CN109283829B - 一种区域时钟系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区域时钟系统的控制方法，涉及计时仪器的技术领域。本发明的技术方案是：一种区域时钟系统的控制方法，包括母钟、子钟和管理终端，所述的区域时钟系统的控制方法是将工作站设置有主处理模块、备处理模块、时间输入模块、时间输出模块和管理模块；所述的主处理模块为管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将工作站的信息及时在触摸屏上显示。本发明与现有技术相比具有设计方法新颖，技术可靠、系统终端设备都能处于一个平等的管控水平的突出的实质性特点和显著的进步。

Description

一种区域时钟系统的控制方法
技术领域
本发明涉及计时仪器技术领域，尤其涉及一种适用于区域安装、远距离控制和自动校准的区域时钟系统的控制方法。
背景技术
市场上出现的区域时钟系统包括母钟、子钟和管理终端，三级的时钟系统里面母钟包括一级母钟和二级母钟。系统的管理工作主要通过管理终端的计算机经过各级母钟到达时间终端。
现有区域时钟系统结构复杂，维护管理复杂且极不方便。市场上出现的区域时钟系统尤其多级的区域时钟系统结构复杂，时钟信息和管理信息的传递需要经过多次信号的传递才能最终到达终端设备，比如说，三级的区域时钟系统想要控制某一子钟，通过网管电脑发送想应的控制信息到该子钟的时钟，其信号需要从网管发送到一级母钟，再由一级母钟发送至二级母钟，最后由二级母钟发送至相应子钟，信号经多次转发，容易产生误码导致控制信息失效，而且多次的传递也导致了信息的时效性也不是很好。而且传统的区域时钟系统一般都是通过RS422/485等串行信号进行通信的，所以一般都会存在以下几个问题，通信速率受到限制、误码率比较高、组网设备数量受到限制、需要单独布线、容易受到信号干扰、通信芯片容易损坏、系统相应速度比较慢。市场上出现的区域时钟系统母钟显示调整面板比较简单，只有单纯的数码管显示时间信息和简单的按键调整功能，功能简单。母钟脱离了计算机管理软件，就只剩下单纯的时间显示和调整功能，对于现场人员的调试和维护极为不方便。
传统的时间同步系统母钟结构大部分都是单体式的，每套设备分为若干个机箱，每个机箱里都固定集成了一个电源，若干个输入输出口，每个机箱的接口都是固定的，单一的，每个用户对于系统接口的数量要求几乎都不同，数量要求较多的只能大量增加机箱的数量，而且系统扩展时也需要再次增加机箱数量，有时需要占用机房中的两个以上的机柜，相当麻烦，成本很高，设备功耗比较大，增加了用户的运营成本。传统的时间同步系统结构上，升级系统时步骤繁琐，用户需要扩容或者扩展下级设备的数量时，就需要对上级设备工作模块进行更改，有的则需要对上级设备进行断电升级，影响系统的使用。
传统的时间同步系统终端设备，尤其数码显示的终端设备都在使用传统的数字显示模块，不仅成本高昂，而且耗电量比较大。因此，对于本技术领域的技术人员来说设计一种全新的系统结构，使得系统各个设备终端都能处于一个平等的管理优先级水平，提高系统的时效性，管理的便利性，功能上的全适应性，使之成为一种智能化的结构、功能齐全、维护简单的区域时钟系统的控制方法这是本技术领域的技术人员亟待解决的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，而提供一种新的，方法可靠、系统终端设备都能处于一个平等的管控水平的区域时钟系统的控制方法。
为解决上述技术问题，本发明是通过实施如下技术方案得以实现的：一种区域时钟系统的控制方法，包括母钟、子钟和管理终端，其特殊之处在于，所述的区域时钟系统的控制方法是将工作站设置有主处理模块、备处理模块、时间输入模块、时间输出模块和管理模块；所述的主处理模块为管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将工作站的信息及时在触摸屏上显示；所述备处理模块主要用来协助主处理模块管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将相应的工作站的信息在触摸屏上显示并存储备份；所述的时间输入模块为接收和处理多路上级时间源数据，实现标准时间信号的输入，达到为工作站提供准确的时间；所述的管理模块为收集工作站的状态信息，存储记录工作站的状态信息，对相应的告警信息产生告警，并负责协调管理工作。
