时钟系统在医院工程中的应用
发布时间：2021-09-13
摘要：本文对用户需求文件进行全面、透彻的分析，及时发现其中的问题，并根据相关设计规范和医院各部门实际使用情况给出相应的解决方法和技术措施，最终完善了系统功能，提高了系统性能，为院方提供了可靠、稳定、切实可行的实施方案。
关键词：时钟系统授时系统需求分析
1某医院工程时钟系统用户需求
时钟系统在控制室内设置系统管理计算机和综合时码分配器，在楼内相关区域安装子钟。控制室内设备由控制室统一供电，子钟电源就近由电气专业提供。系统管理计算机作为母钟为子钟提供高精度时基信号。母钟驱动子钟，系统通讯采用RS485总线，时钟显示屏幕可精确计量时长，母钟设备采用大容量双冗余电源交流供电，系统可实现对子钟码段故障的监控。时钟系统图见图1。
2时钟系统工作原理及组成
2.1时钟系统
时钟系统为能够接收授时系统标准时间信息和产生高精准度、高稳定性标准时间信息并对时间信息进行校对，经通讯网传输至子钟或给其他设备和系统提供时标，且能进行监控管理的设备总和。
2.2授时系统
授时系统为确定和发播标准时间信息的工作系统。民用工程中通常采用卫星授时和互联网授时。
由人造卫星发播标准时间信息的授时方式称为卫星授时。卫星通过无线电载波信号向地面发播四维信息，卫星接收机接收、解调后，提取其中的时间信息，传输至母钟，母钟处理后发给子钟和需要时标的设备、系统，最终完成标准时间的显示及应用。
用互联网传送标准时间信息，为网络内设备提供时间信号，称做互联网授时。用户将符合网络时间协议NTP的服务器通过互联网连接到中国科学院(或中国计量科学院)授时中心，便可获得标准时间信息。网络时间协议对于网络阻塞和延时可通过算法自动进行修正。NTP服务器将接收到的标准时间信息发送到时钟系统通讯网络。系统通讯网包括本地局域网和通讯总线两种。
2.3系统组成结构
时钟系统由母钟、子钟、标准时间信号接收、信号传输、接口、监控管理等单元组成[1]。
3系统设计
系统应稳定、可靠，具备接收多个不同高精度时间信息，自身校时，冗余热备，无信号独立工作，故障告警及自动切换，监控管理，显示运行信息，为其他设备、系统提供时标等功能。
3.1母钟
母钟单元宜采用主机、备机的配置方式。主、备母钟接收来自接收单元的时间信号，自动校时，故障时自动切换。主、备母钟内应有独立地高精度时钟发生器，当接收单元无信号时，母钟仍能以内部时间信号独立工作，还应有断电记忆功能，当外界时间源恢复时，系统自动切换到当前时间源。
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时间精度不是越高越好，毫秒级时间源即可满足医院使用要求。选用内置毫秒级晶振器的母钟。
3.2子钟
根据使用场所选用不同形式的网络指针钟、数字钟、手术室钟。子钟内置高稳晶振器具有独立计时、主动同步功能，当接收不到时间信号时，依靠晶振器继续运行，并发出告警。
3.3标准时间信号接收单元
时钟系统宜采用一种或几种标准时间作为系统的时间基准。
系统接收卫星和中科院(或中国计量科学院)授时中心两种标准时间信号。卫星信号采用GPS和北斗系统，GPS信号稳定度和精度高，北斗是我国自主控制的系统。接收设备主要有卫星接收天线，卫星接收机，NTP服务器。NTP服务器支持NTP、SNTP、TCP/IP协议，配置多个以太网接口。
3.4信号传输单元
与安防专网共用网络传输系统，划分VLAN。各层子钟及需要标准时间的设备、系统敷设六类网线接入本层弱电间安防专网接入交换机。设置1台通讯控制器与安防专网核心交换机连接传输时间和管理信息。通讯控制器支持多种标准通讯协议，能为不同通讯标准的设备、系统提供时间信息。
3.5接口单元
接口单元应为时钟系统远程维护和有统一校时要求的系统提供接入通道。设置1台通讯控制器作为接口设备，为医疗专用设备和其他弱电系统提供标准时间，通讯接口(协议)包括RS232、RS422、RS485、CAN、EBU、IRIG、TCP、IP、NTP、SNTP等。
3.6监控管理单元
设置管理主机1台，管理软件1套作为监控管理单元。管理主机为工业级标准，运行速度快，稳定、可靠。抗电磁干扰性强，防震动、潮湿、粉尘、极端温度性高。
管理软件功能强大，操作简便，可进行故障、性能、安全管理。显示系统网络拓扑结构，检测各点设备运行状态。对全部时钟进行点对点的监控，对系统网络进行配置和数据设定。控制主、备母钟切换。故障报警，显示故障内容及位置。诊断硬、软件故障，对故障硬件定位。存储记录和打印故障信息。时钟系统深化设计图见图2。
时钟系统实施中应注意的问题。卫星天线安装于楼顶开阔无遮挡处，卫星天线及馈线、系统设备应设置防雷、防电磁干扰、过电压保护措施，系统应接收多个标准时间源。
4结语
当用户需求不符合设计规范规定，不满足实际使用要求或提不出切合实际的要求时，应依据设计规范补充、完善各项功能和性能，实地勘察使用环境，深入与使用人员沟通、交流，为用户提供切实可行的高性价比实施方案。本文为系统增加了母钟、标准时间信号接收、接口等单元功能，优化子钟选型符合不同场所要求，提高信号传输、监控管理等单元性能，保证系统稳定、可靠运行，充分发挥其作用。——论文作者：董振生
