剧院时钟系统方案.doc

剧院时钟系统工程技术方案北京创想京典科技发展有限公司电话67269423 87265266传真8017 地址：北京市海淀区后厂村路55号院11号楼邮编：100094网址：目 录 1 用户需求分析设计指导思想51.1 用户需求分析51.2 设计指导思想72 设计依据83 设计区域84 时钟系统图95 技术要求106 时钟系统总体结构描述106.1 主备母钟智能倒换106.2 子钟采用恒流驱动106.3 时钟控制软件116.4 红外线遥控116.5 接口兼容性117 弱电中心系统描述117.1 GPS接收天线117.2 母钟147.3 通信控制器157.4 网管系统177.5 机架207.6 子钟218 产品指标对比24附录1. 部分主要工程业绩26附录2.有关证书32 北京创想京典科技发展有限公司简介北京创想京典科技发展有限公司成立于2004年，注册资本100万元，是一家专业从事时频系统开发和集成的公司，公司技术力量雄厚，在精确授时领域具有强大的研发力量。在授时领域有着卓越的建树。多次参与国家航天、军队重大项目建设，为自己赢得了广泛的声誉。公司主要产品系列有: GPS/北斗铷原子母钟系列，GPS/北斗NTP时间服务器系列，GPS/北斗OCXO高稳母钟系列，GPS/北斗OCXO NTP时间服务器系列，时码光传输设备，全系列模拟子钟，全系列数字子钟，时码通信控制器，大区域子母钟授时系统，大区域全NTP授时系统。这些产品的应用在国防、通信、金融的重要领域有着突破性的意义，为我国国民生产和国防建设不受制于人作出了的贡献。 本公司生产的授时产品现在已经广泛应用到电力，机场、轻轨、地铁、轻轨、体育场馆、酒店、医院、部队、油田、水利工程等领域。公司还能根据不同的具体需求提供相应的解决方案。 公司本着“以人为本，科技创新”的经营理念、坚持“技术领先，铸就最佳”的企业宗旨，以尖端技术产品服务于广大用户。愿新老朋友与我们携手共图大业、共谋发展！北京创想京典科技发展有限公司 电话67269423 87265266 传真8017 地址：北京市海淀区后厂村路55号院11号楼邮编：100094网址：1 用户需求分析设计指导思想1.1 用户需求分析随着全球经济一体化的脚步的临近、特别是中国加入WTO后、我们国内的企业必需直接面对来自全世界同行的竞争、提高企业的管理效率、增强企业的核心竞争力成了各企业管理层的共识。其中时间管理就成了提高企业效率的重中之重。时间信息管理管理系统就是在这种需求下诞生的。时间信息管理系统正是其中很重要的一个部分，它的主要功能有：1）它可以为剧院提供一个GPS校正的标准的统一时间、所有的工作人员都可以看到时间提示、不会因为各部门或各负责人使用的钟表时间不统一而造成譬如开会不准时赶到会场、剧院开场时间把握不准确这些对一个剧院来说都是不能允许发生的事情。2）他对剧院的详细微观管理也能起到很好的作用、比如财务结算、发票机打发票的日期、时间可以生成日志、为工作总结的时候提供参考数据。3）它能把剧院内部的整个办公网络、计算机网络的时间统一起来、为它们提供US级别精度的时间参考。4）它还可以设置 剧院开场/散场、显示包括年、月、日、温度、湿度、和全球各个时区的当前时间、这对针对国际市场的企业有很大的帮助。本公司经过大量的市场调研、精心开发了一套时间管理系统、完全能够满足各种不同客户需求、并且可以根据用户的实际需求订做适合用户自己的时间管理系统。大厅：在剧院的管理处可配置壁挂式日历子钟，用于校准管理主机的时间，以及在剧院开场时作为开始、结束时铃声 的指导时间。售票区：在售票区的管理处可配置壁挂式日历子钟，用于顾客购票记录等时间的时间依据。歌剧院：在歌剧院的管理处可配置壁挂式日历子钟，用于歌剧院开场时作为开始，结束时铃声的指导时间。戏剧场：在戏剧场的管理处可配置壁挂式日历子钟，用于歌剧院开场时作为开始，结束时铃声的指导时间。音乐厅：在音乐厅的管理处可配置壁挂式日历子钟，用于歌剧院开场时作为开始，结束时铃声的指导时间。演播室：演播室对时间的准确性有严格的要求，时钟系统是演播室节目制作播出的各个环节协同工作的关键。演播室机房基本都配有时钟设备，并且整个演播室标准时间同步于一个时钟系统。