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建筑弱电系统---第三节 安全防范系统

来源: 发布时间:2018-11-16 2:05:48
    本节内容涉及的设备、系统比较多,主要包括有建筑物对安全防范系统的要求,组成安全防范系统的各个子系统的结构、功能,系统使用的设备及其特点,另外还有出入口控制系统以及常用读卡机卡片的工作(WORK)原理及其优缺点,巡更子系统,停车场管理系统,楼宇保安对讲系统等。

  要求读者从物业(property)设备设施管理的角度,重点掌握各系统的结构、功能作用及工作原理等,学习时注意对照各系统的特点。
  一、安全防范系统简介
  1.建筑物对安全防范系统的要求
  安全防范系统提供了外部侵入保护、区域保护和目标保护三个层次的保护。

  ① 外部侵入保护:为防止无关人员从外部侵入楼内,把罪犯排除在所防卫区域之外。弱电工程指第二类应用。主要包括:1、电视信号工程,如电视监控系统,有线电视。2、通信工程,如电话。3、智能消防工程。4、扩声与音响工程,如小区 中的背景音乐广播,建筑物中的背景音乐。5、综合布线工程,主要用于计算机网络。
  ② 区域保护:保护的目的是探测是否有人非法进入某些区域,如果有,则向控制中心发出报警信息,控制中心再根据情况作出相应处理。
  ③ 目标保护:对特定目标的保护。如保险柜、重要文物等均列为这一层次的保护对象。这是在前两道防卫措施都失效后的又一道防护措施。
  2.安全防范(解释:防备、戒备)系统的组成
  建筑安防系统有入侵报警子系统、电视监视子系统、出入口控制系统、巡更子系统、停车场管理系统和其他子系统等。

  ① 入侵报警子系统:具有对设防区域的非法入侵、盗窃、破坏和抢劫等进行实时有效的探测和报警,及报警复核功能(function)。
  ② 电视监视子系统:具有对必须进行监控的场所、部位、通道等进行实时有效的视频探测,视频监视、视频传输(shū)、显示和记录及报警和复核功能。
  ③ 出入口控制子系统:具有对需要控制的各类出入口,按各种不同的通行对象及其准入级别,实施实时出入控制与管理,及报警功能。此外还和火灾自动报警系统联动。
  ④ 巡更子系统:可按预编制的安全防范人员巡更软件程序,通过读卡器或其他方式对安全防范人员巡逻的工作状态(是否准时、是否遵守顺序等)进行监督、记录,并能对意外情况及时报警。
  ⑤ 停车场管理(guǎn lǐ)系统:包括对车库(场)的车辆通行道口实施出入控制、监视、行车信号指示、停车计费及汽车防盗报警等综合管理。
  ⑥ 其他子系统:主要是为特殊安防管理和特殊部位防护专门设置的子系统。如专用的高安全实体防护系统、防爆安全检查系统、安全信息广播系统及重要仓储库安全防范系统等。
 
  二、入侵报警系统
  1.入侵报警系统的结构
  入侵报警子系统负责建筑内外各个点、线、面和区域的侦测任务,由探测器、区域控制器和报警控制中心三个部分组成。系统分三个层次,最底层是探测和执行设备,负责探测非法入侵,有异常情况时发出声光报警,同时向区域控制器发送信息;区域控制器负责下层设备的管理,同时向控制中心传送自己所负责区域内的报警情况。一个区域控制器和一些探测器、声光报警设备等就可以组成一个简单的报警系统。一般的报警控制器具有以下几方面的功能。

  ① 布防与撤防。在正常工作时段不发出报警信号,这时需要撤防;非工作时段,需要布防,如遇有探测器的报警信号,就要进行报警处理了。
  ② 布防后的延时。为避免误报,当操作人员在探测区时,需要报警控制器能够延时一段时间,等操作人员离开后再生效。
  ③ 防破坏。常见的破坏是线路短路或断路。报警控制器在连接探测器的线路上加上一定的电流,如果断线,则线路上的电流为零;有短路则电流大大超过正常值。当出现两种情况中任何一种,都将引发控制器报警。
  2.防盗系统中使用的探测器
