网络时钟系统方案-智能楼宇

1、网络时钟系统设计方案烟台持久钟表有限公司2016年10月1系统方案概述 错误!未定义书签2系统技术规范 错误乐定义书签3系统的特点 错误!未定义书签高精确性、高可靠性 错误!未定义书签扩展方便 错误乐定义书签兼容性好 错误乐定义书签维护简单 错误乐定义书签节能降耗 错误!未定义书签系统的开放性 错误!未定义书签适配性能良好 错误乐定义书签多级全方位监控功能 错误乐定义书签远程联网报警 错误 乐定义书签4系统架构 错误乐定义书签系统设备构成框图 错误!未定义书签系统连接方式和扩容 错误乐定义书签控制中心中心母钟构成图 错误!未定义书签子钟构成图 错误!未定义书签中心母钟内部结构图 错误!未定义书

2、签数字式子钟内部结构图 错误!未定义书签5技术性能指标 错误乐定义书签GP和准时间信号接收单元 错误乐定义书签母钟设备 错误乐定义书签NTP时间服务器 错误!未定义书签单/双面数显式子钟 错误乐定义书签指针式子钟 错误乐定义书签6主要设备平均无故障时间 错误!未定义书签7系统网络管理功能8设备外观图错误!未定义书签错误!未定义书签1系统方案概述用于智能化楼宇的时钟系统必须准确、安全、可靠。在总结烟台持久钟表集团有限公司 及国内外同行多年来生产时钟系统经验的基础上，我们采用系统论和过程论的设计思想，应 用当今世界上先进的通信及计算机技术，设计出具有集散控制、中心监控、热备份、自动切 换保护、高精

3、确性、高可靠性的成熟可靠、技术先进、质量上乘的大区域子母钟时钟系统。时钟系统在智能化楼宇中是个重要组成部份之一，其主要作用是为楼宇建设提供统一的 标准时间，并为其它各有关系统提供统一的标准时间信号，使各系统的时间与本系统同步， 从而实现整个楼宇统一的时间标准。供应商提供的CJ-9500型大型网络子母钟系统按中心母钟和子钟两级组网方式设置，主 要由GPS接收机、中心母钟、监才$网管终端、电源、NTP服务器、子钟及以太网数据传输通道（含网络交换机）等构成。中心母钟接收 GPSB准时间信号，通过传输电缆传给各个子钟， 由中心母钟按标准时间信号指挥子钟统一显示时间，实现整个楼宇时间标准的统一，以适应

4、楼宇内可靠协调的需要。母钟和子钟通过网络传输系统局域网连接，传输网络间采用遵循IEEE标准的以太网接口，物理接口形式是标准 RJ45接口。2系统技术规范我公司按照ISO9001国际质量认证体系的要求，制定相应的企业标准和生产工艺流程， 在产品设计、生产检验、安装调试、包装运输、运行和售后服务过程中，严格执行有关标准 和相关技术规范，以更好地满足用户的需求。系统所遵循的国际、国家、行业及企业标准包括：GBJ42-81工业企业通信设计规范GBJ79-85工业企业通信接地设计规范GB/T包装运输包装件试验时各部位的标示方法GB 3873-83通信设备产品包装通用技术条件GB 50174-93电子计算

5、机机房设计规范GBJ115-87工业电视系统工程设计规范GB50807-86设备可靠性试验规范GB 50254-96电气装置安装工程施工及验收规范GB 50311-2007综合布线系统工程设计规范GB/T 4961-1999广播报时信号QB/T 2268-1996计时仪器外观件涂饰通用技术条件钟金属外观件漆层 YD/T 1012-1999数字同步网节点时钟系列及其定时特性DLT电力系统的时间同步系统JGJ/T 16-92民用建筑电气设计规范YD/T 5089-2005数字同步网工程设计规范YD/T 5027-2005通信电源集中监控系统工程设计规范YD 5098-2005通信局（站）防雷与接地

