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GPS衛(wèi)星同步時鐘在醫(yī)療信息化系統(tǒng)中應用
來源:正瑞電子        瀏覽:1274         發(fā)布日期:2023-04-13

一、需求分析

GPS衛(wèi)星時鐘同步系統(tǒng)主要為全醫(yī)院提供標準統(tǒng)一的時間,主要作用是為整個醫(yī)院的計算機系統(tǒng)及呼叫系統(tǒng)、BA系統(tǒng)、手術室控制系統(tǒng)以及其它弱電系統(tǒng)提供標準的時間源;精確統(tǒng)一的時間標準可以給護士站的工作人員對特護病人,重癥觀察患者提供及時、精確的護理時間參考,如麻醉室、手術室、輸液室、供氧呼吸系統(tǒng)等;有了數(shù)字型網(wǎng)絡子母鐘系統(tǒng)以后就不再需要人工看表計時了,采用NTP網(wǎng)絡時間協(xié)議的網(wǎng)絡母鐘還可以給全院所有局域網(wǎng)內(nèi)計算機提供統(tǒng)一的時間參考,考勤、財務中心、庫房等關鍵部門都可以獲得精確、統(tǒng)一的時間源,為醫(yī)院的數(shù)字化管理提供精確時間保證。各辦公室內(nèi)及其它通道內(nèi)的時鐘可以為工作人員和患者提供準確的時間信息;也可以為其它系統(tǒng)(監(jiān)控、消防等)提供的時鐘信息為整個醫(yī)院大樓弱電運行提供了標準時間,保證整個醫(yī)院大樓弱電運行的實時準確。

 

二、系統(tǒng)概述

正瑞GPS/BG2000衛(wèi)星同步時鐘系統(tǒng)由北斗衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星時鐘系統(tǒng)、本地時鐘系統(tǒng)以及由這3種時鐘系統(tǒng)組合信號變換的輔助光電子系統(tǒng)組成。通過局域網(wǎng)絡給醫(yī)院的各個重要地方提供精確的時間信息,從而使網(wǎng)絡和每個有安裝該子鐘的位置均能顯示與衛(wèi)星時間信號保持一致的時間。

 

系統(tǒng)組件主要為:

(1)GPS衛(wèi)星時鐘主機

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衛(wèi)星時鐘主機的衛(wèi)星系統(tǒng)為GPS/北斗雙模式接收,該衛(wèi)星雙模接收系統(tǒng)既能夠同時接收北斗/GPS雙星系統(tǒng),也能夠單獨分別接收GPS或者北斗衛(wèi)星系統(tǒng)?;谧羁煽糠绞?,本時鐘系統(tǒng)采用了雙星模式。雙模式同時接收國產(chǎn)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)和美國GPS全球定位系統(tǒng)衛(wèi)星,使得參與同步定位的衛(wèi)星數(shù)量大幅增加,并且搜星速度快,同步定位精度比單獨GPS方式更高,時鐘精度更精準。 

衛(wèi)星時鐘主機內(nèi)具有高精度本地時鐘守時系統(tǒng)。本地守時系統(tǒng)精度為10-8,高可至為10-9。在GPS、北斗衛(wèi)星系統(tǒng)正常的情況下,本地時鐘系統(tǒng)被衛(wèi)星所同步。當衛(wèi)星系統(tǒng)連接故障時,時鐘主機自動切換到本地時鐘,仍舊能夠提供高精度時鐘輸出。

系統(tǒng)包括2臺時鐘主機,實現(xiàn)雙主機熱備用。一臺時鐘主機故障時,不影響系統(tǒng)運行。

(2)時鐘分機

分機包括本地守時時鐘系統(tǒng)和能夠接受2臺上位主時鐘的光同步時鐘信號。當1臺主時鐘故障時,分機會自動切換到備用主時鐘。當2臺主時鐘均未連接時,分機保持高精度自身時鐘運行。

(3)信號擴展箱

信號擴展箱為信號數(shù)量擴展裝置。采用模塊化插卡方式,能夠方便的通過功能卡的配置實現(xiàn)所需的對時功能。

三、系統(tǒng)功能

l  顯示統(tǒng)一的標準時間信息。

l  向其它需要統(tǒng)一時間的系統(tǒng)提供標準時間信息。

 