演播室的时钟设备一般情况下可以显示：当前时间，开播时间，倒计时间和日历时间时钟系统指导下的考勤系统是对剧院员工工作进行评估的重要参考依据。时钟系统对剧院的微观管理也能起到很好的作用，比如财务结算、 发票机打发票的日期时间可以生成日志，为工作总结的时候提供参考数据。时钟系统能把剧院内部的整个办公网络、计算机网络的时间统一起来、为它们提供精度的时间参考。计算机网络：在剧院设备和服务器日益增多。这些设备都有自己的时钟，而且是可以调节的。但是无法保证网络中的所有设备和主机的时间是同步的，因为这些时钟每天会产生数秒、甚至数分钟的误差。经过长期运行，时间差会越来越大，这种偏差在单机中影响不太大，但在网络环境下的应用中可能会引发意想不到的问题。如在分布式计算环境中，由于每个主机时间不一致，会造成同一操作在不同主机的记录时间不一致，将导致服务无法正常地进行。随着各种网络应用的不断发展，对时间的要求也越来越高，否则会引发许多的问题剧院网络内，存在大量网络设备、服务器和主机，它们承载了剧院网中的计费、维护、管理等功能，对时间的准确度需求比较高，要求在网络之间传递的信息能够在时间上保持高度一致。时间同步在剧院网内的应用主要集中在一下几个方面：1、 网络管理系统的日志审计：当网络中出现恶意攻击行为或网络故障问题时，需要网络管理员根据有关网络设备中产生的日志进行分析和判断，以便于查找攻击源和对网络造成的危害及产生的原因。但是如果网络中时间不能同步，那么同一个行为在不同设备中产生的日志将不能序列化。也就无法对这些问题进行分析和解决。另外当网管中心采用多点日志记录时，如果网络各个节点时间不同步，也将造成日志记录的混乱。若需要这些信息快速准确进行故障定位，准确的时间是必不可少的。2、 与时间有关的应用系统：严格要求记录数据提交时刻的网络应用系统，必须保证提交时间的准确性和不可更改性。另外，对客户端进行限时操作的应用系统也要求时间同步。3、 剧院网备份系统：在备份服务器和客户机之间进行增量备份要求这两个系统之间的时间同步。4、 确保系统之间的远程系统调用能够正常进行：因为为了保证一个系统调用不会重复进行，该系统调用只在一个时间间隔内有效。如果系统间的时钟不同步。该系统调用可能在还没有发生之前就因为超时而不能进行剧院网中各种应用系统及安全系统、网络管理系统推动了网络设备、服务器等对时间同步的需求。如果不能进行准确的时间同步，我们就得花费大量的时间来解决各种各样的可能会出现的问题。总而言之，时间同步技术对网络管理和网络应用是非常重要的。为了保证剧院网内各设备和系统之间时间的同步，我们需要解决三方面的问题：一是尽量选取非常精确的时间源；二是将精确的时间传送到需要时间服务的网络设备或主机，保证在传输过程中误差尽量小；三是用绝对时间同步时间设备，充分利用设备各自的时间校准机制自动实现时间同步，尽量排除人工因素。1.2 设计指导思想本时钟系统选用北京创想京典科技发展有限公司的时钟系统，并保证在设计中：1) 认真贯彻执行国家已颁布实施的有关“规范”、“标准”，使设计不偏离规范化和标准化的轨道，从而保证设计的水平和质量。2) 系统设计应本着“可靠、实用、先进、经济”的原则进行。3) 在满足功能需求的前提下努力降低工程造价和维护费用。4) 系统操作简便、可靠，便于扩展和维护，软件具有提升能力。5) 系统满足现场条件和环境，有较强的抗高温、高湿、台风、电磁干扰能力和防雷、防雨、防尘能力。2 设计依据时钟系统的实施必须遵循国家有关技术标准，并结合应用场所的特殊功能要求来进行，我司提出的系统设计方案正是遵循了上述原则，经深入调研而形成的，其具体设计依据如下：n 电气装置安装工程施工及验收规范 GBJ/232-92n 设备可靠性试验规范 GB50807-86n 电磁兼容试验和测试技术 GB/T17626-1998n 计时仪器外观件涂饰通用技术条件和钟金属外观件漆层 ZBY 11011-86n 国际电信联盟 ITU-T ITU-Rn 国际电气与电子工程师协会 （IEEE）n 国际电子学会 （IEC）n 国际标准化组织 （ISO）n 欧广联时间码标准 （SMPTE/EUB）n 电磁兼容标准工业环境中发射标准 IEC6100062n 电磁兼容标准工业环境中抗扰度 IEC6100064n 民用建筑电气设计规范 （JGJ/T 1692）n 中华人民共和国行业标准 QB1038 104291n 设备及配件符合各行业相关标准和有关国家标准。