  防盗系统所用探测器的基本功能是感知外界、转换信息及发出信号。优秀的安全系统,需要各种探测器配合使用,才能取长补短,过滤错误的警报,完成周密而安全的防护任务。
  (1)开关探测器
  常用的开关包括微动开关、磁簧开关两种。开关一般装在门窗上,线路的连接可分常开和常闭两种。其中,常开式处于开路状态,当有情况时(如门、窗被推开)开关就闭合,使电路导通,启动警报。这种方式的优点是平常开关不耗电,即使再增加无数个也不会消耗电力,所以可以使用电池为电源。其缺点是,如果电线被剪断或接触不良,将使其失效。常闭式则相反。
  (2)玻璃破碎探测器
   一般应用于玻璃门窗的防护。它利用压电式拾音器安装在面对玻璃的位置上,由于它只对10~15kHz的玻璃破碎高频声音进行有效的检测,因此对行驶车辆或风吹门窗时产生的振动信号不会产生响应。
   为了降低误报,目前玻璃破碎报警采用了双探测技术。其特点是需要同时探测到破碎时产生的振荡和音频声响,才会产生报警信号。因而不会受室内移动物体的影响而产生误报,增加了报警系统的可靠性,适合昼夜24小时防范。
  (3)光束遮断式探测器
  能够探测光束是否被遮断的探测器,目前用得最多的是红外线对射式。它由一个红外线发射器和一个接收器以相对方式布置组成。当遇非法横跨门窗或其他防护区域时,红外光束(不可见光)被遮挡,引发报警。为了防止(fáng zhǐ)作案者可能利用另一个红外光束来瞒过探测器,探测用的红外线必须先调制到特定的频率再发送出去,而接收器也必须配有频率与相位鉴别的电路来判别光束的真伪或防止日光等光源的干扰。
  (4)热感式红外线探测器
  又称为被动式立体红外线探测器,它是利用人体的温度,所辐射的红外线波长(约10mm左右)来进行探测人体的(也称它为人体探测器)。
  (5)微波物体移动探测器
  探测器发出超高频的无线电波,同时接受反射波,当有物体在探测区域移动时,反射波的频率与发射波的频率有差异,两者频率差称为多普勒频率。探测器就是根据多普勒频率来判定探测区域中是否有物体移动的。由于微波的辐射可以穿透水泥墙和玻璃,在使用时需考虑安放的位置与方向,通常适合于较大的空间使用。
  (6)超声波物体移动探测器
  也是采用多普勒效应的原理探测物体的移动,不同的是该探测器采用20kHz以上频率的超声波。超声波物体移动探测器由于其采用频率的特点,容易受到震动和气流的影响,在使用时,不要放在松动的物体上,同时也要注意是否有其他超声波源存在,防止干扰。
  (7)振动探测器
  用于铁门、窗户等通道和防止重要物品被人移动的地方,类型以机械惯性式和压电效应式两种为主。机械惯性式是利用软簧片终端的重锤受到振动产生惯性摆动,振幅足够大时,碰到旁边的另一金属片而引起报警。压电效应式是利用压电材料因振动产生机械变形而产生电特性的变化,检测电路根据其特性的变化来判断振动的大小。目前由于机械式容易锈蚀,且体积较大,已逐渐由压电式代替。
  3.防盗报警控制系统的计算机管理
  建筑物内的入侵报警系统需要计算机来管理以提高其自动化程度,增强其智能(intelligence)性。报警系统的计算机管理主要内容如下所述。
  (1)系统管理
  在增加或减少区域控制器和探测器时,要注册或注销。系统运行时,要对控制器和探测器进行定时自检,以便及时发现系统中的问题。在计算机上可以对探测区域进行布防和撤防,可以对系统数据进行维护,可以通过(tōng guò)密码方式设定操作人员的级别以保护系统自身的安全。
  (2)报警后的自动处理
  采用计算机后可以设定自动处理程序。当报警时,系统可以按照预先设定的程序进行处理。例如,可以自动拨通公安部门的电话,自动启动安全防范设备,自动录音录像等。报警的时间、地点也自动存储在计算机的数据库中。
  三、电视监视系统
  电视监视系统可以通过遥控摄像机及其辅助设备(镜头、云台等),直接观看被监视场所的一切情况,电视监视系统还可以与入侵报警系统等其他安全技术防范体系联动运行,使防范能力更加强大。
