一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法

摘要

本发明提供一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法，该系统包括柔性锚网、NPR锚杆、监测单元、基站和监控中心，柔性锚网铺设在节理发育岩体的表面，NPR锚杆对节理发育岩体和稳定岩体进行加固，监测单元安装在NPR锚杆上，基站与监测单元之间通信连接，监控中心与基站之间通信连接；当岩体发生崩塌时，NPR锚杆发生结构大变形，吸收大量的能量，松散的碎石能通过高强高韧柔性锚网进行控制。对于体量较大的岩质崩塌，本发明能有效控制并延缓岩体的崩塌灾变时间，为人员和财产撤离提供更多时间，对于较小体量的岩质崩塌，本发明能控制岩体崩而不塌，有效避免岩体崩落带来的灾害。

权利要求

1.一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述监测和控制系统包括：

柔性锚网，所述柔性锚网铺设在节理发育岩体的表面，用于防止碎石散落；所述柔性锚网由微观NPR钢绞线编织而成，所述微观NPR钢绞线由NPR冷轧带肋钢筋在锻造过程中加入NPR微小单元，形成弥散颗粒，进行加工制作而成；

所述NPR微小单元具体为，首先通过球差电镜明暗场确定的二相2‑5纳米的颗粒与基体共格，进一步通过纳米电子衍射确定第二相纳米颗粒具有FCC(Face Center Cubic/Face‑Centered Cubic)面心立方结构，晶体常数0.82纳米；通过添加剂及冶炼工艺设计，使夹杂物的纳米细粒化，纳米颗粒从而和基体实现共格，同时通过设计，在纳米颗粒共格的基础上，实现晶内栾晶共格，晶界共格多重共格设计；共格界面相对于非共格界面位错可以再界面滑动，通过提高材料中的共格界面密度可同时提高柔性锚网的强度和韧性；

NPR锚杆，所述NPR锚杆设置有多个，多个所述NPR锚杆分布于所述节理发育岩体上，所述NPR锚杆包括锚杆体，所述锚杆体的一端穿过所述节理发育岩体并固定在稳定岩体上，另一端与所述柔性锚网固定连接；

监测单元，所述监测单元安装于所述锚杆体上，用于实时监测所述锚杆体的轴向力变化；

基站，所述基站与所述监测单元之间通信连接，用于收集并发送所述监测单元所监测到的数据信息；

监控中心，所述监控中心与所述基站之间通信连接，用于接收所述基站所发送的数据信息，并观察所述NPR锚杆的轴向力变化情况。

2.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述微观NPR钢绞线编织方式为菱形编织方式。

3.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述NPR锚杆单元还包括恒阻套筒、恒阻体、托盘和螺母；

所述恒阻体为中空圆台型，且沿所述恒阻体横截面的垂直方向设置有通孔，所述恒阻体安装在所述恒阻套筒内，所述托盘呈环形且安装在所述恒阻套筒的一端，所述螺母安装在所述托盘的一侧，所述锚杆体的一端穿过所述托盘和所述恒阻体上的通孔，并锚固在所述稳定岩体上，另一端与所述螺母连接。

4.根据权利要求3所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述监测单元包括压力传感器；

所述压力传感器套设在所述锚杆体的周向，并位于所述托盘和所述螺母之间，所述压力传感器用于监测所述节理发育岩体和所述稳定岩体力的变化情况。

5.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述基站包括存储模块和发射模块；

所述存储模块与所述监测单元之间电连接，用于存储所述监测单元所监测到的数据信息；

所述发射模块与所述存储模块之间电连接，用于发送所述存储模块所存储的数据信息。

6.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述监测和控制系统还包括电力单元；

所述电力单元与所述监测单元和所述基站之间电连接，用于向所述监测单元和所述基站提供电力，确保所述监测单元和所述基站正常工作。

7.根据权利要求1所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，其特征在于，所述监控中心还通信连接客户端，所述监测中心可以将观测到的数据信息发送至客户端，方便客户端实时了解岩质边坡的变化情况。

8.使用权利要求1‑7中任一项所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统的一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制方法，其特征在于，所述监测与控制方法包括以下步骤：

