GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘系統(tǒng)（北斗子母鐘系統(tǒng)）設(shè)計(jì)構(gòu)造原理特點(diǎn)

GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘系統(tǒng)（北斗子母鐘系統(tǒng)）設(shè)計(jì)構(gòu)造原理特點(diǎn)

【摘要】時(shí)鐘系統(tǒng)是校園網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)重要的精準(zhǔn)計(jì)時(shí)系統(tǒng)，隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多校園都建了自己的校園專(zhuān)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器也日益增多，這些設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無(wú)法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機(jī)的時(shí)鐘是同步的，因?yàn)檫@些時(shí)鐘每天會(huì)產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，時(shí)間差會(huì)越來(lái)越大，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會(huì)引發(fā)意想不到的問(wèn)題。

1、概述

隨著網(wǎng)絡(luò)的普及，許多校園都建了自己的校園專(zhuān)網(wǎng)，使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器也日益增多，這些設(shè)備都有自己的時(shí)鐘，而且是可以調(diào)節(jié)的。但是無(wú)法保證網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備和主機(jī)的時(shí)鐘是同步的，因?yàn)檫@些時(shí)鐘每天會(huì)產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的誤差。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行，時(shí)間差會(huì)越來(lái)越大，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中可能會(huì)引發(fā)意想不到的問(wèn)題。如在分布式計(jì)算環(huán)境中，由于每個(gè)主機(jī)時(shí)鐘不一致，會(huì)造成同一操作在不同主機(jī)的記錄時(shí)間不一致，將導(dǎo)致服務(wù)無(wú)法正常地進(jìn)行。隨著各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的不斷發(fā)展，對(duì)時(shí)鐘的要求也越來(lái)越高，否則會(huì)引發(fā)許多的問(wèn)題。

校園由教室、辦公室、圖書(shū)館等場(chǎng)所組成，各個(gè)場(chǎng)所時(shí)鐘信息不一致，師生工作無(wú)法協(xié)同達(dá)到最高效率，平時(shí)工作中可能影響不大，但在關(guān)鍵考試時(shí)因時(shí)鐘不一致，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法考出真實(shí)水平，教師的教學(xué)成績(jī)就無(wú)法評(píng)估，這就影響大了。

2、系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成

網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘系統(tǒng)由衛(wèi)星信號(hào)接收天線、NTP衛(wèi)星時(shí)鐘服務(wù)器（NTP網(wǎng)絡(luò)母鐘）、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、NTP網(wǎng)絡(luò)子鐘、傳輸通道（網(wǎng)線）、管理軟件等組成。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

2.1 衛(wèi)星信號(hào)接收天線

衛(wèi)星信號(hào)接收天線由衛(wèi)星蘑菇頭和適當(dāng)長(zhǎng)度天線組成，可向衛(wèi)星時(shí)鐘服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)母鐘）提供衛(wèi)星實(shí)時(shí)同步信號(hào)。

2.2 衛(wèi)星時(shí)鐘服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)母鐘）

時(shí)鐘系統(tǒng)中的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘為雙機(jī)備份裝置，其中一個(gè)作為系統(tǒng)時(shí)間信號(hào)的主要來(lái)源，另一個(gè)作為整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的設(shè)備備份，以備緊急故障時(shí)使用。衛(wèi)星母鐘LCD顯示屏上可顯示年、月、日、時(shí)、分、秒時(shí)間信息和當(dāng)前的GPS北斗衛(wèi)星顆數(shù)。時(shí)鐘系統(tǒng)由2臺(tái)高穩(wěn)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘、衛(wèi)星接收天線、天線支架、客戶(hù)端軟件等構(gòu)成；

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘的多路網(wǎng)口可向教室和辦公室數(shù)字NTP網(wǎng)絡(luò)子鐘，也可同時(shí)向校園廣播系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、智慧教室系統(tǒng)、智慧圖書(shū)館系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)、校園信息管理系統(tǒng)等其他各個(gè)子系統(tǒng)的服務(wù)器監(jiān)控主機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。