  1.系统的基本结构
  电视监视系统依功能可以分为摄像、传输、控制及显示与记录四个部分。
  摄像部分是安装在现场的,包括摄像机、镜头、防护罩、支架和电动云台,它是对被摄体进行摄像并将其转换成电信号。传输部分是把现场摄像机发出的电信号传送到控制中心,它一般包括线缆、调制与解调设备及线路驱动设备等。显示与记录部分把从现场传来的电信号转换成图像在监视设备上显示,如果必要,就用录像机录下来,所以它包含的主要设备是监视器和录像机。控制部分负责所有设备的控制与图像信号的处理。
  2.摄像设备
  (1)摄像机
  目前使用的摄像机是电荷耦合式摄像机,简称CCD摄像机。摄像机有黑白和彩色两种,如果仅仅是监视物体的位置和移动,黑白的就可以满足要求;如果要分辨被摄物体的细节,则需采用彩色的摄像机。
摄像机若增加了红外摄像功能,则还可以监控到光线不足的区域(如黑暗地方,晚上等)。
  (2)镜头
  选择镜头的依据是观察的视野和亮度变化的范围,同时兼顾所选CCD摄像机的尺寸。
  (3)云台
  云台与摄像机配合使用能达到扩大监视范围的作用。云台的种类很多,从使用环境上来讲有室内型云台、室外型云台、防爆云台、耐高温云台和水下云台等;从其回转的特点可分为只能左右旋转的水平云台和既能左右旋转、又能上下旋转的全方位云台。在建筑物监视系统中,最常用的是室内和室外全方位普通云台。
  云台的回转范围分水平旋转角度和垂直旋转角度两个指标,水平旋转角度决定了云台的水平回旋范围,一般为0°~350°。全方位云台的回旋范围由向上旋转角度和向下旋转角度确定。在对目标进行跟踪时,对云台的旋转速度有一定的要求。普通云台的转速是恒定的,水平旋转速度一般在3°/s~10°/s,垂直旋转速度在4°/s左右。
  (4)防护罩
  防护罩分室内防护罩和室外防护罩。室内防护罩的主要功能是保护摄像机在室内更好地应用,能防灰尘,有时也有隐蔽作用,使监视场合和对象不易察觉受监视。室内防护罩还要考虑外形美观、简单,造型要有时代感,安装简单实用。有些室内使用现场环境很好,也可省去防护罩,直接把摄像机安装在支架上。
  室外防护罩要比室内防护罩复杂得多,其主要功能有防晒、防雨、防尘、防冻及防凝露等。
  3.传输部分
  监视现场和控制中心需要有信号传输,一方面摄像机捕捉到的图像要传到控制中心,另一方面控制中心的控制信号要传送到现场,所以传输系统包括视频信号和控制信号的传输。
  (1)视频信号的传输
  在监视系统中,多数采用视频基带的同轴电缆传输。同轴电缆的内导体上用聚乙烯以同心圆状覆盖绝缘,外导体是软铜线编织物,最外层用聚乙烯封包。这种电缆对外界的静电场和电磁波有屏蔽作用,传输损失也比较小。
  如果图像质量不好,要考虑使用电缆补偿器。电缆补偿器同普通的视频放大器不同,它是根据电缆的衰减特性设计的,它对不同频率(frequency)信号的放大倍数是不同的。
  (2)控制信号的传输
  不同的控制方式,信号的种类不同,传输的方式就有区别。在近距离的监视系统中,常用的有以下几种控制方式。
  ①直接控制。直接将控制信号传送到现场对相关(related)设备进行控制,如云台和变焦距镜头所需要的电源、电流等,直接送入被控设备。
  ②多线编码的间接控制。把要控制的命令编成二进制或其他方式的并行码,由多线传送到现场的控制设备,再由它转换成控制量来对现场摄像设备进行控制。
  ③通信编码的间接控制。随着微处理器和各种集成电路芯片的普及,目前规模较大的电视监视系统大都采用通信编码,常用的是串行编码。这种方式的优点如下所述。
用单根线路可以传送多路控制信号,从而大大节约了线路费用。通信距离在不加中间处理的情况下可以传送1km以上;加处理可传送10km以上;如果利用电台或电话线路、光缆等,传送距离没有限制(limit)。这样就克服了前面两种方式的缺陷。
