網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘系統(tǒng)方案

1、時(shí)鐘系統(tǒng)技術(shù)方案煙臺(tái)北極星高基時(shí)間同步技術(shù)有限公司2012年3月第一部分：時(shí)鐘系統(tǒng)技術(shù)方案一、時(shí)鐘系統(tǒng)概述1. 1概述根據(jù)辦公樓的實(shí)際情況，特制定如下施工設(shè)計(jì)方案：時(shí)鐘系統(tǒng)主要由 GPS接收裝置、 中心母鐘、 二級(jí)母鐘（中繼器）、全功能數(shù)字顯示子鐘、 、 傳輸通道和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)組成。系統(tǒng)中心母鐘設(shè)在中心機(jī)房?jī)?nèi)，其他樓各設(shè)備間設(shè)置二級(jí)母鐘，在各有關(guān)場(chǎng)所安裝全功能數(shù)字 顯示子鐘。系統(tǒng)中心母鐘接收來自 GPS的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，通過傳輸通道傳給二級(jí)母鐘，由二級(jí)母鐘按標(biāo)準(zhǔn) 時(shí)間信號(hào)指揮子鐘統(tǒng)一顯示時(shí)間； 系統(tǒng)中心母鐘還通過傳輸系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)直接傳給各個(gè)子鐘， 為樓宇工作人員提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間二、時(shí)鐘

2、系統(tǒng)功能根據(jù)本工程對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的要求，時(shí)鐘系統(tǒng)的功能規(guī)格如下：時(shí)鐘系統(tǒng)由GPS校時(shí)接收裝置（含防雷保護(hù)器）、中心母鐘、擴(kuò)容接口箱、二級(jí)母鐘、數(shù)字式 子鐘、監(jiān)控終端（也稱監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)）及傳輸通道構(gòu)成。其主要功能為：。顯示統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息。向其它需要統(tǒng)一時(shí)間的系統(tǒng)及通信各子系統(tǒng)網(wǎng)管終端提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信息。2.1中心母鐘系統(tǒng)中心母鐘設(shè)置在控制中心設(shè)備室內(nèi)，主要功能是作為基礎(chǔ)主時(shí)鐘，自動(dòng)接收GPS的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，將自身的精度校準(zhǔn)，并分配精確時(shí)間信號(hào)給子鐘，二級(jí)母鐘和其它需要標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的設(shè)備， 并且通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)的主要設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。中心母鐘主要由以下幾部分組成：。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元。主備母鐘（

3、信號(hào)處理單元）。分路輸出接口箱。電源中心母鐘外觀示意圖見 （附圖）2.1.1標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元是為了向時(shí)間系統(tǒng)提供高精度的時(shí)間基準(zhǔn)而設(shè)置的，用以實(shí)現(xiàn)時(shí)間系統(tǒng) 的無累積誤差運(yùn)行。在正常情況下，標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元接收來自GPS的衛(wèi)星時(shí)標(biāo)信號(hào)，經(jīng)解碼、比對(duì)后，經(jīng)由RS422接口傳輸給系統(tǒng)中心母鐘，以實(shí)現(xiàn)對(duì)母鐘精度的校準(zhǔn)。系統(tǒng)通過信號(hào)接收單元不斷接收GPS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)可靠即對(duì)母鐘進(jìn)行校對(duì)。如果數(shù)據(jù)不可靠便放棄，下次 繼續(xù)接收。2.1.2主備母鐘由于母鐘是整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的中樞部分，其工作的穩(wěn)定性很大程度上決定

