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  • NTP时间同步服务器通过接收北斗卫星、GPS、SDH、PTP、B码等外部时间基准信号,NTP时间服务器通过智能时间源控制算法,实现多时间源的智能切换,输出高精度、可靠的时间信号和时间信息

    NTP时间服务器/NTP时间同步服务器/NTP网络时间服务器/同步录音录像

    NTP时间同步服务器通过接收北斗卫星、GPSSDHPTPB码等外部时间基准信号,NTP时间服务器通过智能时间源控制算法,实现多时间源的智能切换,输出高精度、可靠的时间信号和时间信息。

    NTP时间同步服务器利用卫星双向授时功能,方便构建全电力系统的全网时间同步网络,实现全网时间同步。

    NTP时间同步服务器利用卫星双向通信功能,可以构建中心主站系统对各厂站时间同步系统的集中监测和远程维护,提高设备的运行可靠性。

    NTP时间同步服务器采用SMT表面贴装技术生产,以高速芯片进行控制,无硬盘和风扇设计,精度高、稳定性好、功能强、无积累误差、不受地域气候等环境条件限制、性价比高、操作简单、全自动智能化运行,免操作维护,适合无人值守。

    NTP时间同步服务器有标准RS232RS422/4851PPS/PPM/PPHIRIG-BDCF77NTP/SNTP网络对时等接口形式,可以适应各种不同设备的对时需要,广泛应用于电力、金融、通信、交通、广电、安防、石化、冶金、水利、国防、医疗、教育、政府机关、IT等领域。

    NTP时间同步服务器主要用途

    将时间显示给运行人员观察或作人工记录的时间显示屏。

    记录与时间有关的信息的装置(系统):如故障录波器、事件顺序记录装置、RTU远动装置、计算机监控(监测)系统、电网预决策分析系统、各级调度SCADA/EMS系统、系统实时动态监测系统(WAMS)、电能量计费系统、水调自动化系统、电厂机组控制系统、电力市场交易系统、配电网自动化系统、负荷控制和用电管理系统、通信网监控系统、电厂和调度生产信息管理系统、电力企业信息管理系统(MIS)、调度录音电话等

    有必要记录其动作时间的控制装置(系统):如微机保护装置、变电站监控系统的后台系统、电网安全自动装置等

    工作原理建立在时间同步基础上的装置(系统):如雷电定位系统、同步相量测量装置(PMU)、线路故障行波测距装置等

    要求在同一时刻记录其采集数据的系统:如保护信息管理机、电网频率按秒考核系统等

    用于继电保护试验,检验线路纵联保护(高频相差保护装置)

    大型局域网的时间同步

    其它要求时间统一的装置(系统)

    NTP时间同步服务器主要特点

    ◆ 多种卫星系统时间接收,双向授时方式

    ◆ 卫星双向短报文通信,向中心主站发送设备运行状态信息

    ◆ 冗余接收GPSB码、PTP等多路时间源

    ◆ 输出B码、PTP、脉冲信号、串口时间信息、NTP/SNTP

    ◆ 模块化设计,输出信号互相隔离

    NTP时间服务器主要技术指标

    ◆ 开机捕获时间:—热启动≤1min;冷启动≤5min

    接收灵敏度:捕获〈-130dBm,跟踪〈-133dBm

    ◆ 授时精度≤100ns

    ◆ 电网频率测量分辨率0.001HZ

    ◆ 守时精度≤40µs/H(晶振)

    NTP时间服务器供电方式

    ◆ 支持双电源供电方式

    ◆ 交流电源:220V,允许偏差-20%+15%

    ◆ 直流电源:220V/110V,允许偏差-20%+15%

    NTP时间服务器环境条件

    ◆ 工作温度:-45℃~+85

    ◆ 存储温度:-50℃~+90

    ◆ 相对湿度:100%(装置内部应无凝露,也不结冰)

    ◆ 大气压力:66kPa108kPa

    ◆ 平均无故障工作时间(MTBF)>90000小时

    NTP时间服务器引用标准

    DL/T                 电力系统的时间同步系统第Ⅰ部分:技术规范

    QB/HD01-2002         华东电网时间同步系统技术规范

    Q/GD001.1154.3-2005  广东电网变电站GPS时间同步系统技术规范

    GJB2242-1994         时统设备通用规范

    GJB2715-1996         国防计量通用术语

    GB/T15527-1995       船用全球定位系统(GPS)接收机通用技术条件

    GB/T11014-1989       平衡电压数字接口电路的电气特性

    GB/T14429-2005       远动设备和系统      术语(IEC TR3 60870-1-31997

    GB/T16435-1996       远动设备和系统      接口(电气特性)