步骤1，在岩质边坡上施工得到钻孔，所述钻孔的深度穿过节理发育岩体并伸入至稳定岩体上；

步骤2，柔性锚网铺设在节理发育岩体的表面；

步骤3，安装NPR锚杆，所述NPR锚杆的一端伸入至所述钻孔的底部，另一端与所述柔性锚网固定连接；

步骤4，安装监测单元，所述监测单元安装在所述NPR锚杆上，并通信连接基站。

9.根据权利要求8所述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤301，钻孔内安装恒阻套筒；

步骤302，锚杆体的一端伸入到钻孔的底部，并进行锚固，另一端套设安装恒阻体，恒阻体安装在所述恒阻套筒内；

步骤303，在钻孔处依次安装托盘、监测单元和螺母。

说明书

一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法

技术领域

[0001] 本发明属于地质灾害控制技术领域，具体涉及一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法。

背景技术

[0002] 目前针对崩塌灾害的常用治理办法，普遍为普通锚杆加固支护和钢丝锚网加固支护等。崩塌灾害属于岩体大变形灾害，且大部分威胁较大的崩塌岩体的体量也较大，在成灾
的过程中，会释放巨大的能量，于是常规的锚杆加锚网支护措施难以有效支护节理化岩体。
常规的锚杆采用低碳钢，其属于小变形材料，在锚杆整个变形过程，吸收岩体变形能极为有
限，最终因锚杆发生大变形导致破断，最终失效。普通柔性锚网在承受较大变形和压力时很
容易出现破口，在出现崩塌灾害时，普通锚网的抗冲击和吸能性能也较差。在失去锚杆的固
定和联合作用后，柔性的锚网支护也不足以维护岩体的整体稳定性。

[0003] 对于体量过大的潜在崩塌致灾的岩体，一味的加强支护在理论和技术上都是行不通的。为避免岩质崩塌对人民的生命财产安全造成不可挽回的灾害，需加强对该类岩体的
监测，并实现预报功能。但是目前应用较广的监测预警手段是非接触式的监测，多为监测岩
体的表面位移或者环境的变化。该类监测能实现较大范围的变形及位移监测分析，但是，其
监测预警的精度难以真正满足对岩质崩塌短期预警预报的需求。因为其监测的内容属于岩
质崩塌的必要非充分条件，于是得出的预警结果为经验判定结果，并不能准确反映岩体内
部力的变化，也较难反映岩体短期的运动趋势。

[0004] 因此，需要提供一种应对岩质崩塌地质区域灾害控制方法，以解决上述所出现的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法，不仅能控制岩体崩而不塌，有效避免岩体崩落带来的灾害，而且有效控制并延缓岩体的
崩塌灾变时间，为人员和财产撤离提供更多时间。

[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 本发明提供一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，所述监测和控制系统包括：柔性锚网，所述柔性锚网铺设在节理发育岩体的表面，用于防止碎石散落；NPR锚
杆，所述NPR锚杆设置有多个，多个所述NPR锚杆分布于所述节理发育岩体上，所述NPR锚杆
包括锚杆体，所述锚杆体的一端穿过所述节理发育岩体并固定在稳定岩体上，另一端与所
述柔性锚网固定连接；监测单元，所述监测单元安装于所述锚杆体上，用于实时监测所述锚
杆体的轴向力变化；基站，所述基站与所述监测单元之间通信连接，用于收集并发送所述监
测单元所监测到的数据信息；监控中心，所述监控中心与所述基站之间通信连接，用于接收
所述基站所发送的数据信息，并观察所述NPR锚杆的轴向力变化情况。

[0008] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述柔性锚网由微观NPR钢绞线编织而成，所述微观NPR钢绞线由NPR冷轧带肋钢筋在锻造过程中
加入NPR微小单元，形成弥散颗粒，进行加工制作而成。

[0009] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述微观NPR钢绞线编织方式为菱形编织方式。

[0010] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述NPR锚杆单元还包括恒阻套筒、恒阻体、托盘和螺母；所述恒阻体为中空圆台型，且沿所述恒
阻体横截面的垂直方向设置有通孔，所述恒阻体安装在所述恒阻套筒内，所述托盘呈环形
且安装在所述恒阻套筒的一端，所述螺母安装在所述托盘的一侧，所述锚杆体的一端穿过
所述托盘和所述恒阻体上的通孔，并锚固在所述稳定岩体上，另一端与所述螺母连接。

[0011] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述监测单元包括压力传感器；所述压力传感器套设在所述锚杆体的周向，并位于所述托盘和所
述螺母之间，所述压力传感器用于监测所述节理发育岩体和所述稳定岩体力的变化情况。

