三甲醫(yī)院智能化子母鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

三甲醫(yī)院智能化子母鐘系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)概述隨著各種設(shè)備的全面數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化、自動化，時鐘系統(tǒng)需要更高精度、更高穩(wěn)定性、更高性價比的時鐘同步系統(tǒng)。在醫(yī)院建立子母鐘系統(tǒng)主要為全醫(yī)院提供提供統(tǒng)一的準(zhǔn)確時間，其主要作用是為整個醫(yī)院的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及呼叫系統(tǒng)、BA系統(tǒng)、手術(shù)室控制系統(tǒng)以及其它弱電子系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的時間源；精確統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)可以給護(hù)士站的工作人員對特護(hù)病人，重癥觀察患者提供及時、精確的護(hù)理時間參考。NTP時間服務(wù)器可以給全院所有局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)提供統(tǒng)一的時間參考，考勤、財(cái)務(wù)中心、庫房等關(guān)鍵部門都可以獲得精確、統(tǒng)一的時間源，為醫(yī)院的數(shù)字化管理提供精確時間保證。各辦公室內(nèi)及其它通道內(nèi)的時鐘可以為工作人員提供準(zhǔn)確的時間信息；向其它系統(tǒng)（監(jiān)控、消防等）提供的時鐘信息為整個醫(yī)院大樓弱電運(yùn)行提供了標(biāo)準(zhǔn)的時間，保證了整個醫(yī)院大樓弱電運(yùn)行的準(zhǔn)時、安全。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)針對以上要求，我們在某三甲醫(yī)院設(shè)計(jì)了一套NTP子母鐘系統(tǒng)，相對于傳統(tǒng)的RS485、RS422等組網(wǎng)方式有以下優(yōu)勢：提高系統(tǒng)可靠性。由于以太網(wǎng)采用星型連接方式，非RS485、RS422的總線方式，因此一旦某條線路出現(xiàn)故障，受影響的僅僅是這一個終端。維護(hù)方便。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)問題，排查故障方便，快捷。以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)對于排查故障非常有利?？梢苑侄尾檎?、排查故障。充分利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)資源，減小布線的工作量可充分利用某些區(qū)域的POE交換機(jī)，采用POE方式為子鐘供電。系統(tǒng)點(diǎn)位設(shè)計(jì)在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，我們對系統(tǒng)子鐘數(shù)量進(jìn)行了深化設(shè)計(jì)，具體數(shù)量以甲方要求為準(zhǔn)，設(shè)計(jì)點(diǎn)位如下：層數(shù)指針式子鐘萬年歷數(shù)顯鐘雙面數(shù)字鐘單面手術(shù)數(shù)顯鐘小計(jì)B111F114513234F21715234F314418F4549F5549F6448F7448F8448總計(jì)685524129時鐘同步系統(tǒng)方案時鐘系統(tǒng)由GPS/北斗時間接收單元、NTP中心母鐘、級聯(lián)擴(kuò)展箱、以太網(wǎng)交換機(jī)（或POE太網(wǎng)交換機(jī)）、各種子鐘和需時間同步的各種網(wǎng)及監(jiān)控網(wǎng)管終端、數(shù)據(jù)傳輸通道等構(gòu)成。其時鐘同步系統(tǒng)構(gòu)成框圖如下：時鐘系統(tǒng)的框圖時鐘同步系統(tǒng)原理具體工作原理如下：時鐘同步系統(tǒng)為二重時間源（GPS/北斗時間信號）并行無擾冗余模式。正常情況下，接收來自GPS/北斗衛(wèi)星的時間碼信號，同時對接收到的二路時間源信號經(jīng)過PPS校驗(yàn)、時序?yàn)V波、PPS推后補(bǔ)償?shù)忍幚?，得出?zhǔn)確的時間信息，并轉(zhuǎn)化為NTP中心母鐘系統(tǒng)內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)格式，通過內(nèi)部總線將標(biāo)準(zhǔn)時間信息及PPS信息送至NTP中心母鐘系統(tǒng)守時單元，同時將輸出接口模塊的狀態(tài)信息反饋給人機(jī)界面單元。