    GB/T17463-1998       远动设备和系统      性能要求

    GB/T17626-1998       电磁兼容    试验和测量技术

    GB/T13926-1992       工业过程测量和控制装置的电磁兼容性

    EIA485-A-1998        用在平衡数字多点系统中的信号发生器和接收器接口的电气特征(RS-485接口)

    GB/T9361-1988        计算机场地安全要求

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  • NTP时间同步服务器北斗卫星时钟服务器)的安装步骤 本文由安徽京准电子科技提供 请勿转载! 此文拿西门子PCS7系统时钟同步模式作为例子: PCS7系统基于TIA构建方式,在整个系统下包含了AS 自动化系统,OS 服务器/...

    NTP时间同步服务器(北斗卫星时钟服务器)的安装步骤
    本文由安徽京准电子科技提供 请勿转载!

    此文拿西门子PCS7系统时钟同步模式作为例子:

    PCS7系统基于TIA构建方式,在整个系统下包含了AS 自动化系统,OS 服务器/客户端,单站和各类远程站点等多种组件。这些组件都拥有自己的时钟系统,如果没有配置统一的时钟系统,可能会导致OS 中的报警时钟与计算机时钟不一致,冗余服务器所看到同一个变量的归档曲线不一致等问题。所以,时钟同步对于PCS7系统的正常运行非常重要。
    PCS 7 系统的时钟同步支持SIMATIC 模式(SIMATIC MODE)和NTP两种模式:

    SIMATIC模式:该方式为西门子产品特有的系统时钟同步方式,西门子产品均支持该模式且配置简单,推荐在PCS 7 中使用该方式进行时钟同步。

    NTP 模式:网络时钟协议(NTP,Network Time Protocol)是一种基于网络通信数据包的通用型时钟同步方式,支持广域网和局域网的时钟同步,大部分西门子产品支持该模式。

    1.1 SIMATIC模式
    SIMATIC 模式为西门子系统时钟同步方式,西门子相关产品均支持该模式,配置简单易于维护。
    如下图,在一个典型的PCS 7 系统中各个组件均有自己的时钟源,而且每个时钟源的时钟信号均带有时区信息。

    图1- 1 PCS 7 系统中的时钟组件
    AS 控制器时钟为UTC 时区;
    OS 时钟为本地时区;
    GPS 系统所接收的时钟为UTC 时区;
    在时钟同步过程中,Time Master(时钟主站)在网络上发布的时钟同步信号均为UTC 时区。Time Slave(时钟从站)接收到时钟信号后,会根据本地时区设置自动调整接收到得时钟信号来同步本地时钟。
    推荐使用外部时钟源SICLOCK 作为时钟源,如无外部时钟源,可选用OS Serve作为时钟主站。因为AS 的CPU 时钟并不稳定,不建议以AS 作为时钟主站。
    1.2 NTP模式
    网络时钟协议(NTP,Network Time Protocol)是基于数据包网络通信的计算机系统时钟同步标准,NTP 是局域网和广域网中同步系统时钟的通用模式。通过建立NTP 时钟服务器和NTP 客户端体系实现时钟同步,通常以AS 站、CP 和OS客户机作为时钟从站,OS 服务器或者外部时钟源作为时钟主站。
    在NTP 模式下,时钟从站作为通讯发起端向时钟主站发送时钟同步请求,根据服务器的应答确定最可靠和最精确的时钟,并同步时钟。
    DCS系统时钟同步

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  • 北斗卫星助力NTP时钟服务器开启计时服务 赞!北斗卫星助力NTP时钟服务器开启计时服务 精确时钟自动校准技术,是一种简便的获取北斗卫星精确时间信息的专利技术,具有灵敏度高、不受时间及地域限制等特点;是人类继...

