H3C无人值守计量系统网络视频监控方案书.docx
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H3C无人值守计量系统网络视频监控方案书
XX钢铁无人值守计量
系统网络视频系统方案
杭州华三通信技术有限公司
XX钢铁集团大厂区视频监控系统
技术方案
随着XX钢铁集团信息化系统上线运行,为创新计量业务模式,实施计量远程集中管理创造了条件。
远程集中计量对有效控制计量失准、强化数据管理、优化物流、防范损失,降低计量成本,控制人为干预、减员增效等方面能够提供有效的管控支持。
2006年XX钢铁自动化公司为解决运煤通道的物流瓶颈,适应公司在新系统投产后的大物流节奏,研发了运煤通道的无人值守自动称重系统。
实现计量全过程的自动处理和24小时在线远程监控卸货、回皮确认等,从流程上杜绝了重复计量、人为干预,大大加快了运煤通道的物流和计量速度、等待与卸车时间,解决了瓶颈,为公司生产实施准时制提供了基础保证。
在吸收同行业先进计量管理模式和XX钢铁运煤通道无人值守计量管理的经验基础上,自动化公司经过认真研究,拟在全公司范围内分期推广应用计量集中远程管理的模式。
1.1.系统的组成
视频监控系统包括前端图像信息采集系统、传输系统、模拟视频控制系统、数字视频图像处理系统、视频图像显示系统、图像存储系统及相应的众多管理控制和应用软件,模块结构参见图1-1。
前端图像信息采集系统主要包括摄像机、镜头、解码箱、云台、防护罩以及前端供电设备等。
传输系统由光端机、传输介质组成。
模拟视频控制系统主要由视频矩阵切换器、视频管理主机、视频分配器、操控键盘等组成。
数字视频图像处理系统包括视频编解码器DC和数字视频管理服务器等。
视频显示系统包括大屏图像显示和监视器显示。
图像存储系统由图像数字化存储和控制设备等构成。
图1-1视频监控系统的模块结构图
XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统本着“总体设计,分步实施的原则”,首先进行以下12个计量站点的实施,包括落锤汽车衡、型材厂汽车衡、炼铁站轨道衡、原料站轨道衡、101皮带秤、新冷轧三个下线秤、二热轧四个下线秤。
12个计量站点的具体内容包括,无人值守视频专网及网络视频监控系统、计量数据网络。
该项目为双网方式,一个为视频专网,另一个为计量数据网,网络视频监控系统采用专网方式,计量数据网使用现有的ERP网络,并在XX钢铁自动化公司侧楼三楼建立无人值守监控中心,监控中心视频专网主干链路为2千兆带宽,接入XX钢铁主机房华为5648主交换机,各个计量站点直接接入就近的二级节点机房,通过光纤跳线方式千兆接入XX钢铁主机房华为5648主交换机。
以该项目涉及到的12个计量点为基础搭建全XX钢铁的网络视频监控平台,不断进行扩充和应用。
网络视频监控平台除满足一般性功能要求外,还需要满足特定性功能需求,能够不断完善和拓展,并且每路视频监控图像均可按需求进行录像及存储,每个计量站点的监控范围如下:
落锤汽车衡:
安装4个监控摄像机,监控范围如下,1号摄像机监控车辆上秤情况,可实时观察到车辆上秤过程、车辆是否偏离秤台并能看到车辆前面号牌;2号摄像机监控车辆下秤情况,可实时观察车辆下秤过程、车辆是否偏离秤台并能看到车辆后面拍照;3号摄像机实时监控车辆及计量房全景;4号摄像机可监控计量小票。
型材厂汽车衡:
安装4个监控摄像机,监控范围如下,1号摄像机监控车辆上秤情况,可实时观察到车辆上秤过程、车辆是否偏离秤台并能看到车辆前面号牌;2号摄像机监控车辆下秤情况,可实时观察车辆下秤过程、车辆是否偏离秤台并能看到车辆后面拍照;3号摄像机实时监控车辆及计量房全景;4号摄像机可监控计量小票。
101皮带秤:
安装1个实时监控摄像机,监控范围如下,可实时监控到皮带带料情况及秤架状况。
炼铁站轨道衡:
安装2个实时监控摄像机,监控范围如下,1号摄像机实时监控火车车号,2号摄像机进行秤台及计量房全景监控;
原料站轨道衡:
安装2个实时监控摄像机,监控范围如下,1号摄像机实时监控火车车号,2号摄像机进行秤台及计量房全景监控;
新冷轧三个下线秤:
安装六台摄像机,每个下线秤两个,1号摄像机用于实时监控秤重情况,2号摄像机用于全景实时监控。
二热轧四个下线秤:
安装八台摄像机,每个下线秤两个,1号摄像机用于实时监控秤重情况,2号摄像机用于全景实时监控。
。
所有的监控图像都要经过XX钢铁现有的园区IP光纤网络和数据网实现图像和控制信号的传输。
在电子视频监控系统中,信号传输设备要传输视频信号和反向控制信号。
除夜间远距离监控烟囱排烟以外,所有视频信号传入XX钢铁自动化公司监控中心后,分成2路,一路通过解码器DC和监控客户端的控制供监控中心实时监控,一路经过IP网络直接存入IPSAN存储设备存储和使用。
实现实时监控和存储信息及事后倒查。
1.2.系统的基本功能
视频监控监控系统可以提供如下功能:
实现对视频图像的采集。
利用安装在前端的摄像机采集监控场景的实时图像。
通过设置在各监控点的分体摄像机或者一体化球型摄像机完成对监控场所视频图像的采集。
接受监控中心对摄像机的控制信号,并对控制信号进行解码以完成对云台和摄像头的控制,调整云台的角度和摄像机镜头的焦距,以达到对视频监控区域的清晰监控。
实现视频图像的传输。
所有的监控图像在本地采集后,通过光纤网络传输到监控中心。
本期建设实现对主要计量点的监控控制。
根据对XX钢铁建设需求的了解,XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统包括12个视频监控点,覆盖了XX钢铁的主要12个计量点现场,系统建成后可以实时监控和存储监控点的图像,实现计量点无人值守的工作要求。
实现视频信息的处理工作。
计量点监控图像中蕴涵有丰富的监控信息,利用图像处理和声音对讲,可以实现对音视频进行处理和比对,并从中获取各类有用信息,如计量点实时打印票据的比对以及监控中心工作人员和计量点车辆司机的双向对讲等。
虽然在本阶段视频监控系统的建设中,园区道路、各分厂工作现场监控不作为建设要求,但要考虑到在以后的扩容建设中留有充裕方便的扩展资源。
实现视频信息的数据存储管理。
由于视频监控系统中对历史数据的查询是系统的重要需求,因此需要大范围存储实时的图像,系统将采用IP网络存储的方式,实现对图像信息端到端的存储,提供分布式查询管理平台,实现对全部视频图像的协调管理。
实现视频图像的控制和管理。
在XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统中提供了模拟和数字两类的监控图像,因此要求提供统一的管理和控制平台,能同时管理控制模拟和数字图像。
可以方便在联网范围内各分厂和后勤单位在一定的授权范围内通过计算机监控终端操作前端的云台、镜头等外场设备,实现对现场图像的监控。
特殊图像信息查询。
负责或协调生产单位和环境监测部门,做好区内生产事件和排放烟尘超标时的现场处置,对已发生的各类生产事件提供所发生时现场视频图像的查询(注:
本期不做建设,是为了后期建设考虑)。
监督和处理重大突发事件。
在重大突发生产事件处理中,充当XX钢铁党、政领导和专业技术人员的应急指挥部和参谋部角色,进行相应的监督和处理。
重大事故包括:
生产事故、排放污染物超标、停电、爆炸等(注:
本期不做建设,是为了后期建设考虑)。
实现重大社会活动的指挥调度。
负责或协助各级保卫部门,做好厂内重大活动中的指挥调度。
如:
重要会议及庆典活动的交通安全管理和监控,群众集会活动的管理和监控(注:
本期不做建设,是为了后期建设考虑)。
重大警卫行动的指挥调度。
负责或协助各级公安部门,做好厂区内重大警卫行动中的指挥调度和视频监控。
如:
党和国家领导人视察期间警卫任务和指挥调度等(注:
本期不做建设,是为了后期建设考虑)。
2.视频监控系统需求分析
2.1.建设需求分析
本期XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统需要覆盖12个计量点现场、实现对计量点的有效实时监控。
