子母鐘（網路時鐘系統）助力醫院學校數字化建設
子母鐘（網路時鐘系統）助力醫院學校數字化建設
京準電子科技官微——ahjzsz
概述
醫院時鐘系統為全醫院提供提供統一的準確時間，其主要作用是為整個醫院的作業人員提供準確的時間服務，同時也為計算機系統及呼叫系統、BA系統、手術室控制系統以及其它弱電子系統提供標準的時間源，各辦公室內及其它通道內的時鐘可以為作業人員提供準確的時間資訊；向其它系統提供的時鐘資訊為整個殘聯大樓弱電運行提供了標準的時間，保證了整個殘聯大樓弱電運行的準時、安全，它的主要功能有：
一、時鐘系統可以為作業人員提供準確的可視時間資訊，
二、時鐘系統可以為辦公內網，辦公外網提供統一的時間，對各部門之間協調統一作業意義重大，
三、時鐘還可以為有線電視與衛星接收系統、應急廣播及背景音樂系統、機房火災早期報警系統、視頻監控系統、通訊系統、一卡通管理系統、智能化資訊發布及顯示系統的管理服務器提供網路授時服務，
系統構成:
采用時間接識訓接收米國GPS衛星時間和中國電信cdma時間、NTP時間服務器、顯示子鐘和以太網路構成，系統采用以太網路傳輸通道，給大樓的各個重要地方提供時間資訊，
因此,在醫院內重要區域提供一套可靠、經濟和有效，能夠提供一個統一的、標準的全樓時間的子母鐘系統對本大樓的數字化管理和各部門的統一協調意義重大，
設計指導思想
本時鐘系統選用成都至卓科技有限公司的時鐘系統，并保證在設計中：
1) 認真貫徹執行國家已頒布實施的有關“規范”、“標準”，使設計不偏離規范化和標準化的軌道，從而保證設計的水平和質量，
2) 系統設計應本著“可靠、實用、先進、經濟”的原則進行，
3) 在滿足功能需求的前提下努力降低工程造價和維護費用，
4) 系統操作簡便、可靠，便于擴展和維護，軟體具有提升能力，
5) 系統滿足現場條件和環境，有較強的抗高溫、高濕、臺風、電磁干擾能力和防雷、防雨、防塵能力
2 設計依據
民用建筑電氣設計規范 JGJ 16-2008
電氣裝置安裝工程施工及驗收規范 GBJ 232-92
國際電氣與電子工程師協會（IEEE）相關標準
國際電信聯盟 ITU-T ITU-R相關標準
歐廣聯時間碼標準 SMPTE/EUB
國際電子學會（IEC）相關標準
國際標準化組織（ISO）相關標準
電磁兼容標準《工業環境中發射標準》 IEC61000-6-2
電磁兼容標準《工業環境中抗擾度》 IEC61000-6-4
電磁兼容試驗和測驗技術 GB/T17626-1998
電磁輻射標準EN55022（1994），補充1（1995），A級
中華人民共和國行業標準 QB-1038 1042-91
相關標準以最新版本標準為準，
3.時鐘系統總體結構描述
時鐘系統技術背景介紹
時鐘通訊技術介紹
時鐘的通信方式主要有RS485總線、CAN總線、以太網、光纖通信方式，
l 485總線：在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準，RS-485采用平衡發送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力，加上總線收發器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復， RS-485采用半雙工作業方式，任何時候只能有一點處于發送狀態，因此，發送電路須由使能信號加以控制，RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線，應用RS-485 可以聯網構成分布式系統，其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器，
l CAN總線：CAN是控制器局域網路(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是由研發和生產汽車電子產品著稱的德國BOSCH公司開發了的，并最終成為國際標準（ISO118?8），
l 以太網，以太網最早由Xerox（施樂）公司創建，于1980年DEC、lntel和Xerox三家公司聯合開發成為一個標準，以太網是應用最為廣泛的局域網，包括標準的以太網(10Mbit/s)、快速以太網(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太網，采用的是CSMA/CD訪問控制法，它們都符合IEEE802.3，以太網是當前應用最普遍的局域網技術，
l 光纖通信，最大的缺點是布線非常麻煩，要現場熔接，但是抗干擾能力，實時性都是最好的，
目前市場上子母鐘系統主要采用485總線方式，485總線方式需要單獨布線和維護，超過1000米的485總線網路設計復雜后、維護困難，以太網總線方式可以利用現有的辦公系統的計算機網路，不需要單獨布線，
