XX监狱安防系统深化设计方案.docx

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XX监狱安防系统深化设计方案

XX监狱二期安防系统

深化设计方案

2014年8月

第一章.项目概述

XX监狱于2013年建设了一期安防系统工程项目，通过建设网络系统、部分视频监控和周界系统，提高了监狱安全防范水平，为推进XX监狱安防信息化建设奠定基础。

1.1.建设原则

XX监狱信息化工程建设遵循以下建设原则：

1.坚持标准、宁缺勿滥原则。

通过提高资产的购买成本来降低资产购进后运营和维护的费用。

在受即有资金约束的情况下，可以通过减少设计数量以确保产品质量。

2.统一规划、分步实施原则。

各参建单位、部门须按本方案的统一规划，协调好各自的参建工作，按步骤、分区块的实现各参建目标。

3.建用并举、以用促建原则。

坚持建设与应用并重，加快形成监狱信息系统“边建设、边应用、边改进、边完善”的协调发展机制，切实提高湘南监狱信息化工作实效。

4.突出重点、急用优先原则。

以“监狱安全防范与应急指挥系统”及“办公自动化系统”为建设重点，对于急需的建设内容予以优先建设。

5.强化管理、安全保密原则。

坚持管理与安全并重，以管理手段为抓手，制订并落实好信息安全分级保密制度，强化监狱信息安全建设。

6.经济实惠、量力而行原则。

充分利用已有资源，避免重复建设，力求减少浪费。

在受即有资金约束的情况下，选择实效性强的项目先行建设。

1.2.总体设计

XX监狱信息化工程建设重心已经逐步倾向于业务系统建设，将着重考虑对狱内各种涉及内部管理、安全管理的业务系统进行有效融合，充分体现多业务系统间的有机联动、数据共享与综合管理；实现统一身份认证平台、统一通信平台；满足管理人员、应急指挥人员、系统维护人员、干警等不同人群的使用要求；通过数据、联动、接口三个方面实现多种安防应用系统、各种信息系统的接口及应用整合；将二维失量图片、二维失量地图数据与三维电子全景地图进行整合从而可以以不同表现形式、不同维度反应不同业务的具体情况，从而提高系统实用性，有效应对各类突发事件。

XX监狱安防集成平台具体实现如下功能：

1.可实现基于电子界面上的交互视频操作，获取视频监控系统的实时视频流、实时存储流，如视频控制、多画面监视、多画面轮巡、控制优先权机制、录像与回放、点播、录像抓拍、模糊查询、摄像机的主动及被动联动应用；

2.周界报警系统的报警信息，可实现图形化显示方式与电子地图进行交互显示，可与联动系统进行关联。

周界报警具有一定的防区定位功能时，可实现周界报警的视频定位联动功能，并通过声光、语音方式进行提示或通知；

3.对区域内带有GPS或WIFI、RFID区域定位装置的移动物体、车辆、人员进行定位跟踪及相关联动控制管理；

4.对于报警按钮、电网报警、探测报警等报警系统的紧急报警信息，并通过声光、语音方式进行提示或通知，可与联动系统进行关联，并可实现周界报警的视频定位联动功能；

5.实现干警在监狱内的电子巡更查询管理，巡更点可以与摄像机关联匹配，以及巡更信息进行查询、作业分析。

保障监狱及干警工作的安全性，并提高工作效率；

6.视频监控子系统可以和监狱内的门禁子系统实现联动，只要有人刷卡，将自动抓拍现场图像，并启动录像存储，及时记录人员进出的信息，为每一条门禁的进出记录留下实时的图像与视频资料。

对于非法入侵事件，如门长时间没有关闭、多次输入密码错误、对门禁系统进行恶意破坏等，门禁系统会发出报警信息触发监控系统的一系列联动操作；

7.实现分控中心和所属监区犯人之间可视监听、对讲、广播；也可和监控系统联动实现总控中心与分控中心、监舍实时可视监听、对讲和广播；

8.通过平台组件实现对大屏幕的显示内容和位置任意切换实现监控中心大屏幕显示墙控制；

9.对人员进出监狱的信息统计，大大提高了管理员对监狱人员信息的管理效率；

10.具有对LED屏幕的信息发布、管理等功能，可远程修改、发布功能；

11.对 UPS运行情况、出入电压、室温、湿度等环境进行检测，并对空调、UPS集中管理控制，统一接入平台，实现网络化管理模式；

12.利用计算机巨大的存储空间存放大量的各种格式的声音文件，专用的广播管理软件按照事先安排好的计划准确无误的执行各项广播任务，实现播放时间、内容的智能控制目的，取代人工操作；

