学校考场重要组成部分ntp子母钟（时间同步系统）方案

学校考场的重要组成部分ntp方案子母钟(时间同步系统)
学校考场的重要组成部分ntp方案子母钟(时间同步系统)
学校是某省重要校园之一，是重点大学。学校有安全系统、铃声系统、广播系统、校园网络系统、安全信息系统、建筑自动控制系统、一卡系统、停车场管理系统等信息系统。这些系统通过接口相互连接和协作，时间的一致性非常重要。通过建立时钟同步系统，统一校准各系统的时钟，为各系统的合作奠定坚实的基础。
1、时钟在学校的应用和时钟同步的必要性
基于通信网络上各种通信设备或计算机设备的时间信息(年月日时分秒)UTC时间偏差限制在足够小的范围内(如100ms），这种同步过程称为时间同步。
广播系统在预订时间播报各种提醒信息引导师生；楼宇自控系统根据时间来控制灯光、空调的开放和关闭；安防监控系统中每个画面必须记录时间信息；停车场管理系统依靠准确的时间收取停车费用。
精确的网络子母钟系统是机场各生产系统正常发挥作用的重要基础。
2.实现时钟同步系统
2.1 功能简介
采用分布式结构，设置两个卫星网络母钟NTP接收服务器GPS标准时间信号，卫星标准时间信号通过网口NTP根据本机场80台网络设备、100台计算机、4500台办公室，协议实时输送给各系统PC、我们推荐1000个网络摄像头，配置4路NTP网口分散为各种设备提供准确的服务时间，设置15个网络数字子钟，为进出旅客和机场工作人员提供统一的标准时间，协调机场航站楼各业务和生产运营部门提供统一的时间信号，使各机电系统的设备与时钟系统同步，实现整个机场所有设备的时钟准确实时同步。
2.2 由时钟系统组成
时钟系统主要由GPS由接收装置、中央网络母钟、网络子钟、传输通道和管理控制计算机组成。
2.2.1 硬件组成示意图
图1为硬件组成示意图。
2.2.2 详细说明硬件
2.2.2.1 NTP(网络母钟)服务器
接收网络时间服务器GPS 将标准时间信息发送给母钟。网络时间服务器可以通过以太网为网络计算机提供标准时间信息。
将GPS 在适当安装天线并将标准时间信号引入控制中心通信室后，连接到网络时间服务器的后部，打开电源开关，网络时间服务器开始工作。
2.2.2.2 中心母钟
作为整个时钟系统的基本主时钟，母钟可以接收网络时间服务器的标准时间信号，校准自己的时间精度，并将精确的时间信号分配给每个子钟。由于母钟是整个时间系统的中心部分，其工作稳定性在很大程度上决定了整个系统的可靠性，因此应充分考虑系统功能的实现和系统可靠性等综合因素，设计支付配置的系统单元，主支付之间可实现自动或手动切换。母钟通过标准RS422 接口接收网络时间服务器发送的标准时间信号。当网络时间服务器正常工作时，该信号将作为母钟的时间基准；当网络时间服务器出现故障时，母钟将使用自己的高稳定晶体振动作为时间基准。母钟通过标准RS422 接口将校准后的标准时间信号发送到子钟，接收子钟返回的工作状态信息，并将控制子钟的工作状态信息返回在监控计算机上。母钟通过标准RS232 接口与监控计算机相连，以监控时钟系统的主要设备和时间。
当电源停电时，中央母钟在备用电源的支持下仍能正常工作24小时。GPS同步学校时，保持同步。停电96小时内，供电恢复时可自动跟踪，与标准时间同步。
中心母钟能与GPS自动学校时，保持同步。母钟同步误差≤10ms。当电源在96小时内恢复时，标准时间可以自动跟踪。
2.2.2.3 监控终端
时钟系统的控制管理终端（即监控计算机）设置在中央机房。监控界面采用全中文显示和下拉菜单模式，具有良好的人机对话界面。其优异的开放性和可扩展性便于显示子钟数量的变化，通过标准RS232接口与中心母钟相连，具有集中维护和自诊断功能，可进行故障管理、一般性能管理、配置管理和安全管理，其监控软件界面如图2所示。
监控终端包括监控计算机，通过直接电缆连接到中心母钟，具有自诊断功能，可进行故障管理、性能管理、配置管理和安全管理。
系统过监控终端配置系统，实时监控时钟系统主要设备的运行状态，显示系统的工作状态和故障状态，并对整个系统的时钟进行点对点监控。它可以监控和显示内容包括中心母钟和所有子钟的工作状态。当系统出现故障时，监控软件可以报警并指示故障部件。
2.2.2.4 子钟
通过标准的子钟RS422 接口与中心母钟相连。在正常情况下，子钟接收中心母钟发送的标准时间信号，将自身精度校准，并可回送自身的工作状态信息；当接收不到标准时间信号时，子钟可以以自身的精度走时。候机楼所采用的子钟全为数字式子钟。
2.2.2.5世界钟
