專利名稱：一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器的制作方法
技術領域：
—種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器技術領域[0001]本實用新型屬于電子器件技術領域，涉及一種時鐘服務器，特別是涉及一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器。
背景技術：
[0002]隨著電力系統(tǒng)中自動化設備及監(jiān)控系統(tǒng)的日益復雜，為電力系統(tǒng)提供足夠精度的同步時鐘信號成為了提高設備運行穩(wěn)健度和監(jiān)控系統(tǒng)準確度的關鍵因素?，F(xiàn)有技術中常采用一種基于GPS/北斗系統(tǒng)雙授時源同步的守時時鐘電路，該電路可以對授時源時鐘信號進行有效跟蹤。在衛(wèi)星及守時時鐘電路時鐘信號的基礎上，利用時間間隔測量技術可以獲得一種高穩(wěn)定度晶振的本地時鐘服務器，這種時鐘服務器可在一定時間內保持較高的精度。[0003]而隨著智能電網建設在國內的展開，電網內也迫切需要一種統(tǒng)一的、高精度的時鐘同步裝置，用以為網內各種測量裝置的測量和計算提供可靠的時間參數(shù)。現(xiàn)有技術中，有一種采用以GPS、北斗以及其他可能輸入方式分別作為裝置的主備輸入，使用IEEE1588協(xié)議的網絡輸出作為主要輸出方式的時鐘服務器；該時鐘服務器的輸入板由衛(wèi)星導航OEM接收板、FPGA解碼芯片、單片機芯片構成，輸出板由FPGA的IP核實現(xiàn)包文封裝，物理層芯片 DP83640實現(xiàn)網絡接口。[0004]目前，無論通信行業(yè)還是電力行業(yè)，基于GPS、BD衛(wèi)星的多源授時系統(tǒng)已經廣泛應用。但隨著通信行業(yè)和電力行業(yè)的發(fā)展，以及生產生活水平的提高，跨行業(yè)的各種業(yè)務也越來越多，以往的僅單獨應用在一個行業(yè)的時鐘就無法滿足跨行業(yè)業(yè)務的時鐘同步需求，故急需一種能同時應用于電力行業(yè)和通信行業(yè)，且保證通信和電網的安全可靠運行的統(tǒng)一的時鐘裝置。實用新型內容[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，該時鐘服務器適用于不同類型系統(tǒng)。[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本實用新型提供一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器。[0007]—種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，所述基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器包括用于接收外部時鐘源信號的外部時鐘源單元；所述外部時鐘源單元包括GPS時鐘源、北斗衛(wèi)星時鐘源、PTP時鐘源、IRIG-B時鐘源、TOD時鐘源、IPPS時鐘源、以及1PPS+T0D 時鐘源；與所述外部時鐘源單元相連，用于調整外部時鐘源信號與自身內部時鐘基準精確同步并輸出時鐘基準信號的主處理單元；與所述主處理單元相連，用于將所述時鐘基準信號輸出至外部的授時信號接口單元。[0008]優(yōu)選地，所述主處理單元還包括用于提供內部時鐘基準的銣原子鐘。[0009]優(yōu)選地，所述主處理單元包括用于處理各種信號數(shù)據(jù)的高性能處理模塊，所述高性能處理模塊分別與所述外部時鐘源單元和授時信號接口單元相連。[0010]優(yōu)選地，所述高性能處理模塊為嵌入式處理器。[0011]優(yōu)選地，所述主處理單元還包括用于將所述時鐘服務器的各種狀態(tài)信息通過 IEC61850協(xié)議發(fā)布到后臺的網絡處理模塊；[0012]優(yōu)選地，所述授時信號接口單元包括PPS/PPM/PPX脈沖信號輸出接口、NTP/SNTP/ PTP信號輸出接口、IRIG-B信號輸出接口、串行時間報文輸出接口。[0013]如上所述，本實用新型所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，具有以下有益效果[0014]本實用新型所述的時鐘服務器有多種模式的外部輸入時鐘源，其中包括GPS、北斗衛(wèi)星、IRIG-B碼、PTP網絡、1PPS+T0D等多種信號源，其中1PPS+T0D為電信、移動系統(tǒng)常用信號，而IRIG-B為電力系統(tǒng)常用信號，本時鐘服務器將兩大系統(tǒng)的信號結合到一起，使其可以適用在不同的系統(tǒng)中。


[0015]圖I顯示為本實用新型所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器的結構示意圖。[0016]元件標號說明[0017]I外部時鐘源單元[0018]11GPS時鐘源[0019]12北斗衛(wèi)星時鐘源[0020]13PTP時鐘源[0021]14IRIG-B時鐘源[0022]15TOD時鐘源[0023]16IPPS時鐘源[0024]171PPS+T0D時鐘源[0025]2主處理單元[0026]21網絡處理模塊[0027]22銣原子鐘[0028]23高性能處理模塊[0029]3授時信號接口單元具體實施方式