13.实现关押人员与亲属会面时的会见状态实时显示、同时获取实时监听信息，并可进行记录查询和保存下载；

14.可采用三维地图全景、二维地图、GIS地图等多种地图模式，提供系统的地图定位、智能联动、智能跟踪分析等业务的地理信息数据支持。

可以将各种终端资产（前端设备）在电子地图上进行实地标注，使之在操作界面中能够直观的表现，能够在高级联动分析应用时提供基础数据支持；

15.可实现围绕监控，指挥，调度，会议，通讯等各种功能合一的多媒体调度平台，根据警情类型自动或手工调出应急预案，并显示预案相关的详细调度信息；

16.针对机构软硬件使用运行的监测管理，如安防监控摄像机、DVR、门禁设备、报警主机、电网设备、服务器等硬件设备，及服务状态、平台系统组件、网络、故障、异常等软件故障；

17.通过平台对人员进行排班管理，由指定人员可以增、删、查、改部门，可指定排班人员，系统管理员可以查看，注册，修改和删除系统用户，对用户的权限进行管理，可查询各类排班信息，并生成数据报表和图形报表；

18.根据设定的时间、日期等对一段时间内系统生成和传输的数据（如报警数量、设备状况等）进行统计、分析，并生成EXCEL统计报表供管理人员打印保存的管理软件为数据统计报表模块，可以对平台系统的各个数据流进行监测统计；

19.实现在线督查，对于有举报或专项检查中，可结合现场突检，可在线对所风所纪进行检查，达到隐蔽、突然的目的；

20.实现网络远程提审，提审结束将音视频文件存档保存，远程打印审讯笔录，提审民警可在网上调阅相关资料，调档记录保存；

21.网上办事大厅，实现监管场所会见、参观、咨询、代办购物、存钱等工作的网上申请、办理，方便被监管人员家属和群众使用；

22.实现勤务功能，领导可以在线审批警员请假申请，结果在线通知请假人。

1.3.系统架构

软件平台架构设计，从根本上决定了系统所能提供的业务服务的规模和水平。

监狱安防集成平台采用了基于事实上的工业标准的J2EE平台和SOA面向服务的架构，是被反复证明的目前最强壮、最高效、最具伸缩性和业务扩展能力的平台架构之一。

以“高内聚、松耦合”设计原则和顶层模块化设计的思想组织应用系统的内部结构，确保系统符合信息技术发展的趋势并适应未来应用动态升级的需要。

系统支持从Windows、Linux和多种Unix操作系统、各种主流Web浏览器、中间件、数据库产品以及其他第三方标准中间产品的开发和运行环境，具有很强的环境适应能力。

平台架构遵循从下而上分为五层：

支撑层、接入层、处理层、应用层及展示层，分层设计使平台可以完美的支撑和扩展监狱内的各类业务。

平台总体架构如下图所示：

系统支撑层

第一层为系统支撑层，是控制其他程序运行，管理系统资源并为用户提供操作界面的基础支撑层，包含软件平台和硬件平台。

软件平台由操作系统、数据库、中间件和基础应用框架组成。

平台支持目前通用的Windows操作系统，包括WindowsServer2003、WindowsServer2008、WindowsXP、WindowsVista和Windows7等，另外还支持Linux操作系统。

平台包含MVC框架、缓存机制、工作队列、事务管理、会话管理、对象映射、安全机制、消息服务等J2EE应用开发，关系数据库、文件数据库、多媒体数据库等组成的综合信息资源库，以及Web应用、地图引擎等服务中间件，并对其进行科学合理的封装。

硬件平台包括服务器、终端、网络和存储等基础硬件设备。

设备接入层

第二层为设备接入层，是完成各业务应用所必需的组件。

模块化、网络化的设计理念，使各接入设备与硬件平台、软件平台合理联动，实现监狱安防的业务应用。

设备接入层包括视频监控需求的硬盘录像机、网络摄像机、解码器、电视墙、视频服务器、视频综合平台、智能分析仪，告警需求的报警主机，门禁控制需求的门禁巡更主机，对讲需求的对讲主机，周界控制需要的电网主机，广播需求的广播设备以及其他相关设备等各类业务场景的接入设备。