[0012] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述基站包括存储模块和发射模块；所述存储模块与所述监测单元之间电连接，用于存储所述监
测单元所监测到的数据信息；所述发射模块与所述存储模块之间电连接，用于发送所述存
储模块所存储的数据信息。

[0013] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述监测和控制系统还包括电力单元；所述电力单元与所述监测单元和所述基站之间电连接，用
于向所述监测单元和所述基站提供电力，确保所述监测单元和所述基站正常工作。

[0014] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统，作为优选方案，所述监控中心还通信连接客户端，所述监测中心可以将观测到的数据信息发送至客户端，方便客
户端实时了解岩质边坡的变化情况。

[0015] 本发明还提供一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制方法，所述监测与控制方法包括以下步骤：

[0016] 步骤1，在岩质边坡上施工得到钻孔，所述钻孔的深度穿过节理发育岩体并伸入至稳定岩体上；

[0017] 步骤2，柔性锚网铺设在节理发育岩体的表面；

[0018] 步骤3，安装NPR锚杆，所述NPR锚杆的一端伸入至所述钻孔的底部，另一端与所述柔性锚网固定连接；

[0019] 步骤4，安装监测单元，所述监测单元安装在所述NPR锚杆上，并通信连接基站。

[0020] 依据上述的岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制方法，作为优选方案，所述步骤3具体包括：

[0021] 步骤301，钻孔内安装恒阻套筒；

[0022] 步骤302，锚杆体的一端伸入到钻孔的底部，并进行锚固，另一端套设安装恒阻体，恒阻体安装在所述恒阻套筒内；

[0023] 步骤303，在钻孔处依次安装托盘、监测单元和螺母。

[0024] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

[0025] 本发明提出一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法，基于NPR锚杆和微观NPR钢绞线的岩质边坡崩塌灾害的监测与控制技术，兼具对岩体的监测与加固控
制功能。监测方面，在岩体灾变发生前，利用高精度压力传感器实时监测锚杆的轴力变化，
并传输至监控中心。根据相关实际工程经验，在滑坡和崩塌等灾害发生前，锚杆轴力会显著
上升，此时需委派工作人员进行现场勘查，调查岩体的裂纹发展状况，并根据实际调查情况
进行灾变预报。控制方面，当岩体发生崩塌时，岩体发生大变形释放围岩变形能的同时，NPR
锚杆发生结构大变形，但是依然维持高恒阻力，这个过程将吸收大量的能量，松散的碎石能
通过高强高韧柔性锚网进行控制。对于体量较大的岩质崩塌，本发明能有效控制并延缓岩
体的崩塌灾变时间，为人员和财产撤离提供更多时间，对于较小体量的岩质崩塌，本发明能
控制岩体崩而不塌，有效避免岩体崩落带来的灾害。

附图说明

[0026] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0027] 其中：

[0028] 图1为本发明实施例中的NPR锚杆示意图；

[0029] 图2为本发明实施例中的NPR锚杆和柔性锚网组合的示意图；

[0030] 图3为本发明实施例中的NPR锚杆支护示意图；

[0031] 图4为本发明实施例中的柔性锚网安装示意图；

[0032] 图5为本发明实施例中的监测与控制系统示意图；

[0033] 图6(a)为本发明实施例中的NPR锚杆受力与位移变化示意图一；

[0034] 图6(b)为本发明实施例中的NPR锚杆受力与位移变化示意图二；

[0035] 图6(c)为本发明实施例中的NPR锚杆受力与位移变化示意图三。

[0036] 图中：1、锚杆体；2、锚固端；3、恒阻套管；4、恒阻体；5、托盘；6、螺母；7、NPR锚杆；8、节理发育岩体；9、稳定岩体；10、柔性锚网；11、压力传感器；12、基站；13、通信卫星；14、监控
中心；15、客户端。

具体实施方式

[0037] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0038] 在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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而不是要求本发明必须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。本发明中使用的术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，
也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，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的具体含义。

