子母鐘時間系統(tǒng)顧名思義就是一套或者多套母鐘，下屬著多套的子鐘，組成的系統(tǒng)稱之為子母鐘時間系統(tǒng)。子母鐘系統(tǒng)具有走時、操控方便、同步運(yùn)行等特點(diǎn)。子母鐘系統(tǒng)均采用智能模塊化設(shè)計，與同類產(chǎn)品相比，更突出了操作簡單，安裝方便，運(yùn)行可靠，使用壽命長，性價比高的特點(diǎn)。時鐘系統(tǒng)主要由時鐘子系統(tǒng)由 GPS 天線、母鐘、傳輸通道、交換機(jī)及子鐘組成。
子母鐘用戶需求分析
學(xué)校時鐘系統(tǒng)主要為全學(xué)校的計算機(jī)系統(tǒng)及時鐘系統(tǒng)以及其它弱電子系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的時間源，為考場考試、實(shí)驗(yàn)室、計算機(jī)系統(tǒng)等關(guān)鍵部門都可以獲得、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時間；子母鐘系統(tǒng)為每個教室、多媒體、圖書館，體育館同步顯示時間的功能，為學(xué)生、老師及工作人員對時間參考，從而使整個學(xué)校提供了標(biāo)準(zhǔn)的時間，保證了整個學(xué)校準(zhǔn)時、安全正常運(yùn)行。
終端設(shè)備管理軟件可以對時鐘顯示屏進(jìn)行實(shí)時管理，巡查和控制功能。
子母鐘系統(tǒng)構(gòu)成:
采用終端設(shè)備管理軟件、時鐘顯示屏、GPS/北斗NTP時間服務(wù)器構(gòu)成，給學(xué)校的各個重要地方提供時間信息。給考試等重要事宜提供標(biāo)準(zhǔn)時間等。
因此,在學(xué)校內(nèi)重要區(qū)域提供一套可靠、經(jīng)濟(jì)和有效，能夠提供一個統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的全校時間的子母鐘系統(tǒng)對學(xué)校的數(shù)字化管理和學(xué)校的各部門的統(tǒng)一協(xié)調(diào)意義重大。
設(shè)計指導(dǎo)思想
本時鐘系統(tǒng)選用的時鐘系統(tǒng)，并保證在設(shè)計中：
1)認(rèn)真貫徹執(zhí)行已頒布實(shí)施的有關(guān)“規(guī)范”、“標(biāo)準(zhǔn)”，使設(shè)計不偏離規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化的軌道，從而保證設(shè)計的水平和質(zhì)量。
2)在滿足功能需求的前提下努力降低工程造價和維護(hù)費(fèi)用。
3)系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)本著“可靠、實(shí)用 經(jīng)濟(jì)”的原則進(jìn)行。
4)系統(tǒng)操作簡便、可靠，便于擴(kuò)展和維護(hù)，軟件具有提升能力。
5)系統(tǒng)滿足現(xiàn)場條件和環(huán)境，有較強(qiáng)的抗高溫、高濕、臺風(fēng)、電磁能力和防雷、防雨、防塵能力。
子母鐘組成系統(tǒng)
時鐘系統(tǒng)是由一套（母鐘）及若干個子鐘組成。系統(tǒng)還可擴(kuò)展接口，作為計算機(jī)/服務(wù)器或局域網(wǎng)的時間源。其主要作用是為了保證所有系統(tǒng)設(shè)備時間統(tǒng)一和對外顯示時間*一致。
母鐘接收來自 GPS 的標(biāo)準(zhǔn)時間信號，通過傳輸通道將標(biāo)準(zhǔn)時間信號直接傳給各個顯示子鐘，為工作人員提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時間。子鐘通過網(wǎng)口（RJ45）接收 GPS母鐘發(fā)送來的時間信息（信息內(nèi)容：年、月、日、星期、時、分、秒），顯示標(biāo)準(zhǔn)北京時間。