建设规模包括:
11个集团监控中心;
212处计量点前端摄像监控点;
2.1.1.集团监控中心建设需求
在集团监控中心要求建设的主要内容包括:
1显示系统
2视频解码器DC
3视频管理服务器
4存储管理服务器DM
5IPSAN网络存储设备
6视频监控客户终端
7基于GIS的视频应用系统
2.1.2.外场前端监控点建设需求
XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统前端分为二类监控点:
球机和枪机,建设规模包括
3单路、四路视频编码器;
4道路专用枪机、枪机、高速球机、增强型半球摄像机;
2.2.系统功能需求分析
XX钢铁无人值守计量系统视频监控系统的用户主要是集团计量点工作人员和各级领导,对值守计量点进行有效的无人值守管理。
2.2.1.实时监控
对实时监控需求,提供以下功能:
2在集团监控中心显示前端设备采集的实时数字图像;
3通过控制解码器DC将所需要监控的前端图像切换到显示屏显示;
4通过预先设定的方案自动显示和切换所监控画面;
5通过连接在XX钢铁厂区IP网络上的授权计算机直接监控前端摄像机的实时数字图像;
6通过计算机中安装的监控客户端软直接操纵所选定的前端设备,包括云台、镜头放大倍数和对焦。
2.2.2.一般事件追查
在事件追查时系统提供以下功能:
11能在计算机终端上调用任意监控点的录像;
12能按时间检索视频录像;
13能按地点检索视频录像;
14能实现多画面回放显示;
15能备份保存所截取的录像片断和单帧图像;
16在录像回放时提供多种方便的手段,包括快放、慢放、暂停、前进、倒退等。
2.3.信息需求分析
2.3.1.信息类型
视频监控系统基本信息包括:
1视频监控点位置信息;
2监控场景实时图像信息;
3视频控制信息:
云台转动控制、镜头光圈调整控制、图像的放大缩小控制、摄像机焦距调整控制等;
4监控场景视频信息;
5监控现场音频信息;
6视频存储信息:
图像来源的位置、时间、图像存储长度;
7控制优先级信息:
控制人员的身份、职务、权限、优先级、所能进行的操作;
8控制信号编码信息:
控制指令的发出者、位置、内容等;
9设备故障报警信息:
切换矩阵视频丢失信息、摄像机损坏报警信息、系统资源共享冲突信息等
2.3.2.信息模型
视频监控系统的信息模型如图2-1所示。
整个系统围绕着模拟视频信息、数字视频信息和视频控制信息三种信息来进行信息交换、信息分析,从而实现无人值守视频监控的主要功能。
为了获得良好有效的视频监控效果,必须保证信息的准确性、一致性和全局性。
图2-1监控监控系统的信息模型图
首先,必须保证前端到监控中心光纤网、XX钢铁厂区局域网的网络无差错,低延迟的传输所有的视频信号和控制信息,这样才能准确的控制摄像机的方位、光圈和焦距,从而获得特定方位的清晰的现场视频图像,并且在获得实时图像时必须让图像无抖动,高保真,全面的满足视频监控对视频监控的要求;其次在整个系统中信息无论在采集,传输还是存储时都必须保证一致性,只有这样才能进一步保证信息的准确性,因为图像信息会不断的被调用,一致性差的话,就会造成冗余和混乱;最后整个系统的信息是一个完整整体,所以必须保证信息的全局性,这样才能对信息进行有效的利用,避免信息的冗余,并且减少错误产生的可能性。
2.3.3.信息交换
5与控制中心的信息交换,;数字视频信息交换通过XX钢铁厂区局域网进行,只要给相应用户授权即可使用,不需要特殊建设。
表2-1与区政府其它部门视频信息交换需求
政府部门名称
需要视频通道数
备注
小计
2.3.4.信息存储与维护
视频监控系统的一个重要应用是事件倒查,即在发生计量事故后,需要查看事故当时事件发生地的有关视频图像,因此按视频监控系统的要求必须将视频图像保存一定的时间。
监控图像要求按14天保存。
在按正常的图像保存基础上,系统仍然需要对特殊的重要事件信息进行备份保存,进行定期的选择性的更新和维护。
