互联网+智慧校园技术方案建议书解决方案.docx
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互联网+智慧校园技术方案建议书解决方案
互联网+智慧校园
技术方案解决方案
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图目录
表目录
1背景和需求
1.1概述
校园信息化历经了计算机房、校园网、数字化校园网几个发展阶段，根据当前的信息化的形势，又形成了新的需求。
支持区域化教学，将学校融入区域教育云；
需要建设高速、可运营、有线无线一体化的校园网，支持向IPv6的平滑升级；
利用RFID、视频监控等感知技术，实现校园环境管理的数字化，通过校园应用平台，提供丰富的信息化服务；
提供融入学校各个领域的、丰富的服务应用，实现应用服务与智能感知网络、以及IT业务与CT业务之间的即时协同与深度融合。
作为新世纪新型的学校模式，数字校园是校园信息化和安全建设的高级阶段。
是以数字化的方式来体现我们的工作、学习、交流与管理的校园生活，是一种全新的生活学习和管理模式。
因此需要一种新型的网络化安放系统，实现学生管理、校园监控、消费管理和教学管理的无缝融合。
同时校园存在面积大、场地分散、管理人员少、校内人数多、学生安全防范意识差等特点，学校中的教学楼、食堂、运动场、实验室等公共场合都存在着不同程度的安全隐患。
由此可见，传统的学生入校管理、校园监控和应急方式难以适应新形势下校园建设的需求，因此需要建设一种基于网络方式的、紧密贴合校园教学管理需求的校园综合系统。
1.2校园信息化需求演进
1.2.1安全需求
2010年4月28日下午3时左右，广东省湛江市下辖雷州市雷城第一小学发生凶杀案。
一名男子冲进校园，凶手持刀砍伤18名学生和1名教师。
2010年4月29日上午9时40分，江苏泰兴市泰兴镇中心幼儿园发生一起伤人事件，一名男子持刀冲入校园，砍伤31人，包括28名幼儿、2名教师、1名保安，其中5人伤势较重，有生命危险，
2010年4月30日上午7点40分，山东潍坊一男子闯入校园打伤5名学生后自焚，山东省潍坊市坊子区九龙街道尚庄村村民王永来强行闯入尚庄小学，用铁锤打伤5名学前班学生，然后点燃汽油自焚。
王永来被当场烧死，5名受伤学生目前无生命危险。
频发的校园血案，令国家机器迅速动员起来，校园安全由社会问题甚至上升至政治层面。
从目前屡次发生的校园血案来看，校园安全建设尚不完善，亟待加强。
神探李昌钰在提到校园安全问题时曾说过，在美国枪支泛滥，几乎每年都有校园枪击案发生，美国对校园安全防范措施，首先在硬件上，有很多监控摄像头，还有很多的电子大屏幕，并且各个学校之间是互相联网的，如果一个学生发生意外，大屏幕会显示出来，校内的手机上也会收到警告，其他学校也会马上知道而做出防范，就能避免凶手造成更大伤害。
1.2.2承载基础
稳固的承载网络基础是整个学校信息化建设的基础，决定了学校未来信息化建设的档次。
为保证保证高可靠性和校园信息化模范效应的前提下，必须具备5年左右的前瞻先进性，硬件支撑平台需要实现7x24x365持续不间断运行，主要体现在以下方面：
极高的可靠性--：
生活、教学、管理均全面依赖于信息化，网络故障，其经济损失、社会影响不可估量。
系统稳定可靠性--至少需达到99.999%以上，同时具备极短的故障恢复。
普通网络自愈能力均在秒级，但几秒故障中断，会造成整个信息化业务系统全面重启，对各类高实时性业务有重要影响。
接入可靠性：
随着无线校园能够为现代化教学、联合办公等提供条件，校园WLAN覆盖成为热点建设并且规模不断扩大，和校园的有线承载网络结合，保证接入终端的网络高可用性
故障恢复--故障恢复时间需控制在100ms以内，故障恢复不能影响各业务系统正常运行，不影响用户的直接体验。
校园基础网络平台要具备稳定可高的特点，包括：