1.一級母鐘

一級母鐘設置在主控機房內(nèi),主要功能是作為基礎主時鐘系統(tǒng),自動接收GPS的標準時間信號,將自身的精度校準,并將校準后的標準時間信息通過接口分配給各二級母鐘、子鐘以及其他需要標準時間的系統(tǒng),并且通過監(jiān)控計算機對時鐘系統(tǒng)的主要設備進行及主要模塊進行點對點監(jiān)控。

一級母鐘能夠顯示年、月、日、星期、時、分、秒全時標時間信息及農(nóng)歷、節(jié)氣等信息,并能顯示一級母鐘各板卡及所有子鐘的狀態(tài)信息。一級母鐘具有統(tǒng)一調(diào)整、變更時鐘快慢的功能,可通過設置在前面板上的鍵盤實現(xiàn)對時間的統(tǒng)一調(diào)整。一級母鐘接收標準時間信號接收機發(fā)送的標準時間信號。當標準時間信號接收機正常工作時,該信號將作為一級母鐘的時間基準,當外部時鐘源信號出現(xiàn)故障時,一級母鐘將采用自身的高穩(wěn)定恒溫晶振產(chǎn)生的時間信號作為時間基準,驅(qū)動子鐘正常工作并向時鐘系統(tǒng)網(wǎng)管設備發(fā)出告警。一級母鐘能與外部標準時鐘源自動校時,保持同步。向二級母鐘和子鐘發(fā)送標準時間信號并收集狀態(tài)數(shù)據(jù)。一級母鐘配置NTP板卡及子鐘板卡,向其他子系統(tǒng)及子鐘發(fā)送標準時間信號,以實現(xiàn)各子系統(tǒng)時間的統(tǒng)一。一級母鐘由主、備母鐘組成,具有熱備份功能,主母鐘出現(xiàn)故障立即自動切換到備母鐘,備母鐘全面代替主母鐘工作。主母鐘恢復正常后,備母鐘立即切換回主母鐘,切換時間小于2秒。主母鐘與備母鐘可以互相監(jiān)控對方的工作狀態(tài),如果發(fā)現(xiàn)一方出現(xiàn)異常,可立即進行維修或更換。一級母鐘設備采用電源雙備份,支持熱插拔。一級母鐘設備設有2路NTP接口,向其他系統(tǒng)提供標準時間信號,實現(xiàn)各系統(tǒng)時間的統(tǒng)一,另外一 級母鐘設備配備2路NTP接口給二級母鐘及子鐘,向子鐘發(fā)送標準時間信號。

2.標準時間信號接收裝置

標準時間信號接收裝置是為了向時間系統(tǒng)提供高精度的時間基準而設置,以實現(xiàn)時間系統(tǒng)的無累積誤差運行。在正常情況下,標準時間信號接收機能夠接收來自GPS的衛(wèi)星時標信號,經(jīng)解碼、比對后,經(jīng)由RS422接口發(fā)送給一 級母鐘,以實現(xiàn)對一 級母鐘精度的校準。正常情況下GPS接收機至少可同時接收6顆衛(wèi)星的信號。標準時間信號接收機采用液晶屏,能夠顯示年、月、日、星期、時、分、秒全時標時間信息和標準時間信號源的信息,并可通過設置在前面板上的鍵盤實現(xiàn)對時間的統(tǒng)一調(diào)整。

3.系統(tǒng)監(jiān)控管理計算機

通過監(jiān)控管理計算機終端能夠真實顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構,實時反映其物理連接狀態(tài)及各點設備運行條件和狀態(tài)。在時鐘系統(tǒng)監(jiān)控管理計算機上能夠?qū)崿F(xiàn)對全部時鐘進行點對點的監(jiān)控,其主要監(jiān)控及顯示的內(nèi)容包括:母鐘、子鐘及傳輸通道的工作狀態(tài)。

(1)一般性管理功能

    通過監(jiān)控管理計算機終端能夠真實顯示系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構,實時反映其物理連接狀態(tài)及各點設備運行條件和狀態(tài)。在時鐘系統(tǒng)監(jiān)控管理計算機上能夠?qū)崿F(xiàn)對全部時鐘進行點對點的監(jiān)控,其主要監(jiān)控及顯示的內(nèi)容包括:母鐘、子鐘及傳輸通道的工作狀態(tài)。