另外平台还支持其他平台或第三方平台的接入，如狱政管理系统、系统运维平台、门禁巡更平台、GIS平台、三维地图平台、服刑人员信息系统、监狱短信系统等，更加方便于监狱管理。

中心服务层

第三层为中心服务层，浓缩视频监控核心技术的基础服务平台，基于接入层设备及支撑平台，将设备行为封装为服务模块，通过部件化服务模块的合理组合，实现不同的上层应用需求，简化了上层应用的开发，缩短了定制周期，为监狱安防集成平台提供核心服务和逻辑支持。

服务模块运行于软件服务端和数据库等，可以加载各种软件功能套件。

服务模块包括视频管理服务、视频分发服务、认证管理服务、视频转发服务、视频存储服务、视频接入网关、短信接入网关、外设接入网关、系统校时服务、内容管理服务、键盘代理服务、接处警中心服务、狱政服务、电视墙管理服务、事件分发服务、统一管控中心、地图服务等。

业务应用层

第四层为安防集成业务应用层，在一个统一的安防应用集成软件框架之上提供各类基本业务应用及核心数据管理配置，为监狱多安防业务应用提供统一的接口。

该层分为基本业务应用和核心数据配置与管理。

基本业务应用包含基础安防应用、业务实战应用和狱务审批管理应用等。

进一步划分包括视频监控、录像回放、标签回放、电视墙控制、报警中心、网络对讲、地图应用、广播应用、值班管理、门禁应用、在押人员信息、智能管理、信息发布、日志查询、下载中心等。

核心数据配置与管理包括组织管理、用户管理、资源管理、人员管理、日志管理、服务管理、录像配置、报警配置、值班配置、地图配置、系统配置等。

用户界面层

第五层为用户操作界面层，用户界面层同时支持B/S客户端、C/S客户端及触摸屏等。

监狱安防集成平台满足多部门对视音频数据、报警数据、信息数据的共享需求，可根据各使用部门不同的应用需求，采用自定义针对性的用户界面。

通过授权，各部门可实现视音频资源、报警信息资源及其他信息资源数据的共享。

安防集成平台的集成业务范围，包括：

视频监控系统、会见系统、监仓对讲系统、公共广播系统、周界报警系统、门禁管理系统、紧急报警系统、应急指挥系统、定位跟踪系统、指挥中心大屏幕显示系统。

由于一期建设已将视频监控系统（重点区域覆盖）、会见系统、监仓对讲系统、公共广播系统（重点区域覆盖）、紧急报警系统、指挥中心大屏显示系统建设完成，因此二期不做为建设范围。

二期建设内容为综合布线系统、信息网络平台、视频监控系统、公共广播系统、门禁管理系统、应急指挥系统及自动化办公系统及内部网站系统。

第二章.综合布线系统

2.1.系统建设概述

XX监狱数字安全防范系统按照《监狱监控系统建设规范》要求及XX监狱新建的各监舍、办公楼、习艺楼、教学楼、伙房、接见楼、培训楼、医院、AB门等建筑群及各建筑物内的分布情况，按XX监狱的应用需求，从综合布线的重要性、长远性、可扩展性以及所采用的综合布线系统产品的特点而设计。

本次建设的布线以满足计算机网络通信、语音通信、各弱电系统的联网通信及网络视频传输为主。

本次将结合一期的综合布线系统，对二期新建和扩容的系统补充布线，主要包括各监舍、办公楼、习艺楼、教学楼、伙房、接见楼、培训楼、医院、AB门等区域。

2.1.1需求分析

整个XX监狱的综合布线系统是一个模块化、灵活性要求较高，能够支持现有各种网络结构及协议，同时兼顾综合布线系统的发展和网络技术的发展的智能型楼宇布线系统，本工程综合布线系统设计为标准的综合配置系统，使信息能准确、高速的在各种型号的终端设备之间传递，提供各种网络信息服务，保证其现代化通信的要求，必须支持现在以及未来语音、数据、视频会议、控制等信息高速传输的要求，提供向信息化、数字化、网络化奠定基础。