高穩(wěn)晶振守時單元對接收到的二路時間源信號進(jìn)行分析對比判斷，去除偏差較大的一路信號，優(yōu)選取1路作為標(biāo)準(zhǔn)時間信號，并轉(zhuǎn)化為NTP中心母鐘系統(tǒng)內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)格式，通過內(nèi)部總線將標(biāo)準(zhǔn)時間信息及PPS信息送至NTP中心母鐘系統(tǒng)，同時將輸出接口模塊的狀態(tài)信息反饋給人機(jī)界面單元。當(dāng)GPS/北斗時間源其一或其二出現(xiàn)故障時，高穩(wěn)晶振守時單元可自動選擇準(zhǔn)確無故障的時間信號作為時間源，向NTP中心母鐘系統(tǒng)其他單元發(fā)送時間信號。NTP接口單元等對接收到的兩路守時單元時間信號，進(jìn)行分析判斷，選取較高精度的時間信號作為自身時間源信號，同時為子鐘、、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、等設(shè)備提供準(zhǔn)確的時間信號。系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)系統(tǒng)布置圖如下圖所示：NTP中心母鐘NTP中心母鐘是整個中心時鐘同步系統(tǒng)的核心部分，因此對關(guān)鍵部件采取并行無擾、多重冗余工作模式。當(dāng)某一部件故障時，系統(tǒng)仍能工作正常，保證了系統(tǒng)的可靠性。NTP中心母鐘具有長期獨(dú)立工作能力，在GPS/北斗等外部時間源信號失效的情況下，整個時鐘同步系統(tǒng)仍能穩(wěn)定運(yùn)行，且能保證運(yùn)行的精度。中心母鐘機(jī)箱的正面圖片NTP中心母鐘機(jī)箱的背面圖片NTP中心母鐘配置NTP中心母鐘采用插板式總線結(jié)構(gòu)，可靈活配置輸出接口的種類與數(shù)量。NTP中心母鐘機(jī)箱配置兩塊電源卡，實(shí)現(xiàn)主、備電源熱備份。配置一塊GPS/北斗雙模時間源接收卡。實(shí)現(xiàn)GPS/北斗時間源的接收，并且此卡配置守時用恒溫晶振。并可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展級聯(lián)輸出功能。配置兩塊NTP卡?？蓪?shí)現(xiàn)4路物理隔離的以太網(wǎng)NTP輸出口?？捎糜谶B接子鐘或?qū)崿F(xiàn)對外輸出NTP功能。功能簡介時間源采用多個時間源并行無擾、多重冗余的設(shè)計(jì)思想，正常情況下，多重時間源并行無擾工作，在某一或某些時間源出現(xiàn)故障時，無需切換裝置，由當(dāng)前設(shè)備對接收到的時間源信號進(jìn)行比對，濾除故障信號，自動選擇無故障、精度高、質(zhì)量好的時間信號作為標(biāo)準(zhǔn)的時間信號?？山邮諛?biāo)準(zhǔn)GPS/北斗鎖定，并能夠消除衛(wèi)星失步和抖動造成的時間誤差。GPS/北斗的并行無擾、冗余工作方式。擴(kuò)展性良好，其類型和數(shù)量可根據(jù)工程需求自由配置。NTP中心母鐘系統(tǒng)NTP中心母鐘對接收到的多重時間源進(jìn)行判斷、對比和優(yōu)選，產(chǎn)生精確時間信號，經(jīng)由NTP中心母鐘和擴(kuò)展平臺輸出多路NTP時間信號供其他系統(tǒng)使用；通過以太網(wǎng)向子鐘傳送同步時間數(shù)據(jù)，統(tǒng)一校準(zhǔn)子鐘，并通過NTP接口，能夠給各相關(guān)系統(tǒng)提供時間同步信號；帶有內(nèi)部高穩(wěn)晶振，具有高精度守時功能；守時源的擴(kuò)展性良好，可根據(jù)工程需求即時自由配置兩者的類型和數(shù)量；支持熱插拔操作，便于維修；接口擴(kuò)展性良好，可即時自由配置；輸出接口具有數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)指示功能；采用雙電源冗余設(shè)計(jì)；NTP接口卡NTP網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器接收中心母鐘或GPS發(fā)出的時間信號，再通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使用NTP網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議，同步網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的服務(wù)器、PC工作站以及相關(guān)系統(tǒng)的時間。NTP網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器為獨(dú)立的工業(yè)級設(shè)備，采用雙機(jī)熱備方式工作，切換時間在3分鐘內(nèi)，時間同步時無需另外配置工作站或服務(wù)器。NTP網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器支持的網(wǎng)絡(luò)（或管理）特性有：TCP/IP，基于web的HTML，NTPv2(RFC1119)&NTPv3(RFC1305)，以及SNTP等。