1、中心機(jī)房級
在設(shè)備中心房內(nèi)設(shè)置母鐘系統(tǒng)，GPS天線安裝在樓頂?shù)乳_闊地帶。
2、子區(qū)域
每臺子鐘均具有獨(dú)立的 IP 地址，能夠接收標(biāo)準(zhǔn)的 NTP 時間協(xié)議。一臺母鐘下可帶多臺網(wǎng)絡(luò)子鐘，連接方便。顯示的內(nèi)容為：年、月、日、星期、時、分、秒。安裝方式為壁掛式，為了達(dá)到堅(jiān)固、美觀、莊重和顯示醒目、色調(diào)柔和的總體效果，子鐘的外觀結(jié)構(gòu)采用金屬邊框表面噴黑色亞光塑，框內(nèi)鑲嵌淺色有機(jī)玻璃。“年、月、日、星期、時、分、秒”字采用紅色發(fā)光板底色，表面貼裝黑色空心藝術(shù)字的工藝。星期數(shù)字采用阿拉伯?dāng)?shù)字顯示。時、分、秒采用日常習(xí)慣的分隔符“ : ”。其余數(shù)字采用 LED 數(shù)碼在相關(guān)場所安裝子鐘。
1.子母鐘系統(tǒng)概述
伴隨著各行業(yè)業(yè)務(wù)的迅猛發(fā)展，后臺服務(wù)器及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的數(shù)量也與日俱增。大部分服務(wù)器都有自己的本地時鐘，但是這些時鐘每天會產(chǎn)生數(shù)秒、甚至數(shù)分鐘的自走時誤差。經(jīng)過長期運(yùn)行，時間偏差會越來越大，導(dǎo)致服務(wù)器之間的時間各不相同，這種偏差在單機(jī)中影響不太大，但在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的應(yīng)用中便會引發(fā)嚴(yán)重的問題。從業(yè)務(wù)影響角度講，因?yàn)闀r間的不統(tǒng)一，就無法推斷出業(yè)務(wù)具體發(fā)生時間。從安全影響角度講，所有設(shè)備（如視頻監(jiān)控中的DVR）的日志必須反映準(zhǔn)確的時間，因?yàn)闀r間的不統(tǒng)一，安全相關(guān)工具就會毫無用處。因此對各行業(yè)而言，時間的和統(tǒng)一的重要性也逐漸體現(xiàn)出來。
為了滿足各行業(yè)網(wǎng)絡(luò)時間統(tǒng)一的要求，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行，需建立一套高可靠、高穩(wěn)定的GPS北斗子母鐘系統(tǒng)。該系統(tǒng)建成后能覆蓋各行業(yè)網(wǎng)內(nèi)所有的服務(wù)器及DVR等終端設(shè)備，提供時間校正服務(wù)。同時在各個重要位置部署數(shù)字子鐘。
2. 建設(shè)目標(biāo)
建立GPS北斗時間同步系統(tǒng)后可實(shí)現(xiàn)：
2.1網(wǎng)內(nèi)的的終端、服務(wù)器、視頻監(jiān)控、子鐘等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的時間統(tǒng)一。
2.2為考勤、門禁等關(guān)統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時鐘源，可以實(shí)現(xiàn)考勤系統(tǒng)與辦公系統(tǒng)的時間*。
2.3可以使各行業(yè)各部門井然有序、協(xié)調(diào)*地進(jìn)行工作，為各行業(yè)各功能部門之間有機(jī)協(xié)調(diào)、密切配合提供標(biāo)準(zhǔn)的和的時間依據(jù)，確保適應(yīng)各行業(yè)各種相關(guān)業(yè)務(wù)高速有序運(yùn)轉(zhuǎn)的需求，確保各行業(yè)內(nèi)各弱電系統(tǒng)之間時序安全和提供準(zhǔn)確統(tǒng)一的時間追溯依據(jù)。
3. 系統(tǒng)構(gòu)成