4、了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，因此我們充分考慮了系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)可靠性等綜合因素，將其設(shè)計(jì)為主、副機(jī)配置，并且主、副機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)切換。中心母鐘通過標(biāo)準(zhǔn) RS422接口接收標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收機(jī)正常工作時(shí)，該信號(hào)將作為母鐘的時(shí)間基準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元出現(xiàn)故障時(shí)，中心母鐘將 采用自身的高穩(wěn)晶振產(chǎn)生的時(shí)間信號(hào)作為時(shí)間基準(zhǔn)，向其他子系統(tǒng)及各個(gè)二級(jí)母鐘（中繼器）發(fā)送時(shí)間信息，同時(shí)向時(shí)鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備發(fā)出告警。中心母鐘能夠顯示年、月、日、星期、時(shí)、分、秒等全時(shí)標(biāo)時(shí)間信息，具備12/24小時(shí)以及格林威治時(shí)間（GMT ）三種顯示方式的轉(zhuǎn)換功能，也可顯示所控制的二級(jí)母鐘（

5、中繼器）的運(yùn)行信息。中心母鐘和校時(shí)信號(hào)能自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，可顯示并輸出任意時(shí)區(qū)的時(shí)間。中心母鐘具有統(tǒng)一調(diào)整、變更時(shí)鐘快慢的功能，可通過設(shè)置在前面板上的鍵盤實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間的統(tǒng) 一調(diào)整。中心母鐘通過標(biāo)準(zhǔn)的 RS422/ RS485接口和監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連，以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘系統(tǒng)主要設(shè)備的維護(hù) 管理及監(jiān)控。中心母鐘采用標(biāo)準(zhǔn)的 RS422/485接口形式分別和自帶子鐘連接。通過時(shí)鐘信號(hào)線纜通道定時(shí)向 子鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，使其按統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中心母鐘出現(xiàn)故障時(shí)，能向時(shí)鐘監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)計(jì)算機(jī)發(fā)出告警。中心母鐘通過分路輸出接口箱采用標(biāo)準(zhǔn)的 RS422接口形式和傳輸子系統(tǒng)連接。 通過傳輸系統(tǒng)定 時(shí)向各個(gè)二級(jí)母鐘發(fā)送標(biāo)

6、準(zhǔn)時(shí)間信號(hào) （包含毫秒級(jí)信號(hào)），校準(zhǔn)二級(jí)母鐘。當(dāng)二級(jí)母鐘、子鐘或傳輸 通道出現(xiàn)故障時(shí)，能向時(shí)鐘系統(tǒng)網(wǎng)管中心發(fā)出告警。中心母鐘通過標(biāo)準(zhǔn)的 RS422/RS-485，向其它系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)時(shí)間的統(tǒng)中心母鐘留有標(biāo)準(zhǔn)的 RS422/ RS-485外部接口，和此次工程的接口擴(kuò)容箱對(duì)接。2.1.3分路輸出接口箱系統(tǒng)通過分路輸出接口箱實(shí)現(xiàn)主備母鐘的多路輸出，可以為二級(jí)母鐘提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)及監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)為其他各系統(tǒng)設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)輸出接口，并可單獨(dú)提供毫秒級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信 號(hào)輸出接口。中心母鐘的分路輸出接口箱和各二級(jí)母鐘（中繼器）、各系統(tǒng)設(shè)備時(shí)間接口形式：。接口類型：標(biāo)準(zhǔn) RS-4

7、22/RS-485 端口。傳輸速率：9600bps。數(shù)據(jù)位：8位。起始位：1位。停止位：1位。校驗(yàn)位：無。工作方式：異步。數(shù)據(jù)格式：ASCII字符串，共19個(gè)字符。傳輸距離：<1200 米2.1.4電源電源箱可向主備母鐘及分路輸出接口箱提供12V的交流電。2.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)本套時(shí)鐘系統(tǒng)具備微機(jī)網(wǎng)絡(luò)集中管理功能。本監(jiān)控軟件用VisualBasic編制而成，運(yùn)行于 NTServer操作系統(tǒng)。在中心母鐘機(jī)柜中設(shè)置時(shí)鐘系統(tǒng)的維護(hù)管理終端（即網(wǎng)管監(jiān)測(cè)終端設(shè)備），監(jiān)控界面采用全中文顯示、下拉菜單模式，具有良好的人機(jī)對(duì)話界面，其優(yōu)良的開放性和可擴(kuò)充性便于顯示的子鐘數(shù)量 的更改，它通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232

