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  • 體育場館標準時鐘同步系統方案

    2020-02-22 18:08:31 北斗時頻 0

    1.1 體育場館標準時鐘同步系統概述

    標準時鐘同步系統主要作用是為觀眾及場館工作人員提供準確的時間服務,同時也為計算機系統及其它弱電子系統提供標準的時間源。使各系統的時間集中同步,在整個體育場館系統中使用相同的授時標準。進出場館大廳和樓道位置的時鐘可以為觀眾提供準確的時間信息;各場館辦公室內及其它控制室內的時鐘可以為工作人員提供準確的時間信息;向計時記分系統和其它信息顯示系統提供的時鐘信息為場館運行提供了標準的統一的時間,保證了場館系統運行的高效、統一、安全。

    時鐘同步系統能夠向場館全部弱電子系統和計算機提供準確的時鐘信號。用GPS北斗系統中的時標信號作為標準時間源,對母鐘的時鐘信號源進行校準,為協調場館各業務流程和各部門的工作提供統一標準的時間基準,同步各計算機系統的時間。時鐘同步系統的控制中心向各子系統或場館各路子鐘發送標準時鐘信號,監測全樓所有時鐘工作狀態,控制所有時鐘的運行。

    標準時鐘同步系統在工作時,與其他相關的專項智能信息化系統相聯,以保證各個系統的正常運行,系統提供對外數據接口,便于系統集成。

    1.2 體育場館標準時鐘同步系統組成 

    系統由GPS北斗標時時間信號接收單元、中心母鐘、數字子鐘、傳輸通道構成。由GPS北斗天線接收到衛星時碼信號和秒脈沖信號,通過同軸電纜傳給GPS北斗高穩母鐘,由GPS北斗高穩母鐘生成時間信號通過局域網把時間信號傳輸到每個樓層的每一個子鐘,通過NTP網絡接入時鐘網管監控系統,用來管理和維護系統,以及統一全樓接入局域網電腦的時間。

    標準時鐘同步系統通過GPS北斗時鐘接收系統,把接收到的標準時間送到標準時鐘的母鐘中,通過母鐘進行時間校準后,把標準時鐘信號通過NTP網口或者串口通信方式送到比賽館內的各個子鐘上,以便運動員和裁判員可以隨時掌握標準時間。

    本系統由2臺GPS/北斗標時時間信號接收單元、NTP網絡時間服務器、數字子鐘、交換機、監控電腦傳輸通道構成。由GPS/北斗天線接收到衛星時碼信號和秒脈沖信號,通過衛星專用天線傳給GPS/北斗NTP網絡時間服務器,由GPS/北斗NTP網絡時間服務器生成時間信號通過局域網把時間信號傳輸到每個樓層的每一個子鐘,通過RJ45網口接入時鐘網管監控系統,用來管理和維護系統,以及統一全樓接入局域網電腦的時間。服務器具備完整的系統管理和監控功能,支持標準的NTPSNTP網絡授時協議,具有完整的日志記錄功能和USB端口下載功能,可支持NTP網絡對時、串口TOD授時、1PPS脈沖信號輸出,IRIG-B碼輸出等功能??刹捎?/span>安全MD5協議和證書加密方式,為服務器、網絡設備、網絡子鐘、終端計算機提供精確、安全、可靠的同步時鐘信號。

     

    標準時鐘系統通過GPS/北斗時鐘接收系統,把接收到的標準時間送到標準時鐘的NTP網絡時間服務器中,通過NTP網絡時間服務器進行時間校準后,把標準時鐘信號通過通信方式送到比賽館內的各個子鐘上,以便運動員和裁判員可以隨時掌握標準時間。