6、工程设计规范YD/T5120-2005无线通信系统室内覆盖工程设计规范GA/T331-2001公安移动通信网警用自动级通信系统工程设计技术规范QF-EMPF-206设计与采购活动计划管理导则JJG 106-81指针式精密时钟检定规程企业标准及规范Q/YCJ001-2002大区域子母钟系统Q/YCJ2-07-001-5安装服务过程控制程序Q/YCJ3-10-003-1子母钟系统检验规程随着现代科技的迅速发展，智能楼宇系统电子设备和通信设备日益增多，加之弱电信号 极易受到电磁干扰，因此为避免智能楼宇系统各种设备对时钟同步系统的电磁干扰影响，同 时保证时钟同步系统不对其他网络和系统信号造成干扰和影响

7、，我公司特别注意了电磁兼容 相关标准，并采取必要的防护措施，使系统完全满足电磁兼容性能的要求。电磁兼容和防雷设计相关标准包括：IEC61000-6-2工业环境中发射标准IEC61000-6-4工业环境中抗扰度IEC61000-4-2静电放电抗扰度试验IEC61000-4-3射频电磁场辐射抗扰度试验IEC61000-4-4 «电快速瞬变脉冲群抗扰度试验IEC61000-4-5浪涌（冲击）抗扰度试验IEC61000-4-6射频场感应的传导骚扰抗扰度IEC CISPR 22 1997信息技术设备的无线电干扰限值和测量方法GB50057-94建筑物防雷设计规范IEC61312-95雷电电磁脉

8、冲的防护YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范时钟同步系统设备在产品设计、生产检验、安装调试、包装运输、运行和售后服务过程 中，当国家标准与国际标准矛盾时，以国际标准为准；当地方标准与国家标准矛盾时，以国 家标准为准；若同级标准、规范之间发生冲突，采用要求最为严格的标准、规范。3系统的特点高精确性、高可靠性本系统中的中心母钟和子钟均采用高稳定性、高精度的高稳定晶振，以确保系统高稳定性、高精度。本系统接收来 GPS发出的精确时钟信号后，经中心母钟读取、解码、 处理后发送至时钟系统的各个部分，从而实现整个时钟系统长期无累积误差运行。时钟 系统采用了闭环控制、掉电保护、故障自诊断、故障隔离

9、、软硬件冗余、抗电气电磁干扰、保护接地等先进的技术措施，并严格筛选元器件从而保证最大限度地提高系统的可 靠性。本系统的中心母钟的关键部件都采用双重热备份，当主单元出现故障时，能够自动 切换到备用单元，保证了系统的高可靠性。同时时钟系统还采取了 “各模块独立自由运 行”的设计，当上级节点设备出现故障时，本级节点及以下设备仍能正常工作；同级节 点发生故障互不影响。所有时钟均可自行校时。除非发生故障，否则不需要进行维护和时间调整。扩展方便时钟系统的扩展可以通过保持原有的硬件不变，软件只需在现有的操作平台上在不 影响使用的情况下通过在线升级即可实现。兼容性好软硬件兼容：时钟系统由标准化的软件及硬件组成

10、，用户可按照自己的需要灵活配 置。监控网管系统的软件能够适应计算机技术的急速发展，采用目前最流行的语言编译， 运行在主流的操作系统平台上。电磁兼容：为保证系统持久可靠地运行，烟台持久钟表集团有限公司充分考虑到各 种强电设备对时钟系统的电磁干扰及本系统对其它通信系统的电磁干扰，在系统的电磁 兼容方面，做了大量的试验与改进工作，提供的设备在许多工程中经历了长期严格的考 验。烟台持久钟表集团有限公司生产的时钟系统关键设备均通过了国家电磁兼容检测权 威单位上海电器设备检测所的检验和测试， 各项指标均符合IEC61000系列的要求，并 取得了由上海电器设备检测所签发的标明各项电磁性能合格的检验报告。目前

