医院数字时钟同步系统方案

2019-03-20 12:00:57 医院时钟系统 312

一、 医院数字时钟同步系统方案概述

1.1 医院数字时钟同步系统需求

随着现代化医疗业务的迅速发展,医院的时间统一同步系统对医院的正常运行起着极为重要的作用。在医院的设计中,在挂号台、候诊区、就诊室、护士站、手术室、检验室和放射科等对时间把握比较严格位置更需要一个统一准确的时间系统。目前市面上大部分子母钟都是基于 GPS 授时,而 GPS 导航授时系统的所有者是美国军方。针对这一问题,我国自主研发的北斗卫星导航授时系统可以保证在 GPS 卫星信号中断的情况下为本国所有需要精确授时的领域提供精确的时间参考。比如现在 CDMA 和大型电网改造都要求采用 GPS/北斗双模时间服务器就是基于以上考虑。因此,在医院时钟同步系统的选择中,我们建议采用 GPS/北斗双模授时系统,可以保证我们对系统安全性能的要求。

为了满足医院时钟同步系统同步统一的要求,保证系统正常可靠运行,需建立一套高可靠、高稳定的GPS北斗网络时间同步系统。医院时钟同步系统建成后能覆盖医院网内所有挂号候诊平台、诊疗业务终端、财务与支付平台、走廊显示子钟、住院部服务终端、视频监控等终端设备,提供时间校正服务。

二、医院时钟同步系统的必要性:

现在数字化医院信息系统是一个体系,包括基础设施、应用系统、服务系统等方面。其中,基础设施涵盖网络架构、服务器系统、存储系统、机房建设等方面,医院时钟同步系统为应用系统安全、稳定的运行提供支撑;应用系统包括医院管理信息系统和临床信息系统;服务系统包括客户管理与服务系统和医院网站;此外,还包括与公共卫生部门、医疗保险、区域协同等外部应用。标准的时钟同步系统在医院信息系统起到很重要的作用,医院时钟同步系统为整个医院的各个系统提供非常精准的时间源。  

医院时钟同步系统

1、医院时钟同步系统为医院的内/外网系统、弱电系统提供标准的、精确的时间源;

2、医院时钟同步系统为医院的呼叫系统、办公自动化提供了标准的时间依据;

3、医院时钟同步系统为护士分诊,手术,麻醉等重要场所提供标准时间;
     4、医院时钟同步系统为医院的监控,消防联动、楼宇控制等系统提供统一时间,对各系统的大集成是必要的;
     5、在门诊、急诊、护士站等重要场所,给医务人员及患者家属提供准确的时间参考;
     6、医院时钟同步系统为今后的物联网提供必需的时间统一。
     7、医院时钟同步系统为各种医疗凭证提供统一的时间戳,作为纠纷证据。
     8、HIS系统、LIS系统提供统一的时间,而且可以与医院的诊疗设备连接,如CT、磁共振等,从而防止一些医疗差错。比如患者已经出院了,但是收费系统还在计时,可能会导致医疗纠纷。
    9、在监控领域时钟同步系统的需求日益迫切,一个平安城市的监控点多到上万点,这些监控点采集到的视频信号必须有精确的时间才可能作为有效的数据用来分析,判断,或作为证据被法官日后采纳。
    正在发展中的物联网时钟同步系统也越来越成为不可或缺的重要部分,《中国物联网发展蓝皮书》指出:无所不在物联网对时钟同步的要求明显高于传统的无线网络。它与实际的物理环境联系密切,所以,必须采用物理时钟同步,无法使用相对简单的逻辑时钟,时钟的不同步性将会给物联网的实现带来巨大障碍。 

三、 医院时钟同步系统同步方案设计原则

为实现医院系统内所有网络设备的精确时间同步和高可靠运行,本设计方案符合提出以下几条设计原则:

一、 时间同步服务器在软硬件上协同保障网络安全应用环境;

二、 时间同步服务器在软硬件上具备很高响应速度与很强NTP请求负荷的能力;

三、 时间同步服务器锁定GPS北斗时间源后,服务器本地时间应具备很高的精度;

四、 时间服务器应配置铷原子钟,即使在卫星失锁后,仍具备优异的时间保持性能;

五、 时间服务器应具备主备在线热备份功能,并能通过芯跳检测进行自动切换;

六、 时间服务器技术方案与部署应具备有效的防止时钟欺诈能力。

四、医院时钟同步系统总体方案

4.1 医院时钟同步系统单机方案: 

