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1、系統需求分析
近年來,隨著網絡在我國的普及和深化發展,企業的信息化建設不斷深入,各行各業都加快了信息網絡平臺的建設,大
多數單位已經或者正在鋪設企業內部的計算機局域網;同時,網絡也成為先進的新興應用提供了一個良好的平臺。在現
代的企業管理中,由于安全防護要求的提高,監控系統扮演了越來越重要的角色,把已有和待建的網絡系統與監控系統
結合起來不光可以最大程度的減少工程的改造周期,同時避免了資金的重復投入和提高了網絡資源的使用率。
工廠廠區規模較大,生產及管理部門復雜,安全系數要求高。在眾多的生產車間、機場跑道、特殊室外場所和職能部門
實現現場監控和生產指揮調度的結合,將在很大程度上提高工廠的智能化管理水平。
1.1用戶需求分析
(1)一個監控中心,完成對工廠內所有監控點的集中監控和管理;
(2)整個監控系統采用二級管理方式,即監控中心和職能部門監控
(3)監控設備能夠將直接采集到的信號通過TCP/IP協議在局域網/廣域網上傳輸;
(4)部分攝象機和網絡上的節點由于建筑和場地分布構成了相對獨立的信息個體群;
(5)監控中心能對選擇的監控點在電視墻或投影機上進行實時視頻顯示、不間斷的數字視頻存
儲,用戶能夠根據時間對存儲的歷史圖像數據進行檢索和回放。
(6)各監控點的攝象機可以根據不同的外界條件進行觸發,實現報警和自啟動進行現場錄制以做
到容災備份。
(7)整個系統根據工廠的特殊性需有完善的安全性能設制,嚴密的權限設制。
(8)根據要求采用高性能的壓縮算法,聲音清晰流暢
(9)充分的利用工廠原有的網絡資源,合理的配置網絡負載,最大限度的避免資金的重復投入。
(10)保證現有的規劃和建設具備良好的擴展性和可二次開發性。
1.2系統要求
系統的穩定性
工廠網絡監控系統在企業現代化的管理過程中占據了重要的地位,所有的音視頻數據、ERP數據信息和其他網絡活動都要
通過這一系統來完成,所以系統的安全穩定性非常重要,我們在方案設計階段應該充分考慮這一系統要求,通過選購成
熟穩定的網絡產品、監控產品、各配套設備,嚴格規范的施工過程和科學的管理體系來對整個系統的穩定性進行保證。
易維護性
一個系統的易維護性是系統的一項非常重要的指標,對于一個較大的系統,統一的規劃,結構化的設計,設備、器材、
軟件盡可能統一采購,統一管理,選擇合格的供應廠家是保證系統易維護性的關鍵。
綜合性
根據工廠的實際要求,目前的企業資源管理信息系統(ERP)已經通過計算機網絡正常運行,現在要求實現的網絡視頻監
控、安防報警等系統也需要利用工廠的計算機網絡平臺(可在現有基礎上進行適當升級)。
可擴展性
工廠的系統需求也是逐步完善的,這就要求系統的設計要留有充分的可擴展余地,在工廠需要對系統進行擴充或升級時
可以方便地完成。
安全性
該工廠作為特殊的企業,安全、保密工作是必須第一位考慮的。數據在網絡中傳輸的過程,為防止信息被竊聽或截獲,
必須將數據加密,同時我們還要考慮到網點內部的網絡操作系統是否健全,能否保證有完善的用戶安全機制及可防御來
自內部和外部的惡意攻擊。
2、監控統選型
2.1基于IP攝像機的監控系統的特點
根據對工廠需求的分析,結合工廠的網絡環境實際情況,我們推薦使用正達集團自主知識產權的網絡數字攝像機進行網
網絡數字攝像機為正達集團自主研發的高科技網絡監控產品,該產品的軟件,硬件均擁有自主知識產權,保密性好,可
以直接利用綜合布線在局域網中進行圖像傳輸和利用公網進行廣域傳輸,內部集成有拾音器,具有報警信號傳感器的輸
入接口和連動報警輸出接口,可以外接兩路報警信號傳感器和一路報警連動設備。