    赞!北斗卫星助力NTP时钟服务器开启计时服务
    赞!北斗卫星助力NTP时钟服务器开启计时服务

    精确时钟自动校准技术,是一种简便的获取北斗卫星精确时间信息的专利技术,具有灵敏度高、不受时间及地域限制等特点;是人类继沙漏、日晷、机械、石英钟表之后全自动数码信息计时技术;在各类钟表都是手动调校时间的今天,北斗精确时钟可以算是人类计时史上的又一次飞跃性、革命性的进步。

    北斗时钟服务集传统钟表技术与现代微电子技术、时频技术、通讯技术、计算机技术等多项技术于一身,通过接收我国北斗卫星时间信息(含日期),再经内置微处理器解码处理实现时间的自动校准,使得显示的时间自动保持精确同步。

    京准电子科技有限公司是卫星时钟的研制单位,该公司一直致力卫星授时行业,钟表这种产品无论做得多好,都会有误差,随着时间的积累,这种误差会越来越大。

    消除累积误差的传统方法就是人工调整,这无形中给人们带来不便,增加人的负担(且人工调整本身就有误差),与网络化和自动化程度越来越高的当今社会发展极不协调。

    北斗时钟应此需求而问世,接收的时间信息包括年、月、日;时、分、秒,且每过4分钟就校准一次,消除其自身计时所产生的极微小的误差,使得误差仅为毫秒级。

    为适应中国国情,北斗时钟还通过其内置微处理器计算出农历日期和星期;另外还可以查询2000—2099年任意一天的农历日期。他声称,京准电子科技公司是中国首家通过接收GPS时间信息开发出钟表系列产品的厂家,是他们在国内率先将GPS时间信息民用化。

    北斗时钟特点:

    1.通电后数分钟之内自动校准

    2.每四分钟校准一次,消除累计误差

    3.时间精度达毫秒级

    4.超高灵敏度

    5.不受时间或地域限制

    6.体积小、重量轻

    7.低功耗

    8.成本低

    广泛的使用领域

    1.作露天及室内钟表使用:企事业单位、钟楼、车站、码头等;还可作为装饰品,实为现代家居设计钟表装饰首选。将其集成于芯片中,可生产出高档腕表。

    2.可作为一个时间显示系统使用:城市和行业的大型标志性标准时间显示系统;民航、铁路、交通指挥调度自动控制系统;宾馆、饭店的标志性事件显示系统;大型公共场所和商场等时间信息显示系统和世界时显示系统。

    3.可将北斗授时时钟的内核嵌入其他系统,以其时间作为系统时间。例如:金融、证券实时结算,民航、铁路、交通调度系统,各种计算机网络系统、实时通信网络系统、体育彩票和福利彩票等实时销售系统等等。

    4.将北斗授时时钟技术应用到计算机的主板开发,可开发出毫秒级的实时网络计算机,这将给计算机主板带来一次革命。

    可以说,北斗授时时钟为钟表业注入了新鲜血液,其发展潜力不可限量。

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  • 利用GPS北斗卫星信号开发设计NTP网络时间服务器 利用GPS北斗卫星信号开发设计NTP网络时间服务器 引言 准确的时间是天文观测所必需的。天文望远镜在特定时间内的准确指向、CCD曝光时间的控制以及不同波段观测数据所...

    利用GPS北斗卫星信号开发设计NTP网络时间服务器
    利用GPS北斗卫星信号开发设计NTP网络时间服务器
    引言
    准确的时间是天文观测所必需的。天文望远镜在特定时间内的准确指向、CCD曝光时间的控制以及不同波段观测数据所进行的高精度同步比对等应用需要系统至少有亚毫秒的时间准确度。然而就目前来看,一般的计算机和嵌入式设备所使用的晶体振荡器的精度为几个或者几十个ppm(百万分之一秒),并且会受温度漂移的影响,使得每天的误差能够达到秒级,若再考虑元器件的老化或外界干扰等因素,误差可能会超过10 s,如果不及时校正,其误差积累将不可忽视。
    网络时间协议NTP(Network Time Protocol)是美国特拉华大学的MILLS David L.教授在1982年提出的,其设计目的是利用互联网资源传递统一和标准的时间。目前,使用GPS信号实现校时的研究工作很多,大多只是通过读取GPS模块解码出的串行数据,提取其中的时间信息来纠正系统时钟,该过程并不涉及NTP的使用,精度较低,一般为几十到几百毫秒。对此,本文充分利用了NTP服务器软件对GPS时钟源的支持,采用串行数据和秒脉冲相结合的方式来校准时间,校时精度大为提高。
    在这里插入图片描述
    1 GPS同步时钟的校时方式
    1.1 GPS介绍
    GPS(Global Positioning System,全球定位系统)是20世纪70年代美国研制的新一代卫星导航、授时、定位系统。24颗专用的GPS卫星上都各自带有原子钟,能够全天候向地面广播精确的UTC标准时间。在许多通用GPS解码芯片解码出的数据流中,除了有位置信息,还包含时间信息(年月日时分秒)和PPS(Pulseper Second,秒脉冲信号),PPS标识了时间信息的起点,其精确度可以到微秒量级。
    1.2 校时方式介绍
    NTP是用来使计算机时间同步化的一种协议,其同步时钟源不仅仅局限于网络的时间服务器,还包括时钟设备,如石英钟,原子钟,GPS接收器等。NTP服务器软件将这些时钟源抽象成相应的数据结构,对应于不同的内存地址,通过读取该地址中的信息,进行统计学算法的处理来同步计算机的时钟。
    使用GPS作为同步时钟源的校时方案主要有三种:脉冲同步方式、串行同步方式和综合方式。本文采用的GPSD校时方案是综合方式。三种方式的对照如表1所示。