[0030]以下由特定的具體實施例說明本實用新型的實施方式，熟悉此技術的人士可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本實用新型的其他優(yōu)點及功效。[0031]請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、4“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍， 其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。[0032]實施例[0033]本實施例提供一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，如圖I所示，所述基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器包括外部時鐘源單元I、主處理單元2、授時信號接口單元3;所述主處理單元2分別與所述外部時鐘源單元I和授時信號接口單元3相連。[0034]下面分別對各個單元分別進行詳細描述。[0035]外部時鐘源單元I[0036]所述外部時鐘源單元I用于接收外部時鐘源信號。所述外部時鐘源單元I包括GPS 時鐘源11、北斗衛(wèi)星時鐘源12,PTP時鐘源13、IRIG-B時鐘源14,TOD時鐘源15UPPS時鐘源16UPPS+T0D時鐘源17。即所述基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器可以針對GPS、北斗衛(wèi)星、IRIG-B碼、PTP網絡、1PPS、T0D、1PPS+T0D等多種時間信號作為基準源，用外部時間基準校正本地高精度原子鐘時間基準，并對其進行優(yōu)化穩(wěn)定，調節(jié)內部基準時間作為整個時鐘服務器的輸出基準。[0037]主處理單元2[0038]所述主處理單元2與所述外部時鐘源單元相連，用于調整外部時鐘源信號與自身內部時鐘基準精確同步并輸出時鐘基準信號。[0039]所述主處理單元2包括網絡處理模塊21、銣原子鐘22、高性能處理模塊23。[0040]所述網絡處理模塊21用于將所述時鐘服務器的各種狀態(tài)信息通過IEC61850協(xié)議發(fā)布到后臺。[0041]所述銣原子鐘22用于提供內部時鐘基準。[0042]所述高性能處理模塊23分別與所述外部時鐘源單元I和授時信號接口單元3相連，用于處理各種信號數(shù)據(jù)。更進一步，所述高性能處理模塊為嵌入式處理器。[0043]所述主處理單元2主要是處理數(shù)據(jù)并對內部銣原子鐘采用閉環(huán)控制守時理論和數(shù)字濾波技術理論，自行設計算法將優(yōu)化穩(wěn)定的外部時間基準與內部守時時鐘調節(jié)至精確同步，克服外部時間基準源的脈沖信號跳變所帶來的影響，保證了多時鐘源切換過程的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)輸出的時間同步信號具有很高的準確度和穩(wěn)定度。同時，銣原子鐘的高穩(wěn)定度亦保證了系統(tǒng)的自守時精度，實現(xiàn)了系統(tǒng)的短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性的有效結合和性能提升；同時主處理單元可以將時鐘服務器的各種狀態(tài)信息以MMS信息發(fā)布到后臺，以便后臺終端對時鐘服務器的狀態(tài)監(jiān)控。[0044]授時信號接口單元3[0045]所述授時信號接口單元3與所述主處理單元2相連，用于將所述時鐘基準信號輸出至外部。所述授時信號接口單元3包括PPS/PPM/PPX脈沖信號輸出接口、NTP/SNTP/PTP 信號輸出接口、IRIG-B信號輸出接口、串行時間報文輸出接口。[0046]授時信號接口單元主要是將內部優(yōu)化穩(wěn)定的時鐘基準信號經過高速器件實現(xiàn)最優(yōu)化得授時信號輸出。為達到高精度的基準時間信號，可采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA，實現(xiàn)系統(tǒng)的高精度對時及授時。[0047]本實用新型所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器符合IEEE1588-V1/V2網絡測量和控制系統(tǒng)的精密時鐘同步協(xié)議標準，而且能夠實現(xiàn)基于IEC61850-8-1智能變電站精確時鐘信息發(fā)布，保證通信和電網的安全可靠運行。[0048]本實用新型所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器具有GPS、北斗衛(wèi)星接收器，其內部可采用EXPAND BMC算法快速準確的選擇精度高的時鐘源同步，也可以外接 IRIG-B或者PPS信號作為輸入源。輸出信號可以選擇秒脈沖(IPPS)、分脈沖(1PPM)、時脈沖(1PPH)、IRIG-B (DC)時間碼、IRIG-B (AC)時間碼、IRIG-B (Manchester)、ΙΟΚΗζ、串口時間報文、NTP授時、PTP授時等時間同步信號，各路輸出信號在電氣上相互隔離。作為一款高等級時鐘服務器，本實用新可選擇配置內部OCXO或者銣原子鐘，使設備具有較好的守時能力，同時系統(tǒng)內部的時鐘控制算法在一定時間段內穩(wěn)定地輸出時間信息，保持一定的授時準確度。本實用新以麗S (IEC61850)上報時鐘信息，以便后臺監(jiān)測時鐘服務的狀態(tài)。[0049]傳統(tǒng)的多源時鐘服務器都只針對單一系統(tǒng)固有信號為源，如現(xiàn)有的IEEE1588時鐘服務器即主要是以GPS或北斗為源，輸出IEEE1588或IRIG-B信號。本實用新型所述的時鐘服務器就解決了這一問題。