高可用的核心平台、安全的网络出口、安全接入、有线无线一体化网络，通过打造高性能安全的网络才能提供用户高效的办公环境。
1.2.3简易管理
应用的发展、网络的扩充都带来了管理内容的增加，但是校园网络管理人员并没有相应的大规模扩充，因此对设备进行统一管理、在管理流程上简化操作、易操作的管理平台是中小学管理人员的需要。
1.2.4小结
校园的信息化网络需要网络架构平滑演进，得益于校园网二、三层分离的组网架构，可轻松实现有线/无线一体化组网、统一认证，软件支持向IPv6平滑升级，从而避免了网络升级换代带来的重复建设和高成本投资。
同时，新一代校园网络建设需要融合IT与CT、整合云计算与物联网等技术。
基于区域化教育云平台，客户可以快速地实施各种校园应用系统的部署，并实现跨系统间的信息共享与即时协同，为用户提供方便、快捷、融合的综合信息服务。
随着云计算、物联网等新技术的迅速发展与日益成熟，通讯根据校园信息化的迫切需求，提出了“智慧校园”解决方案。
2智慧校园信息化系统简介
2.1智慧校园承载网络
在建设智慧校园的同时校园网络基础平台能否满足今后的应用呢？
网络基础平台的稳定性如何，是否能够顺畅保证各种业务的正常运行？
我们的网络基础平台应该怎么建设和完善？
要使基础网络平台在满足业务系统的应用，在建设基础平台的过程中我们需要考虑如下几点：
办公区域、计算机教室、电子阅览室、多媒体录播教室需要什么样的设备支撑？
录播系统、视频会议、网上阅卷系统、行政办公、视频监控系统需要什么样的网络支撑？
有线网络、无线网络、远程安全访问在校园网中应该如何设计？
2.1.1网络承载方案
承载网络采用双星型三层结构，提高网络可靠性和易扩展性。
核心层由两台高性能路由器构成，负载分担，总出口容量为4GE。
汇聚层由多台三层汇聚交换机组成，与核心层两台路由器GE相联。
接入层由覆盖校园的多台以太网交换机组成，采用GE上联汇聚交换机，向下提供GE接入。
网络出口设计
流量控制---为保证用户正常上网办公、学习等，网络出口通过多合一安全网关设备ZXSECUS系列安全网关，进行对出口流量控制，保障视频教学、电子政务等关键应用带宽，通过制定访问策略，有效控制师生访问与其无关的网站以及下载，如：
QQ农场、网页游戏、迅雷等。
内部接入智能安全，防范内网病毒/攻击，通过接入安全策略限制病毒流量的全网广播，避免内部网络广播风暴所造成的链路拥塞，保障网络顺畅使用。
上网审计---通过ZXSECUS安全网关设备对内部用户访问internet流量进行URL过滤，完全限制用户访问非法网站；审计进出内容，杜绝信息泄密、网上非法言论。
日志记录---ZXSECUS安全网关设备具有根据URL、NAT日志记录功能，并可根据日志记录进行对上网人员的定位，确保满足公安/网监审查要求。
网络核心层设计
核心交换平区部署两台基于十万兆ZXR108905平台设计的核心交换机，两台核心交换机通过L3层VRRP协议互为热备，此时汇聚到核心双链路上联，设备间采用通讯的ZESS协议，实现负载均衡和50ms级故障切换，同时要求核心设备关键硬件实现冗余。
汇聚层设计
汇聚设备部署通讯千兆路由交换机ZXR105950-28TM，通过与核心设备结合使用ZSEE技术，使汇聚到核心的链路负载和冗余；同时汇聚设备需要完全支持VLAN、ACL、QOS、路由策略等。
接入区设计
接入设备部署通讯千兆安全接入交换机ZXR102950-28C和ZXR102950-52TC，主要是负责本校区内信息结点的接入，为各个信息点提供layer2层接数据转发，需要支持802.1X、WEB认证、VLAN、ACL等级技术，可以进行统一管理和与身份认证的完美结合。
无线覆盖方案
采用AC+AP的组网方案，ACZXV10W901V2旁挂在核心路由器上，采用本地转发的形式，校园覆盖灵活采用室内型ZXV10W812N，室外型APZXR10W615，AP下挂在接入交换机上，在取电困难的情况下可以采用POE供电。