为进一步解决上述技术问题，上述技术方案的优选方案是：
上述所述的工作站为连接于一级母钟、二级母钟和子钟之间且进行控制的管理终端；所述的系统为工作站通过时间及控制总线把一级母钟、二级母钟和子钟连接于一体的网络整体。
上述所述的多路上级时间源为通过设置的IRIG-B码输入模块、串行信号输入模块、NTP输入模块、GPS输入模块接口将多路上级时间源标准时间信号输入时间输入模块，每个上级时间源都为工作站接收和处理多路数据提供准确的时间信息资源；当优先级的时间源出现信号中断或者信号质量出现问题时，工作站可自动选择优先级次之的时间源，并产生告警。
上述所述的主、备处理模块设置有GPS驯服铷钟或高精度振荡器，在输入时间源丢失后，利用内置铷钟或高精度振荡器保持系统输出时的准确性。
上述所述GPS驯服铷钟是以GPS定时接收机输出的定时秒脉冲信号作为参考标准，与铷钟输出通过分频得到的秒脉冲信号进行相位比较，测出相位差，送处理器进行数字滤波处理，滤出抖动量后，根据铷钟的时钟模型，将该相位误差数据转换成铷钟的压控电压步进数据，传送给铷钟，完成铷钟的频率微调。
上述所述的工作站设置触摸屏显示装置为系统提供良好的人机交互界面，当没有维护终端时，以工作站作为维护终端，用于维护当前工作站的状态。
上述所述的工作站配置有冗余板卡，冗余板卡自动检测工作板卡的工作状态，备份工作板卡的信息；当工作板卡出现故障后，立即取代工作板卡进入工作模式，保证系统的正常运行。
上述所述工作站设置的工作板卡采用特殊的编码方式，工作板卡上电后自动检测自己的硬件配置，同时工作站自动识别工作板卡的编号，功能类型，接口数量。
上述所述的工作站接入到局域网络后与其它工作站组成同步时间网络，监测当前局域网内的其它工作站点的状态。
上述所述的工作站采用服务器模式，接入到网络后可以由其它有权限的局域网、互联网、移动网络的管理终端进行相应的管理和维护。
本发明与现有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著的进步：
其一是本发明所述的区域时钟系统的控制方法是将工作站设置有主处理模块、备处理模块、时间输入模块、时间输出模块和管理模块；所述的主处理模块为管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将工作站的信息及时在触摸屏上显示；所述备处理模块主要用来协助主处理模块管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将相应的工作站的信息在触摸屏上显示并存储备份的技术方案，使本发明所述的区域时钟系统的控制方法全部采用模块化板卡式设计，具有支持热插拔，主备冗余，互为热备份，不仅工作过程稳定、技术方案可靠，而且实现整个系统时间同步，同时通过监控计算机对系统设备工作状态进行实时监控，从而保障了区域时钟系统及时发现故障，及时准确的维修，使本发明所述的区域时钟系统与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。
其二是本发明所述的区域时钟系统的控制方法是将工作站设置触摸屏显示装置为系统提供良好的人机交互界面，当没有维护终端时，以工作站作为维护终端；配置有冗余板卡，冗余板卡自动检测工作板卡的工作状态，备份工作板卡的信息；当工作板卡出现故障后，冗余板卡立即取代工作板卡进入工作模式；所述工作站设置的工作板卡采用特殊的编码方式，工作板卡上电后自动检测自己的硬件配置，同时工作站自动识别工作板卡的编号，功能类型，接口数量的技术方案，使本发明所述的区域时钟系统的控制方法为一全自动运行，不需要人员操作的全新的网络系统结构，主备母钟均可通过触摸显示屏监控系统运行状态，系统主要板卡传输通道及传输通道连接线缆故障均可在母钟设备上产生声音告警，一级母钟通过NTP输入模块向其它系统校时的同时监控其它系统校时状态，从而使系统内各个管理终端都能处于一个平等的管理优先级水平，系统的时效性，管理的便利性，功能上的全适应性都达到一个全新的标准，使之成为一种管理智能化、功能齐全化、系统整体协调化、维护简单化的区域时钟系统的控制方法，使之与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。
