網(wǎng)絡(luò)時鐘系統(tǒng)方案

時鐘系統(tǒng)技術(shù)方案煙臺北極星高基時間同步技術(shù)有限公司2012年3月第一部分：時鐘系統(tǒng)技術(shù)方案一、時鐘系統(tǒng)概述1概述根據(jù)辦公樓的實際情況，特制定如下施工設(shè)計方案：時鐘系統(tǒng)主要由GPS接收裝置、中心母鐘、二級母鐘(中繼器)、全功能數(shù)字顯示子鐘、、傳輸通道和監(jiān)測系統(tǒng)計算機(jī)組成。系統(tǒng)中心母鐘設(shè)在中心機(jī)房內(nèi)，其他樓各設(shè)備間設(shè)置二級母鐘，在各有關(guān)場所安裝全功能數(shù)字顯示子鐘。系統(tǒng)中心母鐘接收來自GPS的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，通過傳輸通道傳給二級母鐘，由二級母鐘按標(biāo)準(zhǔn)時間信號指揮子鐘統(tǒng)一顯示時間；系統(tǒng)中心母鐘還通過傳輸系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)時間信號直接傳給各個子鐘，為樓宇工作人員提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間二、時鐘系統(tǒng)功能根據(jù)本工程對時鐘系統(tǒng)的要求，時鐘系統(tǒng)的功能規(guī)格如下：時鐘系統(tǒng)由GPS校時接收裝置（含防雷保護(hù)器）、中心母鐘、擴(kuò)容接口箱、二級母鐘、數(shù)字式子鐘、監(jiān)控終端（也稱監(jiān)測系統(tǒng)計算機(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)時間信息。☉向其它需要統(tǒng)一時間的系統(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)主時鐘，自動接收GPS的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，將自身的精度校準(zhǔn)，并分配精確時間信號給子鐘，二級母鐘和其它需要標(biāo)準(zhǔn)時間的設(shè)備，并且通過監(jiān)控計算機(jī)對時鐘系統(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)時間信號接收單元☉主備母鐘（信號處理單元）☉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)時間信號接收單元標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收單元是為了向時間系統(tǒng)提供高精度的時間基準(zhǔn)而設(shè)置的，用以實現(xiàn)時間系統(tǒng)的無累積誤差運(yùn)行。在正常情況下，標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收單元接收來自GPS的衛(wèi)星時標(biāo)信號，經(jīng)解碼、比對后，經(jīng)由RS422接口傳輸給系統(tǒng)中心母鐘，以實現(xiàn)對母鐘精度的校準(zhǔn)。系統(tǒng)通過信號接收單元不斷接收GPS發(fā)送的時間碼及其相關(guān)代碼，并對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷這些數(shù)據(jù)是否真實可靠。如果數(shù)據(jù)可靠即對母鐘進(jìn)行校對。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時鐘系統(tǒng)的中樞部分，其工作的穩(wěn)定性很大程度上決定了整個系統(tǒng)的可靠性，因此我們充分考慮了系統(tǒng)功能的實現(xiàn)與系統(tǒng)可靠性等綜合因素，將其設(shè)計為主、副機(jī)配置，并且主、副機(jī)之間可實現(xiàn)自動或手動切換。中心母鐘通過標(biāo)準(zhǔn)RS422接口接收標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收機(jī)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)時間信號。標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收機(jī)正常工作時，該信號將作為母鐘的時間基準(zhǔn)；標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收單元出現(xiàn)故障時，中心母鐘將采用自身的高穩(wěn)晶振產(chǎn)生的時間信號作為時間基準(zhǔn)，向其他子系統(tǒng)及各個二級母鐘(中繼器)發(fā)送時間信息，同時向時鐘系統(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、分、秒等全時標(biāo)時間信息，具備12/24小時以及格林威治時間（GMT）三種顯示方式的轉(zhuǎn)換功能，也可顯示所控制的二級母鐘(中繼器)的運(yùn)行信息。中心母鐘和校時信號能自動進(jìn)行調(diào)整，可顯示并輸出任意時區(qū)的時間。中心母鐘具有統(tǒng)一調(diào)整、變更時鐘快慢的功能，可通過設(shè)置在前面板上的鍵盤實現(xiàn)對時間的統(tǒng)一調(diào)整。中心母鐘通過標(biāo)準(zhǔn)的RS422/RS485接口與監(jiān)控計算機(jī)相連，以實現(xiàn)對時鐘系統(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接口形式分別與自帶子鐘連接。