СТАНЦИЯ СИНХРОНИЗАЦИИ ВРЕМЕНИ

Техническое решение относится к области синхронизации средств индикации времени по радиоканалу и может быть использовано в системах единого времени, в которых осуществлена передача сигналов времени для синхронизации территориально разнесенных средств индикации времени.
Известна (US, патент 3756012) система синхронизации часов, содержащая эталонные часы с эталонной мерой частоты и формирователем шкалы времени, средства для передачи сигналов эталонных часов по радиоканалу, группу удаленных часов, каждые из которых включают радиоприемник сигналов эталонных часов, опорный генератор, формирователь шкалы времени и средства сравнения принятых по радиоканалу и местных сигналов времени с целью определения рассогласования временных шкал.
Известно (SU, авторское свидетельство 200568) устройство для синхронизации часов по радиоканалу, содержащее, по меньшей мере, одни ведущие часы и группу удаленных часов, в котором каждые ведущие часы включают меру частоты и хранитель времени, радиопередатчик и формирователь частотно-стабилизированного и импульсного сигнала времени. Каждые из удаленных часов содержат последовательно соединенные радиоприемник и счетчик, последовательно соединенные фазовращатель и регистратор временного параметра, причем мера частоты подключена через фазовращатель к хранителю времени и непосредственно к счетчику, соединенному с хранителем времени, и регистратору временного параметра, связанному с радиоприемником. При этом одни из удаленных часов (центральные часы) снабжены последовательно соединенными между собой коммутатором, вычислительным блоком и вспомогательными каналами связи, вычислительный блок связан с выходом регистратора временного параметра, а коммутатор через вспомогательные каналы связи соединен с группой удаленных часов.
Известна (RU, патент 99202) установка синхронизации времени, содержащая базовую станцию, выполненную на базе центрального процессора с возможностью точной установки времени, антенну ГЛОНАСС/GPS, усилительно-распределительное устройство, источник электрического питания и коммутатор подключения потребителей, причем антенна ГЛОНАСС/GPS подключена к первому входу базовой станции, первый выход базовой станции соединен с коммутатором, выполненным с возможностью подключения, по меньшей мере, одного компьютера потребителя, второй выход базовой станции подключен к входу усилительно-распределительного устройства, выход которого выполнен с возможностью подключения к, по меньшей мере, одним вторичным часам, при этом источник питания подключен ко второму входу базовой станции. Предпочтительно первый выход базовой станции выполнен с возможностью подключения к входу персонального компьютера и/или к входу промышленного компьютера. Коммутатор преимущественно выполнен с возможностью распределения поступающего от базовой станции сигнала. Установка может дополнительно содержать нетбук, подключенный к базовой станции.
Данный источник информации в дальнейшем использован в качестве ближайшего аналога.
Недостатком выше приведенных технических решений следует признать их недостаточную точность синхронизации, особенно для часов, входящих в состав различных независимых друг от друга систем синхронизации, обусловленную возможными ошибками в установке времени центральных часов каждой независимой системы.
Техническая задача, на решение которой направлена разработанная конструкция, состоит в разработке усовершенствованного устройства синхронизации времени.
Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции, состоит в повышении точности синхронизации часов, входящих в различные системы синхронизации.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать станцию синхронизации времени разработанной конструкции. Разработанная станция синхронизации времени содержит центральный процессор, к входам которого подключены модуль первичных часов и панель управления, модуль индикации, приемник радиосигналов ГЛОНАСС/GPS с приемной антенной, и/или приемник альтернативных радиосигналов, являющихся эталонными сигналами частоты и времени (ЭСЧВ), с приемной антенной, а также модуль питания, подключенный ко всем энергопотребляющим компонентам станции. Станция может дополнительно содержать модуль управления вторичными часами, подключенный к блоку питания и центральному процессору, и/или модуль синхронизации сети, подключенный к центральному процессору, и/или модуль управления электронными табло, формирующий информационные сообщения о времени и дате, а также климатических параметрах окружающей среды, подключенный к центральному процессору, и/или модуль бесперебойного питания, подключенный к модулю питания, и/или модуль стандартных портов/интерфейсов, позволяющий обеспечить трансляцию шкалы времени локальным потребителям, поддерживающим стандартные интерфейсы RS-232, и/или RS-422, и/или RS-485, и/или USB, и/или модуль управления нагрузкой, позволяющим контролировать работу исполнительных устройств по командам в ручном режиме или автоматически в соответствии с алгоритмом, хранящимся в оперативной памяти центрального процессора, и/или модуль контроля несанкционированного доступа, и/или модуль синхронизации сети, поддерживающий протоколы сетевой синхронизации типа NTP (SNTP), и/или IRIG, и/или AFNOR, и/или PPS, и/или РТРЛЕЕЕ 1588-2008, и/или DAYTIME, и/или TIME.
В наиболее предпочтительном варианте реализации модуль первичных часов представляет собой электронное устройство или микросхему, обеспечивающие формирование шкалы времени (секунда, минута, час, сутки, месяц, год), частоту опорных сигналов которых задает высокостабильный кварцевый резонатор (генератор).
Обычно панель управления представляет собой совокупность элементов управления, например, кнопок, переключателей, выключателей, клавиатуры, а также элементов индикации, например, светодиодов, малогабаритных электрических или газонаполненных ламп.
Модуль индикации может быть выполнен в виде жидкокристаллического или светодиодного индикатора и схемы управления индикатором.
Модуль управления вторичными часами предпочтительно представляет собой контроллер с выходом повышенной мощности, подключенный к цепи защиты от перегрузок по току и обеспечивающий трансляцию на вторичные часы информации о времени и дате в требуемом формате данных.