当AC故障时，AP自动切换到“胖”AP的工作模式下，其配置信息为先前的AC下发的信息； AP按照，先前的配置策略信息继续工作，对用户的业务不影响； 工作在此状态下的AP，继续探测AC的状态，当AC恢复正常，AP和AC回复建立正常连接； AP恢复到原有的智能瘦AP的工作模式下。
2.2一卡通管理系统
2.2.1门禁系统
门禁系统，主要应用于重要部门的入口。
用户采用非接触感应卡出入大门，通过电脑编程在控制主机上进行开门/关门的设定，系统可以任意对卡片的使用时间、使用地点进行设定，对门户的状态包括门的打开/关闭、什么人、什么时间、什么地点等都被记录在电脑之中。
系统还可以通过硬件触电联接或通过网关与闭路监控，防盗及消防报警实现系统间协调联动。
2.2.2消费系统
“校园一卡通”即在学校内，凡有现金、票证或需要识别身份的场合均采用卡来完成。
此种管理模式代替了传统的消费管理模式，为学校的管理带来了高效、方便与安全。
一卡通系统是数字化校园建设的重要组成部分，是为校园信息化提供信息采集的基础工程之一，具有学校管理决策支持系统的部分功能。
2.2.3图书管理系统
采用“第三方代理软件”与图书管理系统的客户端对接，用校园卡作为图书证，增加通用读卡器，通过校园卡来检索读者的各种信息。
2.2.4水控系统
学校澡堂或学生宿舍通过刷卡来计时或计量用水，节水控制器通过和一卡通结合，形成一个有效的节水系统。
2.3迎新管理系统
迎新管理系统是一个涉及新生入学各个环节，面向学校各部门、全体新生及家长的综合管理信息系统。
在系统运行过程中将学校招生时产生的数据转换为新生数据加入学籍数据库，实现了新生数据与学籍数据的无缝连接，实现了“一站式”的新生入学服务。
2.4RFID出入校门记录系统
物联网中非常重要的技术是RFID技术。
RFID技术（RadioFrequencyIdentification，射频识别技术），是一种由雷达技术衍生的，利用射频信号实现的非接触自动识别技术。
它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。
电子标签、阅读器和天线是RFID系统的三个基本要素，电子标签是射频识别系统的核心，又称为射频标签，其英文名为TAG或LABEL。
电子标签是RFID系统的数据载体，由耦合元件及芯片组成，标签附着在物体上标识目标对象，存储相关信息。
阅读器是读取或者更新电子标签内部信息的装置，可设计为手持式或固定式。
天线在标签和阅读器间传递射频信号。
RFID系统基本工作原理为：
阅读器通过天线发送出一定频率的射频信号，当标签进入磁场时产生感应电流从而获得能量，发送出自身编码等信息被读取器读取并解码后送至电脑主机进行有关处理。
RFID技术作为一种自动识别技术具有识别效果好、识别速度快、识别距离远、环境适应性强、容量大、寿命长、可重复使用等特点，以及可支持快速读写、非可视识别、移动识别、多目标识别、定位及长期跟踪管理。
2.5自动识别学生平安短信服务系统
自动识别学生平安短信系统，能够及时帮助家长了解孩子到校、离校的时间信息，包括孩子的考试成绩、作业点评、近期表现以及学校的各种通知、活动信息也可以及时送到家长手上，家长可以第一时间了解孩子的在校情况。
校门外加装红外探头。
2.6视频监控系统
监控系统，可作为校园安全的保安监控，在学校主要通道、重要场所（如实验所、计算机中心、财务处等）、围墙、各建筑物出入口等地方设置分布点。
●红外探头
●视频监控系统
校园视频监控系统的建设主要是为了预防、控制和减少校园犯罪，提高学校处置突发事件的应急指挥能力，最大限度的减少意外事故给学校师生造成的影响和损失，切实保护师生的人身财产安全，为学校的改革与发展提供强有力的安全保障。
校园视频监控系统主要涉及校区的校园周界、校园出入口、校区主要路口、广场和重点要害部位周边等场所。
●视频监控网络：