n 符合业主需要及领导的相关要求。3 设计区域重要地区应包括以下地方，但不仅限于以下地方：1) 大厅2) 走廊3) 售票区4) 歌剧院5) 戏剧场6) 音乐厅7) 管理办公室8) 站台9) 数字、广播、演播室内10) 办公网络11) 考勤系统12) 财务结算13) 会议室14) 其他人员流动并需用统一时间的空间4 时钟系统图一、时钟系统示意图上图中母钟与子钟的传输接口方式可以是RS-422也可以是RS-485，通讯控制器与监控电脑之间的接口采用RJ45。逻辑框图：5 技术要求系统通过GPS时钟接收系统，把接收到的标准时间送到标准时钟的母钟中，通过母钟进行时间校准后，把标准时钟信号通过通信方式送到办公楼内的各个子钟上，以便工作人员可以随时掌握标准时间。1）主计时时钟系统由GPS（全球定位报时卫星）校时接收设备、中心时钟（母钟）、各式子钟等组成；系统应满足：l保证系统母钟、子钟时间同步；l母钟内置GPS卫星信号接收模块 ；l母钟提供脉冲信号，RS-232/RS-485或其他传输方式北京时间码信号输出；l多规格、多型号子钟满足不同用途需要 ；l子钟没有授时信号时，自动切换守时时间；l自动校正显示时间及守时模块；l守时模块掉电后，守时10年；l系统可采用总线、自由拓扑、星型拓扑结构组网；2）为其他系统提供时间参考信号，如计算机网络系统，机床控制，安保系统，打卡系统、广播电视转播系统等等。3）系统和办公楼中央监控系统连接，通过办公楼中央监控系统主机，实现系统的网络控制、时间设定、时间提示等；4）系统集中供电方式；6 时钟系统总体结构描述本时钟系统具有以下特点：6.1 主备母钟智能倒换2台钟对外接口直接相连，通过专用主备连接通信电缆随时交换信息，在主设备（输出时码设备）出现故障的情况下，自动倒换到备用设备。倒换时间小于50ms。需要指出的是，目前有厂家使用两台普通母钟加时码切换器的方法来达到主备倒换的目的，这种方式至少存在以下几个缺点：（1）其倒换的依据仅仅是GPS是否锁定，而设备其他方面出现故障不在其中，这样至少会出现误判；（2）多一个设备导致系统可靠性降低。6.2 子钟采用恒流驱动国内独家把恒流驱动技术引用到时钟系统的厂家,大大延长LED发光管的寿命.6.3 时钟控制软件时钟控制管理软件可实现对子钟的精确到码段故障的监控和亮度调节。时钟控制管理软件对子钟每一个显示码段的状态监控,并可实现对子钟的6级亮度调节.6.4 红外线遥控红外遥控调节，对其它设备无干扰。子钟可以通过红外遥控调整亮度，可以实现对子钟的关闭、打开和时间设置等功能。6.5 接口兼容性接口兼容性强，包含当前所有主流授时接口。可根据客户要求定制的时码分配设备，能满足国外进口设备对B码，DCF77,EBU等特殊接口的要求。7 弱电中心系统描述弱电中心母钟系统设备主要包括：GPS天线、主备铷原子母钟、子钟、时钟系统接口扩展单元、系统网管、机架线缆等。铷原子母钟内置铷原子振荡器，同时接收外部GPS时码信号和秒脉冲信号作为主参考信号，母钟输出接接口扩展单元。接口扩展单元是母钟系统通信枢纽。它将母钟、网管系统、子钟接口和其他子系统时码接口有机结合起来。相对于网管系统与母钟相联的结构，这种系统结构的好处是系统结构清晰，母钟通信负荷小，内部处理器专注时码信息处理，以获得更好的时间稳定度；时钟网管系统不依赖于母钟，母钟出现故障网管系统仍然可以正常工作。