调度系统，该调度系统通过一tos接口与一码头操作系统tos进行通信连接，该调度系统通过一ecs接口与一设备控制系统ecs进行通信连接，该调度系统包括任务调度模块、监控管理模块、tos接口模块和ecs接口模块；
10.所述任务调度模块用于负责执行调度算法逻辑、任务推送、执行结果反馈和/或定时任务；
11.所述监控管理模块用于监控机械设备状态、tos接口、自动化任务和/或异常状态；
12.所述tos接口用于负责与码头操作系统tos互联互通；
13.所述ecs接口用于负责与设备控制系统ecs互联互通；
14.所述tos接口模块用于将来源于码头操作系统tos的堆场作业任务转换成自动化的指令数据，并将由设备控制系统ecs发出的自动化作业的结果反馈至码头操作系统tos，同步码头生产系统tos的tos指令表以及反馈tos接口模块的消息队列给码头操作系统tos；
15.所述ecs接口模块用于实现由码头操作系统tos产生的自动化作业指令的派发、关于设备控制系统ecs的作业完成情况的接收以及设备控制系统ecs的自动化设备状态信息的读取。
16.进一步地，所述任务调度模块包括任务表处理子模块、任务表优化子模块、机械分配管理子模块、指令管理子模块和核心优化引擎模块；
17.所述任务表处理子模块用于对自动化作业的任务表进行预处理，该预处理过程包括拆分、接力及连接三个环节；
18.所述任务表优化子模块用于对预处理后的自动化作业任务表进行优化，重新排定作业次序，以达到最优的作业效率；
19.所述机械分配管理子模块用于自动化设备集群的调度；
20.所述指令管理子模块用于人工介入对任务进行干预，及实现任务取消、任务重发、优先级调整和任务更换功能；
21.所述核心优化引擎模块用于采用优化引擎进行自动化任务优化。
22.进一步地，所述监控管理模块包括堆场监控子模块、机械监控子模块、任务监控子模块、接口监控子模块和异常情况处理子模块；
23.所述堆场监控子模块用于于自动化作业过程中对堆场场位进行同步实时监控；
24.所述机械监控子模块用于监控机械设备状态，及定时刷新自动化设备的状态监控界面数据，当机械设备状态表给出异常状态时，使前台界面能给出相应提示；
25.所述任务监控子模块用于提供任务列表，及刷新任务状态；
26.所述接口监控子模块用于监控接口运行状态，及定时刷新数据；
27.所述异常情况处理子模块用于提供自动化流程节点的报错信息。
28.进一步地，所述调度算法逻辑基于贪婪算法。
29.进一步地，该调度系统实现以下作业方法：
30.选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；
31.当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤s1-s3：
32.s1，所述码头操作系统tos发送自动化作业指令，然后判断目标场是否为自动化堆场，若是则产生自动化堆场作业事件并执行s2，若否则执行常规堆场作业流程然后结束本次作业；
33.s2，所述tos接口模块处理于s1获得的自动化堆场作业事件并生成自动化任务，然后执行s3；
34.s3，所述任务调度模块判断是否有集装箱车辆到达该集装箱车辆对应自动化任务所在的区域，若是则激活该自动化任务，若否则继续s3；
35.当选择自动化堆场作业流程时，则执行以下步骤s10-s80：
36.s10，空闲机械设备反馈空闲状态给所述任务调度模块，然后执行s20；
37.s20，所述任务调度模块获取空闲机械设备作业区域内的所有任务，形成任务池，然后执行s30；
38.s30，所述任务调度模块计算任务池内所有任务的优先级，然后执行s40；
39.s40，所述任务调度模块找到优先级最大的任务，然后执行s50；
40.s50，机械设备读取接口表任务并进行自动化作业，然后执行s60；
41.s60，机械设备完成作业后将作业结果反馈给任务调度模块，同时反馈空闲状态给所述任务调度模块，然后执行s70；
42.s70，所述任务调度模块将该自动化任务完成的信息反馈给码头操作系统tos，然后执行s80；
43.s80，所述tos接口完成状态表数据的处理，然后完成集装箱进出场确认。