本時鐘系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器（母鐘）、監(jiān)控計算機(jī)（包括管理軟件）和子鐘組成。
4. 系統(tǒng)功能
4.1網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器（型號：K801）
K801主時鐘采可以為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、流程控制管理系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng)上B2B系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的保存維護(hù)以及硬盤錄像機(jī)等智能設(shè)備提供精密的標(biāo)準(zhǔn)時間信號和時間戳服務(wù)。
4.2系統(tǒng)監(jiān)控軟件
監(jiān)控修改系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)
4.3子鐘
數(shù)顯式子鐘接收發(fā)自母鐘的標(biāo)準(zhǔn)時間同步信號并顯示時間。
數(shù)顯式子鐘運(yùn)行是靠自身系統(tǒng)進(jìn)行，通過實(shí)時接收上級設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)同步信號，刷新自身時間指示與上級母鐘保持*。當(dāng)與上級設(shè)備連接中斷或上級設(shè)備發(fā)生故障時，子鐘可以脫離上級設(shè)備單獨(dú)運(yùn)行。上級設(shè)備同步信號恢復(fù)后，子鐘自動與之校準(zhǔn)并刷新自身時間。
子鐘根據(jù)顯示內(nèi)容、尺寸、顏色、同步方式等有各種款式供客戶選擇。
5. 主要性能指標(biāo)
5.1網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器
GPS時鐘參考模式，一級網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器，同步精度1μs
用戶終端同步授時精度：1-10ms（局域網(wǎng)典型值）
用戶容量：可支持?jǐn)?shù)萬臺客戶端
NTP請求量：10000次/秒
5.2子鐘
與母鐘的通訊：NTP對時
計時精度：≤1ms
自守時：≤±0.001秒/日
供電電源：AC220V±20% 50Hz
工作溫度：0℃～+50℃
工作濕度：0 ~
功耗：10 W
尺寸：930mm*350mm*45mm
顯示：3寸數(shù)碼管顯示年月日星期，8寸數(shù)碼管顯示時分秒。
子鐘集成有以下特點(diǎn)
1、高亮數(shù)碼管靜態(tài)顯示，高速攝像機(jī)下數(shù)碼管顯示不會有跳動； 告別傳統(tǒng)電壓驅(qū)動,大大延長 LED發(fā)光管的壽命，保證系統(tǒng)長時間運(yùn)行無明顯發(fā)熱、發(fā)燙現(xiàn)象；
2、可靠性高，授時精度高；能力強(qiáng)使用自動跟蹤校驗(yàn)技術(shù)，使誤校時幾乎成為不可能。
3、標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化設(shè)計，功能模塊限度地采用流 行的標(biāo)準(zhǔn)；
4、上電后自動歸零，在安裝時，子鐘接通電源后，立即自動快速運(yùn)行至0點(diǎn)后處于等待狀態(tài)；
NTP 網(wǎng)絡(luò)時間服務(wù)器接收 GPS 衛(wèi)星信號，從 GPS 地球同步衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號信息，將這些信息通過 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸，為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（用戶）提供、標(biāo)準(zhǔn)、安全、可靠和多功能的時間服務(wù)，同
