学校GPS网络时钟方案

借鉴前期我公司GPS网络时钟设备在学校的应用案例，做出分析设计一套相对完整的学校GPS网络时钟方案，供后期客户应用参考。

1、学校GPS网络时钟的组成

学校引用GPS网络时钟主要是为了实现整个校园内多个教学楼区域计算机服务器设备的时间同步，及部分多媒体教室或楼道，食堂，会议厅等时间的同步显示。

在现代化应用环境中，各个学校都已经拥有比较完善的校园网络，所以在学校GPS网络时钟设计时，我们主要考虑采用现有网络通道，构建一套完整的学校GPS网络时钟系统。初步设计，为整个系统内配有GPS卫星天线，GPS网络时钟，数显子钟以及现有网络的配合融入，以网络作为传输通道，为学校的各个重要地方提供准确的时间信息。

2、学校GPS网络时钟的设计依据

目前，市场上主要应用的GPS网络时钟通信方式主要有以下3种：

1）RS485总线

RS485总线，采用平衡发送和差分接收，主要应用在通信距离为几十米到上千米的通信传输中，应用RS-485联网构成的分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

2）以太网

以太网是应用最为广泛的局域网,相对来说，延时总是存在，为了解决这个问题，美国特拉华大学的David L.Mills 教授开发了NTP 网络时间协议。

NTP 协议用于互联网中时间同步的标准协议，用途是把计算机的时间同步到标准UTC 时间。NTP 协议除了可以估算封包在网络上的往返延迟外，还可独立地估算计算机时钟偏差，从而实现在网络上的高精准度计算机校时，它是设计用来在Internet 上使不同的机器能维持相同时间的一种通讯协定。以太网是当前应用最普遍的局域网技术。

3）光纤通信

光纤通信，最大的缺点是布线非常麻烦，要现场熔接，但是抗干扰能力，实时性都是最好的。

目前市场上子母钟系统多采用485 总线方式和以太网总线方式。485总线方式需要单独布线和维护，超过1000 米的485 总线网络设计复杂后、维护困难。以太网总线方式优势是可以利用现有的办公系统的计算机网络，不需要单独布线。所以，在学校局域网的设计中，我们主要选择利用现有网络，以以太网总线方式进行全局设计。

3、学校GPS网络时钟总体设计

学校内时间是否同步，影响整个学校区域内统一进程，重大活动的进行，因此配套GPS网络时钟至关重要。在整个系统的引入中，为信息安全的重要性，我们考虑在系统内配置2套GPS网络时钟作为冗余备份，其他设备正常引入，设计图如下所示：

学校GPS网络时钟系统应用图

如图所示，整套学校GPS网络时钟系统由卫星天线，GPS网络时钟（主+备），交换机，网络，子钟，网内需要同步时间的计算机和服务器等网络设备，构成一套整体的学校时钟系统。

学校GPS网络时钟系统配有主备网络时间服务器，同时在线工作，备用服务器处于冗余备份状态，若主时钟服务器出现故障，需要同步时间的客户端设备自动和备用网络时钟进行时间同步。在冗余状态下，可同时对主网络时钟进行时间跟踪，当主网络时钟恢复正常，则需要同步时间的客户端设备自动恢复和主网络时钟进行时间同步。

同时在配置时，选择GPS网络时钟内置高稳晶振，在GPS信号出现中端或异常时，GPS网络时钟可自动切换到依靠恒温晶振高精度自守时走时，对外授时不中断。当接收到的GPS信号恢复时，系统可自动切换到GPS当前有效信号作为标准的时间参考，GPS时钟前面板显示时间正常。

时钟系统图中，各种不同的网络子钟，可根据安装位置，选择等参数选择大小及显示内容，确定子钟的配置。学校GPS网络时钟系统内所有配套子钟均采用标准NTP协议，可适用于接入任何厂家的NTP网络时钟设备，且整个系统内部所有子钟在正常运行中，所有秒位同步跳动。

4、学校GPS网络时钟的应用设备

4.1 GPS卫星天线

在学校GPS网络时钟系统中，GPS卫星天线选用蘑菇头式卫星天线，标准配置为30m，可根据具体实施环境选择固定长度规格，参数如下：

4.2 GPS网络时间服务器

GPS网络时间服务器，主要考虑以GPS作为时间源，网络授时为主的同步时间服务器，在我们自主研发的时频范围内有多种类似产品可选择，如SYN2101型NTP网络时间服务器，是相对性价比最高，最典型的一款GPS网络时间服务器，

GPS网络时间服务器在选择时，也可选择双电源冗余配置，如图所示：

本款GPS网络时间服务器配置为双电源，备用电源处于工作状态，当主电源出现故障，备用电源无缝切换到工作状态，保护设备正常使用，不影响工作运行。

4.3 子钟设备

系统中子钟的选择，根据安装位置，和周围环境的影响，可以做多种不同的选择，如图所示：

在学校的选择的大多案例中，其大多以年月日时分秒星期显示为主，即：

还有部分以时分秒为主，即：

以上两种为目前学校GPS网络时钟系统中最常用的两种子钟，可供后期客户参考选择。

5、学校GPS网络时钟小结

学校GPS网络时钟系统采用嵌入式网络技术，采用标准NTP时间同步协议进行时间通讯，有效的保证整个系统内比较高的时间精度。

同时本套学校GPS网络时钟应用方案，同样可适用于有弱电系统，如视频监控、一卡通管理系统、智能化信息发布及显示系统、有线电视与卫星接收系统、通讯系统等控制管理计算机可以通过局域网与GPS网络相连，也可以直接通过网络获取标准时间。关于其他行业，时频系统的更多应用，我们也将不断更新，为客户提供更快速的服务方案。