數顯子母鐘系統用戶(hù)需求分析

　　學(xué)校時(shí)鐘系統主要為全學(xué)校的計算機系統及時(shí)鐘系統以及其它弱電子系統提供標準的時(shí)間源，為考場(chǎng)考試、實(shí)驗室、計算機系統等關(guān)鍵部門(mén)都可以獲得、統一標準時(shí)間；子母鐘系統為每個(gè)教室、多媒體、圖書(shū)館，體育館同步顯示時(shí)間的功能，為學(xué)生、老師及工作人員對時(shí)間參考，從而使整個(gè)學(xué)校提供了標準的時(shí)間，保證了整個(gè)學(xué)校準時(shí)、安全正常運行。

　　終端設備管理軟件可以對時(shí)鐘顯示屏進(jìn)行實(shí)時(shí)管理，巡查和控制功能。

　　子母鐘系統構成:

　　采用終端設備管理軟件、時(shí)鐘顯示屏、GPS/北斗NTP時(shí)間服務(wù)器構成，給學(xué)校的各個(gè)重要地方提供時(shí)間信息。給考試等重要事宜提供標準時(shí)間等。

　　因此,在學(xué)校內重要區域提供一套可靠、經(jīng)濟和有效，能夠提供一個(gè)統一的、標準的全校時(shí)間的子母鐘系統對學(xué)校的數字化管理和學(xué)校的各部門(mén)的統一協(xié)調意義重大。

　　設計指導思想

　　本時(shí)鐘系統選用的時(shí)鐘系統，并保證在設計中：

　　1)認真貫徹執行已頒布實(shí)施的有關(guān)“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(zhì)量。

　　2)在滿(mǎn)足功能需求的前提下努力降低工程造價(jià)和維護費用。

　　3)系統設計應本著(zhù)“可靠、實(shí)用 經(jīng)濟"的原則進(jìn)行。

　　4)系統操作簡(jiǎn)便、可靠，便于擴展和維護，軟件具有提升能力。

　　5)系統滿(mǎn)足現場(chǎng)條件和環(huán)境，有較強的抗高溫、高濕、臺風(fēng)、電磁能力和防雷、防雨、防塵能力。
子母鐘組成系統

　　時(shí)鐘系統是由一套（母鐘）及若干個(gè)子鐘組成。系統還可擴展接口，作為計算機/服務(wù)器或局域網(wǎng)的時(shí)間源。其主要作用是為了保證所有系統設備時(shí)間統一和對外顯示時(shí)間*一致。

　　母鐘接收來(lái)自 GPS 的標準時(shí)間信號，通過(guò)傳輸通道將標準時(shí)間信號直接傳給各個(gè)顯示子鐘，為工作人員提供統一的標準時(shí)間。子鐘通過(guò)網(wǎng)口（RJ45）接收 GPS母鐘發(fā)送來(lái)的時(shí)間信息（信息內容：年、月、日、星期、時(shí)、分、秒），顯示標準北京時(shí)間。

　　1、中心機房級

　　在設備中心房?jì)仍O置母鐘系統，GPS天線(xiàn)安裝在樓頂等開(kāi)闊地帶。

　　2、子區域

　　每臺子鐘均具有獨立的 IP 地址，能夠接收標準的 NTP 時(shí)間協(xié)議。一臺母鐘下可帶多臺網(wǎng)絡(luò )子鐘，連接方便。顯示的內容為：年、月、日、星期、時(shí)、分、秒。安裝方式為壁掛式，為了達到堅固、美觀(guān)、莊重和顯示醒目、色調柔和的總體效果，子鐘的外觀(guān)結構采用金屬邊框表面噴黑色亞光塑，框內鑲嵌淺色有機玻璃?！澳?、月、日、星期、時(shí)、分、秒"字采用紅色發(fā)光板底色，表面貼裝黑色空心藝術(shù)字的工藝。星期數字采用阿拉伯數字顯示。時(shí)、分、秒采用日常習慣的分隔符“ : "。其余數字采用 LED 數碼在相關(guān)場(chǎng)所安裝子鐘。

