医院时钟系统技术方案.doc
- 文档编号:266580
- 上传时间:2023-04-28
- 格式:DOC
- 页数:50
- 大小:9.04MB
医院时钟系统技术方案.doc
《医院时钟系统技术方案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《医院时钟系统技术方案.doc(50页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
北京创想京典科技发展有限公司专业时钟系统与设备供应商
医院时钟系统工程
技术方案
(版本1.1)
专业时钟系统与设备供应商
北京创想京典科技发展有限公司
联系人:
章松
49
010-67269421
目录
1北京创想京典科技发展有限公司简介 2
2用户需求分析、设计指导思想 3
2.1用户需求分析 3
2.2设计指导思想 4
3设计依据 5
4设计区域 5
5.优化建议 6
6.时钟系统总体结构描述 9
8弱电中心母钟系统描述 14
8.1GPS接收天线 15
8.2GPS高稳石英母钟 17
8.3通信控制器 19
8.4网管系统 20
8.5机架 24
8.6子钟 25
9系统安装调试说明 29
9.1概述 29
9.2高频馈线避雷器的技术指标 29
9.3高频馈线避雷器的安装及使用说明 30
9.4GPS天线的接地措施 30
10验收标准与检测手段 35
10.1工厂测试试验 35
10.2单机测试试验大纲 37
10.3系统测试试验大纲 38
10.4时钟系统测试方法 39
11售后服务承诺 41
11.1质量保证承诺:
41
11.2时钟系统售后服务方案 42
12部分成功案例 49
1北京创想京典科技发展有限公司简介
北京创想京典科技发展有限公司是一家从事高新技术产品开发和系统集成的公司,公司技术力量雄厚,在精确授时领域具有强大的研发力量。
公司推出产品系列有:
GPS授时系统、北斗授时系统、格洛纳斯授时系统。
尤其在授时领域更有卓越的建树;不仅开发了全系列的GPS授时系统,而且开发出了北斗授时系列产品、俄罗斯格洛纳斯授时系统作为GPS产品的有力的补充,这些产品的应用在国防、通信、金融的重要领域有着突破性的意义。
为我国国民生产和国防建设不受制于人作出了很好的表现。
本公司生产的授时产品现在已经广泛应用到电力,机场、轻轨、地铁、轻轨、体育场馆、酒店、医院、部队、油田、水利工程等领域。
公司还能根据不同的具体需求提供相应的解决方案。
公司本着“以人为本,科技创新”的经营理念、坚持“技术领先,铸就最佳”的企业宗旨,以尖端技术产品服务于广大用户。
愿新老朋友与我们携手共图大业、共谋发展!
北京创想京典科技发展有限公司
地址:
北京市丰台区海户西里30号9层B901-908
电话:
(010)6726942113911163760
传真:
(010)67269423-8888
URL:
2用户需求分析、设计指导思想
2.1用户需求分析
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,麻醉室、手术室、供氧呼吸系统等有了智能型子母钟系统以后就不再需要人工看表来计时了,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总用,在医院的人防工程中设置子母钟系统也可以保证战时医院的各部门协调统一运作。
NTP时间服务器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提供准确的时间信息;向其它系统(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的时间,保证了整个医院大楼弱电运行的准时、安全。
系统构成:
采用GPS母钟,子钟、通信控制器、NTP时间服务器构成,CAN总线传输,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
本时钟系统选用北京创想京典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母钟与接口中心、接口中心与子钟采用CAN总线传输,CAN总线相对于其它总线方式有如下优点:
CAN总线源自于现代汽车电子技术,具有高可靠性和实时性,它具有如下特点:
5.1.1多主机双向总线,自动载波检测与总线仲裁;
5.1.2普通双绞线传输距离超过10km;
5.1.3单总线设备驱动能力可以多达110个;
5.1.4故障节点对总线没有影响;
5.1.5由硬件完成错误处理和检错机制;
5.1.6传输速率高,可达1Mb/s。
n CAN总线以它自身突出的优点,比较低廉的价格,正适合构成总线型大区域时钟系统。
由CAN总线构成的系统,具有实时双向通信的功能,实现实时故障告警与设备控制。