11、烟台持久钟表集团有限公司在国内钟表行业厂商中仍是唯一拥有电磁兼容有效证明文件制造商。维护简单系统设计时在关键设备的关键部位设置了用于维护和检测的测试点；整个时钟系统 采取了故障隔离、故障自诊断技术和自动报警措施；标准化和高集成度元器件的选用、 具有互换性板卡的模块化设计（相同规格的设备、接口板都具有互换性）；主备中心母钟的控制板均支持热拔插技术，使得系统维护极为简便快捷。节能降耗绿色环保的设计思想的推行、低能耗元器件的选择和使用、低能长寿命发光材料的 应用、先进的超大规模集成电路技术的引进与应用，使得时钟系统的总体能耗大幅度降 低，提高了时钟系统的使用寿命，并降低了使用成本。系统的开放性监控网

12、管的操作系统采用目前最为流行的软件平台，对通信和监控软件采取了人性 化的设计，使人机界面友好、便捷、直观，操作极为简单快捷。适配性能良好烟台持久钟表集团有限公司提供的设备在接口技术和各系统相互适配上有较大的优 势，至今我们已与国内外三十五个厂家的不同设备进行过系统联调，诸如：日本、法国、 英国、德国以及国产等不同类型的传输设备，尤其可以适应传输技术的发展要求，为机 场、电力、核电场、地铁、轻轨、高铁电气化铁路、体育场馆、办公楼宇等通信系统的 正常运行提供了可靠的保证。多级全方位监控功能中心母钟及监控网管均可实现点对点监控、发现故障自动报警。母钟主备单元既可 自检也能互检，以便及时发现系统故障，

13、并进行主备单元自动转换。中心母钟采用双机热备份，中心母钟时间显示面板除了显示标准时间外，还可以通过切换按键显示中心母钟主备单元、接口模块、接收时间源GPS寸间源信号、电源以及所带子钟的工作状态。监控网管系统除了监控整个时钟系统的通讯，设备运行状态外，还具备网管中心母钟主备单元和每个子钟的地址名称、校时间隔等。中心母钟的主备单元均可以互相监控，当主单元工作时，备用单元也处于待机状态， 并随时监视主单元的工作状态，此时该备用模块的状态同时也被主单元监视，一但主单 元模块出现故障，能够立即切换并代替主单元工作。确保整个系统得不间断连续工作， 提高了系统的安全级别。远程联网报警当时钟系统发生故障时，除

14、了在故障现场和控制中心发出正常的报警信号之外，系 统还会自动判断故障的级别（故障一般分为三级即：次要故障、一般故障和严重故障），并且根据故障级别通过三种方式分别向不在现场的有关设备管理人员发送报警信息。4系统架构系统设备构成框图时钟系统采用控制中心中心母钟及子钟两级组网方式。主要由GPS接收装置、中心母钟、NTP服务器、监控网管计算机、子钟、数据传输通道（含网络交换机）和电源等组 成。中心母钟与各子母钟通过传输子系统连接，在通信设备室内通过NTP服务器为其它通信系统提供统一的时间信号，使各子系统的时间与时钟系统同步。GP双线单元安装在办公楼的顶部，通过近30米长的馈线连接至机房的时钟控制柜。

15、柜内安装有标准信号接收单元和母钟。监控计算机安装在控制室内。系统结构示意图如下：图一：时钟系统总系统图系统连接方式和扩容1）接口形式及连接方式1）中心母钟与各子钟及监控网管、系统维护终端传输接口遵循IEEE标准的以太网接 口，物理接口为 RJ452）中心母钟实时向公务电话系统、专用电话系统、无线系统、广播系统、自动收费 系统等提供标准时间。2）系统接口容量及中远期扩容1）出厂设计容量：中心母钟提供子钟RJ45接口数量2个，每个子钟有一个（接 收和输出）RJ45接口，子钟扩容数量将根据传输系统交换机接口数量来决定子钟扩 容量。2）扩容方式：直接增加交换机接口模块。3）时钟设备安全冗余配置1）外部