2.3 NTP網(wǎng)絡(luò)子鐘

網(wǎng)絡(luò)子鐘（即時(shí)間同步顯示屏）安裝于教室或辦公室、圖書(shū)館、走道、安防監(jiān)控室等需要顯示時(shí)間的各重要場(chǎng)所。

網(wǎng)絡(luò)子鐘采用數(shù)字式。可顯示時(shí)分、時(shí)分秒、年月日星期時(shí)分秒，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求訂購(gòu)，網(wǎng)絡(luò)子鐘自動(dòng)發(fā)送時(shí)間同步信號(hào)請(qǐng)求，衛(wèi)星時(shí)鐘服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)母鐘）接收到子鐘請(qǐng)求后自動(dòng)響應(yīng)并實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步工作。

網(wǎng)絡(luò)子鐘采用磨砂PC面板，防眩光，不刺眼；超薄金屬外殼設(shè)計(jì)，靜電噴塑；年月日星期漢字自發(fā)光且與數(shù)字渾然一體。

2.4 傳輸通道

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘與NTP網(wǎng)絡(luò)子鐘之間的傳輸通道可采用五類(lèi)、六類(lèi)網(wǎng)線進(jìn)行管理通訊線，所有的設(shè)備均采用標(biāo)準(zhǔn)RJ45網(wǎng)口。

2.5 管理軟件

管理軟件可安裝在一臺(tái)高性能計(jì)算機(jī)上，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸通道，實(shí)時(shí)監(jiān)控時(shí)鐘系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

管理軟件可查看本時(shí)鐘系統(tǒng)內(nèi)任何一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)子鐘的運(yùn)行狀況，可以對(duì)本時(shí)鐘系統(tǒng)內(nèi)任何一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)子鐘進(jìn)行必要的操作（校對(duì)、停止、復(fù)位、追時(shí)、時(shí)間設(shè)置等）。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可準(zhǔn)確記錄故障時(shí)間和故障部位，能方便地查看維護(hù)提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)等。

3、系統(tǒng)功能

時(shí)鐘系統(tǒng)基本功能如下:

3.1 同步校對(duì)

系統(tǒng)通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)接收天線不間斷接收GPS/北斗衛(wèi)星發(fā)送的時(shí)間碼及其相關(guān)代碼，并對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷這些數(shù)據(jù)是否真實(shí)可靠。如果數(shù)據(jù)可靠即被衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘采用，如果數(shù)據(jù)不可靠便放棄，下次繼續(xù)接收。

網(wǎng)絡(luò)子鐘是個(gè)獨(dú)立的顯示單元，可以脫離衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘單獨(dú)運(yùn)行，同時(shí)又能主動(dòng)請(qǐng)求衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息，網(wǎng)絡(luò)母鐘對(duì)其實(shí)時(shí)校對(duì)。為了確保接收到的信息是真實(shí)的、可靠的，網(wǎng)絡(luò)母鐘對(duì)接收到的請(qǐng)求信息進(jìn)行嚴(yán)格分析、判斷，排除干擾信息。

3.2 時(shí)間顯示及調(diào)整

數(shù)字式網(wǎng)絡(luò)子鐘時(shí)間采用“時(shí)分；時(shí)分秒；年月日星期”可選模式，調(diào)整時(shí)間時(shí)，網(wǎng)絡(luò)子鐘發(fā)出校準(zhǔn)請(qǐng)求，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘接收到請(qǐng)求后立即將精準(zhǔn)時(shí)間信息發(fā)送出去對(duì)子鐘時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

3.3 為其他系統(tǒng)提供時(shí)間信號(hào)

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘設(shè)有四路NTP網(wǎng)絡(luò)接口（RJ45）,且每路網(wǎng)口具有獨(dú)立MAC地址相互物理隔離互不影響工作，能夠時(shí)刻準(zhǔn)備為校園網(wǎng)絡(luò)及其他各個(gè)子系統(tǒng)提供時(shí)間同步信號(hào)。主要系統(tǒng)包括：廣播系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、智慧教室系統(tǒng)、智慧圖書(shū)館系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、校園一卡通系統(tǒng)、校園信息管理系統(tǒng)、校園機(jī)房服務(wù)器等。