　　1.子母鐘系統概述

　　伴隨著(zhù)各行業(yè)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，后臺服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò )設備的數量也與日俱增。大部分服務(wù)器都有自己的本地時(shí)鐘，但是這些時(shí)鐘每天會(huì )產(chǎn)生數秒、甚至數分鐘的自走時(shí)誤差。經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行，時(shí)間偏差會(huì )越來(lái)越大，導致服務(wù)器之間的時(shí)間各不相同，這種偏差在單機中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò )環(huán)境下的應用中便會(huì )引發(fā)嚴重的問(wèn)題。從業(yè)務(wù)影響角度講，因為時(shí)間的不統一，就無(wú)法推斷出業(yè)務(wù)具體發(fā)生時(shí)間。從安全影響角度講，所有設備（如視頻監控中的DVR）的日志必須反映準確的時(shí)間，因為時(shí)間的不統一，安全相關(guān)工具就會(huì )毫無(wú)用處。因此對各行業(yè)而言，時(shí)間的和統一的重要性也逐漸體現出來(lái)。

　　為了滿(mǎn)足各行業(yè)網(wǎng)絡(luò )時(shí)間統一的要求，保證系統正常運行，需建立一套高可靠、高穩定的GPS北斗子母鐘系統。該系統建成后能覆蓋各行業(yè)網(wǎng)內所有的服務(wù)器及DVR等終端設備，提供時(shí)間校正服務(wù)。同時(shí)在各個(gè)重要位置部署數字子鐘。

　　2. 建設目標

　　建立GPS北斗時(shí)間同步系統后可實(shí)現：

　　2.1網(wǎng)內的的終端、服務(wù)器、視頻監控、子鐘等網(wǎng)絡(luò )設備的時(shí)間統一。

　　2.2為考勤、門(mén)禁等關(guān)統提供準確的時(shí)鐘源，可以實(shí)現考勤系統與辦公系統的時(shí)間*。

　　2.3可以使各行業(yè)各部門(mén)井然有序、協(xié)調*地進(jìn)行工作，為各行業(yè)各功能部門(mén)之間有機協(xié)調、密切配合提供標準的和的時(shí)間依據，確保適應各行業(yè)各種相關(guān)業(yè)務(wù)高速有序運轉的需求，確保各行業(yè)內各弱電系統之間時(shí)序安全和提供準確統一的時(shí)間追溯依據。

　　3. 系統構成

　　本時(shí)鐘系統由網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器（母鐘）、監控計算機（包括管理軟件）和子鐘組成。

　　4. 系統功能

　　4.1網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器（型號：K801）

　　K801主時(shí)鐘采可以為計算機網(wǎng)絡(luò )、計算機應用系統、流程控制管理系統、電子商務(wù)系統、網(wǎng)上B2B系統、數據庫的保存維護以及硬盤(pán)錄像機等智能設備提供精密的標準時(shí)間信號和時(shí)間戳服務(wù)。

　　4.2系統監控軟件

　　監控修改系統的狀態(tài)參數

　　4.3子鐘

　　數顯式子鐘接收發(fā)自母鐘的標準時(shí)間同步信號并顯示時(shí)間。

　　數顯式子鐘運行是靠自身系統進(jìn)行，通過(guò)實(shí)時(shí)接收上級設備的標準同步信號，刷新自身時(shí)間指示與上級母鐘保持*。當與上級設備連接中斷或上級設備發(fā)生故障時(shí)，子鐘可以脫離上級設備單獨運行。上級設備同步信號恢復后，子鐘自動(dòng)與之校準并刷新自身時(shí)間。