NTP子鐘接收標(biāo)準(zhǔn)NTP等時間碼輸入鎖定；子鐘具有可監(jiān)控功能，可反饋?zhàn)陨頎顟B(tài)信息給NTP中心母鐘；可對輸入的標(biāo)準(zhǔn)時間信號進(jìn)行判斷處理，消除誤碼，進(jìn)行傳輸延遲補(bǔ)償，以保證走時精度；具有獨(dú)立晶振，脫離NTP中心母鐘能夠保持時間精度，正常運(yùn)行；子鐘具有斷電記憶功能，自身能反映與NTP中心母鐘通信的失步指示；子鐘的地址碼可任意設(shè)置；子鐘具有高性能復(fù)位電路，抗死機(jī)；指針式子鐘可根據(jù)當(dāng)前時間自動判斷正向反向追時；指針式子鐘可采用低功耗背光照明，可根據(jù)環(huán)境自由設(shè)置亮度等級；數(shù)顯式子鐘均采用全靜態(tài)顯示、無閃爍，顯示清晰醒目，色澤均勻，視覺柔和，顯示字符邊緣清晰，字體飽滿，鐘面為抗老化防眩光板；子鐘采用高精度、超低功耗器件，符合綠色環(huán)保的要求；子鐘可提供多種外觀形式以供選擇，可按照外觀的統(tǒng)一規(guī)范、安裝現(xiàn)場裝修風(fēng)格的要求以及用戶實(shí)際需求，定制子鐘外形外觀；監(jiān)控終端監(jiān)控終端接收NTP中心母鐘發(fā)來的系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)信息；監(jiān)控終端可對NTP中心母鐘系統(tǒng)發(fā)出操作指令，實(shí)施對全系統(tǒng)的控制管理；監(jiān)控終端可設(shè)置運(yùn)行狀態(tài)信息及告警信息的輸出接口，接口類型為標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3以太網(wǎng)接口，與通信集中告警系統(tǒng)連接，并按照通信集中告警系統(tǒng)提供的協(xié)議，完成數(shù)據(jù)集中告警采集；監(jiān)控終端可實(shí)現(xiàn)對時鐘設(shè)備進(jìn)行實(shí)時點(diǎn)對點(diǎn)監(jiān)控，包括設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及子鐘的地址名稱、校時間隔等，發(fā)現(xiàn)故障可自動發(fā)出聲光報(bào)警；監(jiān)控可顯示故障部件的位置、內(nèi)容、時間，可顯示并打印歷史故障記錄，極大方便系統(tǒng)維護(hù)人員維護(hù)和修理；時鐘網(wǎng)管軟件為全中文簡體版本，具有圖形化的人機(jī)界面，包含實(shí)時監(jiān)控、配置管理、安全管理、故障管理、存儲打印等功能。系統(tǒng)設(shè)備技術(shù)指標(biāo)GPS/北斗天線阻抗50歐姆；NF<2dB；增益35dB(包括電纜損失)；天線檢測電路有效（檢測短路或開路）；天線電纜/連接器(已焊接到接收板)BNC(標(biāo)準(zhǔn))，可提供SMA，SMB，MCX，GT–5；天線：防水、防腐、避雷工作環(huán)境相對濕度：0~100%，不結(jié)露；存儲環(huán)境溫度：－25℃~+60℃；大氣壓力：960~1060mbar。NTP中心母鐘獨(dú)立計(jì)時精度：≤±0.001秒/日；計(jì)時精度：≤±1秒/年；子母鐘同步誤差：≤5ms；驅(qū)動子鐘能力：≥256面；環(huán)境要求：工作溫度：0～＋50℃；電源電壓：220V±20％；輸入頻率：50Hz±5%。平均無故障時間（MTBF）：≥4萬小時平均故障修復(fù)時間：≤8小時采用3U19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架式安裝方式GPS/北斗接收單元跟蹤衛(wèi)星數(shù)：≥6顆衛(wèi)星同時跟蹤；重捕獲時間：最小重捕獲時間2.5s(衛(wèi)星丟失時間少于15秒)，最大重捕獲時間5s(衛(wèi)星丟失時間大于60秒);對標(biāo)準(zhǔn)時的同步誤差：2μs；接口方式：標(biāo)準(zhǔn)RS-422接口天線饋線長度：≥20米環(huán)境要求：工作溫度：-15℃～45℃。濕度：30%～85%（不結(jié)露）；電源電壓：220V±20％v；高穩(wěn)晶振守時單元頻率穩(wěn)定度：1×10-8準(zhǔn)確度： 5×10-8脫開同步時的日波動：5×10-8同步計(jì)時精度： ±1μS最大功耗：20WMTBF： 8萬小時NTP指針式子鐘獨(dú)立計(jì)時精度：±0.05秒/天；同步誤差：≤5ms環(huán)境要求：工作溫度：0～＋50℃；電源電壓：220V±20％；電源頻率：50Hz±5%。圖2：指針式子鐘5英寸雙面NTP數(shù)字子鐘1）重量：5KG2）長/寬/厚度：670/198/140毫米3）工作電壓:AC220V±15%，50Hz±10%4）自身計(jì)時精度：≤±180毫秒/天(長時間守時精度)5）精度：和母鐘一致(通過通信線路和母鐘同步)6）通信接口：標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口7）功率：小于