需要长期保存的信息定期用光盘备份。
2.4.控制权限需求分析
由于视频监控系统非常庞大(从整个XX钢铁大场区全局监控网络系统建设考虑),用户可以通过模拟和数字两个渠道分别访问监控信息,因此需要制定完善的权限控制策略,以保证系统的正常运行。
整个监控系统具有五级管理权限,从一级至五级控制权优先逐级升高。
3一级:
基层监控单位,具有调看、控制本辖区监控点的功能,能够监控本辖区监控点的状态;
4二级:
分厂值班室,具有调看、控制和事后倒查本派出所监控点的功能,能够监控本所监控点的状态;
5三级:
分厂、保卫部门、安全调度部门领导,具有调看、控制和事后倒查本单位责任区内监控点的功能,能够监控所看监控点的状态;
6四级:
集团领导、信息化公司领导、集团生产调度中心、集团保卫部门等单位,具有调看、控制和事后倒查全区监控点的功能,能够监控全区监控点的状态;
7五级:
系统管理员,具有调看、控制和事后倒查全区监控点的功能,具有用户权限管理和系统故障监控的功能。
2.5.可靠性、稳定性原则
作为XX钢铁无人值守计量系统监控管理,需要保证视频监控系统安全、正确地完成相应功能。
从而保证系统的完整性、正确性和可恢复性。
系统的不稳定因素要从硬件、软件系统协同运行中给予充分的防止。
如有发生也应做到可即时地恢复。
选用的系统、主要设备必须是经过用户广泛使用验证的著名品牌。
所有产品均具有正式的出厂合格证明和权威机构的质量认证。
本系统的规模无论在网络、系统平台,还是在系统应用方面都具有相当的规模,系统的运行可靠性是主要性能之一。
要求系统必须提供24小时不间断服务。
系统的可靠性主要表现在以下几个方面:
1前端摄像系统的可靠性
2信号传输系统的可靠性
3数字编解码系统的可靠性
4视频存储系统的可靠性
5视频管理服务器的可靠性
6网络系统的可靠性
7软件系统的可靠性
系统在设计上采用以下容错办法:
10后备电源系统
11主要设备的备品、备件
12RAID容错机制
13硬盘MTBF≥100万小时
14图像数据远程复制技术
2.6.可扩展性原则
可扩展性原则主要体现在系统横向和纵向的扩展能力上。
在系统横向扩展方面,视频监控系统的视频切换控制系统的输入输出容量配置在满足当前视频监控需求的基础上,应该留有一定的扩展容量,可方便实现更大容量的视频监控系统。
在纵向扩展方面,视频监控系统具有良好的兼容性和通用的软硬件接口,用户可在其基础上进行二次功能开发(如车牌识别、人脸识别等)。
随着系统以后的扩展,用户容量将会不断扩大,新的业务功能的要求将会层出不穷。
这要求系统具备良好的可扩展性,因而在系统建设的初期,首先立足于近期的应用需求进行系统配置,而以系统的可扩展性来保证今后5~10年内的发展需求。
系统的各个组成部件选用标准的硬件和软件,各个子系统的设计模块化,使系统可以通过模块堆叠的方式进行扩展;各部分、各小系统的接口规范化,从而使软、硬件能够平滑升级或更新,网络节点的增减对网络性能的影响不大。
系统的可扩展性主要表现在以下几个方面:
1视频管理系统的可扩展性
2视频存储系统的可扩展性
3网络系统的可扩展性
4外围设备的可扩展性
5应用软件系统的可扩展性
2.7.系统安全性、保密性原则
整个视频监控系统安全的问题,是系统建设中一个优先考虑的关键,所以整个系统数据要充分安全,要严格实行操作按级管理,对关键数据实施特殊保护,各种操作要做好记录,便于查找。
图像传输网络的建设需符合公安部的有关规定,充分考虑网络的安全性和保密性。
由于本系统涉及到集团对于12个无人值守计量点的日常实时高清(FULLFULLD1)视频监控、数据传输量大及使用人员多,故安全性和保密性就显得十分突出和重要。
在考虑系统的安全性和保密性时,除应考虑各种外界干扰外,还需在各个环节提供安全、保密措施。
系统的安全性和保密性可从以下方面加以保证。
1网络的安全性
数字图像网络借助于XX钢铁IP专网,因此不允许与其他非XX钢铁网进行物理链接。
2软件系统的安全性