[0039] 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0040] 岩质崩塌往往发生灾变的时间短，体量大，常常因撤离不及时，对受灾人民的生命和财产造成巨大的损失，如图5所示，本发明提供一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与
控制系统，该监测和控制系统包括柔性锚网、NPR锚杆7、监测单元、基站12和监控中心14，柔
性锚网10铺设在节理发育岩体8的表面，用于防止碎石散落，对于碎散的小岩块，利用柔性
锚网10的柔性对其进行辅助支护，NPR锚杆7设置有多个，多个NPR锚杆7分布于节理发育岩
体8上，NPR锚杆7包括锚杆体1，锚杆体1的一端穿过节理发育岩体8并固定在稳定岩体9上，
另一端与柔性锚网10固定连接，监测单元安装在锚杆体1上，用于实时监测锚杆体1的轴向
力变化，基站12与监测单元之间通信连接，用于收集并发送监测单元所监测到的数据信息，
基站12设置在岩体顶部，并放置在空旷的区域，确保数据信息能及时有效地传输，监控中心
14与基站12之间通过通信卫星13实时进行通信，用于接收基站12所发送的数据信息，并观
察NPR锚杆7的变化情况。

[0041] 本发明兼具对岩体的监测和加固控制功能，在岩体灾变发生之前，利用监测单元实时监测NPR锚杆7轴向力的变化，并将实时监测的数据信息传输至监控中心14，根据相关
实际工程经验，在滑坡和崩塌等灾害发生之前，NPR锚杆7的轴向力会显著上升，此时需委派
工作人员进行现场勘查，调查岩体的裂纹发展状况，并根据实际调查情况进行灾变预报，当
岩体发生崩塌时，岩体发生大变形释放围岩变形的同时，NPR锚杆7发生结构大变形，但是依
然维持有高的恒阻力，这个过程NPR锚杆7吸收大量的能量，松散的碎石能通过高强度高韧
性的柔性锚网进行控制，对于体量较大的岩质崩塌，本发明能有效控制并延缓岩体的崩塌
灾变时间，为人员和财产撤离提供更多的时间，对于较小体量的岩质崩塌，本发明能控制岩
体崩而不塌，有效避免岩体崩落带来的灾害。

[0042] 进一步，如图4所示，本发明中的柔性锚网10由微观NPR钢绞线编织而成，微观NPR钢绞线由NPR冷轧带肋钢筋在锻造过程中加入NPR微小单元，形成弥散颗粒，进行加工制作
而成；NPR微小单元具体为，首先通过球差电镜明暗场确定的二相2‑5纳米的颗粒与基体共
格，进一步通过纳米电子衍射确定第二相纳米颗粒具有FCC(Face Center Cubic/Face‑
Centered Cubic)面心立方结构，晶体常数0.82纳米。通过添加剂及冶炼工艺设计，使夹杂
物的纳米细粒化，纳米颗粒从而和基体实现共格，同时通过设计，在纳米颗粒共格的基础
上，实现晶内栾晶共格，晶界共格等多重共格设计。共格界面相对于非共格界面位错可以再
界面滑动，因此通过提高材料中的共格界面密度可同时提高柔性锚网的强度和韧性，柔性
锚网10具有高强高韧性，能承受大变形的特点，用以防止碎石散落，起辅助加固的作用，本
发明实施例中的柔性锚网10所用的钢绞线的直径不定，可根据实际情况选择合适的钢绞线
直径，柔性锚网10的编织方式优选为菱形编织方式，菱形编织方式制作工艺简单，网孔较为
均匀，可以均匀承受岩体崩塌所释放的能量，且使用性较强，当然除菱形编织方式外，其他
形式的编织方式，如方形等也可使用，本发明实施例中不做进一步限定。

[0043] 进一步，如图1和图3所示，本发明实施例中的NPR锚杆7还包括恒阻套筒3、恒阻体4、托盘5和螺母6，恒阻体4为中空圆台型，且沿恒阻体4横截面的垂直方向设置有通孔，锚杆
体1穿过通孔，恒阻体4安装在恒阻套筒3内，托盘5呈环形且安装在恒阻套筒3的一端，螺母6
安装在托盘5的一侧，锚杆体1的一端穿过托盘5和恒阻体4，并锚固在稳定岩体9上，另一端
与螺母6连接，将NPR锚杆7固定的稳定岩体9上，可以使NPR锚杆7起到应有的锚固作用，并在
岩体崩塌的时候，维持有高恒阻力，起到吸能的效果，利用NPR锚杆7对岩体进行整体上的加
固，将节理发育岩体8固定在深层稳定岩体9上，充分发挥NPR锚杆7的超常力学性能，以群锚
的方式耦合加固节理化岩体，如图6(a)、图6(b)图6(c)所示，NPR锚杆7在受力时，首先发生
弹性变形，NPR锚杆7该段力位移曲线和该锚杆体1材料静力拉伸曲线完全重合，NPR锚杆7受
力达到设计恒阻值P0时，NPR锚杆7发生结构大变形，并维持P0恒阻力。

