电子时钟显示屏,时间同步显示,GPS时钟系统
电子时钟显示屏,时间同步显示,GPS时钟系统
京准电子科技官微——ahjzsz
医院时钟系统主要为全医院提供提供统一的准确时间，其主要作用是为整个医院的计算机系统及呼叫系统、BA系统、手术室控制系统以及其它弱电子系统提供标准的时间源；精确统一的时间标准可以给护士站的工作人员对特护病人，重症观察患者提供及时、精确的护理时间参考，如麻醉室、手术室、输液室、供氧呼吸系统等；有了数字型网络子母钟系统以后就不再需要人工看表来计时了，网络子母钟系统自带的正计时和倒计时、温度湿度显示功能能提供精确的数据参考，考虑的大型医院的战备应用，在医院的人防工程中设置网络子母钟系统也可以保证战时医院的各部门协调统一运作。采用NTP网络时间协议的网络母钟还可以给全院所有局域网内计算机提供统一的时间参考，考勤、财务中心、库房等关键部门都可以获得精确、统一的时间源，为医院的数字化管理提供精确时间保证。各办公室内及其它通道内的时钟可以为工作人员和患者提供准确的时间信息；也可以为其它系统（监控、消防等）提供的时钟信息为整个医院大楼弱电运行提供了标准时间，保证整个医院大楼弱电运行的实时准确。
系统构成:
采用GPS北斗网络母钟、子钟、集中管理软件和网络交换机构成，通过局域网络给医院的各个重要地方提供时间信息。给手术室提供倒计时正计时温度湿度标准时间等。
因此,在医院内重要区域提供一套可靠、经济和有效，能够提供一个统一的、标准的全院时间的子母钟系统对医院的数字化管理和医院各部门的统一协调意义重大。
2.2 设计指导思想
本系统选用北京华人开创科技发展有限公司的时钟系统，并保证在设计中：
1) 认真贯彻执行国家已颁布实施的有关“规范”、“标准”，使设计不偏离规范化和标准化的轨道，从而保证设计的水平和质量。
2) 系统设计应本着“可靠、实用、先进、经济”的原则进行。
3) 在满足功能需求的前提下努力降低工程造价和维护费用。
4) 系统操作简便、可靠，便于扩展和维护，软件具有提升能力。
5) 系统满足现场条件和环境，有较强的抗高温、高湿、台风、电磁干扰能力和防雷、防雨、防尘能力。
3 设计依据
时钟系统的实施必须遵循国家有关技术标准，并结合应用场所的特殊功能要求来进行，我司提出的系统设计方案正是遵循了上述原则，经深入调研而形成的，其具体设计依据如下：
n 时钟系统的设计生产符合ISO9000标准。
n 设备及配件符合各行业相关标准和有关国家标准。
n 符合业主需要及领导的相关要求。
4 设计区域
重要地区应包括以下地方，但不仅限于以下地方：
4.1楼道
4.2大厅
4.3候诊区
4.4值班室、控制室、手术室。
4.5人防区域
4.6会议室
4.7护士站
4.8其他人员流动并需用统一时间的空间
5.优化建议
5.1 卫星网络母钟与数字网络子钟通过交换机采用局域网络传输，网线相对于其它总线方式有如下优点：
●通讯速度快，也是使用最普遍的形式。
●通讯质量稳定，不容易受到外界干扰。
●如果用户已经有局域网等网络可以不用重新铺设网络，利用现有网络组网
5.2 控制计算机可以通过卫星网络母钟的网口授时，也可以直接通过控制计算机与接口扩展单元的RS232/485接口直接获取标准时间信息。
5.3建议采用主备母钟内置接收机的方式接收GPS和我国北斗卫星二合一时间信号互为备份，不建议采取单GPS系统和传统的GPS接收机+母钟的接收方式。
下表列出了传统RS-485总线与以太网络的性能比较。
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特性 |
RS-485 总线 |
以太网络 |
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拓朴结构 |
总线拓朴 |
分布式拓扑 |
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传输介质 |
双绞线 |
屏蔽双绞线 |
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硬件成本 |
很低 |
每个节点成本增加大约 30 元 |