其三是本发明采取在主、备处理模块设置有GPS驯服铷钟或高精度振荡器，在输入时间源丢失后，利用内置铷钟或高精度振荡器保持系统输出时的准确性。所述GPS驯服铷钟是以GPS定时接收机输出的定时秒脉冲信号作为参考标准，与铷钟输出通过分频得到的秒脉冲信号进行相位比较，测出相位差，送处理器进行数字滤波处理，滤出抖动量后，根据铷钟的时钟模型，将该相位误差数据转换成铷钟的压控电压步进数据，传送给铷钟，完成铷钟的频率微调的技术方案，从而克服了现有区域时钟系统由于GPS定时接收机输出的定时信号存在一定的相位抖动量，即短期稳定度比较差的技术缺陷，通过设置的铷钟进行数据处理以完成数字滤波处理，达到滤出抖动量的积极措施，在时间源丢失后的一段时间内仍可维持时间频率的准确度和稳定度，在正常维护的时间范围内母钟、子钟不停机，始终正常运行，这为大区域范围内时间高度同步场合的控制提供了一个可靠的技术支撑，使本发明所述的区域时钟系统的控制方法与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。
附图说明
所包括的附图提供了对本发明的进一步理解，其被并入到本说明书中构成本说明书的一部分，所述附图示出了本发明的实施例并与说明书一起用于解释本发明的原理。在附图中相同的附图标记表示相同的部件。
在附图中：
图1为本发明一种区域时钟系统的控制方法的总体框图。
图2为本发明一种区域时钟系统的控制方法的多路上级时间源输入系统结构示意图。
图3为本发明一种区域时钟系统的控制方法的GPS驯服铷钟工作原理示意图。
图号标记为：1-CPU主处理模块 2-备处理模块 3-时间输入模块 4-时间输出模块5-管理模块 6-时间及控制总线 7-IRIG-B码输入模块 8-串行信号输入模块 9-NTP输入模块 10-GPS输入模块 11-鉴相器 12-数字滤波 13-时钟模型 14-铷钟 15-分频。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明一种区域时钟系统的控制方法及具体结构细节，不得理解为任何意义上的对本发明权利要求的限制。
实施例1：
本发明实施例1所述的一种区域时钟系统的控制方法，包括区域时钟采用一级母钟（亦称中心母钟）和子钟两级架构方式，设置标准时间信号接受单元接收北斗/GPS卫星授时信息或上级时间源作为时间基准发送到中心母钟，通过RS422/485接口模块给子钟校时，从而实现整个系统时间同步，同时通过监控系统对系统设备工作状态进行实时监控。所述的区域时钟系统的控制方法（参见图1）是将工作站设置有主处理模块1、备处理模块2、时间输入模块3、时间输出模块4和管理模块5；所述的主处理模块1为管理协调整个工作站的时间及控制总线6，丢失上级时间源时进行精确守时，将工作站的信息及时在触摸屏上显示；所述备处理模块2主要用来协助主处理模块1管理协调整个工作站的时间及控制总线6，丢失上级时间源时进行精确守时，将相应的工作站的信息在触摸屏上显示并存储备份；所述的时间输入模块3为接收和处理多路上级时间源数据，实现标准时间信号的输入，达到为工作站提供准确的时间；所述的管理模块5为收集工作站的状态信息，存储记录工作站的状态信息，对相应的告警信息产生告警，并负责协调管理工作。
上述技术方案的优选方案是：
上述所述的工作站为连接于一级母钟、二级母钟和子钟之间且进行控制的管理终端；所述的系统为工作站通过时间及控制总线6把一级母钟、二级母钟和子钟连接于一体的网络整体。
上述所述的多路上级时间源（参见图2）为通过设置的IRIG-B码输入模块7、串行信号输入模块8、NTP输入模块9、GPS输入模块10将多路上级时间源标准时间信号输入时间输入模块3，每个上级时间源都为工作站接收和处理多路数据提供准确的时间信息资源；当优先级的时间源出现信号中断或者信号质量出现问题时，工作站可自动选择优先级次之的时间源，并产生告警。
