標(biāo)準(zhǔn)體育場(chǎng)館*GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘系

GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘系統(tǒng)

一、GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間系統(tǒng)（子母時(shí)鐘系統(tǒng)）概述：

子母時(shí)鐘系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱時(shí)鐘系統(tǒng)），簡(jiǎn)言之就是由一個(gè)母鐘和一群子鐘組成。在系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下，它一般通過422\485（或網(wǎng)絡(luò)）總線結(jié)構(gòu)，由母鐘直接向各終端子鐘（或計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號(hào)。所以在子母時(shí)鐘系統(tǒng)里，所有幾十臺(tái)、幾百臺(tái)甚至幾千臺(tái)子鐘的顯示時(shí)間，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)間，都是以母鐘發(fā)送的時(shí)間信號(hào)為基準(zhǔn)的。

1.1歷史：為實(shí)現(xiàn)較大范圍的時(shí)間同一性，子母鐘這樣的系統(tǒng)實(shí)際早已有之。只是由于技術(shù)受限，傳統(tǒng)的子母時(shí)鐘系統(tǒng)，僅僅實(shí)現(xiàn)了通過調(diào)整一個(gè)母鐘時(shí)間而調(diào)整整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)子鐘時(shí)間的便利，總體上還存在功能比較單一、母鐘自身精度不高的局限。

下圖（1），基本為傳統(tǒng)子母時(shí)鐘的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

圖（1）

1.2 現(xiàn)在：隨著衛(wèi)星時(shí)間同步技術(shù)日趨成熟，目前的子母時(shí)鐘系統(tǒng)，都已經(jīng)采用衛(wèi)星同步時(shí)鐘作為母鐘，其時(shí)間信息的性和穩(wěn)定性達(dá)到了的高度。同時(shí)，由于其系統(tǒng)屬性向現(xiàn)代IT信息技術(shù)領(lǐng)域的根本轉(zhuǎn)變，子母時(shí)鐘系統(tǒng)的授時(shí)范圍也進(jìn)一步擴(kuò)大。它的授時(shí)終端不但包括模擬指針式子鐘、數(shù)字式子鐘及LED點(diǎn)陣式綜合圖形子鐘等時(shí)間顯示類子鐘，而且還包括計(jì)算機(jī)類智能化設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，和其他需要精準(zhǔn)時(shí)基的現(xiàn)代化信息控制設(shè)備。

1.3 技術(shù)概括：縱觀現(xiàn)代子母時(shí)鐘系統(tǒng)技術(shù)，可以概括以下幾個(gè)特點(diǎn)：

l  時(shí)鐘源時(shí)間信息無(wú)比精準(zhǔn)、無(wú)比穩(wěn)定；

l  在設(shè)備正常運(yùn)行情況下，系統(tǒng)時(shí)間度等需要人工調(diào)校；

l  授時(shí)范圍和對(duì)象包含面廣泛；

l  由于采用衛(wèi)星時(shí)間同步信息，即使在遠(yuǎn)隔千里的相互獨(dú)立系統(tǒng)之間，其時(shí)間誤差也可以到忽略不計(jì)；

l  在母鐘或線路臨時(shí)故障情況下，各子時(shí)鐘都能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間自守時(shí)運(yùn)行。

二、 時(shí)鐘系統(tǒng)的特點(diǎn)：

JOYI公司的衛(wèi)星同步時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)品，長(zhǎng)期以來一直在電力行業(yè)等高端自動(dòng)化控制領(lǐng)域應(yīng)用，所以一旦進(jìn)入民用子母時(shí)鐘系統(tǒng)市場(chǎng)，其總體結(jié)構(gòu)技術(shù)的性立刻得到了體現(xiàn)。

一般來說，一個(gè)子母時(shí)鐘系統(tǒng)，主要分核心機(jī)房設(shè)備（也可統(tǒng)稱為母鐘）和機(jī)房外終端子種群設(shè)備（包括網(wǎng)絡(luò)終端）兩大部分。以目前的市場(chǎng)信息反饋分析，絕大多數(shù)的同行產(chǎn)品只能將機(jī)房核心設(shè)備做成分立設(shè)備，然后再組合成套。這些設(shè)備通常要分：GPS時(shí)間信號(hào)接收機(jī)、母鐘、時(shí)碼分配器（或集線器）、NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器等。由此，往往造成核心機(jī)房設(shè)備體積龐大、維修復(fù)雜并且價(jià)格昂貴。