時產(chǎn)生 1PPS（秒信號）同步脈沖信號及串口時間信息，前面板顯示年月日時分秒等信息，是一款實(shí)現(xiàn)時間同步的實(shí)用時鐘設(shè)備。
母鐘通訊協(xié)議
NTP 同時同步指的是通過網(wǎng)絡(luò)的 NTP 協(xié)議與時間源進(jìn)行時間校準(zhǔn)。前提條件，時間源輸出必須通過網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)輸出格式必須符合
NTP 協(xié)議。
局域網(wǎng)內(nèi)所有的 PC、服務(wù)器和其他設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)與時間服務(wù)器保持同步，NTP 協(xié)議自動判斷網(wǎng)絡(luò)延時，并給得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行時間補(bǔ)償。從而使局域網(wǎng)設(shè)備時間保持統(tǒng)一。
串口：串口時間服務(wù)器接收 GPS 衛(wèi)星信號，從 GPS 地球同步衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)時鐘信號信息，產(chǎn)生 1PPS（秒信號）同步脈沖信號及串口時間信息，母鐘輸出的時間信息通過串口發(fā)給子鐘，從而達(dá)到時間統(tǒng)一功能。
母鐘的常用時間源有單 GPS 衛(wèi)星、單北斗衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星+GPS 衛(wèi)星、單 CDMA 信號、格羅納斯衛(wèi)星這五種信號源。
子母鐘時間系統(tǒng)意義
子母鐘時間系統(tǒng)應(yīng)用于城市重要公共建筑，如車站、高校、交通路口、標(biāo)志建筑等場所和電信行業(yè)的移動及固定報時等方面。它是供了準(zhǔn)確的公眾時間，為人們的日常生活提供便利，避免了因時鐘不準(zhǔn)確而帶來的不便。同時，也為 GPS 授時系統(tǒng)的應(yīng)用開拓了一個較好的用途，具有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。
母鐘特點(diǎn)：
1、母鐘時鐘系統(tǒng)精度高,同步快。
2、高品質(zhì)的工業(yè)級元件，高水準(zhǔn)的電氣設(shè)計，高密度集成的電路結(jié)構(gòu)，使裝置擁有優(yōu)異的電氣隔離和電磁屏蔽表現(xiàn)，整機(jī)無可調(diào)節(jié)器件，極大提高了裝置抗干擾性能與可靠性保障。
3、母鐘時鐘系統(tǒng)提供一路 TTL 脈沖信號供時鐘的準(zhǔn)確度指標(biāo)測試。
4、母鐘時鐘系統(tǒng)提供網(wǎng)口輸出，供電力、電信、金融、廣電、交通、安防行業(yè)校時服務(wù)。
5、持單星授時模式，適用于收星效果不佳的情況，有蘑菇頭天線及吸盤式天線可供選擇。
6、前面板有工作狀態(tài)指示，便于運(yùn)行值班人員的日常巡視。
7、母鐘時鐘系統(tǒng)可通過數(shù)碼管顯示跟蹤到的有效衛(wèi)星個數(shù)，在線顯示裝置的收星狀況及工作狀態(tài)。
8、母鐘時鐘系統(tǒng)采用全模塊化即插即用結(jié)構(gòu)設(shè)計，支持板卡熱插拔，配置靈活，維護(hù)方便，同時為將來電廠/變電站改造擴(kuò)建時增加或更改對時信號接口提供了方便。
9、母鐘時鐘系統(tǒng)的機(jī)箱為進(jìn)口鋁板鉻酸鈍化、拉細(xì)絲啞銀，經(jīng) 過鈍化處理的鋁板， 鋁板鉻酸鈍化使其表面形成了一層致密的鈍化膜可以達(dá)到抗腐蝕的目的，現(xiàn)有黑色機(jī)箱和銀白色機(jī)箱可供用戶選擇。天線安裝
