城中村监控方案.docx
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城中村监控方案
大华DVR联网监控
解决方案
浙江大华技术股份有限公司
石家庄银利电子科技有限公司
2011年3月
第一章系统产品先进性
一、与工控机比较
系统硬盘录像机采用浙江大华技术股份有限公司研发制造的嵌入式数字硬盘录像机，具有高可靠性和高稳定性。
与其他基于工控机的数字硬盘录像机相比，其主要特点如下：
✧高效稳定的图像处理系统
抛弃传统的在计算机插槽中插装压缩解压卡，用一台计算机作为硬盘录像机的方法，采用美国AMD公司的32位多功能嵌入式微处理器、本公司开发的实时多任务操作系统和硬盘管理系统，使整个系统的工作效率、可靠性得到大大地提高，可以绝对避免由于DOS、WINDOWS等操作系统引起死机现象。
系统软件、硬件都带有看门狗电路，可以避免死机等现象。
基于工控机的硬盘录像机由于采用WINDOWS或其他通用的操作系统，极易由于非法操作而引起系统死机。
因此无论从系统稳定性或是工作效率来说，都打了很大的折扣。
而且，如果由于意外的断电而引起系统重启时，其启动速度较慢，而且需要人为的干预方可进入正常的系统工作。
而嵌入式的硬盘录像机由于采用专用的RTOS操作系统，其重启速度快，稳定性好，而且重启过后无需人员干预即可进入正常工作状态，减少了系统的维护量。
✧可挂接多个大容量硬盘，硬盘采用单个硬盘工作方式，大大加长硬盘寿命。
与工控机相比，我公司生产的嵌入式硬盘录像机在硬盘管理上有很大的优势。
硬盘工作采用单个硬盘工作，其他硬盘休眠的工作方式，大大延长了硬盘的工作寿命，而且散热量更小，增强了整个系统的稳定性。
而一般的基于工控机的硬盘录像机，其硬盘工作方式为多个硬盘同时工作，这不但大大缩短了硬盘的使用寿命，由多个硬盘同时工作引起的散热问题，也引入了系统不稳定的因素。
✧系统操作方便易掌握，硬盘无需格式化
系统操作可通过遥控器或控制键盘进行，操作更加简单，容易掌握。
安装硬盘时无需像工控机一样进行繁琐的格式化操作，直接安装即可，系统会自行对其进行格式化操作。
✧采用MPEG-4/H.264压缩方式
采用最新的MPEG-4/H.264压缩方式，更加节约硬盘空间和图像网络传输时所占用的带宽。
✧系统具有以太网接口
硬盘录像机具有10M/100M自适应以太网接口，可以通过内部局域网或广域网连网。
所有录像查询，录像回放等功能均可通过联网计算机实现。
✧系统具有音视频存贮和同时回放功能
系统支持多路音视频输入，一路音视频回放。
在音视频压缩、存贮时，支持同时检索回放。
可以通过联网计算机或者本地监视器直接回放。
✧系统具有多种控制方式
可通过主机前面板上的控制键、红外遥控器、鼠标或RS-232串口进行系统设置，操作时监视器屏幕出现相应的中文菜单提示。
机器自带USB鼠标，可以直接与机器前端或后端的USB连接。
此外，多台硬盘录像机还可通过控制键盘或网络键盘进行统一控制。
✧系统结构采用模块化设计
音视频压缩全部采用硬件完成，采用最新的MPEG-4/H.264压缩算法，图像帧速率可固定为25帧/秒，也可采用抽帧录像方式，帧率可调，图像质量可以灵活调整。
✧网络操作
网络操作实现了串口操作的全部功能，而且经过网络，可以实现串口操作中无法实现的许多功能，如实时监视、云台控制、录像检索回放、回放抓拍、报警上传、系统设置、工作日志、网络备份和打印等等。
并且可设置各分控的权限，共有三级操作权限管理。
✧串口操作
用串口线连接录像机的RS-232口，终端接到计算机上，利用计算机串口通讯程序（如Windows的超级终端）登录。
通过在超级终端程序里输入相应的命令，从而对录像机进行系统升级和操作。
二、与其他嵌入式比较
相较于国内其他嵌入式产品，我公司的主要特点如下：
✧录像查询方便，可以准确定位
