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面向應(yīng)急處置流程的高校安防指揮中心設(shè)計(jì)

2019-09-03 02:02馮健飛寧玉文許浩高東懷
中國教育信息化·高教職教 2019年8期
關(guān)鍵詞:平安校園可視化

馮健飛 寧玉文 許浩 高東懷

摘? ?要:隨著高校安全因素增多,平安校園建設(shè)面臨更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為實(shí)現(xiàn)高校安防工作綜合管理,本文通過整合現(xiàn)有安防系統(tǒng)和數(shù)據(jù),引入物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、可視化等新技術(shù),依據(jù)應(yīng)急處置基本流程,設(shè)計(jì)了高校綜合安防指揮中心建設(shè)方案,實(shí)現(xiàn)了高校安防工作在預(yù)案準(zhǔn)備、實(shí)時(shí)監(jiān)控、危機(jī)預(yù)警、協(xié)同處置、總結(jié)反饋各環(huán)節(jié)的全要素管理,提高了危機(jī)預(yù)警處置的科學(xué)性和效率。

關(guān)鍵詞:平安校園;安防指揮中心;可視化

中圖分類號:TP391 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1673-8454(2019)15-0085-04

一、引言

近年來,社會不安全因素迅速向校園滲透,高校面臨著巨大的安全穩(wěn)定壓力。為營造良好育人環(huán)境,各高校在智慧校園建設(shè)階段相繼開展了校園安防系統(tǒng)建設(shè)任務(wù),基本實(shí)現(xiàn)了“全域覆蓋、全網(wǎng)共享、全時(shí)可用、全程可控”的預(yù)定目標(biāo),技防系統(tǒng)的建設(shè)、管理和應(yīng)用水平明顯提高。其中,安防指揮中心作為安防系統(tǒng)的指揮調(diào)度控制中樞,成為校園安防系統(tǒng)建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。教育部在平安校園建設(shè)的文件中提出,學(xué)校對校園安防工作要進(jìn)行全方位管理,因此,高校需要結(jié)合平安校園的建設(shè)目標(biāo),面向安防應(yīng)急處置流程,通過整合學(xué)校安防技術(shù)手段和安防力量,建立一個(gè)涵蓋高校安防管理工作全要素和全周期的綜合平臺,有效支撐高校安全態(tài)勢分析展示以及應(yīng)急指揮處置等工作,全面提升安防管理工作效率。

二、高校安防工作的新需求

教育部部長陳寶生在2019年兩會上指出,“校園安全管理工作具有點(diǎn)多、線長、面廣的特點(diǎn)”,一直是教育系統(tǒng)安全工作的難點(diǎn)[1]。高等院校又具有人員基數(shù)大、校園面積大、學(xué)生思想活躍、管理相對松散等特點(diǎn),不安全因素逐年增多,給校園安防工作帶來了更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),許多高校在應(yīng)急處置方面出現(xiàn)了預(yù)警不及時(shí)、處置響應(yīng)慢、流程不規(guī)范等問題,這給高校安防工作提出了更高要求:

一是需要加強(qiáng)綜合統(tǒng)籌。目前高校安防能力提升仍然集中在單一領(lǐng)域,比如在傳統(tǒng)視頻監(jiān)控和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中融入實(shí)體識別等新技術(shù)[2-6]、在傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中增加異常行為分析等新功能[7-9]。為應(yīng)對日益復(fù)雜的安防形式,需要統(tǒng)籌全校所有安全因素和安防力量,建立“大安防”綜合管理系統(tǒng)。

二是需要加快響應(yīng)速度。應(yīng)急響應(yīng)速度往往直接決定了危機(jī)事件給學(xué)校和廣大師生造成損失的大小,為最大限度減少突發(fā)事件危害,應(yīng)充分利用各種技術(shù)手段,進(jìn)一步在危機(jī)預(yù)警、事件報(bào)警、遠(yuǎn)程指揮、聯(lián)動處置等多方面加快反應(yīng)速度,以更短的處置時(shí)間將危害降到最低。