通過時鐘信號線纜通道定時向子鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時間信號，使其按統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中心母鐘出現(xiàn)故障時，能向時鐘監(jiān)測系統(tǒng)計算機(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接口形式與傳輸子系統(tǒng)連接。通過傳輸系統(tǒng)定時向各個二級母鐘發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時間信號（包含毫秒級信號），校準(zhǔn)二級母鐘。當(dāng)二級母鐘、子鐘或傳輸通道出現(xiàn)故障時，能向時鐘系統(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)時間信號，以實現(xiàn)各子系統(tǒng)時間的統(tǒng)一。中心母鐘留有標(biāo)準(zhǔn)的RS422/RS-485外部接口，與此次工程的接口擴(kuò)容箱對接。2.1.3分路輸出接口箱系統(tǒng)通過分路輸出接口箱實現(xiàn)主備母鐘的多路輸出，可以為二級母鐘提供標(biāo)準(zhǔn)時間信號及監(jiān)控其運(yùn)行狀態(tài)，同時為其他各系統(tǒng)設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)時間信號輸出接口，并可單獨(dú)提供毫秒級標(biāo)準(zhǔn)時間信號輸出接口。中心母鐘的分路輸出接口箱與各二級母鐘(中繼器)、各系統(tǒng)設(shè)備時間接口形式：☉接口類型：標(biāo)準(zhǔn)RS-422/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☉校驗位： 無☉工作方式： 異步☉數(shù)據(jù)格式：ASC=2\*ROMANII字符串，共19個字符☉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)測系統(tǒng)計算機(jī)本套時鐘系統(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)置時鐘系統(tǒng)的維護(hù)管理終端（即網(wǎng)管監(jiān)測終端設(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接口與系統(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。圖十二監(jiān)測系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)控軟件界面2.2.1一般性管理功能通過監(jiān)控終端能夠真實顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，實時反映其物理連接狀態(tài)及各點設(shè)備運(yùn)行條件和狀態(tài)。能夠?qū)崿F(xiàn)對全部時鐘進(jìn)行點對點的監(jiān)控，其主要監(jiān)控及顯示的內(nèi)容包括：標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收機(jī)、中心母鐘、二級母鐘、子鐘及傳輸通道的工作狀態(tài)?？蓪崿F(xiàn)對全部時鐘設(shè)備的控制（加快、減慢、復(fù)位、校對、停止、追時等）。通過監(jiān)控終端能對系統(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)時間信號接收機(jī)的信號來源及其運(yùn)行狀態(tài)。☉能夠循環(huán)檢測所控子鐘的運(yùn)行狀態(tài)，還可有重點地選擇某個子鐘，對其運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測。☉能夠?qū)崟r監(jiān)測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)人員及時處理故障。在監(jiān)控終端還可以監(jiān)測到中心主備用母鐘及接口模塊、各二級主備用母鐘及其接口模塊的工作狀態(tài)，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)，此時監(jiān)控終端也能監(jiān)測到備用母鐘有無故障，當(dāng)需要切換到備用母鐘工作時，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)級別，使備用母鐘（中心級、二級母鐘）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)主帶來損失。2.3二級母鐘二級母鐘設(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，自動轉(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，二級母鐘均通過傳輸通道接收中心母鐘發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，隨時與中心母鐘保持同步，并將其進(jìn)行放大，驅(qū)動分布在各樓各處的子鐘運(yùn)行，同時能夠向中心母鐘回饋自身及子鐘的工作信息。