GPS/BDS双模卫星同步时间服务器在医院中的应用

陈志强

GPS/BDS双模卫星同步时间服务器在医院中的应用

陈志强①*

目的：采用全球定位系统与北斗卫星系统(GPS/BDS)双模卫星同步时间服务器，解决医院各信息系统时间不同步且存在时间误差的问题。方法：引入GPS/BDS双模卫星同步时间服务器，通过天线实时同步GPS/BDS卫星时间，确保时间服务器的时间能够准确无误地与国际协调时间同步；将需要同步时间的各服务器或工作站，通过设置操作系统的时间程序，将Internet时间同步服务器的IP地址设置为医院内部架构的时间服务器的IP地址，使其按适当的频率同步运行。通过时间服务器的终端程序设置，添加数字时钟的IP地址，实现数字时钟的时间与时间服务器同步。结果：GPS/BDS双模卫星同步时间服务器能够确保各服务器或工作站操作系统的时间准确性，并确保各应用系统采集时间的准确，从而确保了医院各信息系统数据库记录时间的准确性，解决了医院各信息系统时间不同步且存在时间误差的问题。结论：引入GPS/BDS双模卫星同步时间服务器可使局域网内服务器、工作站和数字时钟与国际协调时间(UTC)同步，且效果良好。

全球定位系统；北斗卫星系统；网络时间协议；世界协调时间；信息技术

目前，我国各大医院均运行着数十套或上百套信息系统和服务器，计算机终端约为数千台，此外医院里的医疗设备、数字时钟及电子屏幕等均有数字时钟。由于各种原因致使这些设备或系统的时间不准确，有的甚至相差数小时。医院设备的时钟时间不一致，会导致病患入院、病患入科、医嘱下达、转抄、执行以及检验检查的结果回报单等的时间存在误差，实验室对临床标本采集时间、送达时间、失效时间以及检测时间均有严格的先后时间顺序，一旦时间控制顺序混乱，将导致检验结果不准确，甚至造成临床的误诊，并将有可能引发医疗纠纷[1]。为此，本研究对全球定位系统与北斗卫星系统(globalpositioningsystem/BeiDou satellite system，GPS/BDS)双模卫星同步时间服务器在医院中的应用进行分析，确保医院信息系统记录的服务器时间和工作站的时间记录准确，保证这些设备或系统的时间完全统一且准确。

1 GPS/BDS双模卫星同步时间服务器

1.1 全球定位系统(GPS)

GPS主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。GPS的主要功能是定位、导航、测量和授时，GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息[2]。GPS授时系统是针对自动化系统中的计算机、控制装置等进行校时的高科技产品[3]，GPS授时产品从GPS卫星上获取标准的时间信号，将这些信息通过各种接口类型来传输给自动化系统中需要时间信息的设备，如计算机、保护装置、故障录波器、事件顺序记录装置、安全自动装置和远程终端单元(remote terminal unit，RTU)，可达到整个系统的时间同步。GPS接收机授时系统是利用接收机接收卫星上的“原子钟”时间信号，然后将数据传输给单片机进行处理并显示出时间，由此可制作出GPS精密时钟。GPS授时系统设备简单，价格低廉，能够全天候连续不断地准确地传递时间。

1.2 北斗卫星导航系统(BDS)

我国BDS是自行研制的全球卫星导航系统，是继美国GPS、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面控制段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航和授时服务，并具有短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为10 m，测速精度为0.2 m/s，授时精度优于50 nm[4-5]。

1.3 网络时间协议

网络时间协议(network time protocol，NTP)是用于使网络中的各个计算机时间同步的一种协议[6]。NTP的用途是将计算机的时钟同步到世界协调时间(universal time coordinated，UTC)，其精度在局域网内可达0.1 ms[7]。在互联网多数地方，其精度可以达到1～50 ms，可使计算机对其服务器或时钟源(如石英钟，GPS等)进行时间同步，提供高精准度的时间校正，并可使用加密确认的方式来防止病毒的协议攻击。

NTP的实现采用广播和(或)多播(broadcast/ multicast)、客户机和(或)服务器(client/server)及对称(symmetric)三种方式与其他服务器对时。broadcast/multicast方式主要适用于局域网的环境，时间服务器周期性以广播的方式，将时间信息传送给网络中的时间服务器，其时间仅会有少许的延迟，而且很容易配置。Symmetric方式是一台服务器从远端时间服务器获取时钟，如果需要也可提供时间信息给远端的时间服务器，此方式适用于配置冗余的时间服务器，可以提供更高的精度给主机。Client/Server方式则只是不提供给其他时间服务器时间信息，此方式适用于一台时间服务器接收上层时间服务器的时间信息，并提供时间信息给下层的用户[8]。

2 GPS/BDS双模卫星同步时间服务器的应用

医院采用GPS/BDS双模卫星接收器接收标准NTP时间[9]。GPS/BDS双模授时系统的授时精度高，用于架设医院的内部标准时钟服务器(系统母钟)，且设备采取“一主一备”[10]。在接收卫星信号正常时，整个时钟系统的时间信息无积累误差。并且，由于母钟内部的自守时模块始终处于动态校时信号的驯服状态下，因此在转入自守时运行起始期的时间信息同样无误差。只是在长期自守时运行期间，系统才可能有少许误差积累，而这种累积误差可在获得再一次同步时瞬间得到消除。从而使整个时钟系统的时间统一性和准确性得到长期和可靠的保证。医院的GPS/BDS双模卫星同步时间服务器应用网络架构如图1所示。