我公司录像查询具有多种方式，可直接输入年、月、日、时、分、秒进行录像的准确定位，调看录像简洁方便，容易操作。
也可以根据时间段、动态检测、报警路线和卡号叠加等进行分类查询。
✧网络设置或更改方便
进行网络IP更改直接保存生效，无需重启机器，且具备HTTP端口和TCP端口可设功能，轻松实现联网功能。
✧网络传输可单独设置预览带宽，不影响本地录像画质
网络传输，可以采用多画面预览传输，带宽可单独调节，可实现网络独立编码不影响本地录像画质。
✧具备IE控件自动下载功能
IE浏览方便，直接通过IE浏览器访问硬盘录像机即可进行控件下载，无需单独安装，整个操作简单易学。
✧菜单设置人性化，简便易操作
菜单设置方便易懂，极具人性化，整个操作简单，一目了然。
可以通过USB鼠标，直接点击菜单进行操做，所有功能只需轻轻一点，即可完成。
✧断电重启不丢失断电前录像
意外断电时，重新来电系统自动进入断电前工作状态，且能够完整保存断电前3－5秒的文件，决不会丢失录像资料。
✧中心电视墙采用专用的硬件嵌入式设备进行解码
监控中心采用本公司的嵌入式网络解码器。
该解码器采用独立的硬件结构和CPU，完全脱离PC模式，保证中心解码显示部分的稳定可靠运行。
控制采用控制键盘，操作更加方便。
第二章方案总体要求及可行性分析
一、项目概述和分析
小马村社区项目位于成都市高新区羊西线南侧，南隔摸底河与5400亩城市森林公园相望，东临土龙路，西侧与国腾科技学校及电子科技大学分校相对。
项目用地面积132.42万平方米，呈规则四方型，基地东西长约1400米，南北宽900米。
拟建成一个超大型的综合性社区，其中包括涉外学校、商业中心、文化活动中心、高档写字楼及酒店、涉外医院等配套设施；住宅总面积则超100万平方米，16万平方米体育公园及滨河公园。
根据社区的结构布局，主要分为9个住户小区和3处配套建筑群。
本监控系统的效果是监控社区内主要路口，通道以及其他相关地点的情况，以便人员能够迅速做出反应，消除或降低不安因素。
二、系统需求分析
●通过远程监视及时掌握网点的安全动态。
网点有报警时，监控中心可通过查看监视信息最快的了解现场情况，以便采取相应的措施。
监控中心通过实时监看，也可以发现网点的异常情况，并采取措施。
●实现前端无人职守功能。
在各个小区的监控点，实现远端监控，本地无需专人职守。
如有异常情况发生时，中心发出命令，保安或其他相关人员迅速做出反应。
●远程视频控制系统能将监控系统通过计算机网络使其能够到达桌面的计算机上，从而与信息管理系统和办公自动化系统融合在一起，更好的为管理服务，提高管理水平和效率。
●监控系统及资料的统一规范化管理。
远程数字监控系统实现后，所有的控制由监控中心完成，实现网点监控系统的统一规范化管理。
●网点的图像数据（200路图像）通过100M网络传输。
分析以上功能要求，除了具备通常监控所必须具备的录像资料保存、报警上传、远程监控及网络管理等功能外，相对一般的监控系统，该系统主要需要解决的问题为：
✧需要通过网络在后端（即中心）进行重要录像数据备份
该功能是需要通过网络，将前端的重要录像资料传输至中心，通过磁盘阵列进行再次和长时间的有前端录像数据的备份。
前端的重要录像数据主要包括：
重要监控点的所有视频（比如小区门口）和报警联动录像视频等。
该功能的实现除要求具备较好的网络状况外，还需要中心配置大容量高稳定性的磁盘阵列管理系统。
另为防止网络数据丢包的现象，前端的硬盘录像机必须采用TCP/IP的网络传输协议。
此外，在服务器上需安装专门的软件进行网络数据处理、磁盘阵列数据查询、调阅等操作。
✧需要同时在中心端实现对前端直观的监控
该功能是需要同样经过网络，在中心端配置解码设备，实现对前端所有
图像数据的解码，保证可同时监控所有网点的图像。
以上这些的功能均需在前端网点到监控中心带宽为100M网络的状况下实现。
三、系统可行性分析