二級母鐘具有獨(dú)立的恒溫晶振，中心母鐘對二級母鐘是校對的關(guān)系，而不是絕對的指揮關(guān)系，當(dāng)中心母鐘或傳輸通道出現(xiàn)故障時，二級母鐘將依靠自身晶振指揮子鐘運(yùn)行，并向時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設(shè)備告警。二級母鐘具有監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸接口，可接入便攜機(jī)實現(xiàn)對時鐘設(shè)備的監(jiān)控。二級母鐘可預(yù)留數(shù)據(jù)輸出接口。二級母鐘(中繼器)具有計時功能和日期、時間顯示功能，時間顯示器以年、月、日、時、分、秒格式顯示。二級母鐘的時間顯示面板除了顯示標(biāo)準(zhǔn)時間外，還可以通過切換開關(guān)顯示備用二級母鐘以及所帶子鐘的工作狀態(tài)。二級母鐘具有分路輸出，通過電纜線路連接到各子鐘。在本套設(shè)備中二級母鐘的輸出接口，我們設(shè)計為8路。二級母鐘有標(biāo)準(zhǔn)RS422、RS485和RS232三種接口形式，與一級母鐘接口用RS422方式，與子鐘采用RS485或RS422接口方式，與便攜式監(jiān)控終端采用RS232方式。二級母鐘(中繼器)與子鐘的接口協(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位校驗位:無工作方式:異步數(shù)據(jù)格式:ASCⅡ字符串,共19個字符傳輸距離1200m與中心母鐘相同，二級母鐘也配有備用電源，可以保證在停電狀態(tài)下正常走時24小時。二級母鐘(中繼器)外觀示意圖見樣本。2.4數(shù)字式子鐘子鐘通過標(biāo)準(zhǔn)RS485/422接口，采用直接電纜方式與系統(tǒng)中心母鐘或二級母鐘，接收中心母鐘或二級母鐘轉(zhuǎn)送的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，對自身的精度進(jìn)行校準(zhǔn)，向工作人員和來賓直接指示時間信息。子鐘在接收到標(biāo)準(zhǔn)時間信號后，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)立的計時功能，平時跟蹤母鐘工作。當(dāng)子鐘接收不到來自二級母鐘或中心母鐘發(fā)送的時間信號時，仍能依靠自身的晶振獨(dú)立運(yùn)行并向時鐘系統(tǒng)管理中心發(fā)出告警。此時時鐘時間的調(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)中心母鐘或二級母鐘發(fā)送來的標(biāo)準(zhǔn)時間信號時，自動刷新，與系統(tǒng)中心母鐘或二級母鐘保持一致。子鐘對接收到的信息能夠進(jìn)行嚴(yán)格的比對、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)置實時時鐘芯片，停電后可保持?jǐn)?shù)據(jù)十年，來電后自動顯示正確時間。大數(shù)字式子鐘顯示格式為“月、日、星期、時、分”。小數(shù)字式子鐘顯示格式為“時：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)域兩級組網(wǎng)方式，主要由中心母鐘（含GPS標(biāo)準(zhǔn)時間信號接收單元、主備母鐘及分路輸出接口箱）、子區(qū)域二級母鐘(中繼器)、指針式/數(shù)字式子鐘及傳輸通道、電源、系統(tǒng)監(jiān)測計算機(jī)等組成。中心機(jī)房設(shè)備與各二級母鐘(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)時間信號，在中心機(jī)房通過傳輸線路為其它各系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時間信號，使各子系統(tǒng)的定時設(shè)備與時鐘系統(tǒng)同步，從而實現(xiàn)統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)。時鐘系統(tǒng)圖如圖一所示。3.1控制中心級在8號樓控制機(jī)房內(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2000mm3.2子區(qū)域在9、10號樓辦公樓各設(shè)置一臺二級母鐘，用于接收中心母鐘的校時信號并發(fā)送給子鐘。二級母鐘(中繼器)采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，高度為3U，可與其他系統(tǒng)合放在一個機(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、分”，小數(shù)字式子鐘顯示格式為“時：分：秒”。顏色建議為黑底紅字，安裝方式可采用吊裝、壁掛式。時鐘系統(tǒng)子區(qū)域部分構(gòu)成框圖如圖三所示。注：圖中的子鐘驅(qū)動器即二級母鐘，起加強(qiáng)信號或管理的作用。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：序號名稱規(guī)格/型號單位數(shù)量產(chǎn)地制造商注冊商標(biāo)備注1中心母鐘BKS2-1套1煙臺煙臺北極星高基北極星含熱備份2二級母鐘BKS2-2套2煙臺煙臺北極星高基北極星含熱備份3單面無日歷數(shù)字式子鐘YZD720臺煙臺煙臺北極星高基北極星安裝方式根據(jù)實際要求4單面日歷數(shù)字式子鐘YZD721臺煙臺煙臺北極星高基北極星安裝方式根據(jù)實際要求