GPS 衛(wèi)星時鐘裝置天線安裝時，先將天線頭安裝在天線支架上， 再將天線支架用膨脹螺栓固定在建筑物頂端，根據(jù)安裝條件需要時可以使用彎角支架(備選件)。天線頭要安裝在室外，安裝位置應(yīng)視野開闊，盡可能安裝在屋頂，原則上是順著天線頭往上看能夠看到360° 的天空。然后從上到下布置天線的電纜線。天線電纜鋪設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑不易過小，穿孔時注意包好接頭。天線電纜長度是根據(jù)天線增益嚴(yán)格設(shè)計，不得剪斷、延長、縮短或加裝接頭，否則將嚴(yán)重影響接收效果甚至收不到信號。
GPS 衛(wèi)星時鐘裝置天線應(yīng)盡量避開ft坡、樹林、高層建筑物、鐵塔、高壓輸電線等對天線波束的阻擋。天線主波束方向上應(yīng)有足夠的視界，天線正前方應(yīng)有盡可能寬的視角。一般要求以天線基點(diǎn)為參考， 對障礙物點(diǎn)所成的夾角小于 10 度。
GPS 衛(wèi)星時鐘裝置天線的架設(shè)位置應(yīng)避開風(fēng)口，以減小天線的風(fēng)載。在多雷雨地區(qū)，天線的架設(shè)位置應(yīng)避開雷擊多發(fā)地點(diǎn)，天線頭應(yīng)放在電廠/變電站避雷針避雷范圍內(nèi)。
一、基本原理
子母鐘是一種機(jī)械鐘表，采用了分離式振蕩系統(tǒng)，通過一個大鐘和一個小鐘的互相共振來控制時間。
基本構(gòu)造：由較大的主鐘和較小的副鐘構(gòu)成，它們之間通過一個共振系統(tǒng)相互作用。主鐘用于計算時間，副鐘則用于觀察參照。主鐘通常要結(jié)合兩個彈簧來完成，一個彈簧控制時針，另一個控制分針。
振蕩系統(tǒng)：采用了分離式振蕩系統(tǒng)，分為主鐘振蕩系統(tǒng)和副鐘振蕩系統(tǒng)。主鐘振蕩系統(tǒng)包括了主發(fā)條、主發(fā)條輪、主彈簧、主發(fā)條動力傳輸裝置、主振梁、主隨鉤、主鈴鳴裝置和主調(diào)速裝置等部件，副鐘振蕩系統(tǒng)則包括了副發(fā)條、副發(fā)條輪、副彈簧、副振梁和副隨鐘連接裝置等部件。
時間調(diào)節(jié)裝置：根據(jù)實(shí)際情況，需要進(jìn)行時間的精度調(diào)整，因此需要采用時間調(diào)節(jié)裝置，可以修改當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)時間。
二、歷史發(fā)展
1. 子母鐘是西方文明的發(fā)明，最早見于17世紀(jì)的歐洲。它為人們提供了精確的時間標(biāo)準(zhǔn)，對于許多領(lǐng)域的發(fā)展都產(chǎn)生了重要影響。
2. 在很長一段時間內(nèi)，子母鐘是一種鐘表，只在富庶家庭、大型企業(yè)及政府機(jī)構(gòu)中使用。隨著工業(yè)和科技的發(fā)展，子母鐘逐漸走向民用市場。
3. 隨著電子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，電子鐘表的準(zhǔn)確性逐漸超越了機(jī)械鐘表，但子母鐘因其的設(shè)計和造型，仍然受到許多人的喜愛，在一些特殊領(lǐng)域的使用率也在逐漸增加。
4. 進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加速，人們更加注重時間的準(zhǔn)確性和精確度，使用范圍和應(yīng)用繼續(xù)擴(kuò)大。
三、結(jié)構(gòu)組成
結(jié)構(gòu)組成相對簡單，主要是由主鐘、副鐘、子母鐘共振系統(tǒng)和時間調(diào)節(jié)裝置等四部分組成，下面我們分別介紹：
1. 主鐘
主鐘是核心部件，包括了時針、分針、秒針等時計部件和發(fā)條、彈簧等動力部件、隨鉤、鈴鳴裝置等作用部件，通過這些裝置來完成測算時間和報時的功能。主鐘還包括有動力傳輸輪、發(fā)條輪及調(diào)速輪等部件，這些部件通過鏈條、齒輪等器械相互配合，是驅(qū)動時針、分針等計時部件的主要力源。