视频监控系统由视频监控业务支撑平台（一般与公安联防及电信合作建设）和IP摄像头组网，覆盖校园各个角落的摄像头可以采用有线方式上联到承载网，也可以采用无线方式，利用WiFi网络或者3G网络组网。
2.7周界防护系统
设置周界防范系统的目地，是防止校外人员和校内学生越过警戒线，进而攀爬高墙、翻越围墙。
学校管理部门期望能构造出使在学生不敢逾越的内周界防范系统，实为内周界的安全提供最有力的保障。
2.8智慧校园建设方式
Ø承载网络建设
基础网络提高了安全稳定性，核心网络故障恢复时间<50ms,核心及链路故障对用户没有任何影响，保证了业务的不间断运行，简化网络结构。
因此核心流量可实现统一控制管理，按流量分配策略。
充分考虑今后的网络扩容，接入设备与实名制管理系统的结合。
网络出口性能完全提高，具有急速的NAT、PBR的转发，网络出口可以进行NAT、URL记录和分析，完全配合实名认证系统及时定位到使用人。
无线与有线融合统一管理，无线技术802.11n/a/b/g的兼容，无线具有802.11n和802.11a/b/g的双工使用，无线AP的统一管理与配置，无线AP可即插即用完全不间断的网络服务。
Ø一卡通平台建设
一卡通平台为各个学校建立管理权限，学校通过BS架构客户端管理和结算本学校的卡用户，通过授权，学校管理员对本学校的一卡通实现权限制定、开户、销户、资金结算和用户管理。
各学校用户信息统一存储在一卡通平台数据库磁阵中，统一认证。
一卡通机具支持在线和离线两种工作模式。
Ø监控平台建设
视频监控平台建设在教育局（推荐），由于视频监控媒体流大，流媒体转发和存储直接放到各个学校，监控平台主要完成用户和设备的接入认证和权限管理，媒体的查看和存储直接部署在各个学校中，教育局可以查看所有学校的视频和录像。
Ø一卡通和监控联动
一卡通和监控系统的联动，根据学校的不同，对于采用通道过校门的学校，刷卡和摄像头抓拍联动。
一卡通门禁部分和监控系统融合需求，刷卡能关联摄像头。
Ø监控和周界防护联动
触发周界告警关联监控系统指定摄像头，学校安保人员能即时通过视频监控系统查看告警点相关情况。
3通讯智慧校园解决方案
3.1一卡通解决方案
校园卡系统采用三级平台结构：
数据中心作为一级平台；
银行和校园卡管理中心作为二级平台；
各应用系统为三级业务子系统。
一级平台为校园卡系统数据中心、统一身份认证和统一门户作为数据交换和共享的核心。
二级平台为银行网络系统，通过电信线路与学校校园卡管理中心实时连接，实现用户的实时圈存、银行卡挂失、每日业务结算等。
校园网作为“校园智能卡”系统的骨干通讯平台，主要实现校园卡在学校内的各种业务。
三级业务子系统为本项目的各种应用系统建设和与校园卡相关联的其他应用系统。
3.1.1总体架构
“校园卡系统”是架构在校园网上，利用计算机、网络设备、终端等设备，充分发挥校园网络优势，借助于卡片载体，实现先进的信息化管理的系统。
系统采用三级平台结构：
数据中心作为一级平台，银行和校园卡管理中心作为二级平台，各应用系统。
“校园卡系统”的整体结构如下图所示。
图31“校园卡系统”的整体结构
整个系统采用流行的C/S和B/S结构。
系统总体上分为系统主干平台与应用子系统两大部分。
3.1.2软件架构
系统应用软件采用三层架构设计，充分考虑规范化和模块化，技术实现的合理性和业务划分的范围，注意将业务流程和组织机构分离，使系统不致因业务部门的组织结构变化而很大的修改。
这要求在进行软件开发时，应用程序必须规范化、模块化和可复用。
软件系统由综合业务平台和应用子系统两大部分组成。
图32“校园卡系统”软件结构
3.1.3网络结构
校园卡系统属于应用层的程序，网络层采用TCP/IP协议，对网络层以下透明，支持光纤、双绞线、无线等各类线缆，支持10M、100M、1000M等各种以太网技术，支持路由器、交换机、集线器、防火墙、入侵检测设备、加密机等各种网络设备。
校园卡系统的网络环境可以采用在原有的校园网基础上划分逻辑网段，采用VLAN技术隔离校园卡专网和校园网。