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总线利用率 |
低 |
高 |
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网络特性 |
单主结构 |
多点结构 |
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数据传输率 |
低 |
最高可达10M/100M/1000Mbps |
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通讯失败率 |
很高 |
极低 |
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节点错误的影响 |
故障节点有可能导致整个网络瘫痪 |
故障节点对整个网络无影响 |
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通讯距离 |
<1.2Km |
通过中继器可超过1.5km |
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网络调试 |
容易 |
简单的计算机操作技术即可 |
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开发难度 |
容易 |
需要一定的网络时间技术基础 |
|
后期维护成本 |
较高 |
很低 |
综合上表得出传统RS485总线的弊端：
1）升级扩容难。每增加一个新的节点需要同时增加线路，及对应母钟的端口，导致系统扩容升级困难；
2）难于管理。基于RS485的模拟子母钟系统，工程实施复杂，叠加的设备太多，导致出现故障率增大。且很难实现优有效管理；
3）标准化差。RS485模拟子母钟系统大量采用私有技术，不可靠，标准化差，与其他系统及厂商设备融合困难。
故而网络化方案才是最终的首选：
根据以上分析、比较，数字网络方案比较合理，具有较多的优势；另外，考虑系统将来的升级扩展能力、维护、管理方式，局域网络的优势更加明显，可以优先考虑。
6.时钟系统总体结构描述
本时钟系统具有以下特点：
6.1 主备母钟智能倒换。
2台钟对外接口直接相连，通过专用主备连接通信电缆随时交换信息，在主设备（输出时码设备）出现故障的情况下，自动倒换到备用设备。倒换时间小于50ms。
6.2 数字网络子钟采用恒流驱动。
国内独家把LED恒流驱动电源技术引用到时钟系统的厂家,大大延长LED发光管的寿命.
6.3 时钟控制管理软件可实现对子钟的精确到码段故障的监控和亮度调节。
时钟控制管理软件对子钟每一个显示码段的状态监控,并可实现对子钟的亮度调节.
6.5 接口兼容性强，包含当前所有主流授时接口。
不需要任何时码分配设备就可以提供国内外所有授时接口，如：NTP/SNTP、1588PTP、PPS、PPM、PPH、B码、串口RS232/485/422等所有接口的要求。
6.6 精确计时显示
手术室和其它需要精确计时的地方可以通过网络与卫星网络时钟相连，时钟显示屏幕可精确计量正计、倒计的时长。
7.时钟系统总体方案描述
医院网络子母钟系统采用集中控制与调整，同步传输分散显示的集散式控制方式，由GPS天线及馈线、主备高稳网络母钟、接口扩展单元、时钟网管监控系统、数字式子钟、网络传输通道、接口设备和电源组成。
时钟系统中的中心母钟为双主机时钟装置，其中一个作为系统时间信号的主要来源，另一个作为整个时钟系统的热备份，以备紧急故障时自动启用。母钟显示板上可显示年、月、日、时、分、秒时间信息和当前的卫星颗数。时钟系统由2台高稳网络母钟、GPS接收天线、接口扩展单元、网络管理软件等构成；两台高稳网络母钟构成主备用方式，主备工作钟能自动调整时间。
卫星母钟的网络接口一方面驱动本地数字网络子钟，另一方面同时向BA系统系统、手术控制系统、吸氧计费系统、楼宇自控系统、火灾报警系统、安防系统、停车场收费管理系统、呼叫信息显示系统、公共广播系统、内部调度通讯系统、计算机网络等其他子系统的服务器提供标准时钟信号。
数字网络子钟设于楼道、大厅、候诊区、值班室、控制室、手术室、人防区域、会议室、护士站、其他人员流动并需用统一时间的空间等有关地点。