三是需要決策科學(xué)精準(zhǔn)。在校園安防態(tài)勢分析判斷和應(yīng)急事件處置流程設(shè)計(jì)上,均應(yīng)當(dāng)體現(xiàn)科學(xué)合理和精準(zhǔn)高效,應(yīng)在事前針對不同種類危機(jī)事件設(shè)置專門的、可量化評估的分析指標(biāo),在事后能依據(jù)處置結(jié)果總結(jié)形成科學(xué)規(guī)律,進(jìn)一步促進(jìn)事前準(zhǔn)備工作的完善,從而不斷迭代提高整體工作的科學(xué)性。

三、高校安防指揮中心的框架模型設(shè)計(jì)

綜合安防指揮中心在應(yīng)急處置中發(fā)揮著提前監(jiān)控預(yù)警、加強(qiáng)聯(lián)動處置等核心作用,這對安防指揮中心的功能定位起著決定性作用。

1.高校應(yīng)急處置流程

為了規(guī)范突發(fā)事件處置流程,本文參考《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》提出的突發(fā)事件預(yù)測與預(yù)警、應(yīng)急處置、恢復(fù)與重建的處置步驟[10],以預(yù)防為主、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、科學(xué)迅捷處置、及時(shí)善后為重點(diǎn)[11],結(jié)合高校實(shí)際,將應(yīng)急處置流程細(xì)化為預(yù)案準(zhǔn)備、實(shí)時(shí)監(jiān)測、預(yù)警判斷、協(xié)同處置、分析總結(jié)五個(gè)步驟(如圖1所示):一是應(yīng)當(dāng)針對較為常見的突發(fā)事件制定應(yīng)急預(yù)案以及狀態(tài)條件,狀態(tài)條件用來作為應(yīng)急事件是否發(fā)生的判斷條件;二是應(yīng)對反映學(xué)校安全態(tài)勢的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面監(jiān)測,包括視頻監(jiān)控、無線傳感器、網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備、應(yīng)用系統(tǒng)等,從而全面掌握學(xué)校的安防狀況;三是當(dāng)監(jiān)測到當(dāng)前狀態(tài)與某一突發(fā)事件的預(yù)設(shè)狀態(tài)相近時(shí)應(yīng)發(fā)出預(yù)警,當(dāng)完全符合預(yù)設(shè)狀態(tài)時(shí)即啟動預(yù)案流程進(jìn)入處置階段;四是處置階段應(yīng)當(dāng)在指揮中心進(jìn)行遠(yuǎn)程音視頻指揮,快速調(diào)動各方力量;五是在事件處置完畢后應(yīng)當(dāng)總結(jié)形成經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,對應(yīng)急預(yù)案和狀態(tài)條件進(jìn)行反饋優(yōu)化。

2.高校安防指揮中心的設(shè)計(jì)思路

結(jié)合安防應(yīng)急處置流程,高校安防指揮中心建設(shè)以全面監(jiān)控、及時(shí)預(yù)警、高效處置、智能評估為總目標(biāo),通過統(tǒng)籌高校安防要素和力量,整合學(xué)校各項(xiàng)安防指標(biāo)數(shù)據(jù),運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、可視化等技術(shù),建立起一套具有預(yù)案及狀態(tài)管理、安防實(shí)時(shí)監(jiān)控、危機(jī)事件預(yù)警、應(yīng)急聯(lián)動處置、智能評估反饋等功能的綜合安防管理支撐系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)安防工作的閉環(huán)管理,有效支撐校園安防態(tài)勢綜合研判和應(yīng)急事件協(xié)同處置,幫助管理人員形成科學(xué)精準(zhǔn)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律,全面提升安防管理工作效率。