8、接口和系統(tǒng)中心母鐘相連，具有集中維護(hù)功能和自診斷功能，可進(jìn)行故障管理、一般性能管理及安全管理，其監(jiān)控軟件界面如（圖十二）所示。 DD鷄 1(:11/:,.-研jJrJc6-c-LsJi)<'rJI:M丹Jt-rIf;1?L(l防曲；£汩4汕L,E?；：n?3-13c-壬inU4：444?tMA廠抽L(zhǎng)&孑剛初m袞 1；3圖十二監(jiān)測(cè)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件界面2.2.1 一般性管理功能通過監(jiān)控終端能夠真實(shí)顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)反映其物理連接狀態(tài)及各點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行條件和狀態(tài)。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全部時(shí)鐘進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的監(jiān)控，其主要監(jiān)控及顯示的內(nèi)容包括：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收機(jī)、中心母鐘、二級(jí)

9、母鐘、子鐘及傳輸通道的工作狀態(tài)?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì)全部時(shí)鐘設(shè)備的控制（加快、減慢、復(fù)位、校對(duì)、停止、追時(shí)等）。通過監(jiān)控終端能對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置和數(shù)據(jù)設(shè)定。在監(jiān)控主界面上顯示的內(nèi)容主要包含以下幾部分：。能夠顯示控制中心母鐘的運(yùn)行狀態(tài)：主備母鐘運(yùn)行信息及標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收機(jī)的信號(hào)來源及 其運(yùn)行狀態(tài)。能夠循環(huán)檢測(cè)所控子鐘的運(yùn)行狀態(tài)，還可有重點(diǎn)地選擇某個(gè)子鐘，對(duì)其運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)控制中心所有子鐘的運(yùn)行狀態(tài)。在維護(hù)管理界面上，可以根據(jù)設(shè)備狀態(tài)不同顏色的出現(xiàn)，顯示緊急告警、非緊急告警的狀態(tài)，指導(dǎo)維護(hù)人員及時(shí)處理故障。在監(jiān)控終端還可以監(jiān)測(cè)到中心主備用母鐘及接口模塊、各二級(jí)主備用母鐘及其接口模塊的工作狀態(tài)，

10、并可控制主備母鐘進(jìn)行自由切換。在主母鐘正常運(yùn)行的情況下，備用母鐘處于待機(jī)狀態(tài)，此 時(shí)監(jiān)控終端也能監(jiān)測(cè)到備用母鐘有無故障，當(dāng)需要切換到備用母鐘工作時(shí)，能確保備用母鐘立即進(jìn) 入工作。本監(jiān)控功能的增加進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的防護(hù)級(jí)別，使備用母鐘（中心級(jí)、二級(jí)母鐘）的狀 態(tài)始終處于維護(hù)人員的監(jiān)控之下，避免了由于備用母鐘的故障情況不可預(yù)知而給業(yè)主帶來?yè)p失。2.3二級(jí)母鐘二級(jí)母鐘設(shè)置在綜合樓弱電設(shè)備室內(nèi)。為了保證系統(tǒng)的可靠性，二級(jí)母鐘也設(shè)置為主/備機(jī)。在正常情況下，主機(jī)工作，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)換到備用機(jī)上工作，提高了系統(tǒng)的可靠性。在正常情況下，二級(jí)母鐘均通過傳輸通道接收中心母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，隨時(shí)和中心母