而我公司產(chǎn)品的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，早已經(jīng)做到簡(jiǎn)潔無(wú)比而且功能強(qiáng)大。在我們的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（如圖2）里，所有核心機(jī)房設(shè)備，只是一臺(tái)PN10型衛(wèi)星同步時(shí)鐘，外觀體積不過是個(gè)1U標(biāo)準(zhǔn)19英寸上架式機(jī)箱。它甚至不需要專門機(jī)柜，可以和機(jī)房?jī)?nèi)的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等安裝在同一個(gè)服務(wù)器機(jī)柜內(nèi)。因?yàn)槲覀兊?span>PN10型衛(wèi)星同步時(shí)鐘（作為綜合母鐘）是一種高端模塊化結(jié)構(gòu)，已經(jīng)集成了從衛(wèi)星同步時(shí)間信號(hào)的接收到分發(fā)驅(qū)動(dòng)的所有功能。

在靈活的模塊化配置下，一臺(tái)PN10型衛(wèi)星同步時(shí)鐘，可以輕易地實(shí)現(xiàn)為1200米傳輸距離以內(nèi)的1～5120個(gè)子時(shí)鐘對(duì)時(shí)；也可以提供多個(gè)RJ45接口的NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步服務(wù)；還可按需任選其他幾十種不同類型的接口。

時(shí)鐘系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)圖如下：

圖（2）

三、體育場(chǎng)、館子母時(shí)鐘系統(tǒng)的方案及配置：

所有子母時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)品的本質(zhì)都是一樣的，但是針對(duì)不同的客戶需求，公司也在系統(tǒng)產(chǎn)品的共性之中考慮了特殊性，以多達(dá)幾十種的母鐘驅(qū)動(dòng)模塊種類和20來種的子鐘型號(hào)，為各種客戶提供不同的解決方案。

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案的選擇：

子母時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是通用的，也是簡(jiǎn)潔并且功能強(qiáng)大的！一般情況下，幾十臺(tái)、甚至上百臺(tái)子鐘的規(guī)模情況下，都可以使用圖（2）所示的典型結(jié)構(gòu)。

如果業(yè)主方對(duì)系統(tǒng)核心結(jié)構(gòu)有明確的雙備份要求，則可以具體按照需求，選擇本文后附一的圖（10）圖（11）等其他推薦結(jié)構(gòu)方式。

值得重申的是：如果業(yè)主方或設(shè)計(jì)院前期參考了其他廠家比較復(fù)雜的核心機(jī)房設(shè)備結(jié)構(gòu)，列出了諸如：GPS時(shí)間信號(hào)接收機(jī)、母鐘、時(shí)碼分配器（或集線器）、NTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間服務(wù)器等分立配置。我們盡可以堅(jiān)持選用我們的方案。因?yàn)檫@是一種技術(shù)進(jìn)步：衛(wèi)星同步時(shí)鐘（母鐘）的模塊化結(jié)構(gòu)，可以集成從衛(wèi)星同步時(shí)間信號(hào)的接收到分發(fā)驅(qū)動(dòng)的所有功能。

系統(tǒng)的維護(hù)終端，如果在一個(gè)純需顯示標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間的系統(tǒng)中是可有可無(wú)的。除了開通時(shí)總調(diào)試以外，我們的系統(tǒng)日常運(yùn)行時(shí)也是不需要計(jì)算機(jī)做后臺(tái)支持的。同時(shí)，對(duì)于系統(tǒng)是否處于同步運(yùn)行狀態(tài)，母鐘及子鐘上都有直觀的顯示。

但是，通常在體育場(chǎng)、館內(nèi)部分區(qū)域的子時(shí)鐘，需要在不確定的時(shí)間段設(shè)置不同的倒計(jì)時(shí)顯示，例如體育比賽前或文藝演出前的時(shí)限提醒等。這種倒計(jì)時(shí)提醒，因?yàn)闀r(shí)間段的不確定，所以需要通過時(shí)間管理系統(tǒng)做臨時(shí)分群、分時(shí)段設(shè)定。還有，如果系統(tǒng)較龐大，業(yè)主需要專門進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控（網(wǎng)管）。在這種情況下，系統(tǒng)方案里就必須專門配備維護(hù)終端及相應(yīng)的收費(fèi)軟件。