因此,高校安防指揮中心設(shè)計(jì)首先要能全面反映學(xué)校整體安全狀態(tài);其次要保持軟硬件平臺的開放性,硬件平臺應(yīng)兼容性良好并留有資源冗余,軟件平臺要能提供標(biāo)準(zhǔn)接口支持?jǐn)?shù)據(jù)共享;同時(shí)應(yīng)當(dāng)通過可視化手段和圖形化界面降低操作難度,通過提高監(jiān)控智能化程度和處置自動化程度加快響應(yīng)速度。作為學(xué)校的重要基礎(chǔ)應(yīng)用平臺,安防指揮中心各類系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)滿足數(shù)據(jù)加密存儲傳輸、權(quán)限分級管理、操作日志審計(jì)等軟件系統(tǒng)的基本安全要求。

3.總體架構(gòu)和系統(tǒng)組成

如圖2所示,綜合安防指揮中心總體架構(gòu)主要分為三層:底層是數(shù)據(jù)采集層,主要包括產(chǎn)生各類安防數(shù)據(jù)的軟硬件系統(tǒng);中間是應(yīng)用系統(tǒng)層,其中監(jiān)控和指揮系統(tǒng)負(fù)責(zé)校園環(huán)境視頻監(jiān)控和應(yīng)急處置遠(yuǎn)程指揮,應(yīng)急管理系統(tǒng)涵蓋安防指揮中心的核心功能,包括危機(jī)監(jiān)測、預(yù)案管理、預(yù)警報(bào)警、聯(lián)動處置和分析總結(jié)等功能;最上層為人機(jī)交互接口,包括視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程會議、校園GIS和數(shù)據(jù)可視化等,主要完成對校園安防狀態(tài)實(shí)時(shí)展示和操作交互。

四、高校安防指揮中心的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

1.安防指揮中心基礎(chǔ)支撐資源的聯(lián)網(wǎng)方式

安防指揮中心可依托高校現(xiàn)有視頻監(jiān)控中心進(jìn)行基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè),按需調(diào)整監(jiān)控大屏數(shù)量和組合方式,原有的視頻監(jiān)控服務(wù)器及存儲設(shè)備可仍依托安防指揮中心進(jìn)行管理。出于安全隔離和保障流量帶寬的考慮,視頻監(jiān)控應(yīng)當(dāng)單獨(dú)組網(wǎng)建設(shè),攝像機(jī)通過接入節(jié)點(diǎn)上聯(lián)至區(qū)域匯聚節(jié)點(diǎn),再通過匯聚節(jié)點(diǎn)接入指揮中心。物聯(lián)網(wǎng)傳感器和音視頻報(bào)警終端可就近接入校園網(wǎng),采用邏輯隔離方式上聯(lián)至學(xué)校數(shù)據(jù)中心。按照數(shù)據(jù)中心集約建設(shè)原則,安防指揮系統(tǒng)的各類應(yīng)用服務(wù)器應(yīng)當(dāng)設(shè)置在數(shù)據(jù)中心。遠(yuǎn)程視頻會議控制節(jié)點(diǎn)應(yīng)設(shè)在安防指揮中心,負(fù)責(zé)應(yīng)急處置中的組會工作。各類硬件資源均應(yīng)當(dāng)留有冗余,并支持?jǐn)U展。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.安防指揮中心應(yīng)用系統(tǒng)的基本功能

監(jiān)控和指揮系統(tǒng)是遠(yuǎn)程交互的重要平臺。監(jiān)控系統(tǒng)即傳統(tǒng)的校園安防高清視頻監(jiān)控系統(tǒng),對校園中安裝的各類攝像設(shè)備的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、歷史存儲和回放調(diào)閱等,也可融入實(shí)體發(fā)現(xiàn)功能。指揮系統(tǒng)即學(xué)校網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng),主要用來在應(yīng)急處置中進(jìn)行遠(yuǎn)程音視頻通信,這一點(diǎn)對多校區(qū)高校尤為重要。

