GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器在醫院中的應用

陳志強

GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器在醫院中的應用

陳志強①*

目的：采用全球定位系統與北斗衛星系統(GPS/BDS)雙模衛星同步時間服務器，解決醫院各信息系統時間不同步且存在時間誤差的問題。方法：引入GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器，通過天線實時同步GPS/BDS衛星時間，確保時間服務器的時間能夠準確無誤地與國際協調時間同步；將需要同步時間的各服務器或工作站，通過設置操作系統的時間程序，將Internet時間同步服務器的IP地址設置為醫院內部架構的時間服務器的IP地址，使其按適當的頻率同步運行。通過時間服務器的終端程序設置，添加數字時鐘的IP地址，實現數字時鐘的時間與時間服務器同步。結果：GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器能夠確保各服務器或工作站操作系統的時間準確性，并確保各應用系統采集時間的準確，從而確保了醫院各信息系統數據庫記錄時間的準確性，解決了醫院各信息系統時間不同步且存在時間誤差的問題。結論：引入GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器可使局域網內服務器、工作站和數字時鐘與國際協調時間(UTC)同步，且效果良好。

全球定位系統；北斗衛星系統；網絡時間協議；世界協調時間；信息技術

目前，我國各大醫院均運行著數十套或上百套信息系統和服務器，計算機終端約為數千臺，此外醫院里的醫療設備、數字時鐘及電子屏幕等均有數字時鐘。由于各種原因致使這些設備或系統的時間不準確，有的甚至相差數小時。醫院設備的時鐘時間不一致，會導致病患入院、病患入科、醫囑下達、轉抄、執行以及檢驗檢查的結果回報單等的時間存在誤差，實驗室對臨床標本采集時間、送達時間、失效時間以及檢測時間均有嚴格的先后時間順序，一旦時間控制順序混亂，將導致檢驗結果不準確，甚至造成臨床的誤診，并將有可能引發醫療糾紛[1]。為此，本研究對全球定位系統與北斗衛星系統(globalpositioningsystem/BeiDou satellite system，GPS/BDS)雙模衛星同步時間服務器在醫院中的應用進行分析，確保醫院信息系統記錄的服務器時間和工作站的時間記錄準確，保證這些設備或系統的時間完全統一且準確。

1 GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器

1.1 全球定位系統(GPS)

GPS主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報搜集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的。GPS的主要功能是定位、導航、測量和授時，GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息[2]。GPS授時系統是針對自動化系統中的計算機、控制裝置等進行校時的高科技產品[3]，GPS授時產品從GPS衛星上獲取標準的時間信號，將這些信息通過各種接口類型來傳輸給自動化系統中需要時間信息的設備，如計算機、保護裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、安全自動裝置和遠程終端單元(remote terminal unit，RTU)，可達到整個系統的時間同步。GPS接收機授時系統是利用接收機接收衛星上的“原子鐘”時間信號，然后將數據傳輸給單片機進行處理并顯示出時間，由此可制作出GPS精密時鐘。GPS授時系統設備簡單，價格低廉，能夠全天候連續不斷地準確地傳遞時間。

1.2 北斗衛星導航系統(BDS)

我國BDS是自行研制的全球衛星導航系統，是繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯衛星導航系統(GLONASS)之后第三個成熟的衛星導航系統。北斗衛星導航系統由空間段、地面控制段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航和授時服務，并具有短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，定位精度為10 m，測速精度為0.2 m/s，授時精度優于50 nm[4-5]。

1.3 網絡時間協議

網絡時間協議(network time protocol，NTP)是用于使網絡中的各個計算機時間同步的一種協議[6]。NTP的用途是將計算機的時鐘同步到世界協調時間(universal time coordinated，UTC)，其精度在局域網內可達0.1 ms[7]。在互聯網多數地方，其精度可以達到1～50 ms，可使計算機對其服務器或時鐘源(如石英鐘，GPS等)進行時間同步，提供高精準度的時間校正，并可使用加密確認的方式來防止病毒的協議攻擊。

NTP的實現采用廣播和(或)多播(broadcast/ multicast)、客戶機和(或)服務器(client/server)及對稱(symmetric)三種方式與其他服務器對時。broadcast/multicast方式主要適用于局域網的環境，時間服務器周期性以廣播的方式，將時間信息傳送給網絡中的時間服務器，其時間僅會有少許的延遲，而且很容易配置。Symmetric方式是一臺服務器從遠端時間服務器獲取時鐘，如果需要也可提供時間信息給遠端的時間服務器，此方式適用于配置冗余的時間服務器，可以提供更高的精度給主機。Client/Server方式則只是不提供給其他時間服務器時間信息，此方式適用于一臺時間服務器接收上層時間服務器的時間信息，并提供時間信息給下層的用戶[8]。