技术防范产品的数字化已经实现，产品亦走向成熟，网络化的安全防范系统已经在国内外大量投入使用，因此，本项目在核心基础技术方面是完全可行的，主要是合理运用、科学集成的问题。
在本系统中，主要需解决的问题就是在有限的带宽条件下进行完整的图像数据传输，这不仅要求合理的带宽利用、网传数据的码流限制，还对中心软件的高度功能集成和数据管理有较高的要求。
涉及到本项目的关键技术如下：
⏹媒体的数字化技术：
国内媒体记录类技防产品早已走向数字化，从早期的MJPEG到MPEG-1再到MPEG-4（SP、ACE、AVC）均是非常成熟的数字化产品。
特别是MPEG4算法的成熟，给减少网络数据传输占用带宽提供了根本的技术保证。
⏹嵌入式技术：
经过多年的发展，系统级的嵌入式产品已经成熟并在多个领域获得广泛的应用，安防产品的系统平台已经出现了成熟的嵌入式产品。
⏹多媒体网络技术：
实时传输协议RTP/RTSP已经成熟，MSTP技术构建安全保卫的专用传输网络，结合前端设备的码流抑制（带宽控制）功能，可以实现安全保卫信息的实时传输，并与其他业务信息系统合理占用网络资源，发挥网络资源的最大效率。
四、不同方案的对比
1、各种不同方案的结构图及功能分析
A、前端网点电视墙，中心不设电视墙
这是一个两级系统：
前端网点和控制中心。
前端网点
前端网点主要由音视频输入设备、报警输入输出设备、信号处理设备（嵌入式硬盘录像机）、信号输出显示设备（电视墙）和信号远程传输设备（交换机）等构成。
其中，音视频输入设备主要是各种类型的摄像机和拾音器（或麦克风）等，它们主要负责从前端采集音视频信号，并输入到硬盘录像机进行压缩存储以及网络传输等。
报警输入设备主要是门磁开关和各种探测器，他们主要负责采集外部的一些异常信号，并向硬盘录像机提供报警输入信号。
而报警输出设备主要是声光报警器等设备，它们收到硬盘录像机提供的开关量信号后，给出声音或灯光等信号，提示值班人员立即做出反应。
信号处理设备指得主要是硬盘录像机。
它对输入的音视频根据设定进行压缩处理，并储存硬盘中。
信号输出显示设备主要是为了让前端人员实时监视现场场景，并根据现场情况或中心指示进行处理。
信号远程传输设备主要是交换机、网线等网络设施。
控制中心
控制中心主要由中心服务器、存储服务器、磁盘阵列、终端计算机和交换机等构成。
中心服务器和存储服务器都是一台高性能的计算机。
其中，中心服务器安装了大华中心管理软件，并把存储数据库设置在存储服务器上，由存取服务器控制磁盘阵列中的数据。
终端计算机主要是为了方面相关用户可以通过局域网或广域网访问中心服务器或者前端硬盘录像机，它既可以实时浏览前端相关监控点的情况，又可以对存储的数据进行回放等。
交换机主要是对网络传输的数据进行转发等操作。
优缺点对比：
优点：
a.实现容易。
在前端设置电视墙，当视频接入到社区监控室后，可以通过视频分配器，直接上电视墙。
b.系统稳定性高。
由于系统的监控主要是在各个社区完成，系统的正常运行不依赖与网络和中心解码设备，因此，系统运行稳定性也最高。
中心网络监控端主要是对前端社区监控的补充。
c.日后维护成本低。
由于系统稳定性高，且对网络和中心设备要求较低，所有，日后正式运营后，维护成本也较低。
缺点：
本方案的主要缺点是由于中心没有电视墙，因此，中心只能作为各社区监控的补充，无法事情前端社区监控的无人值守。
B、中心电视墙，前端无人职守
这是一个两级系统：
前端网点和控制中心。
这个方案跟第一个方案的区别在于电视墙的设置位置。
第一个方案，电视墙设在前端网点，直接通过硬盘录像机的BNC或VGA输出到电视墙上；而第二个方案，电视墙设置在控制中心，从网络传输的数据通过网络解码卡解码上墙。
该方案有可分为几种实现情况：
1、所以前端图像都在中心上电视墙；
2、有选择的部分图像上电视墙；
3、所有图像16分割上中心电视墙，并可对重点区域图像有选择的单画面上中心电视墙。
