NTP校時器（GPS網絡對時伺服器）在地鐵網絡裡的應用

NTP校時器（GPS網絡對時伺服器）在地鐵網絡裡的應用

NTP校時器（GPS網絡對時伺服器）在地鐵網絡裡的應用

【摘要】時鐘系統是一個大型标準計時系統，該系統的信号接收單元具有接收GPS、北鬥衛星标準時間信号的功能，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，為機場或火車站的運作管理、強弱電及各個站廳、候車（機）室等主要工作場所提供統一标準的時間資訊和定時信号，結合機場和鐵路站房的基本通用結構，介紹了時鐘（子母鐘）系統的裝置構成及功能，闡述了時鐘系統的設計方法。

1、概述

在資訊化快速發展的今天，機場和火車站作為交通網中的重要節點，與廣大市民生活密切相關，擔負着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。随着機場和鐵路各公司提速戰略提高服務的實施，對整個交通運輸系統營運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、高內建控制的特性，為各個機場、車站内中心排程員、值班員、各個部門從業人員和廣大乘客提供統一的标準時間資訊，同時為其他各個系統提供統一的時間信号，使各機電系統的網絡裝置與衛星時鐘實時保持同步，進而實作統一的時鐘基準，逐漸成為機場、鐵路站等各個交通現代化管理、監測的重要技術手段之一。

2、系統裝置構成

機場和鐵路時鐘系統由衛星信号接收天線、NTP衛星時鐘伺服器（NTP網絡母鐘）、網絡交換機、NTP網絡子鐘、傳輸通道（網線）、管理軟體等組成。系統構成如圖1所示。

2.1 衛星信号接收天線

衛星信号接收天線由衛星蘑菇頭和适當長度天線組成，可向衛星時鐘伺服器（網絡母鐘）提供衛星實時同步信号。

2.2 衛星時鐘伺服器（網絡母鐘）

時鐘系統中的衛星網絡母鐘為雙機備份裝置，其中一個作為系統時間信号的主要來源，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、秒時間資訊和目前的衛星顆數。時鐘系統由2台高穩衛星網絡母鐘、GPS接收天線、天線支架、用戶端軟體等構成；

衛星網絡母鐘的多路網絡接口可向機場和車站數字NTP網絡子鐘，也可同時向車站廣播系統、信号系統、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、内部排程通訊系統、計算機網絡等其他子系統的伺服器提供标準時間信号。

2.3 NTP網絡子鐘

網絡子鐘（即時間同步顯示屏）安裝于機場或車站候車（機）室、售票廳、站台、監控室等需要顯示時間的場所。

網絡子鐘采用數字式。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，網絡子鐘自動發送時間同步信号請求，衛星時鐘伺服器（網絡母鐘）接收到子鐘請求後自動響應并實作時間同步工作。

網絡子鐘采用磨砂PC面闆，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

衛星網絡母鐘與NTP網絡子鐘之間的傳輸通道可采用五類、六類網線進行管理通訊線，所有的裝置均采用标準RJ45網口。

2.5 管理軟體

管理軟體可安裝在一台高性能計算機上，通過網絡傳輸通道，實時監控全站時鐘系統的運作狀态。

管理軟體可檢視本時鐘系統内任何一台網絡子鐘的運作狀況，可以對本時鐘系統内任何一台網絡子鐘進行必要的操作（校對、停止、複位、追時、時間設定等）。當系統出現故障時，可準确記錄故障時間和故障部位，能友善地檢視維護提供準确資料等。

3、系統功能

時鐘系統基本功能如下:

3.1 同步校對

系統通過衛星信号接收天線不間斷接收GPS/北鬥衛星發送的時間碼及其相關代碼，并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絡母鐘采用，如果資料不可靠便放棄，下次繼續接收。

網絡子鐘是個獨立的顯示單元，可以脫離衛星網絡母鐘單獨運作，同時又能主動請求衛星網絡母鐘的标準時間資訊，網絡母鐘對其實時校對。為了確定接收到的資訊是真實的、可靠的，網絡母鐘對接收到的請求資訊進行嚴格分析、判斷，排除幹擾資訊。