根据XX监狱的建筑设计和监狱监控系统建设规范，设计XX监狱主干网络传输10Gbps、交换到桌面的网络传输1000Mbps；为满足将来扩展的需要，主干光纤配置应有冗余、备份；语音、数据的信息点功能可随需要灵活调整；综合布线系统可兼容不同厂家、不同品牌的网络设备。

2.1.2设计目标

为保证XX监狱综合布线系统的先进性、适用性、稳定性和可靠性，并适应未来计算机网络快速发展的要求，在本次设计中主干光纤可支持10000Mbps以上的网络数据传输速率，水平6类电缆可支持1000Mbps以上的网络数据传输速率；建议选用高品质的布线产品。

这样易于网络升级，避免系统在短期内步入技术落后的淘汰周期，最大限度地保护用户投资。

选择先进、高品质的综合布线产品，以高的性能指标、好的工艺性能确保综合布线系统能够满足智能化系统应用的要求；使用光纤作为系统主干，冗余配置，提高系统宽带并防止电磁干扰，适应未来发展；选用星型的拓扑结构，支持各种形式的网络应用；

综合考虑各智能系统对综合布线系统的要求，为数字安全防范系统集成提供传输通道；具有开放式的结构，能与众多厂家的产品兼容，具有模块化、可扩展、面向用户的特点；能完全满足现在以及今后在语音、数据及影像通信方面的需求，能将语音、数据与影像等方面的通信融于一体，可应用于各种局域网络（LAN）；能适应将来网络结构的更改或设备的扩充；

2.1.3系统方案设计

本次综合布线系统采用星型拓扑结构，共分成五个子系统，即：

工作区子系统、水平子系统、管理区子系统、建筑群子系统、管理间子系统。

通过不同的跳线管理可支持各级网络结构，既易于信息的统一管理又可满足不同区域内所有可能出现的应用需求。

本次布线分为二级星形的逻辑结构，第一级的中心节点是位于办公楼网络机房内的总配线间，第二级的中心节点是每栋楼的弱电井或分配线间；第二级的中心节点办公楼部分是每层二个分配线间。

监狱内主干：

从中心机房到接见楼、习艺楼、教学楼、禁闭室、伙房、医院、AB门等均采用室外8芯单模带铠光纤连接。

光纤的配置具有冗余备份，以满足将来扩展的需要。

第三章.计算机网络系统

3.1计算机网络系统

3.1.1系统概述

计算机网络系统（CNS）是以网络技术为依托，将分布在不同地点的计算机、终端、外部设备、服务器等设备，通过网络设备和通讯线路连接起来，在网络通讯协议和网络操作系统控制下，实现信息传递、资源共享的系统。

3.1.2业务需求

本次XX监狱计算机网络系统要求建立覆盖医院、禁闭室、接见楼、教学楼等范围内的局域网络，随着网络新技术的出现和多种新业务（数字监控、视频会议、心理咨询等）应用的拓展，原有的计算机网络应用的范围扩大了，必须能够支持传递数据、视频和语音数据。

要满足所有子系统数据信息（数据、语音、视频）的高效传递，满足业务功能系统的集成与应用，并能实现全监所有联机终端（个人电脑、领导桌面终端、上级管理部门终端、其他相关业务机关（如驻监武警部队）终端）之间的数据传输与管理。

另外，网络系统要能满足未来应用的扩展和部署，具有可维护、可管理性，符合安全要求。

3.1.3技术路线

网络系统设计时，要选择合适的网络拓扑结构，采用能够满足未来业务应用的组网技术，选取适合应用要求的网络设备，充分考虑网络安全和管理要求。

组网技术

目前，网络组网技术主要分为以太网组网技术和ATM局域网组网技术。

从组网技术的先进性、成熟实用性和经济性角度综合考虑，结合省局网络管理规范、网络应用需求、建设成本和目前建网的主流技术，采用以太网组网技术，主干采用万兆或千兆，桌面采用千兆或百兆技术。