操作系统级的安全规范必须满足国际C2级标准,可以保证不被身份不明的黑客所攻击。
系统的超级用户帐号即密码由服务器的系统管理员设定,系统的一般用户帐号和权限由系统超级用户设定。
系统维护人员可随时方便地对数据进行备份和恢复。
3应用程序级的安全性
所有的操作人员进入系统前均应登录自己的工号和密码,并通过权限管理服务器认证,核对准确后方可进入系统。
所有的操作人员均应规定相应的级别及权限,任何越权的操作必须被拒绝。
所有的操作、错误均应有日志记录,并可以根据工号或操作查询。
除了用户管理的基本资料外,工作人员不得对用户的其它资料和数据进行更改和操作,除非有用户指定授权人的授权。
3.视频监控系统功能设计
3.1.实时视频监控功能设计
3.1.1.监控前端功能设计
防控系统前端是系统获取信息的设备。
它通过设置在监测区域上的枪机和球机,辅助前端信息处理单元完成对视频信息的检测。
根据系统的要求,视频监控系统前端提供如下功能:
3采集监控场所视频图像,获得相关场景的治安状况,为视频监控管理提供视频依据;
4接受指挥中心对前端装置的控制信号,并对控制信号进行解码完成对云台或者摄像头的控制,调整云台或者摄像机的角度以及镜头的焦距,以达到对相关方向的清晰监控;
5将采集到的视频电信号送至与之连接的编码器EC。
3.1.2.视频传输功能设计
视频传输功能是视频监控系统中外场设备和中心直接的连接模块,它依靠系统的传输网络(光纤和相关设备),将从前端采集的视频信号接入各分监控中心、集团监控中心连接。
视频传输系统提供如下功能:
10将路口前端摄像机传来的视频电信号通过路口编码器EC的转换成视频光信号;
11将视频数字信号经过光纤送分控中心并直接写入IPSAN存储设备;
12在监控中心用解码器DC,并转换成模拟视频电信号;
13在监控中心用监控客户端VC,直接监视高清监控图像;
3.1.3.模拟视频上端功能设计
视频监控系统的模拟视频上端指设在监控中心的相关设备,它负责对模拟视频信号的处理和控制。
1、视频处理
视频处理是电视监控系统的核心工作单元,负责视频切换,提供如下功能:
1将从前端监控终端获得的视频信号传送到监控中心的解码器DC;
2由于前端监控终端输入与分监控中心和集团监控中心的解码器DC输出不对称,需要通过视频管理服务器VM完成对视频信号的切换;
3视频管理服务器VM负责控制切换视频数据流送到显示系统理设备中,供系统管理人员使用。
2、视频控制
视频控制部分负责对全网视频数据流的控制,完成控制中心的操作人员对云台或者摄像机的控制,提供如下功能:
14完成视频图像源的选择,完成显示系统所需要视频线路的切换;
15设定控制优先级,统一管理所有硬件,包括摄像头、云台和视频矩阵,以保证它们能协调工作;
16提供可视化的控制平台,采用模拟控制键盘和可视化界面完成预案设定,摄像头方位控制、焦距控制;
17对云台和摄像机的控制信号进行编码和预置位控制。
3.1.4.数字视频上端功能设计
视频监控系统的数字视频上端指设在监控中心及所有的监控客户终端的相关设备,它负责完成模拟视频数字化处理和控制。
1、数字视频流处理
数字视频流处理是数字视频监控的核心工作单元,负责将所有前端视频监控终端的数字视频流显示应用,提供如下功能:
23从前端视频监控终端获得的数字视频流传送到监控客户端PC;
24采用基于MPEG-4、MPEG-2、H.264算法对模拟视频进行编码压缩,要求图像分辨率满足FULLFULLD1(720×576),码流可控(大于等于4Mbps);
25数字视频信号压缩在XX钢铁园区网上,链接在XX钢铁园区网上的计算机终端在授权控制下可以显示实时视频信号和历史视频图像。
2、数字视频控制
数字视频控制部分由安装在授权终端的计算机软件完成,可以实现对所有数字视频流的控制,完成操作人员对云台或者摄像机的控制,提供如下功能:
31完成视频图像源的选择,可以在终端上完成需要视频线路的切换;
32系统设定控制优先级,统一管理所有硬件包括:
摄像头,云台,视频矩阵,以保证它们能协调工作;