第一种方式，在理论上是可以实现的，但在现实情况中，基本是不可实现的，首先，假设每个社区有200路图像，9个社区图像都在中心上电视墙，那么中心电视墙需要的监视器几乎就是个天文数字，根本无法布置；其次，从成本上来计算，成本非常昂贵，且也没有这个必要。
第二种方式和第三中方式可看为一种，都是有选择的部分上电视墙，只是第三种实现方式又可以将所有图像集中到中心来监控，可以彻底实现前端的无人值守，因此，则如果选择这种方案，我们更倾向于第三种实现方式。
优缺点比较：
优点：
本方案的最大优点就是图像集中在中心监控室，因此，各前端社区监控室可以实现无人值守。
缺点：
a.建设成本高。
由于这种方案对网络要求很高，因此，每个社区和中心之间，基本都需要100M专网来实现图像的实施传输，对网络要求极高。
同时，中心解码设备，需要多台高性能PC计算机的支撑，同时，由于网络解码卡成本也较高，因此，整改系统的组建，就要比其他两个方案高的多。
b.运营稳定性过于依赖于网络稳定性。
如果网络一旦出故障，中心监控就可能陷入瘫痪状态。
同时，电视墙的稳定性也依赖于解码卡及PC计算机的稳定运转，一旦其中有设备出现故障，特别PC计算机本身稳定性不是很好的情况下，可能系统稳定性会较差。
c.日后维护成本较高。
由于系统设备添加很多，每种设备都存在不稳定因素，尤其是中心网络解码卡安装的高性能PC，如果24小时运行，很难保证PC机能够较长时间不出问题，特别是死机现象。
C、不设电视墙方案
这是一个两级系统：
前端网点和控制中心。
它跟前两个方案的区别在于电视墙的设置与否。
第一个和第二个都设置了电视墙，而第三方案没有设置电视墙。
它主要是使用中心管理器对有异常情况的视频点，进行监控、调度、指挥等。
而主要的视频点可以通过终端计算机进行监控。
优缺点比较：
优点：
本方案的最大优点就是节省成本。
缺点：
1、由于所有监控依赖于中心PC计算机来实现，没有电视墙，因此，不够直观，且也很难实现将所有图像监控；
2、功能不足，由于该方案没有电视墙，因此监控不够直观。
D、模数结合中心上墙
本方案跟第二个方案的主要区别是传输方式不同。
第二个方案前端到中心的传输是通过网络完成，而这里电视墙图像的传输主要通过光纤实现。
优缺点比较：
优点：
1、实现容易。
在前端设置电视墙，当视频接入到社区监控室后，可以通过硬盘录像机直接输出4个4画面，通过光纤传输到中心端。
2、系统稳定性高。
该系统图像传输采用光纤完成，抗干扰能力强，传输距离远，而通常的同轴电缆一般在500－800米，不适合远距离传输。
3、图像质量好。
从硬盘录像机输出的画面分辨率能达到D1即4CIF，而通过网络解压缩的画面分辨率为CIF。
4、中心集中管理。
可以在中心对主要视频点进行监控，便于集中管理，而有异常情况
发生时，中心统一调度，便于指挥。
缺点：
成本比较高。
硬盘录像机输出的矩阵视频信号采用模拟方式传输，传输前端和终端采用光端机，而中间传输网络使用光纤传输。
2、各种不同方案的结构图及功能分析
方案一：
前端网点电视墙，中心不设电视墙
方案二：
中心电视墙，前端无人职守
方案三：
不设电视墙方案
方案四：
模数结合中心上墙
方案号
方案一
方案二
方案三
方案四
前端无人值守
不可以，需人监控实时画面
可以
不可以
可以
监控路数
所有前端视频通道，主要是多画面与单画面相结合
所有前端视频通道，可以选择多画面与单画面相结合，也可以选择输出4个4画面视频信号
只能有限路数的视频，对重点地区监控
所有前端视频通道，中心可以选择输出4个4画面，也可以选择多画面和单画面相结合
中心集中备份
可以
可以
可以
可以
图像质量
直接从硬盘录像机输出，效果好
通过网络解码卡硬件解压，效果一般
通过客户端软件解压缩，效果一般，且路数受限
直接从硬盘录像机输出，模拟方式传输，效果好
设备成本
需要增加电视墙
需要增加相应路数的解码卡和高性能计算机，并需要电视墙
设备最少