  ④同轴视控。控制信号和视频信号同用一条同轴电缆,不需另铺设控制电缆。它的实现有两种方法:一种是频率分割,它是把控制信号调制在与视频信号不同的频率范围内,然后同视频信号复合在一起传送,在现场再把它们分解开;另一种是利用视频信号场消隐期间传送控制信号。
  (3)无线传输
  当布线困难甚至是不可能的时候,常用无线传输的方式传送信号,设备是微波定向传输,采用这种方式在无阻挡情况下可传送32km,比较适合交通、银行等监控系统。无线传输的问题在于它要占用频率资源。
  4.显示与记录
  显示与记录设备安装在控制室内,主要有监视器、录像机和一些视频处理设备。
  (1)图像监视器
  对摄像机信号的图像监视、控制室的图像监视、线路信号监视等都用这种图像监视器。
  (2)录像机
  录像机是用于监视系统的记录和重放的装置,电视监视系统要求录像机有较长的记录时间。目前监视系统专用录像机用普通180min的录像带可以录制24
  H、960h的信号。
  (3)视频切换器
  可以使用少量的监视器观看多个监视点的功能的设施称为视频切换器。从视频信号输入和输出路数来分,有两种类型:一种是n路入1路出的系统;另一种是n路入m路出的系统,它要把n台摄像机的视频信号送给m台监视器,并且在一台监视器上能任意切换所有摄像机信号,这种切换器称之为视频矩阵。
  (4)多画面分割器
  可实现在一台监视器上观看多路摄像机信号的设备(shèbèi)称为多画面分割器,该设备能够把多路视频信号合成为一幅图像。目前常用的是4画面、9画面和16画面分割器。可以用一台录像机同时录制多路视频信号。现在一些比较好的多画面分割器还具有单路回放的功能,即能选择同时录下的多路视频信号的任意一路在监视器上满屏播放。
  (5)视频分配器
  一路视频信号要送到多个显示与记录设备时,需要视频分配器。
  5.控制设备的功能

  ① 电动变焦镜头的控制:能连续调整镜头的焦距,并与电动旋转云台组合使用。
  ② 云台的控制:控制电动旋转云台上、下、左、右转动,并可实现云台的自动巡视功能。
  ③ 切换设备的控制:要求和云台、镜头的控制同步。
  除此之外,还有把云台、变焦镜头和摄像机封装在一起的一体化摄像机,在高级的伺服系统的支持下,加上云台的高速度旋转,实现较大范围的隐蔽式的监控。一旦有警情,能很快地对准报警点,进行定点的监视和录像。另外,系统同时还肩负着消防监控的功能。
  四、出入口控制系统
  1.出入口控制系统的基本结构
  出入控制系统实现人员出入自动控制,又称门禁管制系统。出入控制系统,分为卡片出入控制系统和人体自动识别控制系统两大类。
  卡片出入控制系统主要由卡片读卡器、中央控制器、打印机,以及附加的报警、监控系统组成。人体自动识别控制系统,是利用人体生理特征和个体差异识别技术进行鉴定和出入控制。可利用的人体的生理特征和个体差异有眼纹、指纹及声音等,人体的这些特征和差异具有相异性、不变性和再现性。
  出入口控制装置是集机械、电子和光学等一体化的系统,其主要功能如下所述。弱电工程主要包括以下子系统: 计算机管理系统工程; 楼宇设备自控系统工程; 保安监控及防盗报警系统工程; 智能卡系统工程; 通讯系统工程; 卫星及共用电视系统工程; 车库管理系统工程; 综合布线系统工程;  计算机网络系统工程; 广播系统工程;  会议系统工程; 视频点播系统工程;  智能化小区综合 物业管理系统工程; 可视会议系统工程; 大屏幕显示系统工程; 智能灯光、音响 控制系统工程; 火灾报警系统工程; 计算机机房工程。

  ① 对已授权的人员,凭有效的卡片、代码或特征,允许其进入;对未授权人员(包括想混入的人)将拒绝其入内。
  ② 对某段时间内人员的进出状况,某人的出入情况,在场人员名单等资料实时统计、查询和打印输出。
  出入口控制主要目的是对重要的通行口、出门口通道及电梯等进行出入监视和控制。
  2.读卡机的种类