3.1.3.1隔离技术

隔离从广义上讲分为物理隔离和逻辑隔离。

实现隔离的方式有多种，如：

通过代理服务、网关、虚拟网络（VLAN）、软硬防火墙的隔离方式为逻辑隔离；通过网络设备和布线层面实现的隔离为物理隔离。

只有通过网络设备和布线层面实现的隔离才是真正意义的隔离。

监狱内网与监狱外网和服刑指导网在网络设备和布线层面实现物理隔离，即独立的布线系统与网络设备。

对监狱存在一些需跨监狱内网与监狱服刑指导网的应用（如某些监狱使用罪犯进行超市购物管理，以及罪犯进行远程网上心理咨询应用等），原则上只允许挂接在服刑指导网上，如果需要与内网的数据进行交换则需要做数据同步接口，可采取一天一同步等方式进行手工同步。

3.1.3.2QoS管理

QoS（服务质量）是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术，当网络过载或拥塞时，QoS能保证重要业务不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。

在网络中出现以下情况下需要进行QoS管理：

Ø应用对延时、丢包、抖动等参数非常敏感

Ø在网络中总有一些诸如传输时延、处理延时、CRC错误之类不可调整的因素存在

Ø在网络中还存在如缓冲延时、丢包率等和链路有关的因素存在

Ø在绝大多数的网络中都存在一定程度的拥塞

Ø不能总用增加带宽的方式来解决问题

因此对于监狱计算机网络系统需要进行QoS管理，那么如何进行QoS管理，需要首先了解几种主要的流量管理技术。

Ø动态带宽分配：

动态带宽分配主要用于控制EPON中各个ONU的上行带宽。

Ø流分类：

依据一定的匹配规则识别出对象。

Ø流量管制：

通过policing、shaping等机制进行流量管制。

Ø优先级与队列的影射：

依据数据包的优先级进入不同优先级的出口发送阵列。

Ø队列调度：

队列调度定义OLT和ONU中输出队列发送时调度的策略。

Ø拥塞管理：

将报文放入队列中缓存，并采取某种调度算法安排报文的转发次序，通常作用在接口出方向。

QoS的工作

Ø提供客户定制的服务质量保证

Ø提供网络流量的监管和整形技术

Ø提供网络拥塞的避免和处理技术

流的优先级示意图

端口限速示意图

可考虑按VLAN号来将各种应用的数据流量进行标识，然后再进行优先级的排序。

比如各种应用流量可能的优先级是：

报警

门禁

视频会议

监控

对讲

广播

其它业务系统。

即当网络流量过大时，当带宽出现短时间的拥塞时，流量的优先级就按此顺序进行排列，即报警的数据最优先通过，门禁次之，接着是视频会议、监控、对讲、广播和其他业务系统。

只有合理的实现QoS管理，才能保证网络的通畅性和稳定性。

3.1.3.3设备结构

网络系统由网络平台、系统主机、软件平台组成。

网络平台由主干交换机组（核心层）和桌面接入交换机群（访问层）构成，在逻辑上通过VLAN（虚拟专用子网）技术根据功能要求划分子网；系统主机包括数据库服务器、业务应用文件服务器以及WEB应用等相关服务器；软件平台包括系统软件和应用软件，系统软件主要有网络操作系统、数据库系统、网管系统和网络防病毒软件系统等，应用软件主要有办公自动化系统和各种专项及综合应用系统等。

3.1.4系统设计

监狱计算机网络是为监狱安防系统应用提供通信网络应用的重要基础设施，根据《全国监狱信息化建设规划》及监狱电子政务、安全防范和应急指挥、服刑人员改造等方面的需要，总体上规划建设监狱内网、服刑指导网和监狱外网这三个相互隔离的网络。

●监狱内网

主要为监狱的监控、报警、监听、门禁、办公及各项业务管理应用系统提供通信支撑平台。

该网络将延伸到监狱机关，以及监区和分监区民警职工办公区，并接入全省监狱内网网络中，从而在全省范围内形成一个网络互联互通的基础内网网络平台。

●服刑指导网

凡是以罪犯自助使用形式存在的计算机，只能接入该网络。

如罪犯进行狱务公开查询的触摸屏、浏览服刑指导网站的计算机、与民警进行远程心理咨询的计算机等。

●监狱外网

主要用于监狱民警职工接入国际互联网，进行信息查询等工作。

也用于部分罪犯在民警控管下，进行互联网上进行远程会见等应用时的网络接入。

3.1.4.1路由方案

根据监狱局域网的网络结构以及所选择的网络设备，考虑在核心交换机与接入交换机之间运行路由协议，而采用三层交换网络。

●路由协议的选择

路由协议包含两类：

内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）,内部网关协议包括RIP和OSPF,外部网关协议包括EGPHEBGP等。