[0044] 进一步，如图2所示，本发明实施例中的监测单元包括压力传感器11，压力传感器11套设在锚杆体1上，并位于托盘5和螺母6之间，压力传感器11用于监测节理发育岩体8和
稳定岩体9力的变化情况，压力传感器11间隔一定时间采集一次数据，然后将数据汇集到基
站12，最后由基站12将数据信息传输至监控中心14，压力传感器11优选为高精度压力传感
器，如DJWX‑34型等，通过给NPR锚杆7加装高精度压力传感器11，形成NPR智能传感系统，以
监测锚杆体1的受力，间接监测节理发育岩体8和稳定岩体9之间力的变化情况。

[0045] 进一步，本发明实施例中的基站12包括存储模块和发射模块，存储模块与监测单元之间电连接，具体为与压力传感器11电连接，用于存储压力传感器11所监测到的数据信
息，存储模块将压力传感器11所采集到的轴向力变化的电信号转换成数字信号，发射模块
与存储模块之间电连接，用于发送存储模块所存储的数据信息。

[0046] 进一步，为保证系统的正常运行，本发明实施例中监测和控制系统还包括电力单元，电力单元与监测单元和基站12之间电连接，用于向监测单元和基站12提供电力，确保监
测单元和基站12正常工作，电力单元优选太阳能和市电联合供电，在双供电的保证下，确保
监测和控制系统能够不间断的持续工作，并及时发送岩体的变化信息。

[0047] 进一步，本发明实施例中的监控中心14还通信连接客户端15，监控中心14可以将观测到的数据结果发送至客户端15，方便客户端15实时了解岩质边坡的变化情况，对于体
量较大的岩质崩塌，本监测和控制系统能有效控制并延缓岩体的崩塌灾变时间，为人员和
财产撤离提供更多时间。对于较小体量的岩质崩塌，本监测和控制系统能控制岩体崩而不
塌，有效避免岩体崩落带来的灾害。

[0048] 本发明还提供一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制方法，该监测与控制方法包括以下步骤：

[0049] 步骤1，在岩质边坡上施工得到钻孔，钻孔的深度穿过节理发育岩体8并延伸至稳定岩体9上。

[0050] 步骤2，柔性锚网10铺设在节理发育岩体8的表面。

[0051] 步骤3，安装NPR锚杆7，NPR锚杆7的一端伸入至钻孔底部，另一端与柔性锚网10固定连接，具体包括：

[0052] 步骤301，钻孔内安装恒阻套筒3。

[0053] 步骤302，锚杆体1的一端伸入到钻孔的底部，并进行锚固，恒阻体4安装在恒阻套筒3内，锚杆体1的另一端穿过恒阻体4。

[0054] 步骤303，在钻孔处依次安装托盘5、压力传感器11和螺母6。

[0055] 步骤4，安装监测单元，监测单元与加固单元电连接，并通信连接基站12。

[0056] 综上所述，本发明提出一种岩质边坡崩塌灾害的NPR锚杆监测与控制系统及方法，基于NPR锚杆7和微观NPR钢绞线的岩质边坡崩塌灾害的监测与控制技术，兼具对岩体的监
测与加固控制功能。监测方面，在岩体灾变发生前，利用高精度压力传感器11实时监测锚杆
的轴力变化，并传输至监控中心14。根据相关实际工程经验，在滑坡和崩塌等灾害发生前，
锚杆体1轴力会显著上升，此时需委派工作人员进行现场勘查，调查岩体的裂纹发展状况，
并根据实际调查情况进行灾变预报。控制方面，当岩体发生崩塌时，岩体发生大变形释放围
岩变形能的同时，NPR锚杆7发生结构大变形，但是依然维持高恒阻力，这个过程将吸收大量
的能量，松散的碎石能通过高强高韧柔性锚网进行控制。对于体量较大的岩质崩塌，本发明
能有效控制并延缓岩体的崩塌灾变时间，为人员和财产撤离提供更多时间，对于较小体量
的岩质崩塌，本发明能控制岩体崩而不塌，有效避免岩体崩落带来的灾害。

[0057] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、
等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。