工程用时钟—时间同步系统

随着科技的日益发展以及城市化进程的加快，时钟在工程领域的应用日益增多，工程用时钟系统不同于传统意义上的民用时钟，称为时间同步系统。时间同步系统产品是集现代电子技术、计算机技术、信息技术及传统的钟表制造技术于一体的自动控制时间同步系统，采用了微机监控、卫星时标校准等高科技手段，极大的扩充了时间控制的范围，具有自动化程度高、时间精度高、控制范围广、容易操作、方便维护等诸多优点，特别适用于地铁、轻轨、铁路、机场、大型现代化建筑等跨越区域大并需要集中精确控制时间的场合。一方面为工程相关的系统设备提供统一标准时间信号，另一方面为工作人员和顾客提供直观的数字和模拟式子钟显示高精准时间。时间同步系统的设置对保证大型工程同一区域内的时间信息运行准确同步，提高运营服务质量起到了重要的作用。国内时间同步系统最早由（北极星）烟台钟表研究所有限公司在上世纪九十年代首次研发成功，经过二十多年的发展，不断的升级换代，目前我国国产时间同步系统无论是技术还是产品品质都居于世界先进水平。经过多年的发展，国内各厂家技术各有所长，产品也各有自己的特色，本文不能一一体现，现以北极星时间同步系统为例介绍时间同步系统的主要组成及特点，使大家对这种比较特殊的时钟类型有更全面的了解。

◇系统特点

时间同步系统采用中心母钟，二级母钟，子钟和其他系统三级架构方式。能选择接收GPS、北斗、GLONASS、上层网等多个时间源，数据处理比较后通过中心母钟发送到二级母钟、子钟及其他系统设备上实现无累积误差运行。系统具有降级使用功能，当上级设备出现故障时，本级设备仍能以当前时间为起点自主独立运行。系统设备采用模块化板卡式设计。支持热插拔。设备制造采用故障隔离，软硬件冗余等技术措施，使系统具有极高的可靠性。后期维护更换成本低，操作简单。

◇系统组成及功能介绍

时间同步系统主要由标准时间信号接收机、中心母钟、网管电脑、二级母钟、子钟、传输通道等组成。

系统架构图：

 

中心母钟能与外部标准时钟源自动校时，保持同步。中心母钟与传输系统连接，通过传输系统向二级母钟发送标准时间信号并收集二级母钟各模块板卡和子钟状态数据。

中心母钟可以提供NTP、RS422等多种接口，通过配置任意数量其他系统RS422接口板卡、NTP服务器板卡，向其他子系统发送标准时间信号，以实现各子系统时间的统一。

二级母钟通过传输系统与中心母钟相连。接收中心母钟发送来的标准时间信号，对自身的精度进行校准，并回传二级母钟自身各板卡，所控子钟工作状态。二级母钟通过电缆直连方式与所在区域的子钟相连。以实现对子钟精度的校准，同时接收子钟回送的工作状态信息。

二级母钟可以提供NTP、RS422等多种接口，输出子钟接口板卡、NTP服务器板卡、RS422其他系统接口板卡数量可任意配置。

中心母钟产生全时标信息，格式为年：月：日：星期：时：分：秒，并能在设备上显示。中心母钟和二级母钟均按时：分：秒格式显示时间，具备 12 和 24 小时两种显示方式的转换功能；指针式模拟子钟为时：分显示；数字子钟为时：分：秒显示（或可选用带日期显示）。

子钟与中心母钟或二级母钟相连接收标准时间信号，对自身的精度进行校准、指示或显示统一的时间。当接收不到标准时间信号时，子钟以自身的精度走时。子钟均具有独立的计时功能，平时跟踪二级母钟/中心母钟工作。当二级母钟或中心母钟出现故障或因其它原因，接收不到标准时间信号时，子钟仍能以自身的晶振工作并向时间同步系统监控终端发出告警。

产品图示（北极星品牌）

信号接收单元

 

母钟

  

子钟（数显式）

子钟（指针式）

 

◇北极星时间同步系统与国内外其他厂家产品比较存在的差异

1、母钟的优势：

A、时钟系统的主备母钟为一台设备，一体式，主备母钟随时都在同时工作，若主母钟出现故障，则直接自动切换到备母钟，期间没有时间误差。（如图：左边部分为主母钟，右边部分为备母钟）

B、时钟系统的主备母钟各个模块为板卡式，可带电热插拔，若母钟的某个模块出现问题，可在中心母钟不断电的情况下直接将出现故障的板卡模块拔下维修，而母钟其他板卡模块正常工作。

2、产品其他方面的优势

 ①母钟的主控单元都采用了双重热备份。本系统所有主控板、信号板、接口板均采用了目前国际上流行的模块化设计，使相同规格的设备和接口板具有可互换性；母钟的接口板可以热插拔，在带电状态下可以进行更换而不影响整个系统的运行，既便于模块的更换和系统的维修，又便于以后的系统扩容。

②中心母钟的主备母钟可以互相检测；中心母钟时间显示面板除了显示标准时间外，还可以通过键盘操作来监测备用母钟及所带子钟的工作状态，也可以通过设在母钟主机柜面板上有规律、均匀分布的数字式状态监视窗口，监视所带子钟的工作状态。中心母钟输出模块的主要功能是向子钟、网络计算机及其它需要标准时间信息的子系统输出标准时间信号，并可接收本系统子钟反馈的自身运行状态信息，并将该信息上传至母钟模块与网管模块。

输出模块支持EIA RS-422-A串行接口、以太网接口等多种接口的接入，支持串行数据、NTP等多种协议。

③系统采用流行的分布式结构，采用计算机进行集中管理。通过设置在控制中心的监控计算机能够实时监测时钟系统主要设备的运行状态，出现故障时能自动报警，指示故障部位，同时能对故障状态的种类和时间进行判别、打印和存储。

④系统的应用软件为全汉化版本，采用人性化的设计，使界面整洁、直观，更由于单片机技术的引进与完善，使得系统的自动化程度更高，操作更为简单并且系统操作提供详细在线帮助。

系统操作软件具有多级密码设定和权限限定功能。

系统控制软件在具备强大全面的功能前提下，突出操作控制界面的直观明确，操作方式实用简捷，方便易学。

监控终端除了按标书要求完成正常的功能外，还可以监测到中心主备用母钟及接口模块、各二级主备用母钟及其接口模块的工作状态，并可控制主备母钟进行自由切换。在主母钟正常运行的情况下，备用母钟处于待机状态，此时监控终端也能监测到备用母钟有无故障，当需要切换到备用母钟工作时，能确保备用母钟立即进入工作。本监控功能的增加进一步提高了系统的防护级别，使备用母钟的状态始终处于维护人员的监控之下，避免了由于备用母钟的故障情况不可预知而给业主带来损失。

⑤系统设备采用的所有元器件都经过精心选择，选择的元器件集成化程度高，抗干扰能力强，功耗小；所有的元器件及部件都经过精密调整和检测。

所有控制和监控面板都妥善设计以方便内部构件的维护和更换。

所有控制和监控面板都设有电源、警报及故障显示，并设显示灯测试按钮，方便观察相关状态。

外观：子钟的外壳选用优质材料制作。可根据室内功能、装修风格、特点，进行个性化设计。外观新颖，美观大方。

3、产品的兼容性强

北极星设备在接口技术和各系统相互适配上有较大的优势，至今已与国内外二十几个厂家的不同设备进行过系统联调，可以适应传输技术的发展要求，为系统的正常运行提供了可靠的保证。

 

 

烟台钟表研究所有限公司