2.2IP數字攝象機的優勢
2.2.1系統先進,功能強大
利用綜合布線網絡和廣域公眾網絡進行局域網和廣域網的圖像傳輸,并進行實時監控。系統所需的前端設備少,連線簡
潔;后端僅需一套軟件系統即可。網絡數字攝像機集成了圖象聲音采集模塊、圖象聲音處理模塊、圖象聲音壓縮模塊和
以太網控制器的功能,將圖像轉換為基于TCP/IP標準的數據包,使攝像機所攝的畫面通過以太網接口直接傳送到網絡上
。通過網絡即可遠端監視畫面。網絡數字攝像機采用了最先進的圖象聲音傳感器技術、圖象聲音處理技術、圖象聲音壓
縮技術、數據加密技術和網絡傳輸技術,具有強大的功能。內置的系統軟件能實現真正的即插即用,使用戶免去了復雜
的網絡配置;內置的I/O端口和通訊口便于擴充外部周邊設備如:全方位云臺,三可變鏡頭和其它自定義控制設備等,一
路RS232接口,可連接各種報警傳感器、聯動報警設備和其他擴展控制設備。
2.2.2良好的性價比
所需設備極其簡單,系統的控制全由后端的軟件系統實現,省去了傳統模擬監控系統中的大量設備,如昂貴的矩陣、畫
面分割器、切換器、視頻轉網絡的主機等。由于圖像的傳輸通過綜合布線網絡,省去了大量的視頻同軸電纜,降低了費
用。在傳統的模擬監控系統中需要敷設大量視頻同軸電纜,這對于施工和維護都將帶來困難,傳統的模擬監控系統的大
量故障都是由于線路的原因造成的。而采用網絡數字攝像機進行監控,所用的線纜為標準的計算機網絡信息線路,可以
為光纜或雙絞線,網絡數字攝像機只要插入標準的信息座即可以正常工作,標準的信息座除了可以連接網絡數字攝像機
外,還可以連接其他的網絡設備,這樣就可以在整個工廠采用綜合布線系統實現終端、計算機網絡系統、監控報警系統
、電話系統、ERP等幾乎所有信息系統的布線問題。
2.2.3可擴展及延伸性好
監控點的增加和減少靈活方便,當需要增加監控點,監控主機時,只需要通過現有網絡增加一臺攝像機或PC機即可,而
不需要對現有布線系統做任何改動。由于增加和減少監控點不需要重新敷設電纜,只需要將網絡數字攝像機連接到標準
的信息座,并進行相應的軟件設置即可,這樣就可以非常方便地進行系統變動,尤其適合工廠臨時的室外大型活動和保
密活動的進行。
2.2.4數字化信息便于傳輸、儲存和處理
采用網絡數字攝像機進行監控,使整個系統的信息完全數字化,用戶可以在網絡的任何地方對任何監控點進行監看(只
要有監看的權限),可以將監看到的監控點信息進行數字錄像,可以對錄像信息進行檢索編輯處理等。
2.2.5可靠性高
主要設備網絡數字攝像機采用了嵌入式實時操作系統,所需設備簡單,功能一體化,而圖像的傳輸是通過綜合布線網絡
實現的,系統的可靠性是相當高的
2.2.6安全性好
系統設置了不同等級的使用者權限,僅有最高級權限的用戶才可對整個系統進行設置或更改。沒有權限的用戶是接收不
到圖像的。圖像數據的存儲是專有的格式。
2.3網絡數字監控方案與其他方案比較
相對于傳統的閉路電視監控系統:無須同軸電纜、無須龐大的視頻分配器;軟件實現NxN多對多(即多個觀察員可同時看
多個鏡頭畫面);安裝所需設備少,工程成本大幅降低(整個安裝過程就是架設攝像機和在PC機上安裝系統管理軟件)
,大幅減少線材;充分利用網絡資源,走寬帶網絡圖像傳輸非常廉價,增強了監控范圍的靈活性,可直接實現局域網內
和通過廣域網進行監控,軟件升級可以通過在線方式進行。
相對于當前使用PC機監控系統:網絡數字攝像機為功能一體化產品,監控現場無需PC機,無需軟件維護;無須機房,可
以避免因斷電、病毒等原因所造成的死機、重新啟動和根本無法監控的缺陷。這些是基于PC的數字監控系統無法比擬的
。
3、建議方案描述
3.1網絡結構的要求
根據工廠信息多元化、建筑群相對分散及監控現場靈活多變的要求,建議采用千兆主干網