5.2控制计算机可以通过母钟网口校时,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时间信号,不需要采取传统的GPS接收机+母钟的接收方式。
5.4CAN总线概叙:
CAN(ControllerAreaNetwork——控制器局域网)是一种由CAN控制器组成的高性能串行数据局域通信网络,是国际上应用最广泛的现场总线之一。
它最早由德国Bosch公司于1984年推出,最初用于汽车内部测量与执行部件之间的数据通信。
CAN-bus总线模型符合OSI的7层结构;CAN-bus规范已被ISO估计标准组织制定为国际标准。
由于其具有多主机方式、传输距离远(最远可达10km)、传输速度快(最快可达1Mbps)、抗干扰能力强、应用灵活等诸多优点,所以被认为是最有发展前途的现场总线之一。
目前,除了应用于汽车电子领域中,CAN-bus总线现还被广泛应用于工业现场控制、轨道通讯、电力通讯、小区安防、环境监控、航天航海等众多领域中。
CAN总线以它自身突出的优点,比较低廉的价格,正适合构成总线型大区域时钟系统。
由CAN总线构成的系统,具有实时双向通信的功能,实现实时故障告警与设备控制。
5.5现场设备网的选择
在单个区域内,由CAN-bus网络构建设备网,总体成本较低,满足实时性的要求,且应用可靠,维护方便;设备网的固定节点(地址为00号)同时作为网关,将CAN-bus网络连接至以太网,从而形成可以遍布全球的信息网,可以通过组态环境统一监控设备信息。
现场设备网组网方式有多种选择,比如RS-485、CAN-bus、等;下面将各种方式进行比较,以考虑选择最合适的方式。
5.5.1RS-485总线
RS-485总线是采用差分传输方式的一种串行网络,也是目前国内应用较多的一种远距离串行数据方式。
RS-485总线使用普通双绞线作为传输介质,采用直线拓朴结构,单条网络线路可连接32个节点(数据来自于MAXIM公司的MAX485数据手册),网络总长度最大可达1200米。
优点:
对于单个节点,电路成本较低,设计容易,实现方便。
缺点:
可靠性差,单个节点的故障有可能导致整个网络瘫痪;RS-485器件容易损坏;且不易界定网络中的故障节
点,维护成本相对较高。
适用范围:
节点数目较少,传输距离在1公里左右,安全性要求不高的场合。
5.5.2CAN-bus方案
CAN-bus是国际上应用最广泛的现场总线之一,被广泛应用于欧洲的中高档汽车中,用作ECU单元的串行数据控制网络;近几年来,CAN-bus开始进入中国各个行业的实际应用,并于2002年被确定为电力通讯领域的国家标准,正被大家逐渐重视。
与RS-485类似,CAN-bus网络使用普通双绞线作为传输介质,采用直线拓朴结构,单条网络线路至少可连接110个节点,网络总长度最大可达10公里(使用标准CAN收发器PCA82C250/251芯片)。
在CAN-bus网络中,数据收发、硬件检错均由CAN控制器硬件完成,大大增强了CAN-bus网络的抗电磁干扰能力,即由硬件来保证CAN-bus网络运行的可靠性。
优点:
可靠性高,可以支持硬件节点的即插即用;故障节点可自动关闭,不影响其他网络节点;采用芯片硬件ID方式管理网络,故障节点界定十分方便,网络维护成本比较低。
缺点:
对于单个CAN-bus节点,硬件成本比RS-485节点要高大约30元;对于CAN控制芯片的编程比较复杂。
适用范围:
可适用于节点数目很多,传输距离在10公里以内,安全性要求高的场合。
下表列出了RS-485网络与CAN-bus网络的性能比较。
特性
RS-485网络
CAN-bus网络
拓朴结构
总线拓朴
总线拓朴
传输介质 双绞线
双绞线
双绞线
硬件成本
很低
每个节点成本增加大约30元
总线利用率
低
高
网络特性
单主结构
多主结构
数据传输率
低
最高可达1Mbps
容错机制
无
硬件完成错误处理和检错机制
通讯失败率
很高
极低
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
通讯距离
<1.2Km
可达10Km(5Kbps)
网络调试
容易
需要一定的技术基础
开发难度
容易
需要一定的技术基础
后期维护成本
较高
很低
方案选定
根据以上分析、比较,CAN-bus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,CAN-bus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。
需要指出的是,目前有厂家使用两台普通母钟加时码切换器的方法来达到主备倒换的目的,这种方式至少存在以下几个缺点:
(1)其倒换的依据仅仅是GPS是否锁定,而设备其他方面出现故障不在其中,这样至少会出现误判;
(2)多一个设备导致系统可靠性降低.