监狱网络作为一个独立的网络系统，使用内部网关协议IGP（InteriorGatewayProtocol）,目前使用最广泛的路由协议有OSPF（OpenShortestPathFirst）、SR（StaticRoutes）等已形成国际标准的协议，考虑到运行维护的便利性，OSPF为IETF标准路由协议，开放性比较好，而且可供工程技术人员参考的资料丰富，未了保证系统的互通性，应该选用国际标准的、先进高效的OSPF动态路由协议作为骨干网互联协议。

●路由区域划分

OSPF的区域划分的基本原则如下：

每个区域内路由器不超过100个，

每个路由器接口的相邻路由器不超过60个，

每个路由器所属区域不超过3个，

所有区域必须物理地连接到骨干区域。

3.1.4.2监狱内网

监狱内网是以核心交换机为中心，在每栋建筑物设置一台汇聚交换机，与核心交换机直接连接，再通过光纤将楼层接入交换机与汇聚交换机进行连接，从而形成多层次的网络体系。

内网采用三层交换机为核心交换机，汇聚层交换机采用三层的交换机，接入交换机采用二层的VLAN隔离，从而形成VLAN隔离的局域网。

核心交换机与接入交换机之间进行路由交换，并在核心交换机和接入交换机上划分VLAN。

汇聚交换机可以同建筑物内多台接入交换机进行堆叠。

●边界接入：

设置边界接入路由器，该路由器已由省局直接提供，边界接入路由器与监狱内网核心交换机直接相连，也可在接入路由器与监狱内网核心交换机之间安装防火墙、防毒墙和抗攻击等安全防护设备。

●核心层：

监狱内网是以支持三层交换和VLAN功能，并带网管功能的交换机为核心的局域网。

本次系统选择的是高端多业务路由交换机（一期已有），自带两个交换路由引擎，自带万兆接口。

二期扩展需24端口千兆以太网电接口模块。

●汇聚层

汇聚层交换机与核心交换机之间通过光缆联接，支持三层路由交换模式。

本次系统推荐选择增强型IPv6强三层万兆以太网交换机产品，支持VLAN，自带网管功能，通过光纤与核心层交换机万兆接口相连；配置24个千兆光接口模块，提供接入层交换机的接入。

●接入层

通过光纤与汇聚层交换机相连。

本次系统推荐选择智能弹性以太网交换机产品，接入层交换机接入各信息点，如网络摄像机等，支持百兆或千兆速率。

各种交换机的配置情况：

●内网核心交换机

一期安防系统工程中已配一台高端多业务路由交换机，配置为设备主机1台，每台配置双冗余电源，双引擎，万兆光口2个，千兆光口24个，千兆电口24个。

原有接口已不能满足二期安防系统工程项目建设的需求，需将千兆电口增加至96个。

●汇聚交换机

作为汇聚交换机，其主要的接入设备本楼层接入交换机，根据下面接入交换机的流量计算，单台接入交换机上行流量为96M以上，下行流量可达128M，因此需配置10/100/1000Base-T光口；总上行流量可达96*6（接入交换机数量）=576M，需配置1000Base-T光口。

用光纤与汇聚交换机相连。

综上所述，结合现场实际情况，汇聚交换机配置为增强型IPv6强三层以太网交换机，主机1台，固定光口端口个数26个（含上行光口数2个）。

●接入交换机

作为接入交换机，其主要的接入设备为960P网络高清摄像机和分控中心的操作电脑，单台摄像机的码流为4M，因此需配置10/100Base-T电口连接监控设备；分控中心操作电脑为一机双屏设计，可支持2*16画面（主码流）显示，码流可达2*16*4=128M，因此需配置10/100/1000Base-T电口；上行端口需用光纤与汇聚交换机相连，因此需配置1000Base-T光口。

综上所述，结合现场实际情况，接入交换机配置为24个10/100Base-T电口连接监控设备,2个10/100/1000Base-T电口连接其他应用接入交换机（接入电脑、门禁、对讲、广播等