    對于兩臺GPS北斗時間服務器組成熱備份應用,兩臺GPS北斗時間服務器通過芯跳檢測在線互為熱備,GPS北斗時間服務器1作為“主用”時間服務器,GPS北斗時間服務器2作為“備用”時間服務器。當“主用”時間服務器(GPS北斗時間服務器1)的GPS北斗北斗信號接收單元發生故障時,自動切換至“備用”時間服務器(GPS北斗時間服務器2)的GPS北斗北斗信號接收單元接收到的時間基準信號,從而保證系統的可靠性。當“常用”時間服務器(GPS北斗時間服務器1)的GPS北斗北斗信號接收單元恢復正常后,該GPS北斗時間服務器自動切換回正常工作狀態。

    GPS北斗時間服務器都接收不到兩路外部時間基準信號時,切換到內部守時,保持一定的走時準確度;當外部時間基準信號接收恢復時,自動切換回接收外部時間基準信號的工作狀態。

    兩臺GPS北斗時間服務器的RJ45口分別接到交換機上,各分配一個IP地址,如GPS北斗時間服務器1的IP地址為IP1, GPS北斗時間服務器2的IP地址為IP2,則兩個IP地址就作為網內的標準時間服務器??蛻舳丝墒褂貌僮飨到y自帶NTP服務,也可使用我公司提供的客戶端軟件(WINDOWS操作系統)。本軟件可輸入兩臺GPS北斗時間服務器的IP地址, IP1地址作為主地址,IP2地址作為備用地址,當客戶端因某些原因無法從主地址獲取時間信息時,則自動從備用地址獲取時間信息。

     

     

    系統構成圖如下:

     221雙機備份 拷貝.jpg

     

    1.1 系統特點

    1. 提供準確的時鐘信號

    GPS/北斗系統中的時標信號作為標準時間源,對母鐘的時鐘信號源進行校準,為協調場館各業務流程和各部門的工作提供統一標準的時間基準,同步各計算機系統的時間。時鐘系統的控制中心向各子系統或場館各路子鐘發送標準時鐘信號,監測全樓所有時鐘工作狀態,控制所有時鐘的運行。

    采用網絡傳輸,給體育場的各個重要區域提供時間信息,同時給各體育功能房間、裁判室提供倒計時、正計時、溫度、濕度、標準時間等。

    2.雙機備份 內置自動切換

    兩臺設備組成熱備份應用,兩臺設備通過芯跳檢測在線互為熱備,GPS北斗時間服務器1作為“主用”時間服務器,GPS北斗時間服務器2作為“備用”時間服務器。當“主用”時間服務器(GPS北斗時間服務器1)的GPS北斗北斗信號接收單元發生故障時,自動切換至“備用”時間服務器(GPS北斗時間服務器2)的GPS北斗北斗信號接收單元接收到的時間基準信號,從而保證系統的可靠性。當“常用”時間服務器(GPS北斗時間服務器1)的GPS北斗北斗信號接收單元恢復正常后,該GPS北斗時間服務器自動切換回正常工作狀態。

    3.子鐘采用恒流驅動

    采用恒流驅動技術,大大延長子鐘LED發光管的壽命,提高系統可靠性。

    5.內置恒溫晶振

    GPS北斗時間服務器都接收不到兩路外部時間基準信號時,切換到內部守時,保持一定的走時準確度;當外部時間基準信號接收恢復時,自動切換回接收外部時間基準信號的工作狀態。這樣就保證了整個銀行系統時間的穩定性和準確性。

    6.接口兼容性強

    網絡時間服務器提供的接口有網口、B碼、秒脈沖、串口、USB等多種接口形式,方便系統的兼容。

    7.子鐘可自守時和自動跟蹤母鐘信號

    各個場所的子鐘通過RJ45接口,采用直接網線方式與時間服務器相連,接收服務器轉送的標準時間信號,對自身的精度進行校準,向工作人員及來賓直接顯示時間信息。子鐘在接收到標準時間信號后,回送自身的工作狀態給母鐘。所有子鐘均具有獨立的計時功能,平時跟蹤母鐘工作。當母鐘出現故障或因其它原因,接收不到標準時間信號時,子鐘仍能以自身的精度工作。當母鐘信號恢復正常時,子鐘可以自動獲取母鐘時間信號,跟蹤母鐘走時。