7.1 GPS接收天线GPS接收天线部分位于主控中心的前端，用于为GPS接收机提供信号，从而使一级母钟获得高精度时间参考，为医院时钟系统提供准确的时间信息；n GPS接收天线部分包括GPS信号接收天线及其天线馈线、及它们相关的避雷和接地措施；n GPS天线主要性能如下：6.1.1天线中心频率：1575.42MHz3 MHz电压驻波比：1.5:1带宽： 5 MHz阻抗：50 ohm最高增益：3dBic ，基于77cm 地平面增益范围：-4dBic ，900+90，over 75% Volume天线极化：RHCP6.1.2放大器/滤波器放大器增益 (不含电缆)： 28 dB,45 dB,55 dB 典型噪声系数：1.5dB滤波器带外衰减 (f0=1575.42 MHZ)： 7dB 最小 f0+/-20MHZ 20dB 最小f0+/-50MHZ 30dB 最小f0+/-100MHZ输出电压驻波比：2.0直流电压：3V , 5V, 3V to 5V直流电流：5mA，10mA， 22mA Max6.1.3结构重量：140(克)gram外型尺寸：96126mm；电缆： RG58 8 to 100 m连接器型号： SMA/SMB/SMC/BNC/FME/TNC/MCX /MMCX固定方式：螺纹(M241.5)连接；外壳颜色：白 6.1.4环境工作温度：-40+85振动：1g(0-p)105010Hz 每轴湿度：95%100%RH防水：100%n 避雷器主要性能如下：技术参数数值或标准频宽(MHz)0-2000阻抗()50最大放电电流8/20us(KA)20接口标准英制/公制N/L16功率(W)300动态残压1KV/us(V)600驻波比SWR1.2插入损耗-0.5dB7.2 母钟 支持农历； 双机热备份功能； 支持远程操作维护； 网络校时软件支持SNTP协议；技术要求： 2U 19”标准机箱， LED显示年、月、日、星期、 农历、时、分、秒； 良好的人机对话界面：可通过按键设定主备倒换，也可自动倒换。 输出标准时间信号包括公历（年、月、日、星期、时、分、秒），农历； 手动时区设置，GMT-12至GMT+13； 主备倒换无需时码倒换器，自动倒换时间1MS 并行192通道，支持BD2频点。 TTFF: 冷启动小于35s, 热启动：1s, 重捕获： 1s 1pps精度优于20ns 可手动或软件设置时区和地址码 LCD显示：卫星接收与锁定状态，当前位置的经纬度，海拔高度参数， 及内部主控设备电压参数 主备冗余电源设计，具有更高的可靠性 * 对标准时间的同步误差：100us * 子母钟同步误差：5MS * 独立走时精度1S/年 全硬件设计，无风扇，设备稳定可靠。 时码输出接口： Canbus接口：1路 串口：4路RS232，2路RS485 扩展接口（任选其一）： 扩展接口：1）2路B码输入输出+2路秒脉冲输入输出 扩展接口：2）2路E1输入输出+1路10MHz输入输出 扩展接口：3）1路DCF77输入 前面板状态指示： GPS: GPS锁定灯 BD: 北斗锁定灯 TOD: 外部参考源锁定灯 PS1：电源模块1指示灯 PS2：电源模块2指示灯 手动北斗/GPS信号源设置， 支持双机热备份，无需主备倒换器，无需人工干预，自动倒换时间10MS,系统具有更高的可靠性； 计算机校时软件（服务器端，客户端），支持SNTP协议，支持网络校时； 可以提供多种方便灵活的传输方式，包括无线及电力线等（选项）； 多种时码输出接口（选项）：TC89/90；国标CCTV逆程时码；时码输出LTC EBU；IRIG时码输出；7.3 通信控制器通信控制器是母钟系统的通信枢纽，要求很高的可靠性。2U19英寸标准机箱，各功能板采用前插板结构，支持热插拔。设备采用大容量双冗余电源均流供电，电源模块支持热插板功能。前面板LCD320x240显示，可显示每个通道实时通讯信息；小键盘，实现系统配置，也可以通过网管系统进行设置。3个槽位，主控板采用1个槽位，其他槽位任意分配给各种接口板。主要功能如下：6.3.1 实现任意接口间的信息直接路由与分配。6.3.2 每个功能板具有独立故障检测功能。6.3.3 声光报警功能。6.3.4 对传输信息进行解析。根据配置可以本地显示时钟系统的报警信息，同时可以直接显示在LED上，实现本地报警。6.3.2 主要接口板如下：6.3.3 主控板：2个CAN 总线接口，4个RS485/RS422/RS232接口；对接口扩展单元进行管理，配置，实现系统网管；实现与母钟、GPS接收机间的接口，传递时码信息与操作维护信息；支持主备热备份功能，自动信息同步技术，保证两块主控板间的状态同步。6.3.4 8路CAN总线接口板：子钟接口，传递时码信息与操作维护信息（接口可根据实际使用要求订做）。