　　子鐘根據顯示內容、尺寸、顏色、同步方式等有各種款式供客戶(hù)選擇。

　　5. 主要性能指標

　　5.1網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器

　　GPS時(shí)鐘參考模式，一級網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器，同步精度1μs

　　用戶(hù)終端同步授時(shí)精度：1-10ms（局域網(wǎng)典型值）

　　用戶(hù)容量：可支持數萬(wàn)臺客戶(hù)端

　　NTP請求量：10000次/秒

　　5.2子鐘

　　與母鐘的通訊：NTP對時(shí)

　　計時(shí)精度：≤1ms

　　自守時(shí)：≤±0.001秒/日

　　供電電源：AC220V±20%  50Hz

　　工作溫度：0℃～+50℃

　　工作濕度：0 ~

　　功耗：10 W

　　尺寸：930mm*350mm*45mm

　　顯示：3寸數碼管顯示年月日星期，8寸數碼管顯示時(shí)分秒。

　　子鐘集成有以下特點(diǎn)

　　1、高亮數碼管靜態(tài)顯示，高速攝像機下數碼管顯示不會(huì )有跳動(dòng)； 告別傳統電壓驅動(dòng),大大延長(cháng) LED發(fā)光管的壽命，保證系統長(cháng)時(shí)間運行無(wú)明顯發(fā)熱、發(fā)燙現象；

　　2、可靠性高，授時(shí)精度高；能力強使用自動(dòng)跟蹤校驗技術(shù)，使誤校時(shí)幾乎成為不可能。

　　3、標準化，模塊化設計，功能模塊限度地采用流 行的標準；

　　4、上電后自動(dòng)歸零，在安裝時(shí)，子鐘接通電源后，立即自動(dòng)快速運行至0點(diǎn)后處于等待狀態(tài)；

　　NTP 網(wǎng)絡(luò )時(shí)間服務(wù)器接收 GPS 衛星信號，從 GPS 地球同步衛星上獲取標準時(shí)鐘信號信息，將這些信息通過(guò) TCP/IP 網(wǎng)絡(luò )傳輸，為網(wǎng)絡(luò )設備（用戶(hù)）提供、標準、安全、可靠和多功能的時(shí)間服務(wù)，同

　　時(shí)產(chǎn)生 1PPS（秒信號）同步脈沖信號及串口時(shí)間信息，前面板顯示年月日時(shí)分秒等信息，是一款實(shí)現時(shí)間同步的實(shí)用時(shí)鐘設備。

　　母鐘通訊協(xié)議

　　NTP 同時(shí)同步指的是通過(guò)網(wǎng)絡(luò )的 NTP 協(xié)議與時(shí)間源進(jìn)行時(shí)間校準。前提條件，時(shí)間源輸出必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口，數據輸出格式必須符合

　　NTP 協(xié)議。

　　局域網(wǎng)內所有的 PC、服務(wù)器和其他設備通過(guò)網(wǎng)絡(luò )與時(shí)間服務(wù)器保持同步，NTP 協(xié)議自動(dòng)判斷網(wǎng)絡(luò )延時(shí)，并給得到的數據進(jìn)行時(shí)間補償。從而使局域網(wǎng)設備時(shí)間保持統一。

　　串口：串口時(shí)間服務(wù)器接收 GPS 衛星信號，從 GPS 地球同步衛星上獲取標準時(shí)鐘信號信息，產(chǎn)生 1PPS（秒信號）同步脈沖信號及串口時(shí)間信息，母鐘輸出的時(shí)間信息通過(guò)串口發(fā)給子鐘，從而達到時(shí)間統一功能。

　　母鐘的常用時(shí)間源有單 GPS 衛星、單北斗衛星、北斗衛星+GPS 衛星、單 CDMA 信號、格羅納斯衛星這五種信號源。

　　子母鐘時(shí)間系統意義

　　子母鐘時(shí)間系統應用于城市重要公共建筑，如車(chē)站、高校、交通路口、標志建筑等場(chǎng)所和電信行業(yè)的移動(dòng)及固定報時(shí)等方面。它是供了準確的公眾時(shí)間，為人們的日常生活提供便利，避免了因時(shí)鐘不準確而帶來(lái)的不便。同時(shí)，也為 GPS 授時(shí)系統的應用開(kāi)拓了一個(gè)較好的用途，具有廣泛的現實(shí)意義。