3.2 母鐘型號(hào)和驅(qū)動(dòng)模塊、天線長(zhǎng)度的選擇：

典型子母時(shí)鐘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，母鐘型號(hào)一般統(tǒng)一選擇PN10型衛(wèi)星同步時(shí)鐘。

母鐘驅(qū)動(dòng)模塊的常規(guī)配置：

l  1塊8路RS485差分模塊，可為最多上千個(gè)顯示類（包括指針式、數(shù)字式、點(diǎn)陣式）子時(shí)鐘授時(shí)；同時(shí)還可以通過它的信號(hào)通道，對(duì)系統(tǒng)各終端子鐘進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)控和特定功能設(shè)置。

l  1塊NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)模塊，為計(jì)算機(jī)或其他智能化設(shè)施網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基。

母鐘的天線一般標(biāo)配為30米，天線探頭通常架設(shè)建筑物頂部。如果實(shí)際走線距離超過30米，則應(yīng)該在方案確定時(shí)預(yù)先估算出。

3.3 子時(shí)鐘的選擇：

l  倒計(jì)時(shí)鐘，一般為單聯(lián)單面或雙面顯示，型號(hào)如本公司的SD1301-R、1501-R及SD1302-R、SD1502-R等。它一般安裝在場(chǎng)、館的入口處或比賽場(chǎng)地等其他選定地點(diǎn)。也可以與普通電聯(lián)顯示數(shù)字子鐘合并選擇。

l  體育場(chǎng)、館的走廊、看臺(tái)等地，大多只需一個(gè)準(zhǔn)確的時(shí)間顯示，一般選用單聯(lián)“時(shí)、分、秒”顯示的單面或雙面的子鐘，例如本公司的SD1401、SD1402、SD1501、SD1502等。也可用上述倒計(jì)時(shí)子鐘替代，以減少總體子鐘型號(hào)種類。

l  對(duì)于大廳等綜合性人流集散地，可選用信息相對(duì)的、帶有日歷顯示的雙聯(lián)子鐘，例如SD2401等。

l  指針式子鐘一般為壁掛式，是否需要選用，全看決策者個(gè)人喜好！型號(hào)如SA30、SA40、SA60等。

l  因?yàn)轶w育場(chǎng)、館通常還是一個(gè)綜合性大型活動(dòng)場(chǎng)所，除體育活動(dòng)外，還會(huì)有大型的會(huì)議、文藝商演等。這就要在演播室、播音控制室及后臺(tái)等地，選配廣電類倒計(jì)時(shí)鐘，以掌握播音等起、止時(shí)間。如本公司的SD3401-T等型號(hào)。

四、母鐘及子鐘功能描述：

4.1     母鐘（PN10 型GPS衛(wèi)星同步時(shí)鐘）：可自動(dòng)接收GPS衛(wèi)星同步時(shí)間信號(hào)，并以此為依據(jù)，通過RS485差分模塊接口，向各子鐘發(fā)送授時(shí)信號(hào)。同時(shí)，它還可以通過NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)模塊的RJ45接口，向計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)及體育場(chǎng)、館呼叫系統(tǒng)等其他智能化設(shè)施網(wǎng)絡(luò)提供標(biāo)準(zhǔn)時(shí)基。

圖（3）

4.2     單聯(lián)倒計(jì)時(shí)鐘：?jiǎn)蚊婊螂p面顯示。一般工作在與母鐘同步狀態(tài)，無(wú)積累誤差。一旦與母鐘失步，可依靠?jī)?nèi)部守時(shí)模塊進(jìn)行的自守時(shí)運(yùn)行顯示時(shí)間，直到再次被母鐘同步。

倒計(jì)時(shí)鐘日常只顯示“時(shí)、分、秒”信息。在倒計(jì)時(shí)開始時(shí)，“時(shí)、分、秒”信息的左側(cè)會(huì)點(diǎn)亮LED點(diǎn)陣式“倒計(jì)”字符提示。其倒計(jì)時(shí)顯示功能由時(shí)鐘管理系統(tǒng)（維護(hù)終端）在需要的時(shí)間段靈活設(shè)定。

單面(SD1301-R、SD1501-R)子鐘壁掛式安裝。雙面(SD1302-R、SD1502-R)子鐘吊掛式安裝。實(shí)物照片如下：

圖（4）

4.3     單聯(lián)數(shù)字子鐘：?jiǎn)蚊婊螂p面顯示。一般工作在與母鐘同步狀態(tài)，無(wú)積累誤差。一旦與母鐘失步，可依靠?jī)?nèi)部守時(shí)模塊進(jìn)行的自守時(shí)運(yùn)行顯示時(shí)間，直到再次被母鐘同步。