     

    1.2 主要設備技術參數

    、一體化母鐘

     

    網絡時間服務器產品集成高精度GPS北斗雙系統授時接收機和高性能網絡安全服務器軟硬件系統,支持多協議NTP/SNTP網絡授時,采用的網絡授時架構簡單、免施工、易配置、免維護,MTBF達80000小時。XBD211前面板具有亮麗美觀的OLED液晶顯示屏,顯示內容簡潔大方,后面板具備豐富接口,可擴展性強,可滿足各種授時需求。可采用安全的MD5協議和證書加密方式,為服務器、網絡設備、網絡子鐘、終端計算機提供精確、安全、可靠的同步時鐘信號。

     

    1、NTP時間服務器:

     

    1)標準19英寸

    1U機箱,四個物理獨立10/100/1000M網口授時,具備很強的網絡數據吞吐能力;

    2)工業級網絡安全服務器主板,2.0G四核以上處理器,具備很強的運算與響應能力;綜合NTP響應性能:18000次/秒;

    3)4G以上內存,64G以上SSD固態盤,具備快速啟動與高速數據存儲能力;

    4)具備USB、VGA等服務器通用接口,可接USB外設、日志記錄功能:>=4000條,可通過USB口存取,可擴展硬盤存儲;VGA顯示器等;

    5)采用GPS/北斗雙系統授時模式,一級網絡時間服務器,鎖定穩定后時間精度0.1us以內;產品支持多網卡bonding和多機主備功能。

    6)可內置恒溫晶振OCXO守時,72小時偏差<=1ms;GPS北斗自動對時功能,能夠在失去時間源的狀態下自我守時運行,高可靠性,免維護;

    7)設備可用性指標:MTBF>=80000小時;

    8)計算機終端同步授時精度:0.5-5ms(局域網典型值)

    9)支持授時協議:NTP(v1,v2,v3,v4)、SNTP等網絡時間協議,支持MD5加密協議;

    10)支持Console,Telnet,SSH等服務器登陸方式;


    接口要求:
    天線入:BNC,1路,GPS L1 BD2 B1,輸出5V DC。
    1PPS:BNC,1路,時間精度30ns(RMS)。
    網口:RJ-45,4路,以太網接口,NTP授時
    Console: DB9ZJ,1路,RS232電平,控制接口
    TOD: DB9ZK,4路,RS232電平,時間、位置信息
    VGA:DB15ZK,1路,可接VGA顯示器。
    USB,2路,可接USB外設等。
    軟件要求: 

     所投產品提供XTIME客戶端軟件和服務器狀態監控軟件,支持開機自啟動和托盤運行,可添加多個NTP時間服務器地址,并支持自動切換。

     

    2、高性能GPS北斗雙模授時接收機:

    1) 基于64通道的GPS/北斗雙系統授時型接收機,GPS頻點L1,北斗頻點B1;

    2) 雙系統授時模式下1PPS授時精度可達20ns(1δ);

    3) 支持單星授時模式,即使只有一顆可見衛星仍能保持可靠授時;

    4) 本地高性能OCXO守時,失鎖后守時性能優于1us/h;

    5) 首次鎖定時間(TTFF):冷啟動<30s,熱啟動<1s,重捕獲<1s;

    6) 授時接收靈敏度:跟蹤<-160dBm,捕獲<-145dBm。

     

    3、多協議支持:

    1) 授時協議:NTP v1、v2、v3、v4(RFC1119&1305) SNTP(RFC2030) DAYTIME(RFC867);

    2) 授時模式:NTP Peer, Client/Server, Broadcast Multicast;

    3) 加密協議:MD5 Authentication(RFC1321)RSA非對稱加密 Autokey;