医院时钟同步系统安装示意图

XBD211时间服务器局域网时间同步应用方案典型如上图所示,服务器通过接收GPS/北斗二代卫星信号获取高精度时间,并同步服务器本地时间,再通过企业中心交换机,以NTP/SNTP/UDP等协议,与网络显示子钟、单位PC终端、服务器终端、网络监控终端等各类终端进行时间同步。服务器具备完整的系统管理和监控功能,支持标准的NTPSNTP网络授时协议,具有完整的日志记录功能和USB端口下载功能,可支持NTP网络对时、串口TOD授时、1PPS脉冲信号输出,IRIG-B码输出等功能。可采用安全的MD5协议和证书加密方式,为服务器、网络设备、网络子钟、终端计算机提供精确、安全、可靠的同步时钟信号。作为最佳的时间同步网络系统解决方案,广泛应用于政府、金融证券、移动通信、公安、电力、交通、石油、工业以及国防等领域。

4.2 医院时钟同步系统双机主备方案系统

     结合目前工程被校时设备的情况,GPS北斗校时系统前期采用均为A设备的IP作为主校时服务器,B设备作为备用校时服务器。考虑到后期被校时设备的增加,将主备服务器都用做主校时服务器,来达到数据分流和冗余功能。

对于两台GPS北斗时间服务器组成热备份应用,两台GPS北斗时间服务器通过芯跳检测在线互为热备,时间服务器1作为“主用”时间服务器,GPS北斗时间服务器2作为“备用”时间服务器。当“主用”时间服务器(GPS北斗时间服务器1)的GPS北斗北斗信号接收单元发生故障时,自动切换至“备用”时间服务器(GPS北斗时间服务器2)的GPS北斗北斗信号接收单元接收到的时间基准信号,从而保证系统的可靠性。当“常用”时间服务器(GPS北斗时间服务器1)的GPS北斗北斗信号接收单元恢复正常后,该GPS北斗时间服务器自动切换回正常工作状态。

当GPS北斗时间服务器都接收不到两路外部时间基准信号时,切换到内部守时,保持一定的走时准确度;当外部时间基准信号接收恢复时,自动切换回接收外部时间基准信号的工作状态。

    两台GPS北斗时间服务器的RJ45口分别接到交换机上,各分配一个IP地址,如GPS北斗时间服务器1的IP地址为IP1, GPS北斗时间服务器2的IP地址为IP2,则两个IP地址就作为网内的标准时间服务器。客户端可使用操作系统自带NTP服务,也可使用我公司提供的客户端软件(WINDOWS操作系统)。本软件可输入两台GPS北斗时间服务器的IP地址, IP1地址作为主地址,IP2地址作为备用地址,当客户端因某些原因无法从主地址获取时间信息时,则自动从备用地址获取时间信息。




医院时钟同步系统双机备份方案


 

五、医院时钟同步系统组成:

 医院时钟同步系统由NTP网络时间服务器、GPS北斗双模天线、数码子钟、交换机等几部分组成。

一体化母钟

    网络时间服务器产品集成高精度GPS北斗双系统授时接收机和高性能网络安全服务器软硬件系统,支持多协议NTP/SNTP网络授时,采用的网络授时架构简单、免施工、易配置、免维护,MTBF达80000小时XBD211前面板具有亮丽美观的OLED液晶显示屏,显示内容简洁大方,后面板具备丰富接口,可扩展性强,可满足各种授时需求可采用安全的MD5协议和证书加密方式,为服务器、网络设备、网络子钟、终端计算机提供精确、安全、可靠的同步时钟信号。

1、NTP时间服务器:

1)标准19英寸

1U机箱,四个物理独立10/100/1000M网口授时,具备很强的网络数据吞吐能力;

2)工业级网络安全服务器主板,2.0G四核以上处理器,具备很强的运算与响应能力;综合NTP响应性能:18000次/秒;

3)4G以上内存,64G以上SSD固态盘,具备快速启动与高速数据存储能力;

4)具备USB、VGA等服务器通用接口,可接USB外设、日志记录功能:>=4000条,可通过USB口存取,可扩展硬盘存储;VGA显示器等;

5)采用GPS/北斗双系统授时模式,一级网络时间服务器,锁定稳定后时间精度0.1us以内;产品支持多网卡bonding和多机主备功能。

6)可内置恒温晶振OCXO守时,72小时偏差<=1ms;GPS北斗自动对时功能,能够在失去时间源的状态下自我守时运行,高可靠性,免维护;