需要增加相应路数的光端机，并需铺设光纤，中心需要电视墙。
人员成本
每个小区要派专人实时监控
中心集中监控
遇到紧急情况，调动人员处理，预防效果不好
中心集中监控
网络
10M网即可满足
100M网满足要求，对网络稳定性要求高
10M满足要求
10M网即可满足要求，对网络要求不高
稳定性
高
一般
一般
高
运营成本
稳定性好，运营成本低
由于设备较多，且系统过于依赖网络和PC稳定性，运营成最高
系统没有电视墙，过于依赖网络，运营成本较高
稳定性好，故障率低，运营成本低
总体评价
可以采用
可以采用
功能不足
推荐采用
第三章方案总体设计
针对小马村社区项目的通用和特殊的要求，我们专门根据实际情况设计了监控中心上电视墙，前端无人值守的方案。
一、系统结构图
整体结构图如下：
系统结构说明：
1、每个社区根据摄像机的数量配置相应数量的DH-DVR1604硬盘录像机。
根据所要中心上传的录像通道的数目，选择相关通道数目的光端机发射端。
2、每个社区均通过局域网与监控中心联网，可以实现中心与前端的图像或控制指令的传输。
3、根据中心需要上电视墙图像的多少，在中心端配置与前端相匹配的光端机接受端，图像可以直接上墙，图像画质高。
4、分部数据中心采用分布式管理系统。
配置一台主控管理服务器，安装专用的中心管理软件，对所有分控用户、图像监控服务器、进行统一管理。
二、系统结构说明
1、社区监控前端
社区监控前端主要由前端摄像机（包括球机，一体化摄像机等）、硬盘录像机、光端机发射端、云台镜头控制解码器、各种探测器、报警控制解码器、拾音器及其它可选附加设备等构成。
Ø监控前端的功能
a.将摄像机和拾音器采集的音视频信号进行处理（视频切换、多画面分割……），将处理后的模拟音视频信号数字化，压缩，并将压缩后的图像数据进行录像保存到硬盘或传输到监控中心。
b.前端的图像通过硬盘录像机的矩阵或多画面功能，通过光端机直接传输到中心，在中心上墙。
c.在监控前端，操作员能手动选择切换本地的任一摄像机作为监视视频源；能控制该监控前端的所有云台、镜头及灯光等设备。
接收监控中心的远程指令，根据指令要求切换视频源或对云台和镜头等监控设备或其它开关设备进行控制。
d.自动报警，监控前端无论处于何种状态，当该前端的某一监控点有报警信号时，自动将视频输入切换到该报警点，并立即把报警信号及图像传送到监控中心，监控中心启动硬盘录像。
2、通讯网络
Ø网络结构
a.远程监控前端的硬盘录像机通过百兆交换机连接在一起，所有监控前端需要传输到监控中心的数据，经过交换机后，通过各社区和监控中心之间的百兆网络传输到监控中心。
b.监控中心本地监控前端通过交换机，接入中心图像监控局域网，不需任何其它协议转换设备。
c.需要在中心上墙的图像，直接通过光纤传输到中心，画面质量好
网络性能
a.网络硬件设备采用先进的进口设备，确保稳定、可靠与安全，具有强抗干扰能力。
b.网络结构具有良好的可扩展性，可以根据日后的需要灵活地增加配置。
网络提供多种方式的接口，可方便地与现有设备相连，避免资源浪费。
3、监控中心
监控中心由中心管理服务器、图像监控系统、以及监控客户终端组成。
Ø中心管理服务器
中心系统服务器是监控中心的核心，由高性能微机或服务器担任，配置监控中心系统服务软件。
系统服务器主要完成以下任务：
a.处理多个监控客户终端的任务调度。
b.监控终端用户访问控制。
c.报警处理。
d.系统数据库管理。
Ø图像监控系统
图像监控系统由光端机、光纤、电视墙组成，它实现了整个网络的集中显示功能。
音视频信号通过光纤传输到监控中心，可以实现图像直接上墙。
Ø监控客户终端
监控终端微机配置在主控机房、调度室、主管领导办公室和其它相关单位，安装图像监控用户端软件。
监控终端用户必须由系统管理员在系统数据库中注册，根据职责授予不同的权限和控制优先级。
用户通过用户名和口令登录系统，在系统管理员授予相应权限的情况下，具有以下功能。