對比內容
網絡攝像機
模擬監控系統
系統配置
計算機完成全部監控任務,設備簡潔,可靠性高
由監視器、錄象機、視頻轉換器、畫面分割器、矩陣控制器等組成。設備繁瑣,可靠性低
系統安裝
只需在計算機上安裝軟件,再連好網絡攝象機即可。
要經過很多培訓才可操作眾多的電器設備
管理
可實現無人值守
需多人值守
信息存儲
數字信息
模擬信號
傳輸
可以在任何數字網絡上傳輸
單一傳輸方式
錄制方式
自動設置各種錄制方式:定時錄制、報警觸發錄制等
單一機械錄制方式
錄制內容
有情況錄,無情況則不錄
錄制大量無用信息定時更換錄象帶
存儲介質
大容量硬盤自動循環存儲
定時更換錄象帶
介質管理
光盤永久保存
錄象帶使用及耗費巨大
檢索
多級隨機檢索,可根據文件類型、發生時間:年月日時分秒
無目標地順序查找錄象帶及攝象機編號等快速找到所需的圖象信息
回放
可單幀回放和連續回放
錄象帶順序回放
編輯
可對每一幀畫面進行各種處理:最大程度還原,打印等
不能修復、打印、編輯
訪問記錄
自動記錄所有訪問系統的人、時間及警報事件
無任何日志
警報系統
自動報警設置,可接入多路警報信號輸入,多路控制信號輸出
只能錄制報警后內容
絡,信息中心采用千兆交換機,各樓宇的二級交換機通過光纖與核心千兆交換機相連。各信息點和監控點通過百兆雙絞
線連接在二級交換機上,在一期工程中整個監控系統共有48個監控點,各個監控點可能分布在不同的樓宇和場地中。建
議在綜合布線的時,在同一樓宇中的IP攝象機應該通過雙絞線直接連接在二級交換機上,同時要保證所有的二級交換機
最低為百兆配置。建議采用3Com、Cisco、Intel、Bay等著名廠商,其產品在高端領域的大型網絡組建中應用較多,性
能穩定,價格相對較高。如在某個建筑中使用10臺IP攝象機可將其連接到該建筑的二級交換機上,然后通過光纖連接到
監控中心的千兆核心交換機上,其他建筑的IP攝象機使用同樣的方式與核心交換機相連,由于整個廠區的信息點很多,
其中包括普通PC機信息點、IP攝象機和其他網絡設備,所以應考慮盡可能的將IP攝象機與其他信息點搭配在一臺交換機
上,也就是要保證一臺百兆交換機上的IP攝象機的數量要控制在10臺左右,這樣可以保證在多路并發的時候不會因為視
頻數據占據的帶寬過大而影響其他網絡活動。
3.2監控點的選擇及設備配置
鑒于工廠監控的全方位要求,IP攝象機的安放位置應考慮到多方面的因素,工廠中可能需要進行監控的部門和位置有會
議室、財務室、倉庫、各車間、飛機跑道、實驗室、廠區主要通道、各大門口等,各位置的環境不同,對設備的要求和
配置也不同,對于室內的監控點,可將設備固定安裝在指定的位置,提供220VAC電源和RJ45的雙絞線接口。室外監控點
的攝像機應選配室外用防護罩及云臺,注意密封防水和濕度調節,帶旋轉功能的攝像機需要安裝云臺和邏輯電源以保證
可有較大的監控范圍
特殊的部門和生產車間要對溫度、濕度、煙感、入侵要有足夠的敏感,可利用IP攝象機提供的RS-232通用接口連接各種
報警器;同時可以連動燈光、警號、鎖具等動作設備,這使得它可以方便地組成一套功能強大的安全防范系統。對于工
作場地較大的車間、倉庫、飛機跑道等位置要考慮到監控現場無盲點,需在對角配備兩臺以上的IP攝象機并加裝有云臺
和電動鏡頭,保證有較大的信號采集范圍,對于某些對環境要求不高的現場只要一臺裝有固定鏡頭的IP攝象機即可滿足
需要了,從而避免資金的浪費。在生產車間有時需要和會議室同步觀看和收聽會議內容則必須在車間現場配備PC機并安
裝客戶端軟件,并配合有大屏幕的投影設備,在會議進行時可直接點播安裝在會議室的IP攝象機,實現現場接受會議的
音頻信號。并通過大屏幕投影同步觀看會議視頻。