世界钟由12个不同时区城市的时间组成，每个数字子钟接收母钟发送的校时信号GPS时间同步。世界钟有独立的晶振。如果母钟出现故障，世界钟将独立工作。
世界钟具有手动校时和追时功能，世界钟配有调节键盘、复位按钮和电源开关。
世界钟显示的城市名称是：东京、纽约、洛杉矶、巴黎、伦敦、柏林、莫斯科、悉尼、新加坡、开罗、新德里。
2.3 系统配置及功能调试
2.3.1 GPS的安装
必须在坚固耐用的器壳内安装天线模块。所有天线模块的电路和元件都安装在密封的天线组件中。主要部件包括低剖面微带插拔天线、陶瓷射频滤波器(即预选器)和信号前放大器。天线模块设计线模块的设计和调谐GPS卫星发送的L1波部分信号(标称频率为1575).42MHz）。一旦接收到信号，信号将被放大并发送到M12接收器。通过前置放大天线模块中的信号M实现了接收器提供的外部电源。直接从天线模块M12接收器的天线连接器标称为20MA电流5伏直流电源。
连接和安装天线模块：天线模块中有一个特殊设计的低剖面天线M12接收器配合使用。天线接收GPS在天线组合中放大信号，然后通过电缆传输 M处理12接收器模块。塑料盒内安装天线，保护其免受恶劣环境的影响。
对电缆和连接器的要求：转发和接收天线模块GPS从接收器模块接收电源的信号和功率(5Vdc，20mA）通过同一条电缆。建议使用RG-58同轴电缆连接天线模块和接收器模块。射频插座安装在天线模块基板上作为天线电路连接的接口。请注意，电缆上的功率损耗频率为1575.42MHz（对GPS的L11波段不得超过6dB。为满足6dB损失要求，RG-58电缆长度应限制在6米以内。直角超小插入式连接器必须用于天线模块与接收器模块之间的连接。请注意，RG-58电缆的内导线应为绞线。如果使用实心导线，则要求安装人员在天线基座内安装电缆进行弯曲时，必须保证内导线的工作状态与绞线一样好。
天线的架设必须充分考虑当地的自然环境和电磁环境，安装场地的选择尤为重要。天线一般放置在露天，冰、阳光、风雨，长时间不可避免地出现故障，严重时甚至无法收到信号，因此卫星天线的维护工作不容忽视。GPS安装天线模块时，必须做到以下四点：
天线平面应与当地水平面一致；
为了直视头顶上所有可见的卫星，天线必须面对整个天空。无论天线的直径和尺寸如何，都应尽可能设置在当地开放开放空间的最高点，以避免山坡、树林、高层建筑、塔、高压输电线等阻挡天线波束。天线主波束方向应有足够的视野，天线前应有尽可能宽的视角。一般以天线基点为参考，障碍物最高点的夹角小于3度；
天线的架设位置应避开风口，以减少天线的风荷载。在多雷雨地区，天线的架设位置应避开雷击频繁的地方，并采取各种避雷措施；
天线模块的维护：天线安装调试完成后，接收确定卫星的电视信号时，方向角和俯仰角基本保持不动。为了消除卫星漂移的影响，天线可以根据实际测试效果定期或不定期进行微调，以始终处于最佳接收状态。
避雷针应安装在天线上方，以防止雷击。在雷雨季节到来之前，必须仔细检查避雷接地系统是否良好。
2.3.2 NTP安装服务器
带有应安装UPS在供电系统的机房内，用于网络系统和中心母钟。服务器的网络接口连接交换机：两端使用RJ-45接头的网线采用国际标准EIA/TIA 568B，这种网线称为平行电缆或正序线，可用于NIC(网络接口适配器)与交换机或集线器连接。
2.3.3 母钟的安装
带有应安装UPS并与供电系统的机房进行和谐NTP服务器通过网线连接。由于母钟会向每个子钟发送校时信号，因此需要将母钟信号发射线连接到每个弱电间网线，并将校时信号发送到每个弱电间的时钟配线架上。
2.3.4 子钟的安装
时钟配线架安装在使用位置，并通过网络连接到每个弱电间。
2.3.5 设置网络时钟信息源
设置NTP服务器的网络时钟信号IP地址及时钟信号传输协议(一般使用)SNTP协议)。每个信息系统都可以使用Netime、Sntp当软件读取时钟服务器的时钟信息进行校准时，实现时钟同步功能。
3.系统设备清单
序号 名称型号 配置 数量
1 GPS网络母钟
HR-901GB 采用GPS 作为时间源输入，北斗卫星系统输出4路NTP/SNTP网络时间接口（RJ45)数字子钟与计算机网络时间同步，时间精度达到1-10ms，LCD30米的液晶显示时间、日期和实时卫星数量GPS19英寸标准的天线U机架、天线支架等附件； 2台
2 子钟数字网络
HR-XS200 2.3寸数码管单面显示时间分秒/电源模块/3寸数码管单面显示时间分秒/NTP网口自动校时/产品尺寸77029050mm(数码管必须在年、月、日、星期点亮。 15台
4 总结
建立时钟同步系统，使学校系统之间的联动更加顺畅、准确，最大限度地发挥信息系统的作用。