44.本发明又提出一种应用集装箱码头自动化堆场调度系统的作业方法，该调度系统通过一tos接口(3)与一码头操作系统tos(1)进行通信连接，该调度系统通过一ecs接口(4)与一设备控制系统ecs(2)进行通信连接，该作业方法包括：
45.选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；
46.当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤s1-s3：
47.s1，所述码头操作系统tos(1)发送自动化作业指令，然后判断目标场是否为自动化堆场，若是则产生自动化堆场作业事件并执行s2，若否则执行常规堆场作业流程然后结束本次作业；
48.s2，所述tos接口模块(7)处理于s1获得的自动化堆场作业事件并生成自动化任务，然后执行s3；
49.s3，所述集装箱码头自动化堆场调度系统判断是否有集装箱车辆到达该集装箱车辆对应自动化任务所在的区域，若是则激活该自动化任务，若否则继续s3；
50.当选择自动化堆场作业流程时，则执行以下步骤s10-s80：
51.s10，空闲机械设备反馈空闲状态给所述集装箱码头自动化堆场调度系统，然后执行s20；
52.s20，所述集装箱码头自动化堆场调度系统获取空闲机械设备作业区域内的所有任务，形成任务池，然后执行s30；
53.s30，所述集装箱码头自动化堆场调度系统计算任务池内所有任务的优先级，然后
执行s40；
54.s40，所述集装箱码头自动化堆场调度系统找到优先级最大的任务，然后执行s50；
55.s50，机械设备读取接口表任务并进行自动化作业，然后执行s60；
56.s60，机械设备完成作业后将作业结果反馈给集装箱码头自动化堆场调度系统，同时反馈空闲状态给所述集装箱码头自动化堆场调度系统，然后执行s70；
57.s70，所述集装箱码头自动化堆场调度系统将该自动化任务完成的信息反馈给码头操作系统tos(1)，然后执行s80；
58.s80，所述tos接口(3)完成状态表数据的处理，然后完成集装箱进出场确认。
59.进一步地，于s30中，执行运行贪婪算法的方法，所述运行贪婪算法的方法包括以下步骤：
60.s100，将码头作业的流程抽象出不同的调度要素；
61.s200，对每个作业类型设置不同的要素值组合；
62.s300，计算时按照设置的要素值进行加分或减分，最终得到的分值即为该作业对应的优先级；
63.s400，调度将任务池中的任务按照优先级进行排序，得到最大优先级的任务即为最优任务。
64.本发明的有益效果为：
65.本发明基于实时架构，通过先进的控制平台和贪婪算法，实现了自动化设备的驱动、堆场调度管理、实时作业监控等目标，采用包括任务调度模块、监控管理模块、tos接口模块和ecs接口模块的模块化方式，使系统更具扩展性，充分考虑了自动化码头作业设备及操作工艺的特点，对堆场空间和机械设备等资源的自动化控制进行优化，大大提高了自动化码头及堆场作业自动化的作业效率，最大程度降低码头营运成本和能源消耗、降低劳动力成本，降低了因人员流动对码头运营的风险、节能减排，实现了自动化设备的智能化调度，优化了自动化堆场设备集群的作业路线、指令分配及设备选择，减少了作业代价及作业时间，提高了码头安全性、可靠性及生产效率。
附图说明
66.图1为本发明的一种集装箱码头自动化堆场调度系统的结构示意图；
67.图2为本发明涉及的任务调度模块的结构示意图；
68.图3为本发明涉及的监控管理模块的结构示意图；
69.图4为本发明的一种应用如上所述的集装箱码头自动化堆场调度系统的作业方法的工作流程图；
70.图5为本发明涉及的s30-s40之间的步骤的工作流程图；
71.图6为本发明涉及的调度算法的工作原理图；
72.附图标记说明：
73.码头操作系统tos1；设备控制系统ecs2；tos接口3；ecs接口4；任务调度模块5；监控管理模块6；tos接口模块7；ecs接口模块8；任务表处理子模块51；任务表优化子模块52；机械分配管理子模块53；指令管理子模块54；核心优化引擎模块55；堆场监控子模块61；机械监控子模块62；任务监控子模块63；接口监控子模块64；异常情况处理子模块65。
具体实施方式
74.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
75.需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。