時間同步協議-NTP時間傳輸協議
以太網相對來說，延時總是存在，為了解決這個問題，美國特拉華大學的David L. Mills教授開發了NTP網路時間協議，NTP協議（Network Time Protocol）用于互聯網中時間同步的標準協議，用途是把計算機的時間同步到標準UTC時間，
NTP協議除了可以估算封包在網路上的往返延遲外，還可獨立地估算計算機時鐘偏差，從而實作在網路上的高精準度計算機校時，它是設計用來在Internet上使不同的機器能維持相同時間的一種通訊協定，時間服務器（time server）是利用NTP的一種服務器，通過它可以使網路中的機器維持時間同步，在大多數的地方， NTP提供的時間精確度在WAN上為數十毫秒，在LAN上則為亞毫秒級或者更高，在專用的時間服務器上，則精確度更高，
網路時間協議（NTP）的詳細說明在RFC-1305[Mills 1992]中，RFC-1305對 NTP協議在事件、狀態、轉變功能和行為方面給出了明確的說明，它以合適的演算法以增強時鐘的準確性，并且減輕多個由于同步源而產生的差錯，實作了準確性低于毫秒的時間服務，以滿足目前因特網中路徑量測的需要，
美國國家標準技術研究院（NIST）從90年代初開始，進行Internet網上時間發播服務，至今已經設定了7，8個時間服務專用網站，德國PTB也于去年開通專用授時網站，在網上發播標準時間，目前世界上的授時網站已有100多個，
本公司子母鐘系統采用標準的NTP時間同步協議，有效地保證了時鐘的精度，誤差小于1-50ms，
時鐘網路管理協議介紹 - SNMP網路管理協議
簡單網路管理協議（SNMP：Simple Network Management Protocol）是由互聯網工程任務組（IETF：Internet Engineering Task Force ）定義的一套網路管理協議，該協議基于簡單網關監視協議（SGMP：Simple Gateway Monitor Protocol），利用SNMP，一個管理作業站可以遠程管理所有支持這種協議的網路設備，包括監視網路狀態、修改網路設備配置、接收網路事件警告等，雖然SNMP開始是面向基于IP的網路管理，是一個工業標準管理系統，
時鐘系統利用該協議實作如下功能：
l 設定倒計時
l 子鐘面板發光調勻，
l 設定的數碼管亮度
l 掃描子鐘是否掉線
l 掃描子鐘的顯示時間
l 修改子鐘的IP、網關地址
l 修改子鐘內部的主、備NTP時間服務器地址
l 關閉時鐘顯示
l 時鐘軟體升級
l 調勻稱時鐘版面的亮度
l 子鐘的數碼管筆端掃描
時鐘系統組成：
系統采用集中控制與調整，同步傳輸分散顯示的網路控制方式，由如下部分組成，
- 信號源：時間信號接識訓
- 母鐘：NTP時間服務器
- 以太網路
- 子鐘
- 時鐘網路管理平臺
時間信號接識訓接收到GPS、CDMA的時間資訊，傳送給NTP時間服務器，NTP時間服務器成為系統標準的時間源，
客戶端設備通過以太網向NTP時間服務器獲取時間，雙方采用NTP協議有效地消除了網路引起的時間誤差，客戶端的時間精度為1-50ms，NTP子鐘秒位同步跳動，
時鐘系統拓撲圖
GPS接收天線接收到衛星標準時間信號并傳送給時間信號接識訓，時間信號接識訓智能判斷識別誤碼和消除累計誤差，通過串口+脈沖的方式把精確的時間信號傳送給NTP時間服務器，NTP時間服務器內置高穩OCXO,如GPS信號例外或中斷，NTP時間服務器自動切換到依靠OCXO高精度自走時時間，對外授時不中斷，當GPS信號恢復時，系統自動切換到GPS當前信號作為標準參考,NTP時間服務器可以通過LED顯示時分秒等資訊，
時間信號接識訓接收到時間信號，傳送給NTP時間服務器，NTP時間服務器成為系統標準的時間源，客戶端設備通過以太網向NTP時間服務器獲取時間，雙方采用NTP協議有效地消除了網路引起的時間誤差，客戶端能達到的精度為1-50ms，從子鐘的角度看，是網路中所有NTP子鐘秒位同步跳動，
NTP時間服務器可以支持windows作業系統、Linux/UNIX作業系統、SUN SOLARIS作業系統、IBM AIX和嵌入式作業系統，各作業系統均自帶時間同步功能，均不需要單獨的時間同步軟體，特殊用途除外，如：電視臺，
時間系統支持主、備時間服務器冗余，主、備時間服務器同時在線作業，備用服務器處于熱備份狀態，如果主服務器出現故障，客戶端自動和備用服務器進行時間同步，如果網路中有第3臺時間服務器，可以根據設定，可以和第3臺時間服務器進行時間同步，同時對主時間服務器進行時間跟蹤，如果主服務器恢復正常，則客戶端自動恢復和主服務器進行時間同步，