上述所述的主处理模块1、备处理模块2设置有GPS驯服铷钟14或高精度振荡器，在输入时间源丢失后，利用内置铷钟14或高精度振荡器保持系统输出时间的准确性。
上述所述GPS驯服铷钟14（参见图3）是以GPS定时接收机输出的定时秒脉冲信号作为参考标准，与铷钟14输出通过分频15得到的秒脉冲信号在鉴相器11进行相位比较，测出相位差，送处理器进行数字滤波12处理，滤出抖动量后，根据铷钟的时钟模型13，将该相位误差数据转换成铷钟14的压控电压步进数据，传送给铷钟14，完成铷钟14的频率微调。
上述所述的工作站设置触摸屏显示装置为系统提供良好的人机交互界面，当没有维护终端时，以工作站作为维护终端，用于维护当前工作站的状态。
上述所述的工作站配置有冗余板卡，冗余板卡自动检测工作板卡的工作状态，备份工作板卡的信息；当工作板卡出现故障后，立即取代工作板卡进入工作模式，保证系统的正常运行。
上述所述工作站设置的工作板卡采用特殊的编码方式，工作板卡上电后自动检测自己的硬件配置，同时工作站自动识别工作板卡的编号，功能类型，接口数量。
以上构成本发明实施例1的一种区域时钟系统的控制方法的静态结构。
本发明实施例1的一种区域时钟系统的控制方法主要应用于小范围内的时间同步的场合如：舰船、宾馆、火车站、机场、码头、医院、体育场馆、电视台、智能化楼宇等场合进行时间同步的控制。
实施例2：
本发明实施例2所述的一种区域时钟系统的控制方法，包括区域时钟采用一级母钟、二级母钟、子钟三级架构方式，一级母钟接收来自北斗/GPS/上层网的标准时间信号，一级母钟与二级母钟之间通过以太网通信，子钟通过RS422/485接口与母钟同步，其它系统接口模块通过NTP服务器、其它系统接口模块给其它系统提供同步时间信号，实现整个系统时间的高度统一，并且通过监控计算机实现对系统设备工作状态进行实时监控，并将监控信息上报集中告警平台。所述的区域时钟系统的控制方法（参见图1）是将工作站设置有主处理模块1、备处理模块2、时间输入模块3、时间输出模块4和管理模块5；所述的主处理模块1为管理协调整个工作站的时间及控制总线6，丢失上级时间源时进行精确守时，将工作站的信息及时在触摸屏上显示；所述备处理模块2主要用来协助主处理模块1管理协调整个工作站的时间及控制总线6，丢失上级时间源时进行精确守时，将相应的工作站的信息在触摸屏上显示并存储备份；所述的时间输入模块3为接收和处理多路上级时间源数据，实现标准时间信号的输入，达到为工作站提供准确的时间；所述的管理模块5为收集工作站的状态信息，存储记录工作站的状态信息，对相应的告警信息产生告警，并负责协调管理工作。
上述技术方案的优选方案是：
上述所述的工作站为连接于一级母钟、二级母钟和子钟之间且进行控制的管理终端；所述的系统为工作站通过时间及控制总线6把一级母钟、二级母钟和子钟连接于一体的网络整体。
上述所述的多路上级时间源（参见图2）为通过设置的IRIG-B码输入模块7、串行信号输入模块8、NTP输入模块9、GPS输入模块10将多路上级时间源标准时间信号输入时间输入模块3，每个上级时间源都为工作站接收和处理多路数据提供准确的时间信息资源；当优先级的时间源出现信号中断或者信号质量出现问题时，工作站可自动选择优先级次之的时间源，并产生告警。
上述所述的主处理模块1、备处理模块2设置有GPS驯服铷钟14或高精度振荡器，在输入时间源丢失后，利用内置铷钟14或高精度振荡器保持系统输出时间的准确性。
上述所述GPS驯服铷钟14（参见图3）是以GPS定时接收机输出的定时秒脉冲信号作为参考标准，与铷钟14输出通过分频15得到的秒脉冲信号在鉴相器11进行相位比较，测出相位差，送处理器进行数字滤波12处理，滤出抖动量后，根据铷钟的时钟模型13，将该相位误差数据转换成铷钟14的压控电压步进数据，传送给铷钟14，完成铷钟14的频率微调。
上述所述的工作站设置触摸屏显示装置为系统提供良好的人机交互界面，当没有维护终端时，以工作站作为维护终端，用于维护当前工作站的状态。
上述所述的工作站配置有冗余板卡，冗余板卡自动检测工作板卡的工作状态，备份工作板卡的信息；当工作板卡出现故障后，立即取代工作板卡进入工作模式，保证系统的正常运行。
上述所述工作站设置的工作板卡采用特殊的编码方式，工作板卡上电后自动检测自己的硬件配置，同时工作站自动识别工作板卡的编号，功能类型，接口数量。