[0076]“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等术语仅用于描述目的，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”、“第三”、“第四”特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0077]
实施例1
[0078]
如图1-图3所示：
[0079]
本发明提出一种集装箱码头自动化堆场调度系统，该调度系统通过一tos接口3与一码头操作系统tos1进行通信，该调度系统通过一ecs接口4与一设备控制系统ecs2进行通信，从而起到一个上传下达、互联互通的作用；该调度系统包括任务调度模块5、监控管理模块6、tos接口模块7和ecs接口模块8；
[0080]
所述任务调度模块5用于负责执行调度算法逻辑、任务推送、执行结果反馈和/或定时任务；
[0081]
所述监控管理模块6用于监控机械设备状态、tos接口3、自动化任务和/或异常状态；
[0082]
所述tos接口3用于负责与码头操作系统tos1互联互通；
[0083]
所述ecs接口4用于负责与设备控制系统ecs2互联互通；
[0084]
所述tos接口模块7用于将来源于码头操作系统tos1的堆场作业任务转换成自动化的指令数据，并将由设备控制系统ecs2发出的自动化作业的结果反馈至码头操作系统tos1，同步码头生产系统tos的tos指令表以及反馈tos接口模块7的消息队列给码头操作系统tos1；
[0085]
所述ecs接口模块8用于实现由码头操作系统tos1产生的自动化作业指令的派发、关于设备控制系统ecs2的作业完成情况的接收以及设备控制系统ecs2的自动化设备状态信息的读取。
[0086]
具体地，码头操作系统tos用于管理和控制码头作业各个环节的计算机管理系统，是码头生产管理的核心，设备控制系统ecs用来对自动化设备进行管理、控制和监控。集装箱码头自动化堆场调度系统的运行需要和其他系统进行紧密的数据交换，一方面，集装箱码头自动化堆场调度系统需要从码头操作系统tos获得作业计划、作业任务，经过加工处理后才能生成设备控制系统ecs所需要的自动化设备任务；另一方面，集装箱码头自动化堆场调度系统从设备控制系统ecs获取指令的完成信息、机械状态信息，并将这些信息反馈给码头操作系统tos。集装箱码头自动化堆场调度系统起到一个上传下达，互联互通的角色。集装箱码头自动化堆场调度系统共设计了两个接口模块，分别是：tos接口模块、ecs接口模
块。其中tos接口模块负责和码头操作系统tos连接，实现任务和作业情况的交互确认；ecs接口模块负责和设备控制系统ecs互联互通，实现自动化设备指令的派发、作业完成情况的接收、自动化设施设备状态信息的读取等。两个接口全部通过数据库表实现，基于数据库的接口具有易于实现、稳定性高、扩展型强等特点。
[0087]
具体地，tos接口模块是集装箱码头自动化堆场调度系统与码头操作系统tos进行数据交互的模块。码头操作系统tos产生的堆场任务，经由tos接口模块转换，生成自动化的指令数据；自动化作业的结果，也经由tos接口模块反馈到码头操作系统tos中。传统的码头操作系统tos产生指令时，会调用自动化作业事件的后台逻辑，根据作业场位进行确定是否需要产生自动化指令，若码头操作系统tos指令的场位是自动化堆场，则后台自动产生自动化作业事件。tos接口模块，需要对码头操作系统tos的指令表(队列表)增加触发器，当指令数据变化(发送、取消、更新目标场位)时，产生变化的消息表数据、tos接口服务及定时轮询消息表，当查询到新数据时，服务生产一条mq消息发送给集装箱码头自动化堆场调度系统的接口模块，消息发送完毕后，将消息表的该行数据删除。
[0088]
具体地，ecs接口模块，是根据设备控制系统ecs给出的接口协议设计的，与自动化机械进行交互的接口；ecs接口模块与设备控制系统ecs之间的接口采用rabbitmq的方式进行通讯。
[0089]
于本实施例中进一步地，所述任务调度模块5包括任务表处理子模块51、任务表优化子模块52、机械分配管理子模块53、指令管理子模块54和核心优化引擎模块55；