16、时间源采用GPS寸间数据，内部时间源采用高稳定晶体。2）中心母钟采用主、备母钟热备份设计。3）时钟系统网管监控本地报警和集中报警设计。4）中心母钟、子钟在上级信号中断时均可“独立运行”，使其本身及其附属系统保持连续性。4）设备容错设计中心母钟发生故障时，为了避免将错误数据发送到从属子钟及相关系统。（所谓“错误”，指的是超出容许的公差范围）中心母钟在设计时采取了合理的容错措施，确保在发 生故障时立即终止向下级附属系统发送同步信息。同时，中心母钟在发生故障时立即在 本地发出警报并将报警信息加上时间标记后发往集中告警中心。控制中心中心母钟构成图Z了钟»其它系统NTP校时图二：中心级构成图时

17、钟系统控制中心部分构成框图如图二所示子钟构成图图三：子钟构成图中心母钟内部结构图（：；号输入接L外因电龄外因电躇；处理单元弟”处理或元外围接口如鞋模块RJ45以上网RS422传愉杂驰交换机索统接口转授抨制校块C外因接口芥施模块>河门)<图四：中心母钟内部结构图中心母钟主要功能是作为基础主时钟系统，自动接收GPSS供的时间信号，并通过解码、比对后将自身的时间精度校准，并通过传输网络系统将精确时间信号发送给各个 子钟和其他系统设备等，并且通过维护终端对时钟系统的主要设备及主要模块进行实时 的点对点监控。中心母钟做为服务器向子钟提供时间信号。正常工作状态下，中心母钟接收来自 GPS的同步

18、时间信号，作为其他系统时钟系统 的外部时钟源。中心母钟主要由以下几部分组成：GPS时间信号接收端口主母钟信号处理单元备母钟信号处理单元配电盘（中心母钟内部结构图见图四、外观示意图见附图一）数字式子钟内部结构图VOT2CA-JI -I开关电源RJ45以太网以太网传输系统（交换机）RJ45酉1线盒图五：数字式子钟内部结构图数字式子钟主要由以下几部分组成:I/O接口模块主控制板模块时间显示模块电源模块5技术性能指标GPS标准时间信号接收单元。跟踪卫 星 数：6颗卫星同时跟踪。频率稳定度：10-1210-9。同步误差： 50ns。信号传输距离： 1200米。接口 方式：标准 RS422/RS485g口

19、。天线馈线长度：30米。供电电源：AC220让 15% 50Hz±5%°功耗：。工作温度：-30C+65C。相对湿度： 95%。平均无故障时间： 8万小时。 天线：具备防尘、防水、防腐、避雷母钟设备。供电电源：AC220让 15% 50Hz±5%。自身计时精度：± d。输出接口：标准以太网/RS422/RS485/RS232接口。输出接口数量：2个。可自带子钟数量：5000面。功耗：20W。MTBE 8万小时。工作温度：10c+65C。相对湿度： 95%NTP时间服务器。工作温度：10c+65C。相对湿度： 95%。同步误差： 2ms。输出接口 ： 10

20、Base/100Base-T以太网接口。输出接口数量：2个。客户端容量：8000次/秒。协议：SNTP/NTP v2,v3,v4。管理接口：通过以太网接口远程管理。供电电源：AC220让 15% 50Hz±5%。功耗： 10W单/双面数显式子钟。工作温度：-35 C+70C。相对湿度： 95%。自身计时精度：±d。供电电源：AC220V± 15% 50Hz± 5%。MTBE 8万小时指针式子钟。工作温度：-35 C+70C。相对湿度： 95%。自身计时精度：±d。供电电源：AC220V± 15% 50Hz± 5%。输出力矩：800。MTBE 8万小时6主要设备平均无故障时间设备名称平均故障修复时间（小时）平均无故障时间（小时）中心母钟480000维护终端270000NTP服务器480000指针式子钟180000数字