11、鐘 保持同步，并將其進(jìn)行放大，驅(qū)動(dòng)分布在各樓各處的子鐘運(yùn)行，同時(shí)能夠向中心母鐘回饋?zhàn)陨砑白?鐘的工作信息。二級(jí)母鐘具有獨(dú)立的恒溫晶振，中心母鐘對(duì)二級(jí)母鐘是校對(duì)的關(guān)系，而不是絕對(duì)的指揮關(guān)系， 當(dāng)中心母鐘或傳輸通道出現(xiàn)故障時(shí)，二級(jí)母鐘將依靠自身晶振指揮子鐘運(yùn)行，并向時(shí)鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè) 備告警。二級(jí)母鐘具有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸接口，可接入便攜機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)鐘設(shè)備的監(jiān)控。二級(jí)母鐘可預(yù)留數(shù)據(jù)輸出接口。二級(jí)母鐘（中繼器）具有計(jì)時(shí)功能和日期、時(shí)間顯示功能，時(shí)間顯示器以年、月、日、時(shí)、分、 秒格式顯示。二級(jí)母鐘的時(shí)間顯示面板除了顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間外，還可以通過切換開關(guān)顯示備用二級(jí)母 鐘以及所帶子鐘的工作狀態(tài)。二級(jí)母鐘具有分路輸出，

12、通過電纜線路連接到各子鐘。在本套設(shè)備中二級(jí)母鐘的輸出接口，我 們?cè)O(shè)計(jì)為8路。二級(jí)母鐘有標(biāo)準(zhǔn) RS422、RS485和RS232三種接口形式，和一級(jí)母鐘接口用 RS422方式，和子 鐘采用RS485或RS422接口方式，和便攜式監(jiān)控終端采用RS232方式。二級(jí)母鐘（中繼器）和子鐘的接口協(xié)議為：接口類型：標(biāo)準(zhǔn)RS-422 （總線方式）傳輸速率:9600bps數(shù)據(jù)位：8位起始位：1位停止位：1位校驗(yàn)位：無工作方式1=1 rH. 異步數(shù)據(jù)格式：ASC n字符串，共19個(gè)字符傳輸距離 1200m和中心母鐘相同，二級(jí)母鐘也配有備用電源，可以保證在停電狀態(tài)下正常走時(shí)24小時(shí)。二級(jí)母鐘（中繼器）外觀示意圖見樣

13、本。2.4數(shù)字式子鐘子鐘通過標(biāo)準(zhǔn) RS485/422接口，采用直接電纜方式和系統(tǒng)中心母鐘或二級(jí)母鐘，接收中心母鐘 或二級(jí)母鐘轉(zhuǎn)送的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，對(duì)自身的精度進(jìn)行校準(zhǔn)，向工作人員和來賓直接指示時(shí)間信息。 子鐘在接收到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)后，回送自身的工作狀態(tài)給系統(tǒng)中心母鐘。所有子鐘均具有獨(dú)立的計(jì)時(shí)功能，平時(shí)跟蹤母鐘工作。當(dāng)子鐘接收不到來自二級(jí)母鐘或中心母鐘發(fā)送的時(shí)間信號(hào)時(shí)，仍能依靠自身的晶振獨(dú)立運(yùn)行并向時(shí)鐘系統(tǒng)管理中心發(fā)出告警。此時(shí)時(shí)鐘時(shí)間的調(diào)整靠鍵盤來進(jìn)行。調(diào)整鍵盤配有復(fù)位按鈕，每個(gè)子鐘都配有單獨(dú)的電源開關(guān)。數(shù)字式子鐘具備 12/24小時(shí)兩種顯示方式轉(zhuǎn)換功能。數(shù)字式子鐘收到系統(tǒng)中心母鐘或二級(jí)母鐘 發(fā)送

14、來的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)時(shí)，自動(dòng)刷新，和系統(tǒng)中心母鐘或二級(jí)母鐘保持一致。子鐘對(duì)接收到的信息 能夠進(jìn)行嚴(yán)格的比對(duì)、分析、判斷，從而排除了異常信息的干擾。數(shù)字式子鐘具有記憶功能，內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片，停電后可保持?jǐn)?shù)據(jù)十年，來電后自動(dòng)顯示正確 時(shí)間。大數(shù)字式子鐘顯示格式為“月、日、星期、時(shí)、分”。小數(shù)字式子鐘顯示格式為“時(shí)：分：秒”，數(shù)字式子鐘的外觀示意圖（見附圖）。數(shù)字式子鐘采用點(diǎn)陣顯示單元，顏色為黑底紅字。雙面小數(shù)字式子鐘的安裝為吊掛、單面大數(shù)字式子鐘和單面小數(shù)字式子鐘采用壁掛。三、系統(tǒng)構(gòu)成時(shí)鐘系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，采用中心機(jī)房及子區(qū)域兩級(jí)組網(wǎng)方式，主要由中心母鐘（含GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)接收單元、主備母鐘及分路