时钟系统结构如图所示：
图中系统结构
时钟系统的参考信息由主备网络母钟提供，母钟输出标准的时间信息到通信网络核心交换机上，接口扩展单元（接口扩展单元可提供5路RS485/422信号、5路网络时间信号）通过网络时间信号同步数字子钟，并且每条链路上都具有不少于100个子钟的驱动能力，方便整个系统扩容。剩余RS485/422接口可根据业主实际需求为新增的子钟或者其它系统提供时码信号扩展。控制计算机可以完全控制和检测所有时钟的运行状态。如果院内的ＢＡ系统、手术室控制系统、和呼叫系统等不能通过局域网接收标准时间信号，也可以通过通讯控制器的扩展接口（可扩展RS232/485/422等接口，其它特殊接口可以定做）来实现对上述系统的校时，也可以在最大程度上满足不同系统，不同接口方式的授时需求。
8弱电中心母钟系统描述
弱电中心母钟系统设备主要包括：GPS天线、主备稳定网络母钟、子钟、时钟系统接口扩展单元、系统网管、机架线缆等。
卫星网络母钟内置恒温晶振守时单元，同时接收外部GPS和北斗二合一卫星时间信号和秒脉冲信号作为主参考信号，母钟输出也可接接口扩展单元。
对于网管系统与母钟相联的结构，这种系统结构的好处是系统结构清晰，母钟通信负荷小，内部处理器专注时码信息处理，以获得更好的时间稳定度；时钟网管系统不依赖于母钟，母钟出现故障网管系统仍然可以正常工作。
8.1 GPS接收天线
GPS接收天线部分位于主控中心的前端，用于为GPS接收机提供信号，从而使一级网络母钟获得高精度时间参考，为医院时钟系统提供准确的时间信息；
n GPS接收天线部分包括GPS信号接收天线及其天线馈线、及它们相关的避雷和接地措施；
n GPS天线主要性能如下：
8.1.1天线
中心频率：1575.42MHz±3 MHz
电压驻波比：1.5:1
带宽： ±5 MHz
阻抗：50 ohm
最高增益：＞3dBic ，基于7×7cm 地平面
增益范围：＞-4dBic ，–90°＜0＜+90°，over 75%
Volume
天线极化：RHCP
8.1.2放大器/滤波器
放大器增益 (不含电缆)： 28 dB,45 dB,55 dB 典型
噪声系数：1.5dB
滤波器带外衰减 (f0=1575.42 MHZ)：
7dB
最小 f0+/-20MHZ
20dB
最小f0+/-50MHZ
30dB
最小f0+/-100MHZ
输出电压驻波比：＜2.0
直流电压：3V , 5V, 3V to 5V
直流电流：5mA，10mA， 22mA Max
8.1.3结构
重量：＜140(克)gram
外型尺寸：Ø96×126mm；
电缆： RG58 8 to 100 m
连接器型号： SMA/SMB/SMC/BNC/FME/TNC/MCX /MMCX
固定方式：螺纹(M24×1.5)连接；
外壳颜色：白
8.1.4环境
工作温度：-40℃~+85℃
振动：1g(0-p)10~50~10Hz 每轴
湿度：95%~100%RH
防水：100%
医院数字网络时钟系统
系统构成：GPS网络中心母钟+交换机+各医疗场所子钟
子钟位置：医院ICU、CCU、DSA、手术室、影像中心、急诊、抢救室、血透室、麻醉室、苏醒室、观察室、病房护士站、挂号、门诊、收费、发药、抽血、检查、报告厅、候诊区、通道、病区及其他人员流动并需要统一时间的等医疗场所。
1、系统概述：
安徽京准HR系列数字子母钟系统主要为医院提供准确、标准的时间，系统采用GPS与北斗卫星导航定位系统中的时标信号作为标准时间源对母钟的时钟信号源进行校准，向医疗场所的时钟及局域网内的计算机提供准确的时钟信号，监视所有时钟的工作状态，从而使网络和每个有安装该子钟的位置均能显示与卫星时间信号保持一致的北京时间。
（1）同步校对
中心母钟作为基础主时钟设备, 应能自动接收GPS传送来的标准时间信号，校准中心母钟自身的时间精度，产生精确的标准时间信号，通过传输通道向各子钟传送；
（2）时间显示
中心母钟应按年、月、日、星期、时：分：秒格式显示时间。指针式子钟为时：分显示，数显式子钟为时：分：秒显示；日历数显式子钟为年、月、日、星期、时、分、秒显示。
（3）网络授时
提供一台带主备冗余电源且可输出多路NTP 10/100自适应以太网输出接口的NTP时间服务器.
