子母钟用户需求分析
学校时钟系统主要为全学校的计算机系统及时钟系统以及其它弱电子系统提供标准的时间源，为考场考试、实验室、计算机系统等关键部门都可以获得、统一标准时间；子母钟系统为每个教室、多媒体、图书馆，体育馆同步显示时间的功能，为学生、老师及工作人员对时间参考，从而使整个学校提供了标准的时间，保证了整个学校准时、安全正常运行。
终端设备管理软件可以对时钟显示屏进行实时管理，巡查和控制功能。
子母钟系统构成:
采用终端设备管理软件、时钟显示屏、GPS/北斗NTP时间服务器构成，给学校的各个重要地方提供时间信息。给考试等重要事宜提供标准时间等。
因此,在学校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、标准的全校时间的子母钟系统对学校的数字化管理和学校的各部门的统一协调意义重大。
设计指导思想
本时钟系统选用的时钟系统，并保证在设计中：
1)认真贯彻执行已颁布实施的有关“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)在满足功能需求的前提下努力降低工程造价和维护费用。
3)系统设计应本着“可靠、实用 经济”的原则进行。
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、电磁能力和防雷、防雨、防尘能力。
子母钟组成系统
子母钟组成系统
时钟系统是由一套（母钟）及若干个子钟组成。系统还可扩展接口，作为计算机/服务器或局域网的时间源。其主要作用是为了保证所有系统设备时间统一和对外显示时间*一致。
母钟接收来自 GPS 的标准时间信号，通过传输通道将标准时间信号直接传给各个显示子钟，为工作人员提供统一的标准时间。子钟通过网口（RJ45）接收 GPS母钟发送来的时间信息（信息内容：年、月、日、星期、时、分、秒），显示标准北京时间。
1、中心机房级
在设备中心房内设置母钟系统，GPS天线安装在楼顶等开阔地带。
2、子区域
每台子钟均具有独立的 IP 地址，能够接收标准的 NTP 时间协议。一台母钟下可带多台网络子钟，连接方便。显示的内容为：年、月、日、星期、时、分、秒。安装方式为壁挂式，为了达到坚固、美观、庄重和显示醒目、色调柔和的总体效果，子钟的外观结构采用金属边框表面喷黑色亚光塑，框内镶嵌浅色有机玻璃。“年、月、日、星期、时、分、秒”字采用红色发光板底色，表面贴装黑色空心艺术字的工艺。星期数字采用阿拉伯数字显示。时、分、秒采用日常习惯的分隔符“ : ”。其余数字采用 LED 数码在相关场所安装子钟。
1.子母钟系统概述
伴随着各行业业务的迅猛发展，后台服务器及网络设备的数量也与日俱增。大部分服务器都有自己的本地时钟，但是这些时钟每天会产生数秒、甚至数分钟的自走时误差。经过长期运行，时间偏差会越来越大，导致服务器之间的时间各不相同，这种偏差在单机中影响不太大，但在网络环境下的应用中便会引发严重的问题。从业务影响角度讲，因为时间的不统一，就无法推断出业务具体发生时间。从安全影响角度讲，所有设备（如视频监控中的DVR）的日志必须反映准确的时间，因为时间的不统一，安全相关工具就会毫无用处。因此对各行业而言，时间的和统一的重要性也逐渐体现出来。
为了满足各行业网络时间统一的要求，保证系统正常运行，需建立一套高可靠、高稳定的GPS北斗子母钟系统。该系统建成后能覆盖各行业网内所有的服务器及DVR等终端设备，提供时间校正服务。同时在各个重要位置部署数字子钟。
