時鐘標準時間是從哪裡來的呢?

1、何為時間同步技術?

時間同步的定義是:將通信網上各種通信設備或計算機設備的時間信息(年月日時分秒)基於UTC(協調世界時)時間偏差限定在足夠小的範圍內(如100ms),這種同步過程叫做時間同步。

一般來說,時間同步應用最廣泛的是在INTERNET上的計算機。計算機時鐘用於記錄事件的時間信息,如E-MAIL信息、文件創建和訪問時間、數據庫處理時間等。時鐘還被用於控制備份的操作、為設計自動構造編譯器檢查文件是否變動過以及其他應用。如果計算機時鐘不精確,那麼這些應用中很多將無法正常工作。對時間敏感的計算機系統,如金融業界服務器、EDI、大型分佈式商業數據庫、航天航空控制計算機等,更需要高精度的時間信息。交通運輸業的時間顯示系統,如地鐵時刻表顯示系統、機場時刻表顯示系統,如果偏差較大,可能會影響旅客的旅行。

世界上大多數國家採用的標準時間標度是基於地球自轉的天文時和基於原子振盪的原子時獲得的協調世界時UTC。UTC時間通過很多途徑散播,包括無線與衛星導航系統,電話調制解調器和便攜計時器。

2、電波鍾​

以我國前幾年在考試考場業務中應用較多的電波鍾為例。

時鐘標準時間是從哪裡來的呢?

由電波授時的電波鍾

電波鍾是通過接收低頻授時電波信號來完成時間同步的。電波發射塔位於河南省商丘市虞城縣,是目前我國唯一的BPC(中國低頻授時碼)電波發射塔,其作用是每天定期(很多電波鍾是每天同步一次)發送帶有國家授時中心發佈的時間信息,以供一些帶有接收裝置的時頻設備接受時間信息,以便與國家標準時間同步。

之所以選在河南商丘主要還是考慮到東部人口密集,經濟相對發達,信號覆蓋有效利用率高。從河南商丘發射站1500公里內為可正常接受信號範圍,2000公里半徑根據氣象狀況也可以接收。此1500公里半徑信號範圍涵括了中國西半部人口密集的省份與都市,含香港、澳門和臺灣,同時也包括整個韓國,日本的九州島島南部。

電波鍾優點時使用簡單,校時簡單,在個別出現故障時不會影響到其他時鐘,而且使用更換都很方便。

然而,電波信號會受天氣影響頗大,一般而言,白天各種電波干擾大較不容易接受到訊號,晚上干擾較少,比較容易接受到訊號。建築密集地區由於電波障礙比較嚴重,也有可能接收不到。此外,用戶除了無法判斷電波鍾是否真正接收到電波,並且還無法獲知電波鍾是否時間準確、運行正常。無法進行統一時間管理,在出現故障時也無法及時感知排查故障。

由於電波鍾在以往考試中暴露的種種問題,電波鐘慢慢已經不適合應用在教育考試標準化考場領域中,而精度更高、更穩定、運行狀態可控的利用衛星導航定位信號的網絡時鐘方式成為了首選。

3、 網絡時鐘

網絡時鐘後端授時服務器用到GPS/北斗定位模塊,全稱為“GPS/北斗衛星導航定位模塊”,它像“收音機”一樣接收、解調衛星的廣播C/A碼信號。然後服務器接收到標準時間後同步給服務器管理的每臺網絡時鐘。

時鐘標準時間是從哪裡來的呢?

網絡時鐘

網絡時鐘具有以下優勢功能:

所有考場內的時鐘需要同步到標準的UTC時間,並且能進行實時同步,同步週期不超過5s。考場時鐘監管系統需支持網絡管理功能,包括設備巡查、時間檢測、故障主動上報功能。

通過管理平臺能夠在線管理接入系統的設備,具體功能包括查看每級機構下設備的數量,並將會將各設備的運行情況通過TCP/IP協議傳輸到網絡集中監控平臺實時監控,以確保穩定可靠運行,實現與服務器的時間同步。

通過管理平臺能夠在線實時查看同步時鐘的顯示時間,並能進一步查看和統計同步時鐘是否離線、是否異常(即時間不同步)的情況。

當出現同步時鐘離線、時間不同步的故障時,考場時鐘監管系統會將故障主動上報給管理平臺。

同步時鐘內部設計了備用電池,當外接電源停止供給時,雖然鐘面不再顯示時間,但內部的時鐘仍然會繼續計時,當外部電源繼續供電時,鐘面繼續顯示內部計時的時間。備用電池的電量能保證在外接電源停止供應時內部時鐘至少能保持24小時的計時。

同步時鐘在網絡正常的情況下可進行自動時間同步,當網絡斷開的情況下,時鐘也能依靠內部計時進行正常工作。

時鐘具有操作簡便的局域網和互聯網專用網絡配置工具,通過該工具能夠配置時鐘端的IP和端口、PC端的IP和端口。​

考務工作人員能通過管理平臺查看各個考場時鐘的實際顯示時間和設備運行狀態,並且能看到GPS/北斗衛星定位信號的信息,並且當考場時鐘發生離線或不同步等異常時該平臺還能向考務工作人員智能提醒。通過SIP路由等服務,還實現了多級管理平臺的分級管理。

網絡時鐘有那麼多優點,缺點也不少。由於網絡時鐘需後端服務器和GPS模塊,因此後端服務器的穩定性就會直接影響到整個考點學校的網絡時鐘使用情況,出現故障影響範圍特別大,需要時刻關注授時服務器的正常運行。另外,網絡時鐘因為使用電源長供電,所以個別出現顯示數碼管故障的頻率也較高。

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