（4）系统监控功能
系统应分别对时钟设备进行监控。具备自诊断功能，可进行一般性管理、故障管理、安全管理。
2、发展趋势
时钟系统，过去常称为子母钟，由一台母钟带若干子钟，使所有子钟的时间与母钟的时间一致。过去的子母钟一般是母钟发送驱动脉冲，直接驱动子钟的马达从而实现母钟与子钟时间的同步。随着通信技术的发展，现在的子母钟大多都以通信方式实现子钟与母钟的时间同步，并且由于使用了通信方式，不但使系统能同步子钟时间，还可以同步系统内其他需要时间同步的设备，从而扩充了子母钟的功能，因此叫时钟系统更为贴切。
2006年，智能建筑设计标准GB/T50314-2006 9.2.13 明确提出对手术时钟的宜具有显示当前、手术、麻醉时间；显示手术室内温、湿度等参数。
JCI是国际医疗卫生机构认证联合委员会(Joint Commission on Accreditation of Healthcare Organizations 简称JCAHO)用于对美国以外的医疗机构进行认证的附属机构。
JCI由医疗、护理、行政管理和公共政策等方面的国际专家组成，他们分别来自西欧、中东、拉丁美洲及中美洲、亚太地区、北美、中欧、东欧以及非洲。
目前JCI已经给世界40多个国家的公立、私立医疗卫生机构和政府部门进行了指导和评审，13个国家(包括中国)的78个医疗机构通过了国际JCI认证。JCI认证中明确规定，医院信息化系统中必须有时钟系统，是通过认证的硬性条件。
中华人民共和国行业标准“医疗建筑电气设计规范----JGJ312-2013”中第“11.11.4”规定：在挂号，门诊、收费、发药、抽血、检查、去报告、候诊区、手术室、各科室、通道、病区等处宜安装显示子钟。第一次在官方权威的行业标准中明确提出时钟系统的作用及设计安装位置。
在医疗信息化和自动化的改革中，特别是HIS系统的应用推广以来，各数据服务器之间的时钟同步重要性进一步凸（服务器之间时钟不同步导致数据丢包）。可以说时钟系统在医院智能化中的作用已经由之前单纯的子母钟演变为医院智能化时钟同步基准，是医院智能化建设中必不可少的一个重要重要组成部分。
3、系统采用网络时间同步技术：
网络时间同步技术是基于NTP/SNTP标准的低功耗网络时间协议，根据这个协议规定的技术是一种长距离、低功耗的局域网络通信技术。即在母钟（校时器）系统传输同步信号的状态下，区域内众多子钟（显示器）对该信号进行同步接收，通过网络方式的通信及处理，使各子钟显示完全一致的时间，从根本上解决了办公大楼内各个时间不同步的现状。各在线设备直接接收机房中心母钟时间同步系统信号且能自动消除累计误差。所有的网络数字子钟、管理计算机、时钟网管监控系统、其它弱电系统均通过网络获取标准时间。
时钟管理系统通过网络与子钟连接，实现时钟系统的安全管理、告警管理、日志管理、故障管理、配置管理、状态管理、远程管理。中心母钟通过网络交换机统一网络数字子钟时间。网络数字子钟可以通过与网络连接，将故障（例如，码段故障）向上反映，通过网络交换机反映至时钟管理系统，时钟管理系统自动生成日志。所有局域网内计算机系统可以接收母钟的标准时间实现整个计算机网络时钟同步。
4、网络时间同步显示系统组成：
安徽京准时钟系统方案可以通过最简洁，经济的办法实现医院时间同步，如医院的BA系统，呼叫系统、手术室控制系统、计算机网络以及其它需要标准时间参考的系统预留有时钟接收功能，并且都在一个局域网内，则可以通过网络输出接口箱由给这些系统授时，该方案的好处是可以支持不同操作系统的设备接收同样的时间标准而且不需要增加设备。
各在线设备从中心母钟获取时间源，中心母钟均内置高稳OCXO,如时间源异常或中断，主备母钟自动切换到依靠OCXO高精度自走时时间，可以保证NTP获取的时间精度，对外授时不中断，当时间源恢复时，系统自动切换到当前时间源作为标准参考。NTP时间服务器可以通过LCD显示年月日、星期、时分秒等信息。
每个子钟都有一个独立的IP地址，通过软件设置可以更改IP,子钟通过出厂预先设置（也可以出厂后修改）授时服务器IP,每间隔1分钟或者5分钟（间隔时间可自由设定）向服务器发出授时申请，NTP服务器接收到授时申请后发出应答时间包，子钟接收到应答时间包并自动计算网络延时误差即完成一次授时。
其它系统管理服务器、需要接收标准时间的所有计算机，均可通过操作系统自带的授时设置窗口，把授时服务器地址指向NTP服务器IP,即可完成自动授时过程。计算机的授时时间间隔操作系统默认为每周更新一次，也可以通过修改注册表来调整授时间隔。
标准时间同步显示时钟系统组成由卫星信号接收模块、CPU单片机处理器、NTP网络处理模块、以及标准时间显示模块四部分组成。