根据学校的特点，校园卡系统将采用VLAN和数据加密传输方式运行在校园网网络平台上，并通过其他各种技术手段（如防火墙），确保金融数据信息的安全。
3.1.4卡片规划
针对系统中各类用户，系统支持多种卡片类型，如CPU卡、手机RF-SIM卡，支持主副卡功能，支持不同品牌的卡片。
本系统采用手机RF-SIM卡（2.4GHZ）与单界面CPU卡（13.56MHz）共用的方式。
CPU卡同时兼作学生证（人手一张），除水控系统外的一卡通系统终端读卡设备均具有双频读卡功能（工作频率：
2.4GHZ/13.56MHz兼容）。
手机RF-SIM卡具备携带方便、具备空中数据通信能力，为内部固定用户使用，手机RF-SAIM卡支持通信功能、支付功能二合一、通信功能、支付功能相对独立等多种封装形式，增加用户选择，丰富校园应用。
3.1.5RFID出入校门记录系统
3.1.5.1基本资料管理功能
基本人员管理功能是RFID监控管理系统的基础。
RFID监控系统需要得到一些固有的基本资料，为系统的其他功能提供信息。
这些固有的资料包括：
人员基本信息，电子标签基本信息，人员与电子标签对应以及人员分类分组等等。
这些基本资料对整个系统来说是必不可少的。
该操作界面主要进行人员基本资料的输入，电子标签号与相应人员的对应，以及人员访问权限的设置。
资料管理包括：
1.人员信息
人员的基本资料信息，包括：
工作人员信息等。
人员信息管理功能实现档案管理的电子化。
2.物件信息
对监控范围内有价值的物品进行登记，管理，跟踪和保护。
不仅方便对这些物品进行统计和分配，而且当需要使用某一物品时，系统能快速查出该物品是否正在使用，在哪里使用。
3.1.5.2系统基本设置功能
系统的某些功能必须在管理人员对系统进行了相应的设定后，才能正常运作。
设定会因应不同的应用环境而有所不同。
系统的每个基本功能都有设置项目需要管理人员根据具体情况进行设定。
系统的基本设置包括：
1.人员权限设置
2.人员类型设置
3.监控区域设置
4.警报设置
3.1.5.3监控警报功能
监控警报功能是整个RFID监控系统的核心功能。
通过该功能，监控人员可以很快的知道大楼内的人员分布情况；可以追踪某一特殊对象的“活动轨迹”，这些都是以前的监控系统所不能实现的功能。
RFID监控系统给出的监控图像与视频监控系统给出的监控图像有很大的区别。
RFID监控系统的监控图像并不是某一角落，某一房间的录影图像，而是整个建筑区域的平面图。
这使得监控人员能够更加直观，更加清楚的了解到整个建筑大门人员活动情况。
不用目不转睛的盯着电视幕墙看，以免错过了一些一纵即逝的突发事件。
3.1.5.4行动轨迹监控
受监控人员身上戴有标签，系统可以实时知道其具体位置，到过哪些地方，接触过哪些人，经常和哪些人在一起。
3.1.5.5定时读取及自动点名功能
系统可定时读取受监控人员的信息，如早上8点前应该入校门，如读不到某一个标签，就代表该受监控人员没有入校，系统会自动报警，显示出现异常情况的现场，监控人员可马上查找该人，免除人员管理的麻烦，从而減轻工作人员工作负担。
RFID监控系统的这种监控显示方式大大减少了监控人员的工作量和工作强度。
标签有自动发送信息功能，只要内部人员身上戴有标签，标签会定时向阅读器发送信息，可以知道受监控人员的入校和离校时间，从而实现自动点名功能。
3.1.5.6查询统计报表功能
系统的全部资料记录都会在服务器中统一存储和处理。
所有资料数据都会发送到服务器，服务器提供查询统计功能，方便管理人员对系统进行一体化管理。
各阶层领导通过授权可以随时对系统进行各项资料查询和统计，如：
人数及姓名，人员调配，事故记录等。
查询统计功能可帮助管理人员更清楚的了解现场情况，有效的进行事前的预防和事后责任追究工作。
3.2视频监控系统解决方案
3.2.1校园监控应用场景和解决方案
校园监控解决方案在设计时重点考虑了如下四种应用场景，针对四种场景设计出完善的解决方案：