33提供可视化的控制平台,采用计算机上的软键盘和可视化界面完成预案设定,摄像头方位控制、焦距控制;
34对云台或摄像机的控制信号进行编码和预置位控制。
1、监控中心功能
19可以通过解码器DC实时监控所有前端监控点图像,并对切换方式和前端进行控制;
20可以通过网络在授权计算机终端上实时监控所有前端监控点图像;
21可以调阅存储的图像数据;
22完成各分厂关键事件图像数据的存储备份,对于长期保存的数据用光盘备份;
23通过系统预留接口向相关政府其他职能部门提供图像监控接入服务;
24基于GIS报警联动;
3.2.视频存储系统功能设计
为了满足事件倒查需求,监控系统要求保存数字化后的视频数据,视频存储提供如下功能:
29支持端到端直接存储
30完全存盘方式:
存储容量足够大,对所有接入的视频进行存储;
31多种存储介质:
支持IPSAN存储设备,移动硬盘、网络硬盘、光盘等多种存储媒介;
32多种检索方式:
支持日期、时间、通道、文件、硬盘、报警事件等多种方式检索;
33层次化数据处理系统:
建立分级管理的数据系统,重要数据特别存放;
34存储文件的多功能管理:
可以循环录像、对重要的通道进行分组录像;支持手动/自动(定时)/报警/移动检测录像,其中画面移动检测可按时段改变灵敏度;可自定义存储文件的长度、每个通道的图像质量可以单独设置;文件的删除机制安全可靠;
35日志管理:
多种日志的查询、分类和备份;
36多样化的网络功能:
支持远程监控、远程控制、远程报警复位、远程回放、网络对讲等;可对IP和用户、不同网段进行限制;
37报警机制:
支持驱动器满、视频信号丢失、移动检测录像报警;
38容灾机制:
有较好的容错性能,在出现磁盘故障或对部分磁盘进行格式化时系统仍然能够正常地存储,而不用关机或重启;出错以后系统数据有快速恢复能力;
39支持时钟同步;
40扩容简单,能保证数据接口访问畅通。
3.3.视频控制管理功能设计
在XX钢铁无人值守计量系统视频监控系统中,有两类视频数据:
模拟视频和数字视频数据,其中模拟视频数据通过控制中心的解码器DC连接,而数字视频数据通过XX钢铁园区网连接。
视频监控系统需要将两类视频数据纳入统一的平台进行管理。
模拟视频管理主要对联网解码器DC进行控制,使用户能将所需要的实时视频信号切换到指定的监视器上显示,并通过专用键盘对前端进行操作和控制;数字视频管理主要完成对数字视频的存储、直播、点播和查询管理,授权用户能通过计算机终端操作控制前端设备。
在XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统中建立综合管理平台,由控制中心的管理服务器构成,同时实现对数字视频和模拟视频的协调管理。
以避免模拟视频、数字视频分别建立管理系统时,可能出现的管理冲突(如授权不一致、同时操作同一个摄像机等)。
综合管理平台提供如下功能:
57完成模拟视频的图像的选择,将选定的模拟图像切换到指定的监视器上显示;
58完成模拟视频的图像的选择,将选定的数字图像显示在指定的计算机终端上显示;
59统一设定控制优先级,通过键盘或计算机终端上的模拟按钮统一控制前端摄像头,云台运动;
60提供可视化的控制平台,采用模拟控制键盘和可视化界面完成预案设定,摄像头方位控制,焦距控制。
61完成对数字视频的存储、点播和查选。
4.视频监控系统技术方案设计
4.1.视频监控系统的总体技术方案
4.1.1.系统技术路线
XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统是为了厂区内12个无人值守计量点而组建的以视频摄像为主饮品对讲为辅的监控系统。
XX钢铁大厂无人值守计量系统视频监控系统可由五个子系统组成,即前端子系统、传输子系统、控制子系统、显示子系统和存储子系统。
结合以上所述模拟监控系统和数字监控系统的特点,本设计方案综
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