a.图像监视
b.远程控制
c.录像查询等
三、系统实现功能
✧远程图像传输
该图像监控系统通过硬盘录像机接口输出，为实现远程图像传输，采用光纤作为传输介质。
远程监控前端的图像视频信号也由嵌入式硬盘录像机采集压缩成数字信号，经LAN接口传送到监控中心。
监控中心本地监控前端可由硬盘录像机直接接入系统局域网，图像数据通过以太网或光纤传输到客户终端。
✧远程设备监控
监控客户终端得到控制权后可以对各个社区监控前端进行远程控制。
如视
频切换操作，选择监视不同监视点的图像；控制云台转动选择监视区域对象；调节摄像机镜头改变监视范围和观察效果；可选择多画面显示传输，以便对现场多个监视点进行综合监视；可以对现场的数字或模拟量，如红外探测器、门禁开关、温感等进行监控，还可以对指定的现场设备开关进行控制等。
✧视频动态检测
大华硬盘录像机具有视频动态检测功能，可以实现对每一个摄像机实现动态图像检测。
✧远程报警及联动控制
社区监控前端的大华硬盘录像机，每台16路硬盘录像机都有16路报警输入，6路报警输出。
当监视点发生报警时，系统自动启动各种对应的联动设备，并将视频切换到相应的摄像机，开启灯光，自动录像。
监控客户终端发出语音报警提示。
✧录像与回放
1、系统录像有四种方式：
定时录像、动态检测录像、报警联动录像、手动录像
2、录像检索及回放
⑴检索录像检索可以在本地进行，也可以在远端客户端上进行。
录像检索可以根据不同的查询条件如时间日期、监控前端名、通道号、录像类型等。
⑵播放检索到相应的文件后，可以在本地监视器上回放，也可以在监控终端上回放。
大华硬盘录像机支持两路同时回放，这样可以比照同一时刻不同录像之间的关联性。
✧画面轮巡
监控中心，本地监控前端以及各监控客户终端都可以选择轮巡功能，监视画面自动在同一监控前端的不同摄像机之间或多个监控前端之间按序轮流切换。
✧多画面监视
系统在同一客户终端上既可以同时监视某一台主机的多画面图像，也可以同时监视分别来自四台不同主机的图像。
✧多对一功能
多个监控客户终端可以同时对某一监控前端进行图像监控。
✧报警布防、撤防
报警的布防和撤防包括报警点位置、报警设备类型、摄像机号及联动动作等设置。
所有报警点必须布防，系统才在报警信号发生时作出响应可以根据需要在不同时段布防或撤防。
报警设备类型库和联动动作库都可以编辑修改或添加新项目。
✧安全保护功能
通过网络对远端站点的访问实行两级保护：
首先，对远端访问的用户必须事先进行注册，系统管理员授予相应权限；其次，开始通信时需要使用口令登录，并且同一时刻只允许同一用户登录一次。
四．中心设备
监控中心首先需配置端口足够的交换机，该交换机需支持100M/1000M网络，推荐采用cisco品牌。
中心同时配有和前端相匹配的光端机接受端，这样可以实现前端视频直接上墙。
1、中心硬件部分
主要配置的硬件设备如下图中所示：
说明：
Ø管理服务器部分：
管理服务器和存储服务器实际上组成了分布式的管理系统。
管理服务器上安装一级中心管理软件，主要实现对全网的安全管理（用户权限分配、登陆认证等）、日志记录、配置管理。
Ø报警管理部分：
报警管理部分主要包含报警管理主机和各客户机。
报警管理主机以电子地图的方式显示全网内所有监控点的报警状态，包括开关量报警、视频信号丢失报警、移动侦测报警、外部传感器报警、设备运行状态报警等多种报警信息。
当报警发生时，自动将报警信息上传给管理中心服务器，同时以语音、图形及文字的方式提示中心值班人员，直到人员干预解除报警，所有报警信息同时生成日志记录到服务器和报警主机中，方便以后查询和检索。
报警管理主机上安装报警客户端软件，通过管理服务器将各种报警信号通过报警管理主机显示和处理，在报警管理主机和中心管理服务器上
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