應(yīng)急管理系統(tǒng)是安防指揮中心的核心部分,包括五大模塊:

一是危機(jī)監(jiān)測模塊,主要用來對反映校園安防狀況的各類指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總和格式化。該模塊包含三大接口組件:數(shù)字信號輸入接口支持對各類物聯(lián)網(wǎng)傳感器終端的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收集匯總,包括重要場所的水、電、氣、溫、煙、紅外等監(jiān)控信息;標(biāo)準(zhǔn)日志接口為SYSLOG接口,支持對各類網(wǎng)絡(luò)信息安全設(shè)備以及實(shí)現(xiàn)了SYSLOG接口的應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的告警信息進(jìn)行收集匯總,包括防火墻、入侵監(jiān)測、WAF、數(shù)據(jù)庫等設(shè)備告警信息;消息平臺接口為數(shù)字校園各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的告警消息提供標(biāo)準(zhǔn)傳輸接口,例如來自教務(wù)系統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量告警、來自一卡通系統(tǒng)的學(xué)生異常消費(fèi)告警等,對于已經(jīng)建設(shè)了數(shù)字校園公共消息平臺的學(xué)校,可由消息平臺對告警消息進(jìn)行統(tǒng)一收集處理后傳輸至危機(jī)檢測模塊。三大接口組件需對采集的各類信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)化以方便后續(xù)處理。結(jié)構(gòu)化后的信息包含“數(shù)據(jù)來源、發(fā)生時(shí)間、發(fā)生地點(diǎn)、數(shù)據(jù)名、數(shù)據(jù)值、嚴(yán)重級別”六個(gè)維度,其中數(shù)據(jù)來源指示產(chǎn)生該條數(shù)據(jù)的設(shè)備編號或系統(tǒng)名稱;發(fā)生時(shí)間應(yīng)以校內(nèi)共用的統(tǒng)一時(shí)間服務(wù)器為準(zhǔn),以便進(jìn)行后續(xù)關(guān)聯(lián)分析;發(fā)生地點(diǎn)主要是針對各類傳感器而言,通過傳感器編號和預(yù)置的位置信息庫確定傳感器地點(diǎn);數(shù)據(jù)名指該條數(shù)據(jù)所表達(dá)的實(shí)際含義,例如高溫報(bào)警、電量過載等;數(shù)據(jù)值根據(jù)來源不同可以為一維或多維數(shù)值,對于業(yè)務(wù)系統(tǒng)告警也可以是半結(jié)構(gòu)化文本;嚴(yán)重級別是當(dāng)前數(shù)值偏離正常范圍的嚴(yán)重程度,至少應(yīng)當(dāng)設(shè)置“正常數(shù)值、一般告警、嚴(yán)重、緊急”四個(gè)等級。危機(jī)監(jiān)測模塊結(jié)構(gòu)如圖4所示,結(jié)構(gòu)化后的數(shù)據(jù)將作為預(yù)警模塊的輸入,該模塊同時(shí)應(yīng)當(dāng)具有存儲和回放的功能,能記錄任一監(jiān)控指標(biāo)的歷史狀態(tài)。

二是預(yù)案管理模塊,主要對各類應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行統(tǒng)一管理。應(yīng)急預(yù)案可依托學(xué)校流程平臺進(jìn)行流程化設(shè)計(jì),在滿足觸發(fā)條件時(shí)自動啟動響應(yīng)流程。預(yù)案流程設(shè)計(jì)要提高系統(tǒng)聯(lián)動和自動處置能力,至少應(yīng)包括兩方面自動化處置內(nèi)容:一是自動切斷爆發(fā)危機(jī)的故障點(diǎn),例如在學(xué)校重要網(wǎng)站頁面被篡改時(shí)暫時(shí)關(guān)閉相關(guān)的Web服務(wù)、樓宇火災(zāi)報(bào)警時(shí)切斷電力供應(yīng)等;二是按照預(yù)案設(shè)計(jì)自動通知相關(guān)負(fù)責(zé)人并進(jìn)行報(bào)警,通知方式可依托學(xué)校現(xiàn)有平臺采取短信、語音電話等方式,報(bào)警方式包括聲、光報(bào)警等。預(yù)案支持流程圖方式查看,在人工介入處置階段協(xié)助應(yīng)急管理人員快速梳理處置步驟。在應(yīng)急處置結(jié)束后,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行預(yù)案流程的調(diào)整優(yōu)化。