3.4 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)功能

在控制中心設(shè)置對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)進(jìn)行管理監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具有自診斷功能，可進(jìn)行故障管理、性能管理、配置管理、安全管理等。

中心內(nèi)管理計(jì)算機(jī)能夠檢測(cè)到子鐘設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)信息，且對(duì)檢測(cè)到的故障狀態(tài)進(jìn)行顯示，能實(shí)時(shí)、詳細(xì)地反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)部各模塊的狀態(tài)，并能對(duì)全系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的控制（復(fù)位、停止、校對(duì)、追時(shí)等）。

系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠發(fā)出聲光報(bào)警，指示故障部位，對(duì)故障告警做同步傳輸，提供給值班室的工作人員，并進(jìn)行故障記錄和打印等工作。

3.5 系統(tǒng)可擴(kuò)展性

系統(tǒng)擴(kuò)容時(shí)，中心的網(wǎng)絡(luò)母鐘可通過(guò)擴(kuò)展設(shè)備對(duì)需求實(shí)時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展，方便各個(gè)站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)子鐘的增設(shè)工作。

3.6 集散控制

系統(tǒng)采用集散控制功能，即分布式系統(tǒng)，中心網(wǎng)絡(luò)母鐘、網(wǎng)絡(luò)子鐘相互之間通過(guò)五類(lèi)六類(lèi)屏蔽網(wǎng)線方式連接，在整個(gè)系統(tǒng)中相對(duì)獨(dú)立，任何一部分發(fā)生故障都不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

4、系統(tǒng)配置原則

校園由教室、辦公室、圖書(shū)館、弱電安防控制室等場(chǎng)所組成。

時(shí)鐘安裝方式及大小可根據(jù)安裝位置確定，我司推薦衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)母鐘、各個(gè)子鐘的尺寸及顯示內(nèi)容、安裝位置參考建議配置表：

5、系統(tǒng)總結(jié)

時(shí)鐘系統(tǒng)不僅方便企事業(yè)單位的精準(zhǔn)計(jì)時(shí)，更能為他們大大提升工作效率，效率的提高意味著社會(huì)公共服務(wù)的改善，而企事業(yè)單位對(duì)時(shí)間的強(qiáng)烈關(guān)注，正是他們服務(wù)和效率意識(shí)的見(jiàn)證。

隨著各單位大數(shù)據(jù)建立，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與服務(wù)器數(shù)量不斷增加。網(wǎng)絡(luò)管理員在查看眾多網(wǎng)絡(luò)設(shè)備日志時(shí)，往往發(fā)現(xiàn)時(shí)間不一，即使手工設(shè)置時(shí)間，也會(huì)出現(xiàn)因時(shí)區(qū)或夏令時(shí)等因素造成時(shí)間誤差；有些二層交換機(jī)重啟后，時(shí)鐘會(huì)還原到初始值，需要重新設(shè)置時(shí)間。對(duì)于核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和重要應(yīng)用服務(wù)器而言，它們之間有時(shí)需要協(xié)同工作，因此時(shí)間的統(tǒng)一準(zhǔn)確性、可靠性顯得尤為重要。

同時(shí)時(shí)鐘系統(tǒng)具有業(yè)界領(lǐng)先的環(huán)保性能，引領(lǐng)了都市綠色辦公風(fēng)潮。隨著現(xiàn)代人生活節(jié)奏的不斷加快，網(wǎng)絡(luò)化的普及，對(duì)時(shí)間精準(zhǔn)度的需求也是越來(lái)越高，尤其是當(dāng)前的機(jī)場(chǎng)、鐵路（地鐵和火車(chē)站）、醫(yī)院、學(xué)校、政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位等正好迎合了他們的需求，為他們解決實(shí)實(shí)在在的問(wèn)題。

審核編輯 黃宇