2. 建设目标
建立GPS北斗时间同步系统后可实现：
2.1网内的的终端、服务器、视频监控、子钟等网络设备的时间统一。
2.2为考勤、门禁等关统提供准确的时钟源，可以实现考勤系统与办公系统的时间*。
2.3可以使各行业各部门井然有序、协调*地进行工作，为各行业各功能部门之间有机协调、密切配合提供标准的和的时间依据，确保适应各行业各种相关业务高速有序运转的需求，确保各行业内各弱电系统之间时序安全和提供准确统一的时间追溯依据。
3. 系统构成
本时钟系统由网络时间服务器（母钟）、监控计算机（包括管理软件）和子钟组成。
4. 系统功能
4.1网络时间服务器（型号：K801）
K801主时钟采可以为计算机网络、计算机应用系统、流程控制管理系统、电子商务系统、网上B2B系统、数据库的保存维护以及硬盘录像机等智能设备提供精密的标准时间信号和时间戳服务。
4.2系统监控软件
监控修改系统的状态参数
4.3子钟
数显式子钟接收发自母钟的标准时间同步信号并显示时间。
数显式子钟运行是靠自身系统进行，通过实时接收上级设备的标准同步信号，刷新自身时间指示与上级母钟保持*。当与上级设备连接中断或上级设备发生故障时，子钟可以脱离上级设备单独运行。上级设备同步信号恢复后，子钟自动与之校准并刷新自身时间。
子钟根据显示内容、尺寸、颜色、同步方式等有各种款式供客户选择。
5. 主要性能指标
5.1网络时间服务器
GPS时钟参考模式，一级网络时间服务器，同步精度1μs
用户终端同步授时精度：1-10ms（局域网典型值）
用户容量：可支持数万台客户端
NTP请求量：10000次/秒
5.2子钟
与母钟的通讯：NTP对时
计时精度：≤1ms
自守时：≤±0.001秒/日
供电电源：AC220V±20% 50Hz
工作温度：0℃～+50℃
工作湿度：0 ~
功耗：10 W
尺寸：930mm*350mm*45mm
显示：3寸数码管显示年月日星期，8寸数码管显示时分秒。
子钟集成有以下特点
1、高亮数码管静态显示，高速摄像机下数码管显示不会有跳动； 告别传统电压驱动,大大延长 LED发光管的寿命，保证系统长时间运行无明显发热、发烫现象；
2、可靠性高，授时精度高；能力强使用自动跟踪校验技术，使误校时几乎成为不可能。
3、标准化，模块化设计，功能模块限度地采用流 行的标准；
4、上电后自动归零，在安装时，子钟接通电源后，立即自动快速运行至0点后处于等待状态；
NTP 网络时间服务器接收 GPS 卫星信号，从 GPS 地球同步卫星上获取标准时钟信号信息，将这些信息通过 TCP/IP 网络传输，为网络设备（用户）提供、标准、安全、可靠和多功能的时间服务，同
时产生 1PPS（秒信号）同步脉冲信号及串口时间信息，前面板显示年月日时分秒等信息，是一款实现时间同步的实用时钟设备。
母钟通讯协议
NTP 同时同步指的是通过网络的 NTP 协议与时间源进行时间校准。前提条件，时间源输出必须通过网络接口，数据输出格式必须符合
NTP 协议。
局域网内所有的 PC、服务器和其他设备通过网络与时间服务器保持同步，NTP 协议自动判断网络延时，并给得到的数据进行时间补偿。从而使局域网设备时间保持统一。
串口：串口时间服务器接收 GPS 卫星信号，从 GPS 地球同步卫星上获取标准时钟信号信息，产生 1PPS（秒信号）同步脉冲信号及串口时间信息，母钟输出的时间信息通过串口发给子钟，从而达到时间统一功能。