  读卡是利用卡片在读卡器中的移动,由读卡机阅读卡片上的密码,经解码后送到控制器进行判断。目前,接近式感应型读卡技术已经相当成熟。
  (1)卡片类型
读卡机
卡片类型
工作原理
优点
缺点
磁码卡
将磁性物质粘在塑料卡片上
磁卡内容可以改写,应用方便
易被消磁、磨损
铁码卡
卡片中间采用特殊的细金属(Metal)线进行排列编码制成
卡片一旦遭破坏,就改变了卡内的金属线排列,加上卡片内的特殊金属丝不会被磁化,因此可以有效地防磁、防水、防尘,安全性较高
卡内资料不便于改写
感应式卡
采用电子回路及感应线圈,利用读卡机产生的特殊振荡频率(frequency),当卡片进入读卡机能量范围时产生共振,感应电流使电子回路发射信号到读卡机,经读卡机将接受的信号转换(conversion)成卡片资料,送到控制器对比
接近式感应卡不用在刷卡槽上刷卡,使用迅速方便。不易被仿制,具有防水功能,不用换电池(Battery)
卡内资料不便于改写
智能卡
嵌有一块集成电路芯片,是一个受保护的带存储器的微处理机,由微处理机控制访问
具有保密性强、不受干扰、独立性强、不可复制、可开发专门应用、灵活可靠、不易伪造、不能非法读取数据(data)、不易受磁场影响、与其他系统兼容及可防备主机通信受到干扰等性能
  (2)生物辨识系统

  ① 指纹机。用指纹差别作对比辨识,是比较复杂且安全性很高的门禁系统。它可以配合密码机或刷卡机使用。
  ② 掌纹机。利用掌型和掌纹特性作图形对比,类似于指纹机。
  ③ 视网膜辨识机。利用光学摄像对比,比较视网膜血管分布的差异,其技术相当复杂。
  ④ 声音辨识。利用声音的差异以及所说的指令内容不同而加以比较。但由于声音可以被模仿,而且使用者如果感冒会引起声音变化,其安全性受到影响。
  3.自动门的分类
  为了减少人力资源,并且更重要的是准确识别进出人员,提高效率,现代建筑物中自动门的使用越来越广泛,自动门在没有人进出时处于关闭状态,而且结合计算机技术可以容易地设置成需刷卡和无需刷卡开启自动门的两种状态(如自助银行在工作(WORK)时间只要有感应门就可以自动打开,非工作时间则需刷卡或银行存折才能打开)。
  自动门按门的启闭方式分为滑动式、转动式等;按控制方式有红外线开关自动门、电子席垫开关自动门、卡片开关自动门、感应式开关自动门及触摸式开关自动门等。
  4.出入口控制系统的计算机管理
  随着计算机技术的广泛应用于建筑物出入口的管理,使得出入口的监控实现了智能化管理,控制系统的管理软件通常包括(bāo kuò)下述部分。
  (1)系统管理
  对系统所有的设备和数据进行以下几项内容的管理:
  ①设备注册;
  ②级别设定;
  ③时间管理;
  ④数据库的管理。
  (2)事件记录
  系统正常运行时,对各种出入事件、异常事件及其处理方式进行记录,并保存在数据库中,以备日后查询。
  (3)报表生成
  能够根据要求定时或随机地生成各种报表。
  (4)网间通信
  系统与其他系统之间的信息传送,比如在有非法闯入时,要向电视监视系统发出信息,使摄像机能监视该处情况,并进行录像。弱电系统集成可以根据客户需要,采用国际标准接口,和 楼宇自控系统、消防系统、灯光管理系统进行联动和集成,最大程度上满足客户的需求。所以,要有系统之间通信的支持。
  五、巡更子系统
  1.巡更子系统的功能
  ①对巡更路线路、时间的设定与修改;
  ②在设防重要部位安装巡更站点;
  ③编制保安人员巡查程序,在预先设定的巡更图中通过卡读出或其他方式,对保安人员的巡查运动状态进行监控记录,并在发生意外情况时及时报警;
  ④在安防管理中心可查阅、打印巡更人员的到位时间及工作情况,对巡更违规进行记录和提示。
  巡更子系统有独立设置及与出入口子系统和入侵报警子系统联合设置等形式。独立设置的巡更子系统与安全防范系统的中央监控室联网,向管理中心提供决策所需的主要信息或进一步实现中央监控对该系统的集中管理和监控。
  2.巡更系统分为在线式和离线式两类