3.3監控中心的要求及配備
本建議方案中采用了二級監控體系,即監控中心作為一級監控部門可對廠區內所有的監控點進行統一的管理和配置,廠
長室、副廠長室、各部門主管作為二級監控可根據需要和權限對監控點進行全部和部分的監控。
方案1:監控中心應和網絡中心可處在同一房間和鄰接的位置,我們推薦的方式是在監控中心配置多臺監控計算機,每臺
計算機要保證有良好的性能,其中每臺計算機負責監控9路左右的信號,例如48臺計算機大約需要6臺PC機即可完成對所
有監控點全實時的管理和監控,這種方式的好處在于,可對所有的監控點分散管理,將損失降低到最小的程度,不至于
由于某個核心設備的故障而導致所有的監控失敗,影響工廠的安全管理。另外IP攝象機本身就是數字設備,其采集和傳
輸的信號均為數字模式,如使用傳統的模擬電視墻的解決方案就必然要涉及到數模轉換的過程,這將會使畫面質量大大
的降低,延時明顯,同時增加了系統的投資。同時在土建過程中可考慮將某個墻面設計成弧形,在設備擺放時依靠墻體
形狀放置,這樣觀察員便可選擇圓心位置為辦公地點,實現現場無盲點和全方位監看。
方案2:通過一臺監控計算機直接點播所有的監控信息點,把視頻內容投影到大屏幕上,通過軟件實現9-16畫面的循環監
控。
二級監控的要求相對簡單,只需配備一臺性能較好的PC機安裝客戶端軟件即可實現畫面的監控和實時錄制。例如在廠長
室,廠長作為最高管理者,無需長時間對所有監控點監看,需要時通過軟件可點播任何一臺IP攝象機即可,并能實現對
監控現場的音視頻信息的即時錄制和保存。
3.4數據錄制的要求
數據的保存主要是通過錄象服務器(大硬盤PC機)完成,考慮到個別IP攝象機的監控點信息需要長時間不間斷的錄制,
錄象服務器必須有足夠的硬盤空間,并盡可能使用多臺錄象服務器的和IP攝象機一樣分散在不同的二級交換機上完成數
據保存工作,這樣可以避免在監控中心進行集中錄制時數據匯集到主干網絡和主交換機上導致系統負載過大,影響其他
網絡活動的正常進行,目前的IP攝象機在數據傳輸的過程中大約占據2.5兆的帶寬,所以如果二級交換機為百兆的話,每
臺交換機上的IP攝象機的數量應控制在10臺左右為最佳配置。
3.5軟件的具體功能和要求
3.5.1系統結構
本系統是一個數碼監控應用開發平臺,可根據客戶需要方便的實現二次開發及功能擴充。
本系統包含用戶界面、功能模塊、基于數據庫的軟件平臺、底層驅動模塊(控件)等部分,結構框圖如下:
3.5.2系統的特點
通用性。本系統的運行平臺為Windows通用平臺,不需要特殊的軟硬件支持
支持視頻、音頻、以及各種傳感器信號的采集與處理
數據庫管理。系統運行數據、運行記錄、參數設置等通過關系數據庫進行管理,安全可靠
多網合一。系統運行在標準的TCP/IP網絡環境上,可與辦公、管理網絡實現多網合一
分布式監控。授權的用戶可在網絡上任何一臺計算機上運行授權的所有監控及管理功能
多點監看。多個用戶可同時監看一臺攝像機的音視頻數據
完全數字錄像及回放。錄像可直接錄制為磁盤文件,和普通計算機文件一樣進行存儲/傳輸,并通過計算機進行回放
完善的安全控制。多用戶支持,可對用戶、攝像機、功能模塊進行全面的安全控制,保證信息的安全
集成性。系統采用億格ERP的軟件架構技術,可與已有的業務系統方便集成,也可在此系統上拓展開發各種業務管理應用
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3.5.3功能說明
3.5.3.1攝象機數據管理
主要對整個系統的攝像機進行數據管理包括:
定義攝像機的相關數據:名稱、位置等
增加、刪除攝像機:可方便的在網絡上添置新的攝像機或刪除不用的攝像機