上述所述的工作站接入到局域网络后与其它工作站组成同步时间网络，监测当前局域网内的其它工作站点的状态。
上述所述的工作站采用服务器模式，接入到网络后可以由其它有权限的局域网、互联网、移动网络的管理终端进行相应的管理和维护。
以上构成本发明实施例2的一种区域时钟系统的控制方法的静态结构。
本发明实施例2的一种区域时钟系统的控制方法主要应用于大区域范围内时间高度同步场合，如地铁、大型机场、高速铁路等大型工程项目高度时间同步的控制。

Claims (8)

1.一种区域时钟系统的控制方法，包括母钟、子钟和管理终端，其特征在于，所述的区域时钟系统的控制方法是将工作站设置有主处理模块、备处理模块、时间输入模块、时间输出模块和管理模块；所述的主处理模块为管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将工作站的信息及时在触摸屏上显示；所述备处理模块主要用来协助主处理模块管理协调整个工作站的时间及控制总线，丢失上级时间源时进行精确守时，将相应的工作站的信息在触摸屏上显示并存储备份；所述的时间输入模块为接收和处理多路上级时间源数据，实现标准时间信号的输入，达到为工作站提供准确的时间；所述的管理模块为收集工作站的状态信息，存储记录工作站的状态信息，对相应的告警信息产生告警，并负责协调管理工作；所述的多路上级时间源为通过设置的IRIG-B码输入模块、串行信号输入模块、NTP输入模块、GPS输入模块接口将多路上级时间源标准时间信号输入时间输入模块，每个上级时间源都为工作站接收和处理多路数据提供准确的时间信息资源；当优先级的时间源出现信号中断或者信号质量出现问题时，工作站可自动选择优先级次之的时间源，并产生告警；所述的工作站设置触摸屏显示装置为系统提供良好的人机交互界面，当没有维护终端时，以工作站作为维护终端，用于维护当前工作站的状态。
2.根据权利要求1所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述的工作站为连接于一级母钟、二级母钟和子钟之间且进行控制的管理终端；所述的系统为工作站通过时间及控制总线把一级母钟、二级母钟和子钟连接于一体的网络整体。
3.根据权利要求1或2所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述的主、备处理模块设置有GPS驯服铷钟或高精度振荡器，在输入时间源丢失后，利用内置铷钟或高精度振荡器保持系统输出时间的准确性。
4.根据权利要求3所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述GPS驯服铷钟是以GPS定时接收机输出的定时秒脉冲信号作为参考标准，与铷钟输出通过分频得到的秒脉冲信号进行相位比较，测出相位误差，送处理器进行数字滤波处理，滤出抖动量后，根据铷钟的时钟模型，将该相位误差数据转换成铷钟的压控电压步进数据，传送给铷钟，完成铷钟的频率微调。
5.根据权利要求1或2所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述的工作站设置有冗余板卡，冗余板卡自动检测工作板卡的工作状态，备份工作板卡的信息；当工作板卡出现故障后，立即取代工作板卡进入工作模式，保证系统的正常运行。
6.根据权利要求1或2所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述工作站设置的工作板卡采用特殊的编码方式，工作板卡上电后自动检测自己的硬件配置，同时工作站自动识别工作板卡的编号，功能类型，接口数量。
7.根据权利要求1或2所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述的工作站接入到局域网络后与其它工作站组成同步时间网络，监测当前局域网内的其它工作站点的状态。
8.根据权利要求1所述的区域时钟系统的控制方法，其特征在于，所述的工作站采用服务器模式，接入到网络后可以由其它有权限的局域网、互联网、移动网络的管理终端进行相应的管理和维护。
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