  (1)在线式电子巡更系统
  一般以与入侵报警子系统设备(shèbèi)共用的方式实现,可由入侵报警系统中的警报接收机与控制主机编程确定巡更路线,每条路线上有数量不等的巡更点。巡更点可以是读卡机或门锁,被视作一个设防区,巡更人员经过时,通过刷卡、按钮及开锁等作为巡更信号,从而将巡更到达处时间、动作等记录到系统中。同时在中央控制室,通过查阅巡更记录,可对巡更质量进行考核,从而有效地防止漏巡,随意减少巡更点,变更巡更时间等行为。监控中心也可通过对讲系统或内部通信方式与巡更人员建立联系,随时查询。
  (2)离线式电子巡更系统
  采用感应识别的巡更手持机及非接触感应器。离线方式使用灵活方便,既可进行巡更记录,也可作为巡更人员的考勤记录。
  六、停车场管理系统(system)
  建筑设计规范要求,大型建筑必须按一定的比例设置(set up)相应的室内停车场,并且在停车场车位数超过50个时,为了提高停车场的使用效率和进出车辆的安全性,通常还需要建立停车场的管理系统——停车场自动化系统。
  停车场(Parking Lot)管理系统由计算机、车牌摄像机、信息显示屏、读卡机、车辆感应器、场内车位及车辆行驶路径引导指示等设备设施组成。
  停车场管理系统的工作过程是:
  ①车辆进停车场前,通过信息显示屏,在车位还有空余的情况下,驾驶人将停车卡经读卡机检验后,入口处的电动栏杆自动升起放行,在车辆驶过复位环形线圈感应器后,栏杆自动放下归位;
  ②在车辆驶入时,摄像机将车牌号码摄入,并送到车牌图像识别器,转换成入场车辆的车牌数据,并与停车卡数据(卡的类型、编号、进库时间)一起存入系统的计算机内;
  ③进场车辆在指示灯的引导下,停入规定(guī dìng)位置,这时车位检测器输出信号,管理中心的显示屏上立即显示该车位已被占用的信息;
  ④车辆(car)离场时,汽车驶近出口,驾车人持卡经读卡机识读,此时,卡号、出库时间以及出口车牌摄像机摄取并经车牌图像识别器输出的数据一起送入系统的计算机内,进行核对与计费,然后从停车卡存储金额中扣除;
  ⑤出口电动栏杆升起放行,车出库后,栏杆放下,车库停车数减1,入口处信息显示屏显示状态刷新一次。
  七、楼宇保安对讲系统
  楼宇保安对讲系统,亦称访客对讲系统,又称对讲机—电锁门保安系统。目前主要有对讲和带可视功能的对讲两种类型。从功能上看,又可分为基本功能型和多功能型,基本功能型只具有呼叫对讲和控制开门功能;多功能型具有通话保密、密码开门、区域联网、报警联网及内部对讲等功能。从系统线制上可大致分为多线制、总线多线制及总线制三种。
  总线多线制系统中,采用了数字编码技术,一般每一楼层设有一个解码器(又称楼层分配器),解码器与解码器总线连接,解码器与用户室内机多线星形连接。
  总线(bus)制系统中,由于采用总线连接方式方法,并将解码电路设于用户室内机中,省去了楼层解码器,因此功能更强。
  (1)单对讲型系统
  它由对讲系统、安全门、控制(control)系统和电源组成。多数基本功能型对讲系统只有一台设于安全大门口的门口机;而一部分多功能型对讲系统,除门口机外,还连有一台设于物管中心的管理员机(也称为主机)。在主机和门口机中,一般装有放大语音信号的放大电路和一个微处理机。单对讲系统具备以下功能:
  ①主机(或门口机)呼叫住户;
  ②住户呼叫主机;
  ③几个住户同时呼叫主机。
  (2)可视对讲型系统
   它由主机(室外机)、分机(室内机)、不间断电源及电控锁等组成。只是在单对讲系统的基础上加装了一台摄像机,摄像机输出的视频信号由室外机内的视频信号放大器放大后,经视频传输线(一般是同轴(Shaft)电缆)送到各楼层接线盒内的视频分配器,再进入每一住户室内机中,住户通过室内机的图像监视器可看到楼下来访的客人情况。
 

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