三是預(yù)警及報(bào)警模塊,主要功能是根據(jù)預(yù)置的條件規(guī)則庫對危機(jī)監(jiān)測模塊產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)值進(jìn)行分析判斷。條件規(guī)則庫是由規(guī)則集構(gòu)成的,每個(gè)規(guī)則集包含“名稱、規(guī)則、預(yù)案”三部分內(nèi)容。名稱是該規(guī)則集表示的危機(jī)事件,如“交通事故”;規(guī)則是若干條件規(guī)則的邏輯組合,每條規(guī)則的結(jié)構(gòu)在危機(jī)監(jiān)測模塊格式化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加了數(shù)據(jù)值的條件約束,比如溫度值的正常范圍,多條規(guī)則互為與、或關(guān)系,滿足邏輯判斷條件時(shí)即表示該危機(jī)事件已發(fā)生;預(yù)案是該事件對應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案流程。預(yù)警模塊保存著所有危機(jī)監(jiān)測模塊發(fā)送過來的最后數(shù)據(jù),每當(dāng)有新數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí),預(yù)警模塊就會匹配規(guī)則集,當(dāng)某一時(shí)刻的狀態(tài)命中某一規(guī)則集中的部分規(guī)則時(shí)即發(fā)出預(yù)警信號,一旦命中全部規(guī)則立即自動啟動對應(yīng)的預(yù)案流程。有些應(yīng)急事件由于暫未確定合理有效的規(guī)則集而需要人工進(jìn)行判斷并啟動預(yù)案,因此需設(shè)置人工報(bào)警功能。報(bào)警功能是指在校園中提供多種人工報(bào)警入口,例如設(shè)置報(bào)警電話、在重要場所安裝一鍵報(bào)警終端等,報(bào)警入口同時(shí)兼具危機(jī)求助功能,管理人員在收到報(bào)警后可手動啟動應(yīng)急預(yù)案。預(yù)案啟動機(jī)制如圖5所示。

四是部門聯(lián)動模塊,該模塊對全校各單位的應(yīng)急處置聯(lián)絡(luò)人信息進(jìn)行統(tǒng)一管理維護(hù),并在應(yīng)急處置中提供遠(yuǎn)程通信支持。絕大部分應(yīng)急處置都需要多部門聯(lián)動,因此各部門均應(yīng)當(dāng)確定相關(guān)聯(lián)絡(luò)人。部門聯(lián)動模塊對聯(lián)絡(luò)人信息進(jìn)行統(tǒng)一管理,同時(shí)支持一鍵撥打電話、一鍵遠(yuǎn)程視頻等功能,從而確保在應(yīng)急處置中快速協(xié)調(diào)各方,形成合力。