本實用新型所述的時鐘服務器的特點在于有多種模式的外部輸入時鐘源，其中包括GPS、北斗衛(wèi)星、IRIG-B碼、PTP網絡、1PPS+T0D等多種信號源，即本實用新型所述的時鐘服務器能以GPS、北斗為源，也可以以IEEE1588、IRIG-B、1PPS+T0D為源， 同時也能輸出IEEE1588、IRIG-B、1PPS、1PPS+T0D等多種授時信號。其中1PPS+T0D為電信、 移動系統(tǒng)常用信號，而IRIG-B為電力系統(tǒng)常用信號，本時鐘服務器將兩大系統(tǒng)的信號結合到一起，使其可以適用在不同的系統(tǒng)中。[0050]本實用新型還可以在保證輸入輸出接口數(shù)量滿足現(xiàn)場實際應用的條件下而采用 3U插卡式設計，根據(jù)實際應用配置不同的接口類型及接口數(shù)量，使得時鐘服務器具有高度的靈活性及擴展性。[0051]此外，本實用新型所述的時鐘服務器是基于MPC8313高性能通信處理器的基礎上建立了完整的嵌入式硬件平臺，采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，以便支持IEC61850時鐘信息發(fā)布功能?；谥悄茈娋W的運用技術，完成了 IEC61850通訊標準開發(fā)，將北斗時鐘源信息、 運行狀態(tài)、主從鐘工作模式、精度等信息通過IEC61850協(xié)議傳送到智能電網監(jiān)控中心，使得智能電網控制系統(tǒng)核心時鐘單元處于完整的閉環(huán)實時監(jiān)視之中。IEC61850定義的特殊通信服務映射又是用于運行在IEEE802. 3以太網鏈接之上的7層協(xié)議框架。因此，本實用新型采用的硬件平臺能夠適合多任務和實時性要求、支持多以太網接口及其它各種外設接 □。[0052]綜上所述，本實用新型有效克服了現(xiàn)有技術中的種種缺點而具高度產業(yè)利用價值。[0053]上述實施例僅例示性說明本實用新型的原理及其功效，而非用于限制本實用新型。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本實用新型的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本實用新型所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本實用新型的權利要求所涵蓋。
權利要求1.一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，其特征在于，所述基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器包括 用于接收外部時鐘源信號的外部時鐘源單元；所述外部時鐘源單元包括GPS時鐘源、北斗衛(wèi)星時鐘源、PTP時鐘源、IRIG-B時鐘源、IPPS時鐘源、以及1PPS+T0D時鐘源； 與所述外部時鐘源單元相連，用于調整外部時鐘源信號與自身內部時鐘基準精確同步并輸出時鐘基準信號的主處理單元； 與所述主處理單元相連，用于將所述時鐘基準信號輸出至外部的授時信號接口單元。
2.根據(jù)權利要求I所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，其特征在于所述主處理單元還包括用于提供內部時鐘基準的銣原子鐘。
3.根據(jù)權利要求I所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，其特征在于所述主處理單元包括用于處理各種信號數(shù)據(jù)的高性能處理模塊，所述高性能處理模塊分別與所述外部時鐘源單元和授時信號接口單元相連。
4.根據(jù)權利要求3所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，其特征在于所述高性能處理模塊為嵌入式處理器。
5.根據(jù)權利要求I所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，其特征在于所述主處理單元還包括用于將所述時鐘服務器的各種狀態(tài)信息通過IEC61850協(xié)議發(fā)布到后臺的網絡處理模塊。
6.根據(jù)權利要求I所述的基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，其特征在于所述授時信號接口單元包括PPS/PPM/PPX脈沖信號輸出接口、NTP/SNTP/PTP信號輸出接口、IRIG-B信號輸出接口、串行時間報文輸出接口。
專利摘要本實用新型提供一種基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器，所述基于多模式時鐘源同步的時鐘服務器包括用于接收外部時鐘源信號的外部時鐘源單元；所述外部時鐘源單元包括GPS時鐘源、北斗衛(wèi)星時鐘源、PTP時鐘源、IRIG-B時鐘源、1PPS時鐘源、以及1PPS+TOD時鐘源；與所述外部時鐘源單元相連，用于調整外部時鐘源信號與自身內部時鐘基準精確同步并輸出時鐘基準信號的主處理單元；與所述主處理單元相連，用于將所述時鐘基準信號輸出至外部的授時信號接口單元。本實用新型有多種模式的外部輸入時鐘源，其中1PPS+TOD為電信、移動系統(tǒng)常用信號，而IRIG-B為電力系統(tǒng)常用信號，本時鐘服務器將兩大系統(tǒng)的信號結合到一起，使其可以適用在不同的系統(tǒng)中。
文檔編號H04J3/06GK202818320SQ20122043811
公開日2013年3月20日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權日2012年8月30日
發(fā)明者劉晶, 黃堯, 陳慶邦 申請人:上海遠景數(shù)字信息技術有限公司