6.2子钟采用恒流驱动。
国内独家把恒流驱动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6级亮度调节.
6.4红外遥控调节,对其它设备无干扰。
子钟可以通过红外遥控调整亮度,可以实现对子钟的关闭、打开和时间设置等功能。
6.5接口兼容性强,包含当前所有主流授时接口。
可根据客户要求定制的时码分配设备,能满足国外进口设备对B码,DCF77,EBU等特殊接口的要求。
6.6精确计时和温湿数据显示
手术室和其它需要精确计时的地方可以用手动计时器与时钟显示屏相连,时钟显示屏幕可精确计量正计、倒计的时长,时钟显示屏内置温湿度传感器,可以给一户人员提供当前环境的温湿度精确数据参考。
医院时钟子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、主备高稳母钟、接口扩展单元、时钟网管监控系统、数字式子钟、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,其中一个作为系统校时信号的主要来源,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。
时钟系统由2台高稳石英母钟、GPS接收天线、接口扩展单元、网管检测设备等构成;两台高稳石英母钟构成主备用方式,主备工作钟能自动和手动倒换且可人工调整时间。
母钟系统接口扩展单元提供时钟系统接口扩展;一方面驱动本地子钟,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。
弱电系统提供符合RS422/485或者IRIG-B标准的外部接口,所有外部接口具有隔离措施,外部接口的接口方式应得到相关弱电子系统集成商的认可。
时钟系统网管用于管理时钟系统,实时监测母钟的工作状态,当候诊中心、楼道、大厅的时钟设备出现故障时,母钟可实时将告警信号发送到弱电中心时钟系统网管设备。
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:
方案一、
图1时钟系统结构
时钟系统的参考信息由母钟提供,母钟输出标准的时码信息到通信,接口扩展单元(接口扩展单元可提供8路RS485/422信号、8路CAN信号)通过CAN信号驱动子钟,并且每条链路上都具有不少于120个子钟的驱动能力,方便整个系统扩容。
剩余RS485/422接口和CAN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,通讯控制器最大可以支持100路不同接口的扩展,支持集连,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。
方案二:
图2时钟系统结构
如果医院大楼的BA系统,呼叫系统、手术室控制系统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NTP时间服务器给这些系统授时,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。
时钟逻辑框图如图3所示:
图3时钟逻辑框图
母钟接收GPS时间信号并把他转化为北京时间通过CAN总线传送到通信控制器,通信控制器根据实际需求分出来若干节点,每个连点可以引出一条总线分配到各个楼层,楼层布线无需环绕整层一圈,再最后一个终端后面加75欧姆终结即可。
该布线方式的好处是便于管理,不浪费辅材。
每一条总线上的子钟都有一进一出两个接口,可以使用手拉手的方式串接。
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、主备铷原子母钟、子钟、时钟系统接口扩展单元、系统网管、机架线缆等。
铷原子母钟内置铷原子振荡器,同时接收外部GPS时码信号和秒脉冲信号作为主参考信号,母钟输出接接口扩展单元。
接口扩展单元是母钟系统通信枢纽。
它将母钟、网管系统、子钟接口和其他子系统时码接口有机结合起来。
相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。
8.1GPS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,从而使一级母钟获得高精度时间参考,为机场时钟系统提供准确的时间信息;
nGPS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;
nGPS天线主要性能如下:
8.1.1天线
中心频率:
1575.42MHz±3MHz
电压驻波比:
1.5:
1
带宽:
±5MHz
阻抗:
50ohm
最高增益:
>3dBic,基于7×7cm地平面
增益范围:
>-4dBic,–90°<0<+90°,over75%Volume
天线极化:
RHCP
8.1.2放大器/滤波器
放大器增益(不含电缆):
28dB,45dB,55dB典型