五是大數(shù)據(jù)分析模塊,該模塊對應(yīng)急事件的發(fā)生規(guī)律進(jìn)行分析總結(jié)。大數(shù)據(jù)分析模塊與危機(jī)監(jiān)測模塊及預(yù)警模塊協(xié)同工作。危機(jī)監(jiān)測模塊將格式化后的數(shù)據(jù)發(fā)送給預(yù)警模塊及大數(shù)據(jù)分析模塊,大數(shù)據(jù)分析模塊學(xué)習(xí)各數(shù)據(jù)的變化規(guī)律,總結(jié)出正常波動范圍。在預(yù)警模塊匹配到危機(jī)事件發(fā)生并啟動某一預(yù)案流程或人工啟動某一預(yù)案流程時(shí),會同時(shí)觸發(fā)危機(jī)監(jiān)測模塊“快照”功能,將當(dāng)前所有數(shù)據(jù)匯總形成“事件快照”發(fā)送給大數(shù)據(jù)分析模塊。大數(shù)據(jù)分析模塊根據(jù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的正常波動范圍從快照中提取出與正常狀態(tài)存在明顯偏離的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步經(jīng)過人工整理分析,剔除不合理特征、增加遺漏特征,最終形成有價(jià)值的數(shù)據(jù)集作為預(yù)警模塊規(guī)則庫和預(yù)案流程優(yōu)化調(diào)整的依據(jù)。大數(shù)據(jù)分析模塊與各模塊的聯(lián)動關(guān)系如圖6所示。

3.人機(jī)交互接口

可視化系統(tǒng)是安防指揮中心的人機(jī)交互接口,主要作用是實(shí)現(xiàn)校園安全態(tài)勢直觀展示,提高系統(tǒng)管理及使用的便捷性,包括兩部分:

一是校園地理信息可視化,即校園GIS。首先可在GIS中標(biāo)記各類無線傳感器、視頻攝像機(jī)的地理位置,省去管理員記憶終端分布情況的工作,在管理員巡檢終端設(shè)備狀態(tài)或終端設(shè)備發(fā)出告警時(shí),均可通過GIS直接鎖定位置。其次在應(yīng)急處置中,特別是在多分隊(duì)協(xié)同處置的情況下,GIS可以有效協(xié)助分隊(duì)調(diào)度工作,提高處置效率。另外GIS還可結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)體跟蹤技術(shù)進(jìn)行軌跡標(biāo)記,例如記錄車輛行駛路線、安保人員巡更路線等。最后,GIS還能顯示各類熱力圖,比如依托智能樓宇管控系統(tǒng)顯示水電使用情況熱力圖等。GIS系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備放大、縮小、定位、測距等基本功能,同時(shí)具有良好的開放性,允許第三方系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口在GIS上標(biāo)注位置信息。

二是數(shù)據(jù)可視化,支持對危機(jī)監(jiān)測模塊中各項(xiàng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行高度定制化展示。數(shù)據(jù)可視化將數(shù)據(jù)用圖形方式呈現(xiàn)出來,能更清晰有效地傳達(dá)其含義和走勢,揭示數(shù)據(jù)變化規(guī)律,更易于被人理解,大數(shù)據(jù)可視化能直觀反映出數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)、互動關(guān)系,有助于進(jìn)行跨系統(tǒng)跨領(lǐng)域的綜合分析[12-13]。安防指揮中心監(jiān)控大屏上主要展示的內(nèi)容即為各類監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的可視化圖形,因此安防指揮系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備靈活強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化能力。系統(tǒng)需內(nèi)置豐富的數(shù)據(jù)圖形模板,支持自定義圖形顏色等顯示效果,可設(shè)置周期性顯示任務(wù),可自定義監(jiān)控頁面布局,支持以圖片形式保存顯示內(nèi)容并支持報(bào)表生成等管理統(tǒng)計(jì)功能。

五、結(jié)束語

隨著智慧校園的建設(shè),校園綜合安防指揮中心將會發(fā)揮越來越重要的作用。本文提出的面向應(yīng)急處置流程的安防指揮中心設(shè)計(jì),主要用于實(shí)現(xiàn)高校安防態(tài)勢實(shí)時(shí)監(jiān)控、事前預(yù)警、事中處置、事后分析的全流程管理,但是在危機(jī)監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)準(zhǔn)入條件和標(biāo)準(zhǔn)格式、預(yù)警模塊的規(guī)則集設(shè)置、大數(shù)據(jù)分析模塊所采用的算法等方面仍需進(jìn)一步研究。

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(編輯:王曉明)

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