2 GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器的應用

醫院采用GPS/BDS雙模衛星接收器接收標準NTP時間[9]。GPS/BDS雙模授時系統的授時精度高，用于架設醫院的內部標準時鐘服務器(系統母鐘)，且設備采取“一主一備”[10]。在接收衛星信號正常時，整個時鐘系統的時間信息無積累誤差。并且，由于母鐘內部的自守時模塊始終處于動態校時信號的馴服狀態下，因此在轉入自守時運行起始期的時間信息同樣無誤差。只是在長期自守時運行期間，系統才可能有少許誤差積累，而這種累積誤差可在獲得再一次同步時瞬間得到消除。從而使整個時鐘系統的時間統一性和準確性得到長期和可靠的保證。醫院的GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器應用網絡架構如圖1所示。

圖1 GPS/BDS雙模衛星同步時間服務器應用網絡架構

3 服務器或其他電腦時間的自動校對

(1)以WIN7為例，服務器或其他電腦時間自動校對時，在需要自動校時的電腦上點擊電腦右下角“時間”→彈出對話框，點擊“更改日期和時間設置”→彈出對話框“日期和時間”→點選“internet時間”標簽→點選“更改設置”→進入“internet時間設置”→選中“與internet時間服務器同步→在下面“服務器”框內輸入院內時間服務器的IP地址→點擊“立即更新”→等待后會提示與時間服務器同步成功，表明電腦會自動每隔一定時間與時間服務器進行同步，不再需要人工操作。最后一步的Internet時間設置如圖2所示。

圖2 INTERNET時間設置界面

(2)系統默認的時間同步間隔為7日，可通過修改注冊表來手動修改其自動同步時間間隔[11]。HKEY_ LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSet ServicesW32TimeTimeProvidersNtpClient下修改兩個鍵值SpecialPollInterval從604 800改為86 400。這個鍵值意思是時間同步的間隔，單位為秒(s)。原來7 d為7×24×3600＝604 800 s。1 d為24×3600＝86 400 s。1 h為3600 s。其時間值要根據需要進行適當的調整，時間值不必太小。然后創建一個DWORD值，名稱為“SpecialInterval”，其值為1。該值要根據需要進行適當的調整。

(3)其他顯示終端時間的自動校對。每個聯網的數字時鐘通常是定制的，其終端均對應一個IP地址和一個端口號，其中IP地址由醫院網管員統一分配，但端口必須設置為時間服務器指定的端口號例如4660。然后在時間服務器上運行一個時間服務器管理軟件，用來管理終端設備的IP地址以及時間同步的周期，同時可通過該軟件監管時間服務器與對應IP地址時間終端通訊是否正常，協助維護終端設備。

4 結語

GPS/BDS雙模授時系統支持windows9x/ NT/2000/XP/2003/2008/win7/win8/win10/ vista、LINUX、UNIX、SUN SOLARIS、IBM AIX及HP-UX等操作系統，以及支持NTP協議的路由器、交接機以及智能控制器等網絡設備。系統建成后可使醫院局域網或城域網內接入本系統的所有時鐘顯示、服務器時間、醫療設備、工作站和系統記錄時間均高度統一且精準；在設備運行正常情況下，系統時間的準備性不需要人工調校。GPS/BDS雙模授時系統能夠確保醫院綠色應急通道時鐘時間的準確，對提高醫院管理質量、工作效率以及降低醫療糾紛具有重大意義。

[1]周毅.等級復評與醫院信息化的發展[J].中國醫學裝備，2015，12(9)：124-125，126.

[2]劉春保.從《GPS系統星座更新、補充》報告看GPS系統未來發展[J]，國際太空，2016(4)：25-29.

[3]桂俊倫，賀小明.GPS時鐘同步系統在發電企業的應用[J]，電力安全技術，2015(11)：66-67.

[4]中國衛星導航系統管理辦公室.北斗衛星導航系統公開服務性能規范(1.0版)[A].北2014-11-24.

[5]《中國北斗衛星導航系統》白皮書[J].衛星應用，2016(7)：72-77.

[6]王廣才，李大強，劉溢.基于NTP協議的計算機時間同步及監控系統設計[J].電信快報，2012(3)：31-35.

[7]趙兵建，孟天華，王亮.基于NTP的時間同步技術與應用研究[J].醫療衛生裝備，2016(12)：55-60.

[8]吳兆雄.基于NTP協議的統一授時間系統的設計與實現[J].電腦知識與技術，2015(9)：76-78.

[9]伍建輝，許艷，肖芳，等.GPS/BDS自動校時系統的研究[J].湖南理工學院學報(自科版)，2014，27(4)：68-70. [10]丁建，陳凡.北斗/GPS雙模冗余時間系統設計[J].智慧工廠，2016(8)：96-99.

[11]王彥博.修改時間同步間隔，讓打鈴時間更準確[J].電腦知識與技術(經驗技巧)，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

陳志強,男,(1971- ),本科學歷，工程師。郴州市第一人民醫院信息中心，從事醫院信息中心的管理工作。

2017-02-06

①郴州市第一人民醫院信息中心 湖南 郴州 423000

*通訊作者：306886243@qq.com