2. 副鐘
副鐘是用于觀察時間的部件，一般位于主鐘上方，可能采用單針或多針設(shè)計。副鐘的設(shè)計風(fēng)格一般與主鐘相似，但通常比主鐘小很多，是一個附屬品和展示作用之一。
3. 共振系統(tǒng)
共振系統(tǒng)是子母鐘最的設(shè)計之一，用于保持主鐘和副鐘之間的穩(wěn)定共振關(guān)系。它由振梁系統(tǒng)和振鏈系統(tǒng)兩部分組成。
振梁系統(tǒng)是保持主振鏈和副振鏈之間穩(wěn)定共振的系統(tǒng)。振鏈系統(tǒng)是保持副鐘與主鐘之間穩(wěn)定共振的系統(tǒng)。主振鏈和副振鏈之間共同構(gòu)成共振系統(tǒng)，只有共振在一定范圍內(nèi)時，時鐘才能保持時間的準(zhǔn)確性。
4. 時間調(diào)節(jié)裝置
時鐘準(zhǔn)確性非常高，但仍有必要進(jìn)行調(diào)整，以校準(zhǔn)時鐘的誤差。時間調(diào)節(jié)裝置通過一定的機(jī)構(gòu)設(shè)計，可以調(diào)整時鐘標(biāo)準(zhǔn)時間和停止時鐘運(yùn)轉(zhuǎn)等控制任務(wù)。時間調(diào)節(jié)裝置通常包括字?jǐn)[和調(diào)速螺釘?shù)炔考糜诩?xì)調(diào)時鐘的準(zhǔn)確度和精確度。
四、工作原理
1. 主鐘和副鐘開始同步工作：幾個機(jī)芯開始共同工作，通過子鐘的振蕩引起主鐘發(fā)出鈴聲。
2. 子鐘的振動過程：子鐘與主鐘之間振蕩的共同點(diǎn)是通過一個振蕩器件實(shí)現(xiàn)的，可以是振鏈子系統(tǒng)中的擺動、也可以是石英晶體的振動等。
3. 共振特性：共振是子母鐘工作的基礎(chǔ)之一，只有實(shí)現(xiàn)共振狀態(tài)時，鐘表才能運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，否則時鐘加速或減速時就會出現(xiàn)問題。
4. 時間調(diào)節(jié)：鐘表中的時間調(diào)節(jié)系統(tǒng)有兩種，一種是通過字?jǐn)[的調(diào)節(jié)完成的，另一種則是通過調(diào)速螺釘來實(shí)現(xiàn)。
五、維護(hù)與保養(yǎng)
1. 定期保養(yǎng)：定期保養(yǎng)，以保證它的穩(wěn)定性和使用壽命。建議每年至少保養(yǎng)一次，包括清洗機(jī)芯、清理運(yùn)轉(zhuǎn)軸承、檢查受力零件、調(diào)整調(diào)速系統(tǒng)等工作。
2. 正確使用：遵守正確的使用方法，例如避免長時間曝曬于高溫、濕潤或潮濕的環(huán)境中；避免碰撞或劇烈震動。
3. 定時檢查：時間準(zhǔn)確度是使用中最需要注意的問題之一，因此需要定時對表進(jìn)行檢查和調(diào)整，保證它的精確度。
4. 適時保養(yǎng)：當(dāng)使用壽命超過了10年時，需要進(jìn)行一次全面的大修，包括零件更換、磨損部位磨平、油脂更換等。
五、常見故障及維修方法
1. 機(jī)芯停止：常常機(jī)芯停止是由于機(jī)芯異物進(jìn)入、機(jī)芯彈簧斷裂、機(jī)芯制動桿卡緊、振蕩系統(tǒng)故障等原因引起的。解決方法：需要將機(jī)芯取出，清理機(jī)芯內(nèi)部，修復(fù)機(jī)芯部位故障。
2. 不同步：不同步通常是由于振鏈間接角度變化不到位、振鏈彈簧變形等造成的，解決方法是檢查是否存在阻力，檢查振鏈彈簧是否變形，計算器部位是否清理干凈。
3. 發(fā)條變松：發(fā)條變松通常是由于發(fā)條制動桿卡住或制動器在釋放時存在問題，解決方法是將發(fā)條取出，修復(fù)或更換故障部件。
注：以上維修方法需要有一定的專業(yè)性，不建議在未經(jīng)專業(yè)培訓(xùn)、未掌握相關(guān)技術(shù)知識的情況下進(jìn)行維修。