7)设备可用性指标:MTBF>=80000小时;

8)计算机终端同步授时精度:0.5-5ms(局域网典型值)

9)支持授时协议:NTP(v1,v2,v3,v4)、SNTP等网络时间协议,支持MD5加密协议;

10)支持Console,Telnet,SSH等服务器登陆方式;

NTP时间服务器接口要求:
天线入:BNC,1路,GPS L1 BD2 B1,输出5V DC。
1PPS:BNC,1路,时间精度30ns(RMS)。
网口:RJ-45,4路,以太网接口,NTP授时
Console: DB9ZJ,1路,RS232电平,控制接口
TOD: DB9ZK,4路,RS232电平,时间、位置信息
VGA:DB15ZK,1路,可接VGA显示器。
USB,2路,可接USB外设等。
NTP时间服务器软件要求: 

 所投产品提供XTIME客户端软件和服务器状态监控软件,支持开机自启动和托盘运行,可添加多个NTP时间服务器地址,并支持自动切换。

2、高性能GPS北斗双模授时接收机:

1) 基于64通道的GPS/北斗双系统授时型接收机,GPS频点L1,北斗频点B1;

2) 双系统授时模式下1PPS授时精度可达20ns(1δ);

3) 支持单星授时模式,即使只有一颗可见卫星仍能保持可靠授时;

4) 本地高性能OCXO守时,失锁后守时性能优于1us/h;

5) 首次锁定时间(TTFF):冷启动<30s,热启动<1s,重捕获<1s;

6) 授时接收灵敏度:跟踪<-160dBm,捕获<-145dBm。

 3、多协议支持:

1) 授时协议:NTP v1、v2、v3、v4(RFC1119&1305) SNTP(RFC2030) DAYTIME(RFC867);

2) 授时模式:NTP Peer, Client/Server, Broadcast Multicast;

3) 加密协议:MD5 Authentication(RFC1321)RSA非对称加密 Autokey;

4) 登陆协议:串口Console,Telnet(RFC854),SSH,HTTP/SSL/HTTPS(RFC2616),FTP(RFC959);

5) 网管协议: SNMP v1、v2 MIB II (RFC1213);

6) 其他协议:IPV4、IPV6、IPv4/IPv6 Hybrid DHCP (RFC2131)。

 4、物理特性:

1) 物理及环境参数:尺寸:1U机箱447×44.5×300mm

2) 重量:3.5Kg

3) 电源:100~240V, 47Hz ~63Hz

4) 功耗: 15W

5) 接口丰富,可扩展性强。

NTP网络子钟要求:

1) 基于以太网(NTP)授时的电子钟,可获取公共网时间服务器时间或局域网内授时服务器时间,同步于电子钟走时和更新内部RTC电路;

2) 不用任何按键调节,上电可实现自动对时功能,走时精度可保持在100ms误差范围内,并每分钟对时一次,无累积误差,可使全国电子钟走时保持一致;

3) 内置守时模块,与网络失去联系后守时能力可达<2分钟/年;

4) 显示内容有年、月、日、星期、时、分、秒、和温度;

5)单面尺寸大小:480*190*50

6) 可通过配套上位机软件设置服务器IP地址;

7) 可根据用户的要求,电源可使用网络提供,也可采用外置电源;

8) 安装方便,施工简单,操作简单,免维护;

9) 显示精度高、视距较长、显示部分可有多种颜色、显示醒目清晰、故障时黑屏不会对使用者产生误导。


2、时间同步方式

1) 基于NTP网络授时:根据以太网(NTP)进行同步走时时间,电子钟每隔5分钟同步一次本地时间和守时RTC(时钟)电路走时,五分钟内使用守时时间,从而保证高的精度;

2) 节守时精度高:正负3.5PPM,年偏差2分钟, 守时电路内置恒温晶振,补偿因不同季节的温度偏差,从而调整晶振震荡周期,使晶振的频率更精确,从而保证时间更加准确;

3) NTP时间授时服务器依据GPS/BD时间源,保证时间准确性。

北斗时频与传统的医院时钟同步系统方案优劣对比:


以上是北斗时频最新推出的医院时钟同步系统的2种常用方案,相比以供客户选择。相比传统的医院时钟同步方案,北斗时频的医院时钟同步方案造价经济实惠,施工简单,整个系统的安全稳定性能更好。






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