Модуль синхронизации сети обычно представляет собой одноплатный компьютер, обеспечивающий формирование пакетов данных о времени и дате на клиентские компьютеры и серверы сети.
Модуль управления электронными табло предпочтительно выполнен на базе микропроцессора и обеспечивает трансляцию на электронные табло информации о времени, дате, а также климатических параметрах в требуемом формате данных.
Модуль управления нагрузкой преимущественно представляет собой электронное устройство, формирующее сигналы управления внешними исполнительными устройствами или устройствами оповещения (например, звукового или светового) в ручном или автоматическом режиме в соответствии с расписанием или алгоритмом работы, хранящимися в памяти центрального процессора.
Модуль контроля несанкционированного доступа может быть выполнен в виде контроллера, входы которого подключены к датчикам, обеспечивающим трансляцию извещений о несанкционированном вскрытии корпуса изделия или изменениях настроек и режимов работы изделия, и оперативной энергонезависимой памяти, внутренней (реализованной на ячейках памяти контроллера) или внешней, обеспечивающей архивирование извещений (событий).
Однако возможно использование указанных модулей в других вариантах реализации.
Станция синхронизации времени (ССВ) предназначена для формирования, хранения и отображения шкалы локального времени, синхронизированной со шкалой координированного времени (эталонной шкалой). В качестве эталонной шкалы может быть принята шкала всемирного координированного времени UTC или шкала координированного времени Российской Федерации UTC (SU).
Станция временной синхронизации выполнена с возможностью приема следующих эталонных сигналов частоты и времени (ЭСЧВ):
- формируемых на базе национальной шкалы координированного времени Российской Федерации UTC (SU) и передаваемых по каналам:
спутниковой системы ГЛОНАСС;
радиостанций государственной службы времени, частоты и определения параметров вращения Земли РФ (ГСВЧ);
телевидения;
сети звукового вещания;
- или/и сигналов, формируемых на базе шкалы всемирного координированного времени UTC и передаваемые через спутниковую систему GPS (NAVSTAR).
Основу станции составляют модуль первичных часов и центральный процессор.
Модуль первичных часов формирует внутреннюю шкалу времени ССВ.
Центральный процессор синхронизирует шкалу времени с UTC (SU) или UTC по принимаемым ЭСЧВ и передает информацию о текущем времени и дате на модуль индикации.
Панель управления позволяет выполнять настройки и контролировать функционирование ССВ.
Модуль питания предназначен для электропитания функциональных модулей ССВ.
Структурная схема ССВ представлена на рисунке.
В состав ССВ могут дополнительно быть введены модуль управления вторичными часами, предназначенный для формирования импульсов управления (минутных или секундных) ходом электромеханических часов; модуль синхронизации сети, позволяющий реализовывать задачи синхронизации компьютерных сетей по стандартным протоколам, в частности, NTP или другим. Использование модуля синхронизации сети позволяет добиться синхронизации процессов и процедур, реализуемых программными и аппаратными компонентами в сложных технических системах, например, информационных, телекоммуникационных и банковских сетях, автоматизированных системах управления и т.д.
Дополнительно или вместо модуля управления вторичными часами в состав станции может быть введен модуль управления электронными табло, формирующий информационные сообщения о времени и дате, а также о климатических параметрах окружающей среды внутри помещений или снаружи.
Введение модуля бесперебойного питания позволяет обеспечить функционирование ССВ в случае пропадания централизованного электропитания на время восстановительных работ. В качестве аварийного источника электропитания служит аккумуляторная батарея.
Введение в ССВ дополнительного модуля стандартных портов/интерфейсов обеспечивает трансляцию шкалы времени локальным потребителям, поддерживающим стандартные интерфейсы RS-232, RS-422, RS-485 или USB. Использование указанного модуля позволяет расширить перечень сопрягаемых устройств потребителей, а также осуществлять дистанционный контроль функционирования ССВ.
Дополнительное введение в ССВ модуля управления нагрузкой позволяет контролировать работу исполнительных (электронных, электрических или электромеханических) устройств по командам в ручном режиме или автоматически в соответствии с расписанием или алгоритмом, хранящимся в оперативной памяти центрального процессора.
Дополнительное введение в состав ССВ модуля контроля несанкционированного доступа позволяет регистрировать соответствующие события и оповещать уполномоченного пользователя.
В базовом варианте станция синхронизации времени работает следующим образом.
Модуль первичных часов формирует внутреннюю шкалу времени, стабильность которой обеспечивается высокостабильным опорным генератором, и передает ее центральному процессору.
Центральный процессор корректирует шкалу времени и транслирует информацию о времени и дате на модуль индикации.
Коррекция внутренней шкалы времени происходит за счет приема, обработки и анализа ЭСЧВ, поступающих от систем ГЛОНАСС или GPS, специализированных радиостанций ГСВЧ, сетей телевидения и звукового вещания.
Прием и обработку ЭСЧВ, выполняют приемные антенны и приемники ГЛОНАСС/GPS или приемные антенны и приемники альтернативных ЭСЧВ, например, сигналов специализированных радиостанций РБУ или РТЗ, сигналов радиостанций «Маяк» или «Радио России», сигналов телевизионного канала ОРТ.
Коррекция внутренней шкалы обеспечивает ее высокоточную синхронизацию с координированной шкалой времени Российской Федерации UTC (SU) или со шкалой всемирного координированного времени UTC.
Информация о текущем времени и дате отображается модулем индикации.
Панель управления позволяет осуществлять настройки и управлять режимами работы станции синхронизации времени.
Модуль питания обеспечивает стабилизированное электропитание всех компонентов станции.
Применение разработанной станции позволяет повысить точность синхронизации часов, входящих в различные системы синхронизации.