图1 GPS/BDS双模卫星同步时间服务器应用网络架构

3 服务器或其他电脑时间的自动校对

(1)以WIN7为例，服务器或其他电脑时间自动校对时，在需要自动校时的电脑上点击电脑右下角“时间”→弹出对话框，点击“更改日期和时间设置”→弹出对话框“日期和时间”→点选“internet时间”标签→点选“更改设置”→进入“internet时间设置”→选中“与internet时间服务器同步→在下面“服务器”框内输入院内时间服务器的IP地址→点击“立即更新”→等待后会提示与时间服务器同步成功，表明电脑会自动每隔一定时间与时间服务器进行同步，不再需要人工操作。最后一步的Internet时间设置如图2所示。

图2 INTERNET时间设置界面

(2)系统默认的时间同步间隔为7日，可通过修改注册表来手动修改其自动同步时间间隔[11]。HKEY_ LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSet ServicesW32TimeTimeProvidersNtpClient下修改两个键值SpecialPollInterval从604 800改为86 400。这个键值意思是时间同步的间隔，单位为秒(s)。原来7 d为7×24×3600＝604 800 s。1 d为24×3600＝86 400 s。1 h为3600 s。其时间值要根据需要进行适当的调整，时间值不必太小。然后创建一个DWORD值，名称为“SpecialInterval”，其值为1。该值要根据需要进行适当的调整。

(3)其他显示终端时间的自动校对。每个联网的数字时钟通常是定制的，其终端均对应一个IP地址和一个端口号，其中IP地址由医院网管员统一分配，但端口必须设置为时间服务器指定的端口号例如4660。然后在时间服务器上运行一个时间服务器管理软件，用来管理终端设备的IP地址以及时间同步的周期，同时可通过该软件监管时间服务器与对应IP地址时间终端通讯是否正常，协助维护终端设备。

4 结语

GPS/BDS双模授时系统支持windows9x/ NT/2000/XP/2003/2008/win7/win8/win10/ vista、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX及HP-UX等操作系统，以及支持NTP协议的路由器、交接机以及智能控制器等网络设备。系统建成后可使医院局域网或城域网内接入本系统的所有时钟显示、服务器时间、医疗设备、工作站和系统记录时间均高度统一且精准；在设备运行正常情况下，系统时间的准备性不需要人工调校。GPS/BDS双模授时系统能够确保医院绿色应急通道时钟时间的准确，对提高医院管理质量、工作效率以及降低医疗纠纷具有重大意义。

[1]周毅.等级复评与医院信息化的发展[J].中国医学装备，2015，12(9)：124-125，126.

[2]刘春保.从《GPS系统星座更新、补充》报告看GPS系统未来发展[J]，国际太空，2016(4)：25-29.

[3]桂俊伦，贺小明.GPS时钟同步系统在发电企业的应用[J]，电力安全技术，2015(11)：66-67.

[4]中国卫星导航系统管理办公室.北斗卫星导航系统公开服务性能规范(1.0版)[A].北2014-11-24.

[5]《中国北斗卫星导航系统》白皮书[J].卫星应用，2016(7)：72-77.

[6]王广才，李大强，刘溢.基于NTP协议的计算机时间同步及监控系统设计[J].电信快报，2012(3)：31-35.

[7]赵兵建，孟天华，王亮.基于NTP的时间同步技术与应用研究[J].医疗卫生装备，2016(12)：55-60.

[8]吴兆雄.基于NTP协议的统一授时间系统的设计与实现[J].电脑知识与技术，2015(9)：76-78.

[9]伍建辉，许艳，肖芳，等.GPS/BDS自动校时系统的研究[J].湖南理工学院学报(自科版)，2014，27(4)：68-70. [10]丁建，陈凡.北斗/GPS双模冗余时间系统设计[J].智慧工厂，2016(8)：96-99.

[11]王彦博.修改时间同步间隔，让打铃时间更准确[J].电脑知识与技术(经验技巧)，2015(3)：32-33.

The application of synchronization time server of dual-mode satellite: GPS/BDS/

CHEN Zhi-qiang//China Medical Equipment,2017,14(6):117-119.

Objective: To solve the problem which the time of various information systems were not synchronization and there were time error in them through adopted synchronization time server of dual-mode satellite that were global position system (GPS) and Beidou navigation satellite system (GPS/BDS). Methods: By introducing the synchronization time server of dual-mode satellite (GPS/BDS), the time could be synchronization in real-time with satellite time of GPS/BDS through antenna. And then, using it to ensure the time of server could accurately realize synchronization with international coordination time. All of servers or workstations that need achieve time synchronization chose the IP address of internet time synchronization server as special IP address of time server in the interior framework of hospital so as to achieve synchronization in operation on appropriate frequency. Through the terminal program of time server to append the IP address of digital clock so as to realize the time of digital clock getting synchronization with time server. Results: The synchronization time server of dual-mode satellite (GPS/BDS) could ensure the accuracy of time in operating system of various servers and workstations, and ensure the accuracy of acquisition time of various application system. Therefore, it ensured the accuracy of recording time in data base of various information system of hospital, and resolved the problem which the time of various information systems were not synchronization and there were time error. Conclusion: The server of local area network(LAN), workstation and digital clock can achieve synchronization with universal time coordinated(UTC) by using synchronization time server of dual-mode satellite (GPS/BDS), and it can obtain good effect.

Global position system; Beidou navigation satellite system; Network time protocol; Universal time coordinated; Information technology

Chenzhou No.1 People's Hospital, Chenzhou 423000, China.

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.06.032

1672-8270(2017)06-0117-03

R-058

A

陈志强,男,(1971- ),本科学历，工程师。郴州市第一人民医院信息中心，从事医院信息中心的管理工作。

2017-02-06

①郴州市第一人民医院信息中心 湖南 郴州 423000

*通讯作者：306886243@qq.com