單面(SD1401、SD1501)子鐘壁掛式安裝。雙面(SD1402、SD1502)子鐘吊掛式安裝。 實(shí)物照片如下：

                              圖（5）

4、4    雙聯(lián)（SD2401、SD2501）數(shù)字子鐘：?jiǎn)蚊骐p聯(lián)顯示，一般工作在與母鐘同步狀態(tài)，無(wú)積累誤差。一旦與母鐘失步，其也能以靠?jī)?nèi)部守時(shí)模塊進(jìn)行的自守時(shí)運(yùn)行顯示時(shí)間，直到再一次被母鐘同步。

SD2501數(shù)字子鐘壁掛式安裝（背面有壁掛孔）。 實(shí)物照片如下：

圖（6）

4、5    SD3401-T演播倒計(jì)時(shí)子鐘：?jiǎn)蚊婕t色字符，北京時(shí)間一般工作在與母鐘同步狀態(tài)，無(wú)積累誤差。一旦與母鐘失步，可依靠?jī)?nèi)部守時(shí)模塊進(jìn)行的自守時(shí)運(yùn)行顯示時(shí)間，直到再一次被同步。

SD3401-T子鐘壁掛式安裝（背面有壁掛孔）。 正面效果圖如下：

圖（7）

通過時(shí)鐘管理系統(tǒng)（維護(hù)終端）的設(shè)定：

l  在播音時(shí)間段之前，該子鐘聯(lián)“開播”顯示正常開播的具體時(shí)刻；第二聯(lián)照常顯示北京時(shí)間；第三聯(lián)“區(qū)間”顯示現(xiàn)在時(shí)刻距離開播時(shí)刻的倒計(jì)時(shí)。

l  在距開播時(shí)刻5秒（以事先設(shè)定為準(zhǔn)）時(shí)，聯(lián)“開播”及第三聯(lián)“區(qū)間”數(shù)字都開始秒閃提示（可加入蜂鳴提示）。

l  一旦到達(dá)開播時(shí)刻，聯(lián)“開播”即刻進(jìn)入正計(jì)時(shí)狀態(tài)；第二聯(lián)照常顯示北京時(shí)間；第三聯(lián)“區(qū)間”顯示預(yù)設(shè)播音時(shí)長(zhǎng)的倒計(jì)時(shí)。

l  本輪播音結(jié)束，聯(lián)“開播”繼續(xù)計(jì)時(shí)5秒；第三聯(lián)“區(qū)間”正計(jì)時(shí)5秒。后，立刻進(jìn)入下一輪播音預(yù)備、提示計(jì)時(shí)顯示狀態(tài)。

 4.6    模擬指針式子鐘：模擬指針式子鐘外觀和普通的指針式石英鐘一樣。該類子鐘主要有SA30(12英寸)、SA40(16英寸)、SA60(24英寸)等幾種，基本以鐘面直徑大小劃分。其中SA30為“時(shí)、分、秒”3針式走時(shí)，其余都是“時(shí)、分”2針式走時(shí)。一般工作在與母鐘同步狀態(tài)，無(wú)積累誤差。一旦與母鐘失步，能依靠?jī)?nèi)部守時(shí)模塊進(jìn)行的自守時(shí)運(yùn)行顯示時(shí)間，直到再一次被同步。

實(shí)物照片如圖（8）

                             圖（8）

 五、安裝及連接布線：

5.1 母鐘的安裝：母鐘（PN10衛(wèi)星同步時(shí)鐘 ）的外形是個(gè)19英寸1U標(biāo)準(zhǔn)上架式機(jī)箱，可以和網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等其他設(shè)備安裝在同一服務(wù)器機(jī)架內(nèi)，也可以獨(dú)立平放在其他工作平面上。

5．2 母鐘天線的安裝：母鐘天線的兩端接口，出廠時(shí)已經(jīng)做好。一般天線探頭需要安裝在樓頂露天較開闊地帶，另一頭接在母鐘背面接線端子上。天線在樓頂?shù)陌惭b位置及支架示意如圖（9）：