(2)故障管理功能

    系統(tǒng)具有自診斷功能,并對故障進行管理,能檢測到包括中心設備、分級設備及信號傳輸通道的運行狀態(tài);對時鐘系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障狀態(tài)進行顯示;并能夠?qū)θ到y(tǒng)時鐘進行點對點的控制,在監(jiān)控終端上可以查看本系統(tǒng)任何一個子設備的運行狀況。當時鐘系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,監(jiān)控管理計算機能夠發(fā)出聲光報警,指示故障部位,并在監(jiān)控終端主界面上顯示主要故障內(nèi)容及設備位置。告警信號能夠引至相應值班室,提供給值班的工作人員,以便于系統(tǒng)的集中管理。聲音報警信號能通過手動操作切除,光標報警可保持到故障排除。

(3)安全管理功能

系統(tǒng)操作軟件具有多級密碼設定和權限限定功能。能設置不少于三種管理權限,設置了管理員級、操作員級和用戶級,對不同級別的操作人員,可分別賦予不同的操作控制功能,分級別對系統(tǒng)進行管理,各控制級別不能越級操作,保障了系統(tǒng)的安全和工作可靠。能夠保留操作日志。

(4)配置管理功能

   通過維護管理終端能對系統(tǒng)網(wǎng)絡進行配置和數(shù)據(jù)設定,可進行板卡配置管理,子鐘配置。管理系統(tǒng)具有遠程控制功能,可以通過網(wǎng)管可以對系統(tǒng)內(nèi)子鐘的時區(qū)等進行設置,從而實現(xiàn)對時鐘系統(tǒng)的遠程控制。

4.子鐘

(1)子鐘通過NTP接口經(jīng)交換機接收母鐘所發(fā)出的時間信號,進行時間信息顯示。子鐘脫離母鐘時能夠單獨運行。接收母鐘發(fā)送的標準時間信號,對自身的精度進行校準。子鐘在接收到標準時間信號后,回送自身的工作狀態(tài)給母鐘。

(2)所有子鐘均具有獨立的計時功能,平時跟蹤母鐘工作。當子鐘接收不到來自母鐘發(fā)送的時間信號時,仍能依靠自身的晶振獨立運行并向時鐘系統(tǒng)監(jiān)控管理計算機發(fā)出告警。此時時鐘時間的調(diào)整靠鍵盤來進行。調(diào)整鍵盤配有復位按鈕,每個子鐘都配有單獨的電源開關。

(3)本系統(tǒng)采用的子鐘為雙面數(shù)字式子鐘、單面手術室數(shù)字子鐘、單面日歷數(shù)字子鐘和單面指針式子鐘。

(4)數(shù)字式子鐘具備12/24小時兩種顯示方式轉(zhuǎn)換功能。數(shù)字式子鐘收到母鐘發(fā)送來的標準時間信號時,自動刷新,與母鐘保持一致。

(5)數(shù)字式子鐘具有記憶功能,內(nèi)置實時時鐘芯片,停電后可保持數(shù)據(jù)十年,來電后自動顯示正確時間。

(6)數(shù)字式子鐘采用發(fā)光二極管顯示單元(LED)顯示由數(shù)字組成的時間信號,亮度可調(diào)節(jié),優(yōu)選顏色為紅字,并且顏色可根據(jù)本工程的裝修風格來選擇。其指示方式為:年、月、日、星期、時、分、秒。

(7)指針式子鐘具有自動追時功能。當接收到標準時間信號時,能夠以最短距離方式快速調(diào)整指針的位置到標準時間。

(8)指針式子鐘自身有獨立的石英晶體振蕩器,平時跟蹤母鐘工作。當子鐘接收不到來自母鐘發(fā)送的時間信號時,仍能依靠自身的晶振獨立運行并向時鐘系統(tǒng)管理中心發(fā)出告警。此時時鐘時間的調(diào)整靠鍵盤來進行。調(diào)整鍵盤配有復位按鈕,每個子鐘都配有單獨的電源開關。

 雙面數(shù)字子鐘圖:

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單面數(shù)字手術室子鐘圖:
QQ.png


四、系統(tǒng)優(yōu)勢

(1)精確性高

本系統(tǒng)能夠接收來自GPS的標準時間信號,經(jīng)一 級母鐘處理后發(fā)送至系統(tǒng)的各個部分,實現(xiàn)無累積誤差運行。系統(tǒng)一 級母鐘均采用高穩(wěn)恒溫晶振,使一 級母鐘的精度大大提高。系統(tǒng)具有降級使用功能,當上級設備出現(xiàn)故障時,本級設備仍能以當前時間為起點自主獨立運行,運行精度高于每天0.001秒。

(2)可靠性高(系統(tǒng)冗余)

   本系統(tǒng)對一級母鐘的關鍵設備都采用雙重熱備份,當主單元發(fā)生故障時,能夠自動切換到備用單元,實現(xiàn)主備之間的自動轉(zhuǎn)換。電源停電時,一 級母鐘在備用電源支持下仍可正常工作24小時。一 級母鐘能與GPS進行同步校時。停電96小時以內(nèi),供電恢復時能自動追蹤,與標準時間同步。同時提供“功能后退”運行方式,具有降級使用功能,當前級設備出現(xiàn)故障時,本級設備仍能正常工作,我們采用故障隔離、軟硬件冗余等技術措施,使系統(tǒng)具有極高的可靠性。

(3)兼容性好

   系統(tǒng)采用分布式結(jié)構,由標準化的軟件及硬件組成,用戶可按照需要靈活配置和擴容。

(4)靈活性

本系統(tǒng)具有靈活的系統(tǒng)集成接口能力、設備控制管理能力;同時由于系統(tǒng)采用開放結(jié)構,能靈活地增加、減少、移動子時鐘顯示設備,而無需修改應用軟件;本系統(tǒng)與其它系統(tǒng)之間的接口,也建立在開放標準之上,能靈活的進行修改;子時鐘顯示設備的配置、顯示格式、狀態(tài)都能通過應用進行靈活配置、修改和監(jiān)控;系統(tǒng)應用軟件具有足夠靈活性,滿足用戶的業(yè)務需求。

(5)開放性

   本系統(tǒng)軟硬件的選取遵循開放系統(tǒng)規(guī)范,支持多種國際標準協(xié)議,包括采用具有開放的操作系統(tǒng)、通訊協(xié)議、開發(fā)工具等;系統(tǒng)采用先進的技術、方法和設備,為第三方應用提供開放的標準接口,支持第三方依據(jù)該接口來連接本系統(tǒng)。

(6)操作簡單

控制管理計算機提供友好的中文界面,采用規(guī)范的行業(yè)術語,易于管理和維護。系統(tǒng)采用了人性化的設計,使界面友好、整潔、清晰、直觀,支持鍵盤和鼠標操作,簡單、方便,容錯性強,有在線用戶幫助功能。

(7)維護方便

本系統(tǒng)所有主控板、信號板、接口板均采用了目前國際上 流行的模塊化設計,使相同規(guī)格的設備和接口板具有可互換性;一 級母鐘的接口板可以熱插拔,在帶電狀態(tài)下可以進行更換而不影響整個系統(tǒng)的運行,維護極為方便。積木式結(jié)構還為業(yè)主未來系統(tǒng)的增容和擴展提供極大的便利。

(8)具有自動報警功能

當時鐘系統(tǒng)發(fā)生故障時,監(jiān)控計算機能夠發(fā)出聲光報警,指示故障部位,并在監(jiān)控終端主界面上顯示主要故障內(nèi)容及設備位置。告警信號能夠引至相應值班室,提供給值班的工作人員,以便于系統(tǒng)的集中管理。

(9)電磁兼容性好

為保障系統(tǒng)正??煽康剡\行,在系統(tǒng)的電磁兼容方面,做了大量的試驗與改進工作,提供的設備在許多工程中經(jīng)歷了長期嚴格的考驗。

 

結(jié)語:

    山東正瑞電子有限公司二十年專業(yè)從事同步時鐘,GPS衛(wèi)星同步時鐘,NTP網(wǎng)絡時間服務器,北斗時鐘,GPS時鐘等系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)、設計和生產(chǎn),在國內(nèi)同行業(yè)獨具優(yōu)勢憑借著質(zhì)量過硬的產(chǎn)品,穩(wěn)定的運行,我司各系列產(chǎn)品廣泛應用在國防、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧教育、電力系統(tǒng)、等各個領域,并得到了用戶對正瑞品牌產(chǎn)品的一致好評!


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