本連接方式可以通過最簡潔，經濟的辦法實作辦公樓內時間同步，如果有點弱電系統比如視頻監控、一卡通管理系統、智能化資訊發布及顯示系統、有線電視與衛星接收系統、應急光比及音樂系統、通訊系統等控制管理計算機
可以通過局域網與NTP時間服務器相連，也可以直接通過網路獲取標準時間，
4.子鐘系統的網路拓撲圖
子鐘系統的網路拓撲圖
NTP子鐘采用計算機局域網組網技術，符合IEEE制定的IEEE 802.3標準以太網的技術標準，內部采用嵌入式網路技術，采用NTP協議和NTP時間服務器進行資料通訊，時間誤差小于1-50ms，
采用標準NTP協議，不需要指定NTP時間服務器廠家，子鐘可以無縫接入任何廠家的NTP服務器 ，本公司產品可以和目前所有的NTP時間服務器同步，包括進口NTP時間服務器，用戶驗證辦法是，直接同步互聯網的時間服務器，可以同步的時間服務器包括：中國、日本、臺灣、美國、德國、加拿大等的時間服務器，
子鐘可以跨網段訪問NTP時間服務器，
5、NTP子母時鐘特點：
可靠、實用、先進、經濟
可靠：時間源采用接收二個不同來源的時間信號，即GPS時間和電信CDMA，確保時間來源可靠，
實用：采用NTP時間同步協議，子鐘時間精度高，可以確保用戶的使用，
先進：采用以太網技術，在子鐘的領域屬國內先進技術，
經濟：采用以太網技術，后期維護費用很少，和普通的計算機維護的類似，
l 子母鐘系統是基于以太網路化模式：指NTP時間服務器 向終端傳送時間是網路方式，終端包括：windows服務器、Linux 服務器、UNIX服務器、SUN服務器、PC、和系統內的LED顯示子鐘，
l 子母鐘綜合布線成本低、除錯簡單：不需要單獨布線，共享計算機局域網，安1個時鐘，只需要一個網線連接到最近的網路即可，不需要按順尋連接，安裝100個時鐘，也是這樣，就像買個電視機，接上閉路電視線就可以了，普通用戶輕松搞定，
l 子母鐘系統主、備同步結構簡單：子鐘同步切換主備時間服務器，在子鐘內部 的同步序列里增加服務器的IP地址即可，
l 母鐘具有時間補償功能：通過網路給計算機授時，具有時間補償演算法，保證時間的可靠性，
l 子鐘支持正計時、倒計時顯示，設定簡單：平臺軟體設定倒計時時間，子鐘立刻轉入倒計時，倒計時的設定由計算機進行設定，
l 子鐘采用恒流驅動：避免出現市面上常見的數碼管經常“缺筆”、和長時間運行設備過熱，發燙的現象
l 子鐘自守時功能強：母鐘出現故障后，子鐘可以自走時，自走時誤差不超過0.3秒/天，
l 子鐘后期維護成本低：不需要建立單獨的子鐘通訊鏈路，后期在時鐘鏈路的維護費用幾乎沒有，不需要單獨的檢修人員，無單獨時鐘的后期網路維護費用，
l 子鐘管理快速準確：子鐘管理支持SNMP協議，可以嵌入到用戶的管理平臺，本公司管理軟體，只需10秒就可以掃描200臺子鐘的運行狀態和故障，顯示時間等管理資訊，設定走時模式，如：正計時、倒計時、實作對子鐘的關閉、打開和時間設定等功能等，
l 子鐘檢修簡單：檢修子鐘的辦法和檢修計算機類似，只需要一個網路命令即可：ping 192.168.1.xx，如果可以通訊，表示母鐘正常，如果不能通訊，更換備件，普通的網路工程師看10分鐘說明書，就可以維護時鐘 系統，在數分鐘內就可以判斷1個子鐘情況的狀態，是正常的，還是壞掉了；
l 子鐘亮度隨室內環境的光線強弱自動變化，（選配光感服務器）
l 子鐘有超薄型：厚度僅為3cm,屬于國內最薄的子鐘，
l 子鐘秒位完全同步跳動：標準NTP協議：子鐘采用標準NTP協議和母鐘通訊,驗證辦法是：子鐘同步互聯網NTP時間服務器,時間誤差不超過1-30毫秒，運行的子鐘秒位完全同步跳動，
l 子鐘節能環保：時鐘功耗不超過10W，如黑夜不需要顯示，可遠程黑屏，黑屏后系統處于等待喚醒功能，系統功耗小于2w，
l 子、母時鐘均可以在線軟體升級，不需要到子鐘現場重新寫入時鐘軟體，
l 子鐘兼容性能好：子鐘采用標準NTP協議，不需要指定NTP母鐘廠家，子鐘可以無縫接入任何廠家的NTP服務器 ，本公司產品可以和目前所有的NTP時間服務器同步，包括進口NTP時間服務器，用戶驗證辦法是，直接同步互聯網的時間服務器，可以同步的時間服務器包括：中國、日本、臺灣、美國、德國、加拿大等的時間服務器，
l 大型子母鐘系統首選：NTP子鐘是跨區域系統的首選，只要有一個計算機網路，可在一個時間源的情況下，跨省市同步顯示，秒位完全同步跳動 ，特別適合電力、電信、石油、鐵路、高鐵等大型工程配套，
京準電子科技——NTP校時服務器（北斗授時設備）13295517758微信同步轉載請註明出處，本文鏈接：https://www.uj5u.com/qita/550946.html
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