圖（9）

5.3 子鐘的安裝：子鐘的安裝根據(jù)需要安裝的實(shí)際地點(diǎn)固定即可。一般為壁掛式和吊掛式兩種。

5.4 母鐘與時(shí)鐘管理系統(tǒng)的連接：系統(tǒng)出廠時(shí)配有232連接線，1端接入時(shí)鐘管理系統(tǒng)電腦主機(jī)的232串口，另1端接入母鐘（衛(wèi)星同步時(shí)鐘）的維護(hù)端口。此線的連接，也可由公司派人調(diào)試時(shí)完成。

5.5 母鐘與網(wǎng)絡(luò)的連接：母鐘出廠時(shí)標(biāo)配有3米長(zhǎng)度的網(wǎng)線，只要將其兩端RJ45水晶插頭分別插進(jìn)母鐘的NTP網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)模塊相應(yīng)插口及網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的RJ45口就行。 此網(wǎng)線的連接，也可由公司派人調(diào)試時(shí)完成。

5.6 母鐘與子鐘的連接：母鐘的差分485驅(qū)動(dòng)模塊具有8對(duì)信號(hào)輸出端，每一對(duì)端子可以為最多128個(gè)以內(nèi)的子時(shí)鐘群提供授時(shí)。

5.7 子鐘485信號(hào)線的敷設(shè)：

l  各線路從機(jī)房出線時(shí)，都應(yīng)從弱電系統(tǒng)線槽內(nèi)走，應(yīng)避免和其他照明及動(dòng)力線路一起。接入就近個(gè)子鐘后，再?gòu)脑撟隅姴⒙?lián)引出至下一個(gè)子時(shí)鐘（手拉手方式）。通常引出線接入子鐘接線端子時(shí)，不能把主干線的層剪斷。主干線層應(yīng)該有可靠接地。

l  485信號(hào)線宜從頭至尾手拉手一根到底，不要有中途分叉出現(xiàn)樹形結(jié)構(gòu)。一般建議不同走向的子種群，應(yīng)該分別從8對(duì)出線端子接出不同走向的485信號(hào)線去驅(qū)動(dòng)。

l  RS485信號(hào)線布線時(shí)需要分清A、B線，從頭至尾不能搞混，同時(shí)不能有其他電源接入。信號(hào)線建議采用RVVP 2 x0.75的型號(hào)。

l  如果有模擬子鐘，應(yīng)該與數(shù)字子鐘分開接在不同的信號(hào)線上。

l  母鐘與子鐘的最遠(yuǎn)授時(shí)距離一般為1200米。

六、電源與功耗：

a) 母鐘：本地電源  50\60Hz  85~265VAC或110V~220VDC。功耗≤10W。

b) 數(shù)字子鐘：本地電源  50\60Hz  85~265VAC或110V~220VDC。功耗≤15W。

c) 模擬子鐘：本地電源  50Hz  220VAC。功耗≤5W。

附一：其它類型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖推薦：

1. 單配置二級(jí)時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)

圖（10）

2. 雙母鐘配置二級(jí)時(shí)間服務(wù)系統(tǒng)

圖（11）

附二：子母時(shí)鐘系統(tǒng)常用名詞解釋

l  同步：指系統(tǒng)設(shè)備接收上一級(jí)信號(hào)正常。通常母鐘同步工作狀態(tài)是指母鐘接收衛(wèi)星時(shí)間信號(hào)正常；子鐘同步工作狀態(tài)是指子鐘接收母鐘時(shí)間信號(hào)正常。而系統(tǒng)同步，則是指整個(gè)子母時(shí)鐘系統(tǒng)運(yùn)行在衛(wèi)星時(shí)間同步的正常狀態(tài)。

l  失步：指系統(tǒng)設(shè)備接收不到上一級(jí)信號(hào)。一般子鐘失步原因可能是由于系統(tǒng)連線中斷、母鐘發(fā)送信號(hào)異?；蜃隅姳旧斫邮招盘?hào)部件故障引起。而母鐘失步通常是因?yàn)樘炀€問題或設(shè)備本身出現(xiàn)故障。

l  授時(shí)：是指母鐘向子鐘或網(wǎng)絡(luò)終端發(fā)送時(shí)間信號(hào)。

l  自守時(shí)：是指母鐘或子鐘在接收不到上一級(jí)時(shí)間信號(hào)（失步）的情況下，依靠設(shè)備內(nèi)部的計(jì)時(shí)模塊自行繼續(xù)走時(shí)的臨時(shí)工作狀態(tài)。