●安全监控应用
●多媒体教学管理应用
●与校园闭路电视系统的对接
●多校区视频监控
3.2.1.1安全监控
安全监控是校园视频监控系统的核心。
学校校园面积大，学生人数多且安全防范意识弱，据教育部门统计，校内易发生的危险主要集中于：
●安全措施不完备的学习设施和危险建筑。
如实验室、食堂、厕所、宿舍等危险物场所和危险建筑意外倒塌引起的伤害；
●集中在楼道、通道、台阶、校门等处发生的拥堵挤压造成的意外伤害；
●火灾事故、爆炸、食物中毒、煤气中毒等意外伤害；
●在文体活动中的意外伤害；
●校内外交通事故等等。
此外，随着生活水平的提高，学生拥有MP4、手机等贵重物品越来越普遍，由此也导致校园内盗窃事件不断增加。
虽然学校不断在人力和物力上加大投入，如增加校卫、重点建筑附近建围墙、实验室及宿舍加装钢筋护栏等，但安全事故仍难以防范。
校园监控系统通过在校园中建立完备的监控网络，能全方面对校园安全进行实时监控，并具有丰富的报警联动功能。
具体安全监控场景及方案如下：
1.学校大门、运动场、校园等
这类场景需监控的面积大、范围广，监控区域内人员较多，建议在这类场所中使用网络高速一体化球形机进行持续监控及录像，摄像机通过网线就近接入校园网中，管理员通过远程控制云台可实现监控点的全方位查看。
必要时还可以在监控点附近安装多台摄像机，便于从不同角度对监控点进行监控。
校内道路、围墙边、建筑物及雕塑附近等
这类监控点一般只需监控固定区域，可以采用网络枪机的方案。
通过调整并固定摄像机的监控角度，实现对指定区域的有效监控。
在校园道路中出入口、弯道及人员密集区域安装监控摄像机，对道路情况进行不间断录像。
安装的摄像机不仅能对过往机动车司机产生威慑作用，同时在发生安全事故后能够有据可查。
对于围墙、雕塑、施工工地等危险、禁入、禁止攀爬的区域，可以为监控点摄像机启用移动侦测功能，特别的还可辅助安装入侵探测器等，并在告警输出口接入报警器、报警灯等设备，当检测到有人闯入时摄像机会自动报警，并联动抓拍图片及录像传至监控中心，同时还会触发安装在现场的警报器、警灯等设备，达到阻止和驱赶入侵者的效果，避免发生事故。
2.室内楼梯、过道、建筑出入口等
这类监控点共同特点就是学生人流量大，通道相对狭窄，上下课、就餐时极易发生拥挤踩踏事件。
为加强对这些区域的监控，可以采用视频服务器＋固定摄像机＋有源音箱的方案。
使用固定摄像机摄取监控区域图像并通过视频服务器编码传入监控中心，在监控点附近安装有源音箱接入视频编码器中的语音输出端口。
当监控中心发现监控点人流太大，可能导致危险时，能通过广播方式对危险点进行广播指挥和疏导，有效阻止事故的发生。
图33楼道监控示意图
3.教室、实验室等教学场所
学生中MP3、手机等贵重物品较普及，教室、实验室等地点由于学生人数多、人流复杂，在下课、课间操及体育课室内人员离开时极易出现物品被盗等事件，且不便追查。
针对这种情况，建议采用摄像机＋视频服务器S114的方案。
在教室内安装一台或多台监控摄像机接入视频服务器中，图像经编码后通过网络传输至监控中心。
其中推荐在教室正前方靠近讲台处安装一体化球形摄像机，可以从前方监控整个教室情况，同时通过控制云台还可调整监控角度，以查看教师授课情况及教室其他角落。
可根据教室情况在室内加装1到2台监控摄像机。
建议在摄像机上安装镀膜或茶色防护罩，屏蔽摄像头的监视方向。
视频服务器上有一对语音对讲接口，可以将教师麦克风和室内扩音音箱分别接入语音对讲输入、输出接口，这样监控中心在有需要时可以对指定的一个或多个教室进行语音广播、或对指定的单个教室与教师进行双向对讲。
在出现紧急情况时，监控中心能通过广播对现场进行指挥和调度。
视频服务器上一般都有一个以上的报警输入接口，可以在室内讲台位置安装报警按钮，并接入视频服务器的报警输入接口，当室
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