[0090]
所述任务表处理子模块51用于对自动化作业的任务表进行预处理，该预处理过程包括拆分、接力及连接三个环节；
[0091]
所述任务表优化子模块52用于对预处理后的自动化作业任务表进行优化，重新排定作业次序，以达到最优的作业效率；
[0092]
所述机械分配管理子模块53用于自动化设备集群的调度；
[0093]
所述指令管理子模块54用于人工介入对任务进行干预，及实现任务取消、任务重发、优先级调整和任务更换功能；
[0094]
所述核心优化引擎模块55用于采用优化引擎进行自动化任务优化。
[0095]
具体地，任务调度模块5是调度系统任务的执行者，负责执行调度算法逻辑、任务推送、执行结果反馈、以及其他的定时任务。
[0096]
于本实施例中进一步地，所述监控管理模块6包括堆场监控子模块61、机械监控子模块62、任务监控子模块63、接口监控子模块64和异常情况处理子模块65；
[0097]
所述堆场监控子模块61用于于自动化作业过程中对堆场场位进行同步实时监控；
[0098]
所述机械监控子模块62用于监控机械设备状态，及定时刷新自动化设备的状态监控界面数据，当机械设备状态表给出异常状态时，使前台界面能给出相应提示；
[0099]
所述任务监控子模块63用于提供任务列表，及刷新任务状态；
[0100]
所述接口监控子模块64用于监控接口运行状态，及定时刷新数据；
[0101]
所述异常情况处理子模块65用于提供自动化流程节点的报错信息。
[0102]
具体地，机械监控子模块62监控机械状态，定时刷新监控界面前台数据，当机械状态表给出异常状态时，前台界面能给出提示。机械监控子模块62包括以下功能子模块，如下表1：
[0103][0104]
表1。
[0105]
具体地，所述接口监控子模块64用于监控接口运行状态，定时刷新数据，若有报错，则在监控窗口中提供醒目提示。所述接口监控子模块64包括以下功能子模块，如下表2所示：
[0106][0107][0108]
表2。
[0109]
具体地，所述任务监控子模块63提供任务列表，定时刷新(或手动刷新)任务状态，给操作员一个整体直观的任务监控界面；所述任务监控子模块63包括以下功能子模块：
[0110]
序号功能子模块名称功能说明1任务监控列表模块监控所有自动化任务2当前执行任务标识模块标识当前正在执行的任务
[0111]
表3。
[0112]
具体地，于所述异常情况处理子模块65中，自动化流程节点的所有报错都集中在这个界面中展现，操作员可以通过此功能查看报错的详细信息。
[0113]
于本实施例中进一步地，所述调度算法逻辑基于贪婪算法。
[0114]
如图6所示，具体地，所述调度算法基于贪婪算法，将码头作业的流程抽象出不同的调度要素，对每个作业类型设置不同的要素值组合，计算时，按照设置的要素值进行加分
或减分，最终得到的分值即为该作业对应的优先级，调度将任务池中的任务按照优先级进行排序，得到最大优先级的任务即为最优任务；所述调度算法支持堆场多机械动态选择，场内指令优化排序。以堆场为单位对指令进行排序，分配机械，从而提高堆场的整体效率。
[0115]
如图4所示，本发明又提出一种应用如上所述的集装箱码头自动化堆场调度系统的作业方法，该作业方法包括：
[0116]
选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；
[0117]
当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤s1-s3：
[0118]
s1，所述码头操作系统tos1发送自动化作业指令，然后判断目标场是否为自动化堆场，若是则产生自动化堆场作业事件并执行s2，若否则执行常规堆场作业流程然后结束本次作业；
[0119]
s2，所述tos接口模块7处理于s1获得的自动化堆场作业事件并生成自动化任务，然后执行s3；
[0120]
s3，所述任务调度模块5判断是否有集装箱车辆到达该集装箱车辆对应自动化任务所在的区域，若是则激活该自动化任务，若否则继续s3；
[0121]
当选择自动化堆场作业流程时，则执行以下步骤s10-s80：
[0122]
s10，空闲机械设备反馈空闲状态给所述任务调度模块5，然后执行s20；
[0123]