15、輸出接口箱）、子區(qū)域二級(jí)母鐘（中繼器）、指針式/數(shù)字式子鐘及傳輸通道、電源、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)等組成。 中心機(jī)房設(shè)備和各二級(jí)母鐘 （中繼器）通過傳輸通道（綜 合布線系統(tǒng)提供）連接，各子鐘通過屏蔽電纜線路連接至現(xiàn)場(chǎng)控制器或系統(tǒng)中心母鐘。中心母鐘接收來自 GPS的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)，在中心機(jī)房通過傳輸線路為其它各系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間信號(hào)，使各子系統(tǒng)的定時(shí)設(shè)備和時(shí)鐘系統(tǒng)同步，從而實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。時(shí)鐘系統(tǒng)圖如圖一所示。3.1控制中心級(jí)在8號(hào)樓控制機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置中心母鐘和維護(hù)管理終端，GPS天線安裝在室外，在天線饋線上加裝防雷保護(hù)器。中心母鐘采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜，高度為 2000mm內(nèi)設(shè)風(fēng)扇、電源及門鎖。3.2子區(qū)

16、域在9、10號(hào)樓辦公樓各設(shè)置一臺(tái)二級(jí)母鐘，用于接收中心母鐘的校時(shí)信號(hào)并發(fā)送給子鐘。二級(jí)母鐘（中繼器）采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，高度為 3U,可和其他系統(tǒng)合放在一個(gè)機(jī)柜里。在各樓層，設(shè)置2套數(shù)字式子鐘。分別為大數(shù)字式子鐘顯示格式為“月、日、星期、時(shí)、分”，小數(shù)字式子鐘顯示格式為“時(shí)：分：秒”。顏色建議為黑底紅字，安裝方式可采用吊裝、壁掛式。時(shí)鐘系統(tǒng)子區(qū)域部分構(gòu)成框圖如圖三所示。7煙臺(tái)北極星高基時(shí)間同步技術(shù)注：圖中的子鐘驅(qū)動(dòng)器即二級(jí)母鐘，起加強(qiáng)信號(hào)或管理的作用。四 根據(jù)此次工程的具體要求，需要配置的設(shè)備材料清單如下:序 號(hào)名稱規(guī)格/ 型號(hào)單位數(shù) 量產(chǎn)地制造商注冊(cè)商標(biāo)備注1中心母鐘BKS2-1套1煙臺(tái)煙

17、臺(tái)北極星 咼基北極星含熱備份2二級(jí)母鐘BKS2-2套2煙臺(tái)煙臺(tái)北極星 咼基北極星含熱備份3單面無日歷 數(shù)字式子鐘YZD720臺(tái)煙臺(tái)煙臺(tái)北極星 咼基北極星安裝方式根據(jù)實(shí)際要求4單面日歷數(shù) 字式子鐘YZD721臺(tái)煙臺(tái)煙臺(tái)北極星 咼基北極星安裝方式根據(jù)實(shí)際要求4.1備品備件清單表備品備件清單表序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量產(chǎn)地和品牌1二級(jí)母鐘主控板塊1煙臺(tái)、北極星2二級(jí)母鐘接口板塊1煙臺(tái)、北極星3電源塊4煙臺(tái)、北極星安裝方式1二級(jí)母鐘二級(jí)母鐘安裝于室內(nèi)，和其他系統(tǒng)設(shè)備放在一個(gè)19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜里。溫度0C +40C,相對(duì)濕度075%，防塵、防震。2子鐘單面數(shù)字式子鐘的安裝方式為壁掛式，雙面數(shù)字式子鐘的安裝方式為