噪声系数:
1.5dB
滤波器带外衰减(f0=1575.42MHZ):
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,3Vto5V
直流电流:
5mA,10mA,22mAMax
8.1.3结构
重量:
<140(克)gram
外型尺寸:
Ø96×126mm;
电缆:
RG588to100m
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%
n避雷器主要性能如下:
技术参数
数值或标准
频宽(MHz)
0-2000
阻抗(Ω)
50
最大放电电流
8/20us(KA)
20
接口标准
英制/公制
N/L16
功率(W)
<300
动态残压
1KV/us(V)
<600
驻波比
SWR
≤1.2
插入损耗
≤-0.5dB
8.2GPS高稳石英母钟
高稳石英母钟内置高稳OCXO,可接收多种外部参考信号,支持手动/自动的双机热备份功能。
主要功能性能如下:
Ø独有特色
²支持农历
²双机热备份功能
²支持远程操作维护
Ø2个外部参考输入:
(a)1个RS232/RS422+1PPS输入,用于外部GPS或GPS+GLONASS接收机;(b)1个10MHz或2.048MHz接口(选项);
Ø1个外部时码接口:
RS422/485(可选CANBUS或电力线载波接口),用来接收上级母钟时码信号;
Ø1U19”标准机箱,年、月、日、星期、农历、时、分、秒显示;
Ø输出标准时间信号包括公历(年、月、日、星期、时、分、秒),农历(月,日);
Ø时码输出接口:
(a)2个RS-232,可用于计算机校时;
(b)2个RS485/422,可用于子钟校时,传输距离不小于1千米;
(c)1个CANBUS接口,用于驱动子钟,传输距离不小于10千米,支持双向网管,故障实时报警;(选项)
Ø频标输出接口(正弦波10dBm/50Ω各一路):
(a)10MHz
(b)2.048MHz
准确度:
<1×10-12(24小时平均/锁定状态)<1×10-10(普通)<5×10-11(优选)(关闭GPS,自保持24小时)
稳定度:
取样时间阿仑方差:
(锁定或保持)
1ms<2×10-10
10ms<5×10-11
100ms<5×10-12
1S<3×10-12
10s<3×10-12
100s<5×10-12
1000s<5×10-12
相位噪声:
偏离载频单边带相噪(锁定或保持)
1Hz<-100dBc
10Hz<-125dBc
100Hz<-135dBc
1000Hz<-140dBc
10KHz<-160dBc
谐波:
<-40dBc
Ø手动时间调整;
Ø1个网管接口,RS232/RS422;可选以太网接口;
Ø支持手动、自动控制双机热备份,前面板主备指示,系统具有更高的可靠性;
Ø基于时码前沿的主动同步技术和数字锁相环技术,使母钟在外部参考的驱动下获得极好的同步精度;
操作环境温度:
0~60摄氏度;湿度:
95%不冷凝
MTBF大于10万小时;
电源:
AC220V±10%,20W。
8.3通信控制器
通信控制器是母钟系统的通信枢纽,要求很高的可靠性。
2U19英寸标准机箱,各功能板采用前插板结构,支持热插拔。
设备采用大容量双冗余电源均流供电,电源模块支持热插板功能。
前面板LCD320x240显示,可显示每个通道实时通讯信息;小键盘,实现系统配置,也可以通过网管系统进行设置。
3个槽位,主控板采用1个槽位,其他槽位任意分配给各种接口板。
主要功能如下:
8.1.1实现任意接口间的信息直接路由与分配。
8.1.2每个功能板具有独立故障检测功能。
8.1.3声光报警功能。
8.1.4对传输信息进行解析。
根据配置可以本地显示时钟系统的报警信息,同时可以直接显示在LCD上,实现本地报警。
8.2主要接口板如下:
8.2.1主控板:
2个CAN总线接口,4个RS485/RS422/RS232接口;对接口扩展单元进行管理,配置,实现系统网管;实现与母钟、GPS接收机间的接口,传递时码信息与操作维护信息;支持主备热备份功能,自动信息同步技术,保证两块主控板间的状态同步。
8.2.28路CAN总线接口板:
子钟接口,传递时码信息与操作维护信息(接口可根据实际使用要求订做)。
8.2.38路RS232/422/485总线接口板:
子钟接口,传递时码信息与操作维护信息(接口可根据实际使用要求订做)
8.2.4本扩展单元适合与中型时钟系统要求,如有特殊要求,可以选择具有15个插槽的大型通信控制器。
在本系统中,接口扩展单元配备1块主控板,1块CAN总线接口板用于驱动子钟网络,1块RS422/485接口板用于给其他系统提供时间信息。
8.4网管系统
时钟网管(监控)系统放在弱电中心,通过RS232/RS422接口与钟系统相连,并通过母钟或接口扩展单元对整个时钟系统进行查询与控制,实现时钟系统的故
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 医院 时钟 系统 技术 方案