1588时钟在石油井下应用解析

1588时钟精确时间同步从工业自动化的应用延伸到石油领域，不仅仅是技术本身价值的提升，更重要的是为整个通信网络精确同步时间获取提供了更加安全、快捷、廉价的方案。本文主要针对1588时钟，以及在石油井下的应用做一个简单的解析说明。

1、1588时钟简述

1588时钟，是基于 1588协议下的时钟同步设备，协议的全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，主要定义了一个能够在测量和控制系统中实现高精度时钟同步的协议。1588时钟能够使系统中各类不同的精确度、分辨率和稳定性的时钟同步起来，利用最小的网络和本地计算资源，通过硬件和软件将网络设备的内时钟与主控机的主时钟实现同步，提供同步建立时间小于10μs 的运用，达到纳微级的同步精度。

2、1588时钟应用原理

1588时钟的实现主要是应用网络时间同步的基理,将通信网上各种终端设备或计算机设备的时间信息(年月日时分秒)基于UTC(协调世界时)的时间偏差限定在足够小的范围内(如100ms)。1588时钟的基本功能是使分布式网络内的最精确时钟与其他时钟保持同步, 它定义了一种精确时间协议PTP(Precision Time Protocol),用于对标准以太网或其他采用多播技术的分布式总线系统中的传感器、执行器以及其他终端设备中的时钟进行亚微秒级同步。

3、1588时钟在石油井下的应用方案

1588时钟现在已成熟应用于石油井下，主时钟放置在地表机房内，从时钟放置在井下机房，主时钟和从时钟通过网络光纤连接延伸至井下，实现井下设备的时间同步，示意图如下所示：

1588时钟系统在石油井下的应用示意图

如图所示，1588时钟系统由一套主从时钟系统组成，1588主时钟选用SYN2401型PTP精密主时钟，接收卫星信号，通过中继连接将时间信息通过光纤连接传给从时钟，从时钟选用SYN2403型PTP从时钟，通过各种接口，将时间信息统一传送给需要同步时间的井下设备。

4、1588时钟的特性

1588时钟在应用中，相对于常规同步时钟具有以下特性：

（1） 传统的地面链路授时模式网络时间协议只有软件，而1588时钟既能使用软件，也可软硬件配合，获得更加精确的定时同步；

（2）1588时钟使用了一种包级同步技术，在原来以太网的数据线中直接传送，不需要新增时钟线缆，简化了网络结构，降低了建网成本；

（3）1588时钟在协议定义上削弱、消除了分布式网络各设备之间同步误差和数据传输延迟的有效途径，在不增加网络负荷的情况下， 实现全网的高精度时钟同步。

5、1588时钟授时应用优势

1588时钟同步系统采用单向信道获取时钟，同步信号的获取比较稳定、可靠，正常情况下精度也比较高。传统的地面时间同步链路是采用NTP 传送方式实现，时钟传递精度为ms 级别，这对于高精度时间同步所需ns 级时间精度是远远不够的。1588时钟 采用双向信道，精度达到ns 级，建网费用低，能适应不同的接入环境，与传统授时方式相比，有着明显的优势。

利用1588时钟服务器获取精确时间，提升了网络的安全性，降低网络建设和运营成本，具有重要的工程价值和现实意义。