NTP时间服务器（卫星时钟同步）在铁路自控系统中的应用

NTP时间服务器（卫星时钟同步）在铁路自控系统中的应用

【摘要】时钟系统是一个大型标准计时系统，该系统的信号接收单元具有接收GPS、北斗卫星标准时间信号的功能，为整个系统提供时间同步校对服务，消除计时系统的积累误差，是一个高精度、高可靠性的时钟系统，为机场或火车站的运行管理、强弱电及各个站厅、候车（机）室等主要工作场所提供统一标准的时间信息和定时信号，结合机场和铁路站房的基本通用结构，介绍了时钟（子母钟）系统的设备构成及功能，阐述了时钟系统的设计方法。
1、概述
在信息化快速发展的今天，机场和火车站作为交通网中的重要节点，与广大市民生活密切相关，担负着快速运送大流量乘客、保证交通畅通的重任，而这就需要各个部门、各个系统的紧密配合。时钟系统的设置为这种配合提供了一个基本保障。随着机场和铁路各公司提速战略提高服务的实施，对整个交通运输系统运营效率提出了更高的要求，而时钟系统以它高可靠性、高精度性、高集成控制的特性，为各个机场、车站内中心调度员、值班员、各个部门工作人员和广大乘客提供统一的标准时间信息，同时为其他各个系统提供统一的时间信号，使各机电系统的网络设备与卫星时钟实时保持同步，从而实现统一的时钟基准，逐渐成为机场、铁路站等各个交通现代化管理、监测的重要技术手段之一。
2、系统设备构成
机场和铁路时钟系统由卫星信号接收天线、NTP卫星时钟服务器（NTP网络母钟）、网络交换机、NTP网络子钟、传输通道（网线）、管理软件等组成。系统构成如图1所示。

2.1 卫星信号接收天线
卫星信号接收天线由卫星蘑菇头和适当长度天线组成，可向卫星时钟服务器（网络母钟）提供卫星实时同步信号。
2.2 卫星时钟服务器（网络母钟）
时钟系统中的卫星网络母钟为双机备份装置，其中一个作为系统时间信号的主要来源，另一个作为整个时钟系统的设备备份，以备紧急故障时使用。卫星母钟LCD显示屏上可显示年、月、日、时、分、秒时间信息和当前的卫星颗数。时钟系统由2台高稳卫星网络母钟、GPS接收天线、天线支架、客户端软件等构成；
卫星网络母钟的多路网络接口可向机场和车站数字NTP网络子钟，也可同时向车站广播系统、信号系统、购票系统、检票系统、火灾报警系统、安防监控系统、停车收费管理系统、内部调度通讯系统、计算机网络等其他子系统的服务器提供标准时间信号。
2.3 NTP网络子钟
网络子钟（即时间同步显示屏）安装于机场或车站候车（机）室、售票厅、站台、监控室等需要显示时间的场所。
网络子钟采用数字式。可显示时分、时分秒、年月日星期时分秒，可根据现场实际需求订购，网络子钟自动发送时间同步信号请求，卫星时钟服务器（网络母钟）接收到子钟请求后自动响应并实现时间同步工作。
网络子钟采用磨砂PC面板，防眩光，不刺眼；超薄金属外壳设计，静电喷塑；年月日星期汉字自发光且与数字浑然一体。

2.4 传输通道
卫星网络母钟与NTP网络子钟之间的传输通道可采用五类、六类网线进行管理通讯线，所有的设备均采用标准RJ45网口。
2.5 管理软件
管理软件可安装在一台高性能计算机上，通过网络传输通道，实时监控全站时钟系统的运行状态。
管理软件可查看本时钟系统内任何一台网络子钟的运行状况，可以对本时钟系统内任何一台网络子钟进行必要的操作（校对、停止、复位、追时、时间设置等）。当系统出现故障时，可准确记录故障时间和故障部位，能方便地查看维护提供准确数据等。
3、系统功能
时钟系统基本功能如下:
3.1 同步校对
系统通过卫星信号接收天线不间断接收GPS/北斗卫星发送的时间码及其相关代码，并对接收到的数据进行分析，判断这些数据是否真实可靠。如果数据可靠即被卫星网络母钟采用，如果数据不可靠便放弃，下次继续接收。
网络子钟是个独立的显示单元，可以脱离卫星网络母钟单独运行，同时又能主动请求卫星网络母钟的标准时间信息，网络母钟对其实时校对。为了确保接收到的信息是真实的、可靠的，网络母钟对接收到的请求信息进行严格分析、判断，排除干扰信息。
3.2 时间显示及调整
数字式网络子钟时间采用“时分；时分秒；年月日星期”可选模式，调整时间时，网络子钟发出校准请求，卫星网络母钟接收到请求后立即将精准时间信息发送出去对子钟时间进行调整。
3.3 为其他系统提供时间信号
卫星网络母钟设有多路NTP网络接口（RJ45）,且每路网口具有独立MAC地址相互物理隔离互不影响工作，能够时刻准备为机场火车站及其他各个子系统提供时间同步信号。主要系统包括：通信传输系统、无线通信系统、调度电话系统、有线广播系统、闭路电视监视系统、安防监控系统、ATS系统、SCADA系统、FAS系统、AFC系统、EMCS系统等。