北斗校時伺服器（GPS校時系統）裝置技術應用方案

北斗校時伺服器（GPS校時系統）裝置技術應用方案

京準電子科技官微——ahjzsz

【摘要】子母鐘系統是一個大型計時系統，該系統的訊號接收單元具有接收GPS、北斗衛星標準時間訊號的功能，為整個系統提供時間同步校對服務，消除計時系統的積累誤差，是一個高精度、高可靠性的時鐘系統，為車站的執行管理、強弱電及車站站廳、候車室等主要工作場所提供統一標準的時間資訊和定時訊號，結合鐵路站房的基本通用結構，介紹了子母鐘系統的裝置構成及主要功能，闡述了子母鐘系統的設計方法。

1、概述

在資訊化快速發展的今天，火車站作為鐵路交通的重要節點，與廣大市民生活密切相關，擔負著快速運送大流量乘客、保證交通暢通的重任，而這就需要各個部門、各個系統的緊密配合。時鐘系統的設定為這種配合提供了一個基本保障。隨著鐵路總公司提速戰略的實施，對整個鐵路系統運營效率提出了更高的要求，而時鐘系統以它高可靠性、高精度性、高整合控制的特性，為各個車站內中心排程員、車站值班員、各個部門工作人員和廣大乘客提供統一的標準時間資訊，同時為其他各個系統提供統一的時間訊號，使各機電系統的定時裝置與時鐘系統同步，從而實現統一的時鐘基準，逐漸成為鐵路站房現代化管理、監測的重要技術手段之一。

2、系統裝置構成

鐵路時鐘系統由衛星訊號接收天線、NTP衛星時鐘伺服器（NTP網路母鐘）、網路交換機、NTP網路子鍾、傳輸通道（網線）、管理軟體等組成。系統構成如圖1所示。

2.1 衛星訊號接收天線

衛星訊號接收天線由衛星蘑菇頭和適當長度天線組成，可向衛星時鐘伺服器（網路母鐘）提供衛星實時同步訊號。

2.2 衛星時鐘伺服器（網路母鐘）

時鐘系統中的衛星網路母鐘為雙機備份裝置，其中一個作為系統時間訊號的主要來源，另一個作為整個時鐘系統的裝置備份，以備緊急故障時使用。衛星母鐘LCD顯示屏上可顯示年、月、日、時、分、秒時間資訊和當前的衛星顆數。時鐘系統由2臺高穩衛星網路母鐘、GPS接收天線、天線支架、客戶端軟體等構成；

衛星網路母鐘的多路網路介面可向車站數字NTP網路子鍾，也可同時向車站廣播系統、訊號系統、購票系統、檢票系統、火災報警系統、安防監控系統、停車收費管理系統、內部排程通訊系統、計算機網路等其他子系統的伺服器提供標準時間訊號。

2.3 NTP網路子鍾

網路子鍾（即時間同步顯示屏）安裝於車站候車室、售票廳、站臺、監控室等需要顯示時間的場所。

網路子鍾採用數字式。可顯示時分、時分秒、年月日星期時分秒，可根據現場實際需求訂購，網路子鍾自動傳送時間同步訊號請求，衛星時鐘伺服器（網路母鐘）接收到子鍾請求後自動響應並實現時間同步工作。

網路子鍾採用磨砂PC面板，防眩光，不刺眼；超薄金屬外殼設計，靜電噴塑；年月日星期漢字自發光且與數字渾然一體。

2.4 傳輸通道

衛星網路母鐘與NTP網路子鍾之間的傳輸通道可採用五類、六類網線進行管理通訊線，所有的裝置均採用標準RJ45網口。

2.5 管理軟體

管理軟體可安裝在一臺高效能運算機上，通過網路傳輸通道，實時監控全站時鐘系統的執行狀態。

管理軟體可檢視本時鐘系統內任何一臺網路子鐘的執行狀況，可以對本時鐘系統內任何一臺網路子鍾進行必要的操作（校對、停止、復位、追時、時間設定等）。當系統出現故障時，可準確記錄故障時間和故障部位，能方便地檢視維護提供準確資料等。

3、系統功能

時鐘系統基本功能如下:

3.1 同步校對

系統通過衛星訊號接收天線不間斷接收GPS/北斗衛星傳送的時間碼及其相關程式碼，並對接收到的資料進行分析，判斷這些資料是否真實可靠。如果資料可靠即被衛星網路母鐘採用，如果資料不可靠便放棄，下次繼續接收。

網路子鍾是個獨立的顯示單元，可以脫離衛星網路母鐘單獨執行，同時又能主動請求衛星網路母鐘的標準時間資訊，網路母鐘對其實時校對。為了確保接收到的資訊是真實的、可靠的，網路母鐘對接收到的請求資訊進行嚴格分析、判斷，排除干擾資訊。

3.2 時間顯示及調整

數字式網路子鍾時間採用“時分；時分秒；年月日星期”可選模式，調整時間時，網路子鍾發出校準請求，衛星網路母鐘接收到請求後立即將精準時間資訊傳送出去對子鍾時間進行調整。

3.3 為其他系統提供時間訊號

衛星網路母鐘設有多路NTP網路介面（RJ45）,且每路網口具有獨立MAC地址相互物理隔離互不影響工作，能夠時刻準備為火車站其他各個子系統提供時間同步訊號。主要系統包括：通訊傳輸系統、無線通訊系統、排程電話系統、有線廣播系統、閉路電視監視系統、安防監控系統、ATS系統、SCADA系統、FAS系統、AFC系統、EMCS系統等。

3.4 系統監測功能

在控制中心設定對時鐘系統進行管理監測計算機系統，具有自診斷功能，可進行故障管理、效能管理、配置管理、安全管理等。

中心內管理計算機能夠檢測到子鍾裝置的執行狀態資訊，且對檢測到的故障狀態進行顯示，能實時、詳細地反應系統內部各模組的狀態，並能對全系統時鐘進行點對點的控制（復位、停止、校對、追時等）。

系統出現故障時能夠發出聲光報警，指示故障部位，對故障告警做同步傳輸，提供給值班室的工作人員，並進行故障記錄和列印等工作。

3.5 系統可擴充套件性

系統擴容時，中心的網路母鐘可通過擴充套件裝置對需求實時進行擴充套件，方便各個站點網路子鐘的增設工作。

3.6 集散控制

系統採用集散控制功能，即分散式系統，中心網路母鐘、網路子鐘相互之間通過五類六類遮蔽網線方式連線，在整個系統中相對獨立，任何一部分發生故障都不會影響整個系統的執行。

4、系統配置原則

鐵路火車站點的等級根據旅客最高聚散人數可分為小型站、中型站、大型站及特大站。

小型站因為客流量較小，所需裝置數量不多，可採用小尺寸數字網路子鍾即可；車站按旅客流向一般分為站前廣場、進站大廳、候車室、站臺、出站廳、售票廳、行李包廳等。網路時鐘系統各個子鍾設定可按上述位置進行功能分割槽。

每個分割槽可考慮單獨供電，便於維護、檢修。系統接地統一接入車站綜合接地系統，接地電阻應小於1Ω。

系統機櫃可安裝在通訊機房內，包括主備網路母鐘、網路交換機、UPS電源等。

子鐘的安裝方式及大小可根據安裝位置確定。通常大、中型站站點內時鐘系統各個子鐘的尺寸及其安裝位置參考詳見表：

5、系統總結

時鐘系統不僅方便企事業單位的精準計時，更能為他們大大提升工作效率，效率的提高意味著社會公共服務的改善，而企事業單位對時間的強烈關注，正是他們服務和效率意識的見證。

隨著各單位大資料建立，網路裝置與伺服器數量不斷增加。網路管理員在檢視眾多網路裝置日誌時，往往發現時間不一，即使手工設定時間，也會出現因時區或夏令時等因素造成時間誤差；有些二層交換機重啟後，時鐘會還原到初始值，需要重新設定時間。對於核心網路裝置和重要應用伺服器而言，它們之間有時需要協同工作，因此時間的統一準確性、可靠性顯得尤為重要。

同時時鐘系統具有業界領先的環保效能，引領了都市綠色辦公風潮。隨著現代人生活節奏的不斷加快，網路化的普及，對時間精準度的需求也是越來越高，尤其是當前的地鐵和火車站、醫院、學校、政府機關、企事業單位等正好迎合了他們的需求，為他們解決實實在在的問題。