定義攝像機的各種附件信息:如云臺、報警傳感器、鏡頭屬性等
3.5.3.2攝像機權限管理
管理用戶對攝像機的使用權限,管理內容如下:
按角色進行權限管理,授權每個角色對哪些攝像機具有權限。通過對用戶指定角色信息就可實現權限指定
攝像機權限細分:攝像機權限細分為:監看、操作、錄像,監看權限表示用戶可以監看攝像機音視頻數據,操作表示用
戶可以操作攝像機的云臺、鏡頭、輸出喇叭等附屬設備
多角色權限繼承:用戶可被賦予多個角色,并繼承多個角色的權限
3.5.3.3安全布防管理
安全布防以GIS的形式形象顯示整個監控區域及監控區域內攝像機的狀態,具有以下功能:
監控區域地圖設置:可方便輸入監控區域的地理位置圖
地圖聯接縮放:根據需要可放大顯示某監控區域的詳細區域圖,實現多層次的監控區域管理
所見即所得:以所見及所得的形式方便的在區域圖上拖拽、增刪監控攝像機實時報警:可在監控圖上實時顯示攝像機狀
態及報警信息,并可隨時打開指定攝像機監看現場圖像
3.5.3.4實時監看及評估
實時監看攝像機的監控現場,分為4畫面、9畫面、16畫面三種格式,具體功能如下:
循環監控:系統自動按照指定的時間間隔循環監控所有攝像機
指定監控:可通過鼠標方便的從攝像機列表中托拽指定的攝像機到任意監控器上進行監看
監看記錄:可隨時打開監看記錄表填寫監看記錄,記錄的項目可根據需要任意定制
遙控器:遙控器可實現對監控攝像機的全角度方位操縱,并可控制光圈、聚焦、變焦等操作
本地錄像:可對監控的攝像機進行本地錄像。系統自動記錄錄像日志,錄像支持mpeg4及mjpeg靜音/播音控制:可對監控
的任意攝像機實現靜音/播音控制
以上所有操作均需要授權
3.5.3.5錄像回放
對數字錄像文件進行回放,包括:前進、暫停、變速(包括慢速、快速)、后退定位播放多種功能,并可捕捉特定的畫
面為BMP格式文件進行存放。
3.5.3.5信息交互
信息交互是指多個在線用戶之間可以通過文字或語音進行交流。語音交流必須雙方均配置數碼監控攝像機。交互可以與
觀看圖像同時進行。
3.5.3.6系統錄像
系統錄像實現對特定攝像機的自動錄像功能,并在數據庫中自動記錄錄像的相關信息,如監控點、時間等。具體功能如
下:
錄像策略定義:根據用戶的實際需要定制錄像策略,包括:指定要錄像的攝像機,錄像的啟止時間—可按每天、每周、
每月進行設置,可精確到秒,錄像文件的存儲位置,錄像文件格式,錄像機等
自動錄像機:打開錄像機,將自動按照錄像策略的定義進行錄像
多錄像機支持:每臺計算機可運行多達9臺自動錄像機,并且錄像機也可分布在多臺計算機上。
3.5.3.7資料檢索回放
對于記錄的音像信息、報警信息、交互信息等進行查詢、檢索、下載。
可以按時間、地點、攝像機等條件進行任意檢索。
檢索到的錄像資料可以進行回放,支持前進、暫停、變速(包括慢速、快速)、后退定位播放多種功能
3.5.3.8集中監控
通過集中管理,可在大屏幕上顯示來自指定的被監控點的媒體流或來自媒體服務器的指定的媒體數據。
支持固定對應顯示、任意對應顯示、循環顯示三種工作方式。循環顯示方式包含任意定格功能與繼續循環功能。
對應的顯示單元上可疊加顯示監控點的名稱或其他信息。
支持多顯示單元合成顯示同一畫面的功能。
支持幀數、畫面質量動態調整。
3.5.3.9攝像機導播
攝像機導播主要有以下功能:
頻道管理:可以在網絡上建立多個廣播頻道,并可任意指定/轉換各個頻道上播出的攝像機。頻道可隨時中止刪除
網絡接收機:可以接收觀看網絡上各個廣播頻道的音視頻數據流,可方便切換頻道
3.5.3.10主控臺
主控臺用戶控制網絡上的所有攝像機,有以下功能:
打開/關閉攝像機
禁用/啟用攝像機:禁用攝像機后,任何人都不能對攝像機進行操作,也不能進行監看。