　　母鐘特點(diǎn)：

　　1、母鐘時(shí)鐘系統精度高,同步快。

　　2、高品質(zhì)的工業(yè)級元件，高水準的電氣設計，高密度集成的電路結構，使裝置擁有優(yōu)異的電氣隔離和電磁屏蔽表現，整機無(wú)可調節器件，極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。

　　3、母鐘時(shí)鐘系統提供一路 TTL 脈沖信號供時(shí)鐘的準確度指標測試。

　　4、母鐘時(shí)鐘系統提供網(wǎng)口輸出，供電力、電信、金融、廣電、交通、安防行業(yè)校時(shí)服務(wù)。

　　5、持單星授時(shí)模式，適用于收星效果不佳的情況，有蘑菇頭天線(xiàn)及吸盤(pán)式天線(xiàn)可供選擇。

　　6、前面板有工作狀態(tài)指示，便于運行值班人員的日常巡視。

　　7、母鐘時(shí)鐘系統可通過(guò)數碼管顯示跟蹤到的有效衛星個(gè)數，在線(xiàn)顯示裝置的收星狀況及工作狀態(tài)。

　　8、母鐘時(shí)鐘系統采用全模塊化即插即用結構設計，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護方便，同時(shí)為將來(lái)電廠(chǎng)/變電站改造擴建時(shí)增加或更改對時(shí)信號接口提供了方便。

　　9、母鐘時(shí)鐘系統的機箱為進(jìn)口鋁板鉻酸鈍化、拉細絲啞銀，經(jīng) 過(guò)鈍化處理的鋁板， 鋁板鉻酸鈍化使其表面形成了一層致密的鈍化膜可以達到抗腐蝕的目的，現有黑色機箱和銀白色機箱可供用戶(hù)選擇。天線(xiàn)安裝

　　GPS 衛星時(shí)鐘裝置天線(xiàn)安裝時(shí)，先將天線(xiàn)頭安裝在天線(xiàn)支架上， 再將天線(xiàn)支架用膨脹螺栓固定在建筑物頂端，根據安裝條件需要時(shí)可以使用彎角支架(備選件)。天線(xiàn)頭要安裝在室外，安裝位置應視野開(kāi)闊，盡可能安裝在屋頂，原則上是順著(zhù)天線(xiàn)頭往上看能夠看到360° 的天空。然后從上到下布置天線(xiàn)的電纜線(xiàn)。天線(xiàn)電纜鋪設轉彎半徑不易過(guò)小，穿孔時(shí)注意包好接頭。天線(xiàn)電纜長(cháng)度是根據天線(xiàn)增益嚴格設計，不得剪斷、延長(cháng)、縮短或加裝接頭，否則將嚴重影響接收效果甚至收不到信號。

　　GPS 衛星時(shí)鐘裝置天線(xiàn)應盡量避開(kāi)ft坡、樹(shù)林、高層建筑物、鐵塔、高壓輸電線(xiàn)等對天線(xiàn)波束的阻擋。天線(xiàn)主波束方向上應有足夠的視界，天線(xiàn)正前方應有盡可能寬的視角。一般要求以天線(xiàn)基點(diǎn)為參考， 對障礙物點(diǎn)所成的夾角小于 10 度。

　　GPS 衛星時(shí)鐘裝置天線(xiàn)的架設位置應避開(kāi)風(fēng)口，以減小天線(xiàn)的風(fēng)載。在多雷雨地區，天線(xiàn)的架設位置應避開(kāi)雷擊多發(fā)地點(diǎn)，天線(xiàn)頭應放在電廠(chǎng)/變電站避雷針避雷范圍內。