3.2 時間顯示及調整

數字式網絡子鐘時間采用“時分；時分秒；年月日星期”可選模式，調整時間時，網絡子鐘發出校準請求，衛星網絡母鐘接收到請求後立即将精準時間資訊發送出去對子鐘時間進行調整。

3.3 為其他系統提供時間信号

衛星網絡母鐘設有多路NTP網絡接口（RJ45）,且每路網口具有獨立MAC位址互相實體隔離互不影響工作，能夠時刻準備為機場火車站及其他各個子系統提供時間同步信号。主要系統包括：通信傳輸系統、無線通信系統、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、性能管理、配置管理、安全管理等。

中心内管理計算機能夠檢測到子鐘裝置的運作狀态資訊，且對檢測到的故障狀态進行顯示，能實時、詳細地反應系統内部各子產品的狀态，并能對全系統時鐘進行點對點的控制（複位、停止、校對、追時等）。

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

3.5 系統可擴充性

系統擴容時，中心的網絡母鐘可通過擴充裝置對需求實時進行擴充，友善各個站點網絡子鐘的增設工作。

3.6 集散控制

系統采用集散控制功能，即分布式系統，中心網絡母鐘、網絡子鐘互相之間通過五類六類屏蔽網線方式連接配接，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運作。

4、系統配置原則

機場和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，可采用小尺寸數字網絡子鐘即可；車站按旅客流向一般分為站前廣場、進站大廳、候車室、站台、出站廳、售票廳、行李包廳等。網絡時鐘系統各個子鐘設定可按上述位置進行功能分區。

每個分區可考慮單獨供電，便于維護、檢修。系統接地統一接入車站綜合接地系統，接地電阻應小于1Ω。

系統機櫃可安裝在通信機房内，包括主備網絡母鐘、網絡交換機、UPS電源等。

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

序号 安裝位置 型号規格 機關 數量

1 站前廣場 四面/單面塔鐘3.0m3.0m 台 1

2 進站大廳 月曆式數字網絡子鐘1.2m1.0m 台 5

3 一層普通候車（機）室 月曆式數字網絡子鐘1.0m0.8m 台 3

4 二層普通候車（機）室 月曆式數字網絡子鐘1.0m0.8m 台 3

5 軟候車（機）室 月曆式數字網絡子鐘1.0m0.8m 台 3

6 出站廳 雙面時分秒網絡子鐘0.8m0.3m 台 5

7 售票廳 月曆式數字網絡子鐘1.0m0.8m 台 5

8 行李包廳 月曆式數字網絡子鐘1.0m0.8m 台 3

9 一站台 月曆式數字網絡子鐘1.2m1.0m 台 5

10 二站台 月曆式數字網絡子鐘1.2m1.0m 台 5

11 三站台 月曆式數字網絡子鐘1.2m1.0m 台 5

12 四站台 月曆式數字網絡子鐘1.2m1.0m 台 5

13 各生産辦公室 月曆式數字網絡子鐘0.8m*0.3m 台 8

5、系統總結

時鐘系統不僅友善企事業機關的精準計時，更能為他們大大提升工作效率，效率的提高意味着社會公共服務的改善，而企事業機關對時間的強烈關注，正是他們服務和效率意識的見證。

随着各機關大資料建立，網絡裝置與伺服器數量不斷增加。網絡管理者在檢視衆多網絡裝置日志時，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；有些二層交換機重新開機後，時鐘會還原到初始值，需要重新設定時間。對于核心網絡裝置和重要應用伺服器而言，它們之間有時需要協同工作，是以時間的統一準确性、可靠性顯得尤為重要。

同時時鐘系統具有業界領先的環保性能，引領了都市綠色辦公風潮。随着現代人生活節奏的不斷加快，網絡化的普及，對時間精準度的需求也是越來越高，尤其是目前的機場、鐵路（地鐵和火車站）、醫院、學校、政府機關、企事業機關等正好迎合了他們的需求，為他們解決實實在在的問題。