設定攝像機參數:包括攝像機IP地址、端口等網絡參數,幀頻、畫面大小等視頻參數,畫面大小目前支持320*200及
640*480兩種格式,幀頻范圍為1~30幀/秒
監控攝像機運行狀態:動態顯示攝像機的運行狀態,打開、關閉、異常、禁用等
3.5.3.11系統管理
系統管理對系統中的安全、系統數據等進行管理:
·日志管理
系統日志的檢索和維護信息設置,系統可根據需要設置是否需要記錄運行日志,運行日志包括操作員、時間、地點、運
行模塊等內容。
·用戶管理
定義可以使用本系統的用戶及其相關信息,并為用戶設置運行權限,也可根據需要限制用戶的登錄地點。用戶可增加刪
除。
定義用戶組并分配組內用戶。可對組進行功能授權,組內用戶自動繼承所屬組的權限。用戶可屬于多個組。
·角色管理
增加刪除角色,并為用戶指派角色。角色用于對攝像機的授權。一個用戶可具有多個角色,每個角色可賦予多個用戶。
·用戶功能模版管理
建立用戶的功能模版。功能模版定義了用戶的操作界面。每個用戶必須具有功能模版,否則無法操作本系統的功能
4、系統運行環境
4.1硬件環境
·服務器
需要配置兩種服務器:
數據庫服務器及攝像機管理服務器:實現數據管理及監控攝像機的管理
媒體文件服務器:用于存儲錄像文件。
根據不同的錄像數目要求,服務器配置可自由伸縮。
·終端計算機
終端計算機為通用的個人電腦,數量不受限制,最低配置要求為:
CPU:P42.4G以上
內存:512M
網卡:10/100M
顯示器:1024*768
磁盤:20G以上
·FD901數字網絡IP攝象機
可以實時采集音視頻信息并在以太網上傳送數據的攝像機。
主要指標:最大圖像分辨率為640×480,最大幀率為30fps(320×240模式),壓縮模式為M-JPEG。音頻采樣率為8k,采
樣深度為8bit,壓縮模式為ADPCM,10M以太網接口。
附加接口:可以接收外部開關量輸入、數據信息輸入(通過RS232接口)、音頻輸入;可以提供開關量輸出、數據輸出、
音頻輸出。
可選用下列附件:各種報警傳感器、可控云臺、音頻輸出設備等。
4.2軟件環境
服務器:Windows2000Server,WindowsXPServer
客戶機:Windows2000/WindowsXP。
支持數據庫:SQLServer2000、Oracle8i、Access(單機演示系統)。
5、系統所需軟硬件報價表
產品選用及技術參數說明
監控前端設備
IP攝像機
FD901
5800
零工程、安裝靈活,無其他設備
鏡頭
1/3CS方式自選
根據現場需要自行選擇
室內云臺
自選
室內型頂裝或壁裝云臺,支架、云臺一體化
室外云臺
自選
鋁合金材料密封防雨,耐高溫、耐老化、抗腐蝕
室內防護罩
自選
室內小型防護罩
室外防護罩
自選
內置可調節攝像機安裝板,雨刷自動停邊設計,內置加熱風扇自動溫控電路
室外用支架
自選
室外型重載支架
攝象機電源
自選
不需云臺12V/DC電源即可
邏輯電源
300
配合云臺使用,提供攝象機、云臺兩路供電
報警裝置
RS232接口
根據需要選擇
監控中心設備
數據庫服務器
P4-2.4G/512MB/80G
性能穩定、可擴展服務器
攝像機管理服務器
P4-2.4G/512MB/60G
性能穩定、可擴展的服務器
錄象服務器
P4-2.4G/512MB/120G
性能穩定、有足夠的擴展存儲空間可為PC機
投影機及配套設備
自選
適合環境需要、高流明
監控中心計算機
P4-2.4G/512MB/120G
客戶端監控計算機
P4-2.4G/512MB/120G
普通PC機即可,如監控多路畫面建議選擇大顯示器
軟件包
CS結構
包括數據庫軟件、應用服務軟件、客戶端軟件