6.3.5 8路RS232/422/485总线接口板：子钟接口，传递时码信息与操作维护信息（接口可根据实际使用要求订做）6.3.6 本扩展单元适合与中型时钟系统要求，如有特殊要求，可以选择具有15个插槽的大型通信控制器。在本系统中，接口扩展单元配备1块主控板，1块CAN总线接口板用于驱动子钟网络，1块RS422/485接口板用于给其他系统提供时间信息。7.4 网管系统时钟网管（监控）系统放在弱电中心，通过RS232/RS422接口与钟系统相连，并通过母钟或通信控制器对整个时钟系统进行查询与控制，实现时钟系统的故障管理、性能管理、配置管理、安全管理、状态管理；时钟网管监控系统主要完成对时钟系统设备的监测管理，检测收集母钟、子钟及其他的运行状态信息，对时钟系统的工作状态、故障状态进行显示，并对全系统时钟进行点对点的控制，对本系统中任何一个子钟进行必要的操作（校对、停止、复位、追时、对时、倒计时、关闭、亮度调节、设备ID地址修改等）。主要监控及显示的内容包括：各种主要设备、子钟及传输通道的工作状态，对时钟系统的控制、故障记录及打印输出等。系统出现故障时发出声光报警，指示故障部位。能方便查看维护指南，在线帮助。设有设备维修档案，记录每个故障发生的具体位置、时间、类型、维修情况等。当某个时钟工作不正常时，系统可调出它的档案，供维修人员参考。具有中心机房、各子时钟、系统输出端口分布图。主要功能如下：6.4.1 告警管理系统采用主动上报和网管系统查询的相结合方式，当设备产生故障（非致命性故障）时，设备主动向网管系统报告故障，网管系统定时查询各设备状态，来检测各设备是否工作正常，若设备在查询过程中没有反应，网管系统会发出警告，提示工作人员检查设备电源是否工作正常等。网管接收到告警信息后，以实物图片的方式指示故障具体位置，同时发出警报声音告警，并在屏幕弹出告警对话框闪烁显示，同时发送手机短信。自动生成完备的日志和报表统计。6.4.2配置管理添加删除设备，按拓扑结构显示系统图。系统记录每个设备的型号，功能，并可以根据设备功能对设备进行控制如对子钟进行时间设定，对倒计时钟进行倒计时值设定，控制子钟亮度等等。 6.4.3 日志管理对系统日志进行查询备份删除等6.4.4 安全管理安全管理主要提供用户操作时钟系统的入口网关，所有的用户对时钟系统的操作，都需经过安全管理的权限检查，识别安全违背事件如非法访问、数据的破坏、用户欺诈和其它非法破坏活动。用户可以对整个时钟系统进行各种操作，因此，系统的安全性非常重要。系统从三个层面上对用户进行的操作进行管理：对用户进入网管系统的限制：每个用户在进入系统时，必须输入口令，如果口令不正确，则禁止其进入系统；对用户的操作权限进行限制：系统给每个用户分配一定的操作权限，用户在系统中只能完成这些操作；对用户的操作网元进行限制：系统给每个用户指定了操作的网元范围，用户只能对这些网元进行操作，对其他网元不能执行操作。系统采用SQL2000数据库，具有良好的可靠性与安全性。主界面设备管理界面报警管理界面设备查询界面计算机采用DELL（戴尔） PowerEdge 1900服务器处理器类型 Intel Xeon E5310 标称主频（MHz） 1600 CPU核心 Clovertown(四核心)标配处理器数量 1最大处理器数量 2处理器缓存 4MB*2 处理器外频 266MHz 内存内存类型 ECC DDR2 FB-DIMM标准内存容量 1GB最大内存容量 16GB7.5 机架n 所有设备安装在一个1.9米的标准19英寸机架内，机架位于弱电中心的设备室或机房内，机架有为系统设备供电的功能。7.6 子钟13寸单联子钟，外形尺寸：490*130*70mm 25寸单联子钟，外形尺寸：740x190x70mm38寸单联子钟，外形尺寸：1040x250x70mm4. “3+5”双联子钟，外形尺寸：740x300x70mm5. “3+8”双联子钟，外形尺寸：1040x390x70mm65” + 5” + 5”三联子钟，外形尺寸：900x500x70mm65” + 3” 倒计时子钟，外形尺寸：900x500x70mm支持无线遥控设置，支持网管倒计时设置，支持倒计时控制器设置。支持64点倒计时。4.母钟系统整体效果8 产