    1.3 基于GPSD的综合校时
    GPSD(GPS Daemon)是一个守护进程软件,用来处理GPS接收单元解码出的数据。基于GPSD综合校时的具体过程如图1所示。GPS天线接收GPS信号,传递给G591芯片进行解码,每秒输出NMEA0183协议格式的数据和PPS信号,MAX 232完成电平转换之后,分别经由串口的RXD和DCD端传递给计算机;GPSD软件经过处理,将准确的时间信息写到特定内存段中;NTP服务器软件通过共享内存的方式读取该地址段中的时间信息,进而完成校正系统时钟的工作。

    基于GPSD综合校时方案是一种优势互补的校时方式。这种方式继承了NMEA串行校时方式可以获取时间信息的优势,同时利用了PPS脉冲校时延时估计误差小、精度高的特点,是一种简便有效的校时方案。
    2 系统设计实现
    2.1 硬件平台
    GPSD综合校时方案需要的硬件设备分为三个部分:GPS天线、GPS接收器和与GPS接收器连接的计算机,其相应的功能和应用如下:
    (1)GPS天线用于接收GPS信号。本文采用的是磁吸式GPS天线,使用时要水平放置,最好置于开阔地,如天窗、窗台、阳台等;
    (2)GPS接收器由电源、GPS接收和电平转换三个模块构成如图2所示。GPS接收模块采用JRC(Japan Radio Company)设计的G591芯片,该芯片支持多达210 PRN通道,输出数据为NMEA0183协议的串行数据,波特率为9 600 b/s,适用于各种相关开发。在本设计中,G591主要用来获取时间信息和PPS信号,不涉及定位导航;电源模块采用的是AMS(Advanced Monolithie Systems)设计的AMS1117-3.3芯片,该芯片输出电压为3.3 V,最大输出电流为1 A,用来给G591和MAX232供电;电平转换模块主要采用MAXIM公司设计的MAX232芯片,该芯片负责把G591输出的CMOS电平转换成RS 232电平,供串口读取。

    (3)计算机设备用于处理GPS数据,要求支持串口和网口等设备,以实现GPS数据接收和校时输出。
    硬件平台搭建好了之后,本文对PPS信号和NMEA0183串行数据进行了相应的调试。对PPS信号的调试采用的是硬件方式,使用示波器来观察GPS接收器是否有秒脉冲信号输出,若天线和接收器工作正常,会检测到PPS端有脉宽为100 ms的秒脉冲输出;对NMEA数据的调试采用的是软件方式,使用Windows操作系统自带的超级终端或Linux操作系统的minicom等工具来读取串口,检测数据是否正常,正确的输出结果是NME A0183串行数据。
    若由于天线或气象原因,G591模块没有接收到信号,则不会产生PPS信号,同时NMEA0183语句中的GPRMC语句的标志位也会变成无效。
    2.2 软件平台
    2.2.1 安装过程
    本文使用的是Ubuntu 11.04操作系统,内核版本是2.6.38;需要的软件包有setserial,gpsd,gpsd-cli-ents,python-gps,ntp。在终端中使用Ubuntu自带的apt-get命令安装这些软件包,然后分别作出相应的设置:
    (1)setserial的版本是2.17,该软件是用来对串口进行相应的设置。为了能够让串口识别PPS信号,要对setserial的配置文件修改。在autoserial.conf中对接收GPS数据的串口添加low_latency关键字。
    (2)gpsd的版本是2.95。安装完成后,使用dpkgreconfigure命令要对gpsd重新进行配置,使其能够开机自动运行,读取串口数据。此外gpsd的调试方法也十分简便。如果放在后台执行,可以通过系统日志文件查看其工作状况;gpsd也可以在前台运行,通过进入调试模式来检查时间信息和PPS信号的捕获情况,详见gpsd的使用说明。
    (3)ntp的版本是4.2.6。安装完成后,要对NTP的配置文件ntp.conf进行修改。NTP服务器的正确配置决定了最终的时间同步结果。本设计选用的时间服务器只有GPS时钟源,具体配置如下:

    Linux操作系统从2.6.34版本开始支持PPS中断源,而本文采用的方案是通过共享内存的方式传递时间信息,会与PPS中断源发生冲突,所以要禁止掉内核响应PPS。127.127.28.1对应于NTP定义的一个内存段地址,gpsd进程就是通过这个地址向NTP传递时间信息。
    2.2.2 结果
    NTP服务器安装后的调试工作可以通过参照系统和NTP的日志文件,以及查看串口状态等操作来进行。本文总结了NTP服务器正常工作的必要条件:正确的配置、可用的网络、有效的GPS信号、没有其他进程占据GPS时钟源使用的串口。当NTP服务器正常工作时,使用其自带的ntpq程序可以查看NTP的工作状态,即校时的效果。如果GPS设备正常工作,NTP服务器几秒钟后就能锁定GPS时钟源,输出结果如下所示:

    3 测试与分析
    3.1 对照实验
    要衡量校时系统的好坏,偏移量(offset)和抖动(jitter)是重要的参考指标。本文为验证GPS校时的有效性和可行性设计了对照实验。实验内容是测试一台计算机分别采用网络校时、串行校时以及基于GPSD的综合校时三种方式的校时效果。网络校时采用的服务器为国家授时中心的NTP服务器,地址是:210.72.154.44;串行校时只需要向NTP配置文件中添加server 127.127.28.0;
    通过编写shell脚本程序实时记录偏移量和抖动的情况。shell脚本程序主要功能是每16 s执行一次“ntpq-p”命令,将偏移量和抖动的结果输出到一个文件。

    计算机设备通过互联网与网络时间服务器进行同步的结果,如图3所示,实验时间为24 h。从图中可以看出经过约7 h的锁定过程,NTP软件通过网络时间服务器将系统时钟的偏移量从约80 ms稳定到10 ms以下,抖动通常能稳定在20 ms以下,但部分时段也能够达到50 ms以上。
    NTP支持的NMEA串行方式的校时结果如图4所示,实验时间为24 h。可以看出,该方案的时钟偏移量和抖动在几十毫秒的范围内变化很快,NTP难以将时钟稳定到一个更小的范围。

    采用基于GPSD综合方式的校时锁定过程如图5所示,实验时间为8 h。该过程持续了近8 h,时钟偏移从-18 ms稳定到10μs左右,而抖动从4 ms稳定到10μs以下。

    采用基于GPSD综合方式的校时稳定过程如图6所示,实验时间为24 h。可以看出,该方案的时钟偏移和抖动明显优于前两种方案,偏移量通常低于30μs,抖动也不超过50μs。这期间,从大约14 h开始偏移量恒为49μs,抖动恒为0μs,并持续了约3 h;之后偏移和抖动又分别从-230μs和60μs逐渐稳定到10μs以下。这种现象的原因是GPS信号不好,GPSD不再更新时间信息,使得NTP处于等待状态造成的。当3 h之后GPS信号再次有效时,校时系统自动开始重新锁定,无需人工干预。参考相关实验结果,证明了本实验结果的正确性。

    3.2 数据分析
    表2对三种校时结果数据进行了统计分析。结合图表分析可以看出,使用网络时间服务器,虽然校时工作较为稳定,但精度较低,维持在几个到几十个毫秒,主要的原因是网络传输延时的不确定性;采用单一的NMEA0183串行数据进行校时,效果并不理想,抖动太大,稳定性差,主要的原因是硬件资源分配过程中存在的随机性,使得NMEA串行数据的处理速度有随机偏差;本文采用的NMEA和PPS综合校时方案取得了较为理想的效果。授时精度可达微秒级,比上述两种方式提高了至少两个数量级。这种方式充分发挥了脉冲校时精确度高的特点,又保留了串行校时的时间信息,实现了优势互补。

    4 结语
    经过多次实验反复验证,本文采用的基于GPSD综合校时方案是一种行之有效的高精度校时方案,不仅实现了单机的精确校时,也可以通过网络提供NTP服务;相比于Linux PPS高精度校时方法,该方案操作简单,可扩展性好,校时精度同样可以达到微秒量级,能够满足大部分天文观测设备的校时需要。

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北斗ntp时间服务器