母钟的常用时间源有单 GPS 卫星、单北斗卫星、北斗卫星+GPS 卫星、单 CDMA 信号、格罗纳斯卫星这五种信号源。
子母钟时间系统意义
子母钟时间系统应用于城市重要公共建筑，如车站、高校、交通路口、标志建筑等场所和电信行业的移动及固定报时等方面。它是供了准确的公众时间，为人们的日常生活提供便利，避免了因时钟不准确而带来的不便。同时，也为 GPS 授时系统的应用开拓了一个较好的用途，具有广泛的现实意义。
母钟特点：
1、母钟时钟系统精度高,同步快。
2、高品质的工业级元件，高水准的电气设计，高密度集成的电路结构，使装置拥有优异的电气隔离和电磁屏蔽表现，整机无可调节器件，极大提高了装置抗干扰性能与可靠性保障。
3、母钟时钟系统提供一路 TTL 脉冲信号供时钟的准确度指标测试。
4、母钟时钟系统提供网口输出，供电力、电信、金融、广电、交通、安防行业校时服务。
5、持单星授时模式，适用于收星效果不佳的情况，有蘑菇头天线及吸盘式天线可供选择。
6、前面板有工作状态指示，便于运行值班人员的日常巡视。
7、母钟时钟系统可通过数码管显示跟踪到的有效卫星个数，在线显示装置的收星状况及工作状态。
8、母钟时钟系统采用全模块化即插即用结构设计，支持板卡热插拔，配置灵活，维护方便，同时为将来电厂/变电站改造扩建时增加或更改对时信号接口提供了方便。
9、母钟时钟系统的机箱为进口铝板铬酸钝化、拉细丝哑银，经 过钝化处理的铝板， 铝板铬酸钝化使其表面形成了一层致密的钝化膜可以达到抗腐蚀的目的，现有黑色机箱和银白色机箱可供用户选择。天线安装
GPS 卫星时钟装置天线安装时，先将天线头安装在天线支架上， 再将天线支架用膨胀螺栓固定在建筑物顶端，根据安装条件需要时可以使用弯角支架(备选件)。天线头要安装在室外，安装位置应视野开阔，尽可能安装在屋顶，原则上是顺着天线头往上看能够看到360° 的天空。然后从上到下布置天线的电缆线。天线电缆铺设转弯半径不易过小，穿孔时注意包好接头。天线电缆长度是根据天线增益严格设计，不得剪断、延长、缩短或加装接头，否则将严重影响接收效果甚至收不到信号。
GPS 卫星时钟装置天线应尽量避开ft坡、树林、高层建筑物、铁塔、高压输电线等对天线波束的阻挡。天线主波束方向上应有足够的视界，天线正前方应有尽可能宽的视角。一般要求以天线基点为参考， 对障碍物点所成的夹角小于 10 度。
GPS 卫星时钟装置天线的架设位置应避开风口，以减小天线的风载。在多雷雨地区，天线的架设位置应避开雷击多发地点，天线头应放在电厂/变电站避雷针避雷范围内。
一、基本原理
子母钟是一种机械钟表，采用了分离式振荡系统，通过一个大钟和一个小钟的互相共振来控制时间。
基本构造：由较大的主钟和较小的副钟构成，它们之间通过一个共振系统相互作用。主钟用于计算时间，副钟则用于观察参照。主钟通常要结合两个弹簧来完成，一个弹簧控制时针，另一个控制分针。
振荡系统：采用了分离式振荡系统，分为主钟振荡系统和副钟振荡系统。主钟振荡系统包括了主发条、主发条轮、主弹簧、主发条动力传输装置、主振梁、主随钩、主铃鸣装置和主调速装置等部件，副钟振荡系统则包括了副发条、副发条轮、副弹簧、副振梁和副随钟连接装置等部件。
时间调节装置：根据实际情况，需要进行时间的精度调整，因此需要采用时间调节装置，可以修改当地的标准时间。
二、历史发展
1. 子母钟是西方文明的发明，最早见于17世纪的欧洲。它为人们提供了精确的时间标准，对于许多领域的发展都产生了重要影响。