s20，所述任务调度模块5获取空闲机械设备作业区域内的所有任务，形成任务池，然后执行s30；
[0124]
s30，所述任务调度模块5计算任务池内所有任务的优先级，然后执行s40；
[0125]
s40，所述任务调度模块5找到优先级最大的任务，然后执行s50；
[0126]
s50，机械设备读取接口表任务并进行自动化作业，然后执行s60；
[0127]
s60，机械设备完成作业后将作业结果反馈给任务调度模块5，同时反馈空闲状态给所述任务调度模块5，然后执行s70；
[0128]
s70，所述任务调度模块5将该自动化任务完成的信息反馈给码头操作系统tos1，然后执行s80；
[0129]
s80，所述tos接口3完成状态表数据的处理，然后完成集装箱进出场确认。
[0130]
如图4、图5所示，于本实施例中进一步地，于s30中，执行运行贪婪算法的方法，所述运行贪婪算法的方法包括以下步骤：
[0131]
s100，将码头作业的流程抽象出不同的调度要素；
[0132]
s200，对每个作业类型设置不同的要素值组合；
[0133]
s300，计算时按照设置的要素值进行加分或减分，最终得到的分值即为该作业对应的优先级；
[0134]
s400，调度将任务池中的任务按照优先级进行排序，得到最大优先级的任务即为最优任务。
[0135]
具体地，所述调度要素如下表4所示：
[0136][0137]
表4。
[0138]
实施例2
[0139]
如图1、图4及图5所示：
[0140]
本发明提出一种应用集装箱码头自动化堆场调度系统的作业方法，该调度系统通过一tos接口3与一码头操作系统tos1进行通信，该调度系统通过一ecs接口4与一设备控制系统ecs2进行通信，该作业方法包括：
[0141]
选择常规堆场作业流程或自动化堆场作业流程；
[0142]
当选择常规堆场作业流程时，则执行以下步骤s1-s3：
[0143]
s1，所述码头操作系统tos1发送自动化作业指令，然后判断目标场是否为自动化堆场，若是则产生自动化堆场作业事件并执行s2，若否则执行常规堆场作业流程然后结束本次作业；
[0144]
s2，所述tos接口模块7处理于s1获得的自动化堆场作业事件并生成自动化任务，然后执行s3；
[0145]
s3，所述集装箱码头自动化堆场调度系统判断是否有集装箱车辆到达该集装箱车辆对应自动化任务所在的区域，若是则激活该自动化任务，若否则继续s3；
[0146]
当选择自动化堆场作业流程时，则执行以下步骤s10-s80：
[0147]
s10，空闲机械设备反馈空闲状态给所述集装箱码头自动化堆场调度系统，然后执行s20；
[0148]
s20，所述集装箱码头自动化堆场调度系统获取空闲机械设备作业区域内的所有任务，形成任务池，然后执行s30；
[0149]
s30，所述集装箱码头自动化堆场调度系统计算任务池内所有任务的优先级，然后执行s40；
[0150]
s40，所述集装箱码头自动化堆场调度系统找到优先级最大的任务，然后执行s50；
[0151]
s50，机械设备读取接口表任务并进行自动化作业，然后执行s60；
[0152]
s60，机械设备完成作业后将作业结果反馈给集装箱码头自动化堆场调度系统，同时反馈空闲状态给所述集装箱码头自动化堆场调度系统，然后执行s70；
[0153]
s70，所述集装箱码头自动化堆场调度系统将该自动化任务完成的信息反馈给码头操作系统tos1，然后执行s80；
[0154]
s80，所述tos接口3完成状态表数据的处理，然后完成集装箱进出场确认。
[0155]
于本实施例进一步地，于s30中，执行运行贪婪算法的方法，所述运行贪婪算法的方法包括以下步骤：
[0156]
s100，将码头作业的流程抽象出不同的调度要素；
[0157]
s200，对每个作业类型设置不同的要素值组合；
[0158]
s300，计算时按照设置的要素值进行加分或减分，最终得到的分值即为该作业对应的优先级；
[0159]
s400，调度将任务池中的任务按照优先级进行排序，得到最大优先级的任务即为最优任务。
[0160]
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本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。