    4) 登陸協議:串口Console,Telnet(RFC854),SSH,HTTP/SSL/HTTPS(RFC2616),FTP(RFC959);

    5) 網管協議: SNMP v1、v2 MIB II (RFC1213);

    6) 其他協議:IPV4、IPV6、IPv4/IPv6 Hybrid DHCP (RFC2131)。

     

    4、物理特性:

    1) 物理及環境參數:尺寸:1U機箱447×44.5×300mm

    2) 重量:3.5Kg

    3) 電源:100~240V, 47Hz ~63Hz

    4) 功耗: 15W

    5) 接口豐富,可擴展性強。

     

    5.權威認證

     

    產品要求具備國家計量院、航天203所、國家授時中心等計量部門的產品檢定證書;

     

     

    、NTP網絡子鐘要求:

    1) 基于以太網(NTP)授時的電子鐘,可獲取公共網時間服務器時間或局域網內授時服務器時間,同步于電子鐘走時和更新內部RTC電路;

    2) 不用任何按鍵調節,上電可實現自動對時功能,走時精度可保持在100ms誤差范圍內,并每分鐘對時一次,無累積誤差,可使全國電子鐘走時保持一致;

    3) 內置守時模塊,與網絡失去聯系后守時能力可達<2分鐘/年;

    4) 顯示內容有年、月、日、星期、時、分、秒、和溫度;

    5)單面尺寸大?。?/span>660*210*50;

    6) 可通過配套上位機軟件設置服務器IP地址;

    7) 可根據用戶的要求,電源可使用網絡提供,也可采用外置電源;

    8) 安裝方便,施工簡單,操作簡單,免維護;

    9) 顯示精度高、視距較長、顯示部分可有多種顏色、顯示醒目清晰、故障時黑屏不會對使用者產生誤導。

    2、時間同步方式

    1) 基于NTP網絡授時:根據以太網(NTP)進行同步走時時間,電子鐘每隔5分鐘同步一次本地時間和守時RTC(時鐘)電路走時,五分鐘內使用守時時間,從而保證高的精度;

    2) 節守時精度高:正負3.5PPM,年偏差2分鐘, 守時電路內置恒溫晶振,補償因不同季節的溫度偏差,從而調整晶振震蕩周期,使晶振的頻率更精確,從而保證時間更加準確;

    3) NTP時間授時服務器依據GPS/BD時間源,保證時間準確性。

     

    1.3 設計方案

    1. 系統設計

    標準時鐘系統把母時鐘產生時鐘信號,經校時后,通過網絡交換機,傳輸給分布在場館中的各個子鐘,并按子鐘的時間顯示方式顯示出標準時間的能力,場館智能化系統可以通過場館計算機網絡,獲取標準時鐘系統數據庫服務器中的標準時間,用于同步各子系統。

    標準時鐘系統的信號接收單元具有接收GPS/北斗的標準時間信號的功能,為整個系統提供校時信號,消除計時系統的積累誤差。

    母鐘進行GPS/北斗衛星接收校準;母鐘對系統內子鐘/設備實時監控,顯示子鐘/設備工作狀態;母鐘對系統內子鐘/設備進行點對點控制。

    GPS/北斗接收機通過GPS/北斗天線接收衛星時標信號給時鐘系統提供校準時間信號,正常情況下GPS/北斗接收機至少可同時接收12衛星的信號。輸出與中心母鐘的通訊信號,用標準時間信號校準和修改中心母鐘的時間。

    標準時鐘系統的實施遵循國家有關技術標準,并結合應用場所的特殊功能要求來進行, 數字子鐘安裝的設計區域主要包括以下區域:

    行政辦公室

    比賽、運動隊、官員使用的房間

    媒體使用的房間

    賽事管理辦公室

    會議、功能室

    贊助商、組委會、特別重要來賓(VIP)包間

    新聞發布、仲裁室、評論室、轉播室

    裁判、檢錄大廳、樓道、門廳

    其他


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