2. 在很长一段时间内，子母钟是一种钟表，只在富庶家庭、大型企业及政府机构中使用。随着工业和科技的发展，子母钟逐渐走向民用市场。
3. 随着电子技术的发展和应用，电子钟表的准确性逐渐超越了机械钟表，但子母钟因其的设计和造型，仍然受到许多人的喜爱，在一些特殊领域的使用率也在逐渐增加。
4. 进入21世纪以来，随着全球经济的发展和城市化进程的加速，人们更加注重时间的准确性和精确度，使用范围和应用继续扩大。
三、结构组成
结构组成相对简单，主要是由主钟、副钟、子母钟共振系统和时间调节装置等四部分组成，下面我们分别介绍：
1. 主钟
主钟是核心部件，包括了时针、分针、秒针等时计部件和发条、弹簧等动力部件、随钩、铃鸣装置等作用部件，通过这些装置来完成测算时间和报时的功能。主钟还包括有动力传输轮、发条轮及调速轮等部件，这些部件通过链条、齿轮等器械相互配合，是驱动时针、分针等计时部件的主要力源。
2. 副钟
副钟是用于观察时间的部件，一般位于主钟上方，可能采用单针或多针设计。副钟的设计风格一般与主钟相似，但通常比主钟小很多，是一个附属品和展示作用之一。
3. 共振系统
共振系统是子母钟最的设计之一，用于保持主钟和副钟之间的稳定共振关系。它由振梁系统和振链系统两部分组成。
振梁系统是保持主振链和副振链之间稳定共振的系统。振链系统是保持副钟与主钟之间稳定共振的系统。主振链和副振链之间共同构成共振系统，只有共振在一定范围内时，时钟才能保持时间的准确性。
4. 时间调节装置
时钟准确性非常高，但仍有必要进行调整，以校准时钟的误差。时间调节装置通过一定的机构设计，可以调整时钟标准时间和停止时钟运转等控制任务。时间调节装置通常包括字摆和调速螺钉等部件，用于细调时钟的准确度和精确度。
四、工作原理
1. 主钟和副钟开始同步工作：几个机芯开始共同工作，通过子钟的振荡引起主钟发出铃声。
2. 子钟的振动过程：子钟与主钟之间振荡的共同点是通过一个振荡器件实现的，可以是振链子系统中的摆动、也可以是石英晶体的振动等。
3. 共振特性：共振是子母钟工作的基础之一，只有实现共振状态时，钟表才能运转稳定，否则时钟加速或减速时就会出现问题。
4. 时间调节：钟表中的时间调节系统有两种，一种是通过字摆的调节完成的，另一种则是通过调速螺钉来实现。
五、维护与保养
1. 定期保养：定期保养，以保证它的稳定性和使用寿命。建议每年至少保养一次，包括清洗机芯、清理运转轴承、检查受力零件、调整调速系统等工作。
2. 正确使用：遵守正确的使用方法，例如避免长时间曝晒于高温、湿润或潮湿的环境中；避免碰撞或剧烈震动。
3. 定时检查：时间准确度是使用中最需要注意的问题之一，因此需要定时对表进行检查和调整，保证它的精确度。
4. 适时保养：当使用寿命超过了10年时，需要进行一次全面的大修，包括零件更换、磨损部位磨平、油脂更换等。
五、常见故障及维修方法
1. 机芯停止：常常机芯停止是由于机芯异物进入、机芯弹簧断裂、机芯制动杆卡紧、振荡系统故障等原因引起的。解决方法：需要将机芯取出，清理机芯内部，修复机芯部位故障。
2. 不同步：不同步通常是由于振链间接角度变化不到位、振链弹簧变形等造成的，解决方法是检查是否存在阻力，检查振链弹簧是否变形，计算器部位是否清理干净。
3. 发条变松：发条变松通常是由于发条制动杆卡住或制动器在释放时存在问题，解决方法是将发条取出，修复或更换故障部件。
注：以上维修方法需要有一定的专业性，不建议在未经专业培训、未掌握相关技术知识的情况下进行维修。
