GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器在醫(yī)院中的應(yīng)用

陳志強(qiáng)

GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器在醫(yī)院中的應(yīng)用

陳志強(qiáng)①*

目的：采用全球定位系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)(GPS/BDS)雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器，解決醫(yī)院各信息系統(tǒng)時(shí)間不同步且存在時(shí)間誤差的問題。方法：引入GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器，通過天線實(shí)時(shí)同步GPS/BDS衛(wèi)星時(shí)間，確保時(shí)間服務(wù)器的時(shí)間能夠準(zhǔn)確無誤地與國際協(xié)調(diào)時(shí)間同步；將需要同步時(shí)間的各服務(wù)器或工作站，通過設(shè)置操作系統(tǒng)的時(shí)間程序，將Internet時(shí)間同步服務(wù)器的IP地址設(shè)置為醫(yī)院內(nèi)部架構(gòu)的時(shí)間服務(wù)器的IP地址，使其按適當(dāng)?shù)念l率同步運(yùn)行。通過時(shí)間服務(wù)器的終端程序設(shè)置，添加數(shù)字時(shí)鐘的IP地址，實(shí)現(xiàn)數(shù)字時(shí)鐘的時(shí)間與時(shí)間服務(wù)器同步。結(jié)果：GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器能夠確保各服務(wù)器或工作站操作系統(tǒng)的時(shí)間準(zhǔn)確性，并確保各應(yīng)用系統(tǒng)采集時(shí)間的準(zhǔn)確，從而確保了醫(yī)院各信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫記錄時(shí)間的準(zhǔn)確性，解決了醫(yī)院各信息系統(tǒng)時(shí)間不同步且存在時(shí)間誤差的問題。結(jié)論：引入GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器可使局域網(wǎng)內(nèi)服務(wù)器、工作站和數(shù)字時(shí)鐘與國際協(xié)調(diào)時(shí)間(UTC)同步，且效果良好。

全球定位系統(tǒng)；北斗衛(wèi)星系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議；世界協(xié)調(diào)時(shí)間；信息技術(shù)

目前，我國各大醫(yī)院均運(yùn)行著數(shù)十套或上百套信息系統(tǒng)和服務(wù)器，計(jì)算機(jī)終端約為數(shù)千臺(tái)，此外醫(yī)院里的醫(yī)療設(shè)備、數(shù)字時(shí)鐘及電子屏幕等均有數(shù)字時(shí)鐘。由于各種原因致使這些設(shè)備或系統(tǒng)的時(shí)間不準(zhǔn)確，有的甚至相差數(shù)小時(shí)。醫(yī)院設(shè)備的時(shí)鐘時(shí)間不一致，會(huì)導(dǎo)致病患入院、病患入科、醫(yī)囑下達(dá)、轉(zhuǎn)抄、執(zhí)行以及檢驗(yàn)檢查的結(jié)果回報(bào)單等的時(shí)間存在誤差，實(shí)驗(yàn)室對(duì)臨床標(biāo)本采集時(shí)間、送達(dá)時(shí)間、失效時(shí)間以及檢測(cè)時(shí)間均有嚴(yán)格的先后時(shí)間順序，一旦時(shí)間控制順序混亂，將導(dǎo)致檢驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至造成臨床的誤診，并將有可能引發(fā)醫(yī)療糾紛[1]。為此，本研究對(duì)全球定位系統(tǒng)與北斗衛(wèi)星系統(tǒng)(globalpositioningsystem/BeiDou satellite system，GPS/BDS)雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器在醫(yī)院中的應(yīng)用進(jìn)行分析，確保醫(yī)院信息系統(tǒng)記錄的服務(wù)器時(shí)間和工作站的時(shí)間記錄準(zhǔn)確，保證這些設(shè)備或系統(tǒng)的時(shí)間完全統(tǒng)一且準(zhǔn)確。

1 GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器

1.1 全球定位系統(tǒng)(GPS)

GPS主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)搜集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。GPS的主要功能是定位、導(dǎo)航、測(cè)量和授時(shí)，GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息[2]。GPS授時(shí)系統(tǒng)是針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)、控制裝置等進(jìn)行校時(shí)的高科技產(chǎn)品[3]，GPS授時(shí)產(chǎn)品從GPS衛(wèi)星上獲取標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間信號(hào)，將這些信息通過各種接口類型來傳輸給自動(dòng)化系統(tǒng)中需要時(shí)間信息的設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、保護(hù)裝置、故障錄波器、事件順序記錄裝置、安全自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)程終端單元(remote terminal unit，RTU)，可達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)間同步。GPS接收機(jī)授時(shí)系統(tǒng)是利用接收機(jī)接收衛(wèi)星上的“原子鐘”時(shí)間信號(hào)，然后將數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)進(jìn)行處理并顯示出時(shí)間，由此可制作出GPS精密時(shí)鐘。GPS授時(shí)系統(tǒng)設(shè)備簡單，價(jià)格低廉，能夠全天候連續(xù)不斷地準(zhǔn)確地傳遞時(shí)間。

1.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)

我國BDS是自行研制的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，是繼美國GPS、俄羅斯格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(GLONASS)之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)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(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航和授時(shí)服務(wù)，并具有短報(bào)文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r(shí)能力，定位精度為10 m，測(cè)速精度為0.2 m/s，授時(shí)精度優(yōu)于50 nm[4-5]。

1.3 網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(network time protocol，NTP)是用于使網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)間同步的一種協(xié)議[6]。NTP的用途是將計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘同步到世界協(xié)調(diào)時(shí)間(universal time coordinated，UTC)，其精度在局域網(wǎng)內(nèi)可達(dá)0.1 ms[7]。在互聯(lián)網(wǎng)多數(shù)地方，其精度可以達(dá)到1～50 ms，可使計(jì)算機(jī)對(duì)其服務(wù)器或時(shí)鐘源(如石英鐘，GPS等)進(jìn)行時(shí)間同步，提供高精準(zhǔn)度的時(shí)間校正，并可使用加密確認(rèn)的方式來防止病毒的協(xié)議攻擊。

NTP的實(shí)現(xiàn)采用廣播和(或)多播(broadcast/ multicast)、客戶機(jī)和(或)服務(wù)器(client/server)及對(duì)稱(symmetric)三種方式與其他服務(wù)器對(duì)時(shí)。broadcast/multicast方式主要適用于局域網(wǎng)的環(huán)境，時(shí)間服務(wù)器周期性以廣播的方式，將時(shí)間信息傳送給網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間服務(wù)器，其時(shí)間僅會(huì)有少許的延遲，而且很容易配置。Symmetric方式是一臺(tái)服務(wù)器從遠(yuǎn)端時(shí)間服務(wù)器獲取時(shí)鐘，如果需要也可提供時(shí)間信息給遠(yuǎn)端的時(shí)間服務(wù)器，此方式適用于配置冗余的時(shí)間服務(wù)器，可以提供更高的精度給主機(jī)。Client/Server方式則只是不提供給其他時(shí)間服務(wù)器時(shí)間信息，此方式適用于一臺(tái)時(shí)間服務(wù)器接收上層時(shí)間服務(wù)器的時(shí)間信息，并提供時(shí)間信息給下層的用戶[8]。

2 GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器的應(yīng)用

醫(yī)院采用GPS/BDS雙模衛(wèi)星接收器接收標(biāo)準(zhǔn)NTP時(shí)間[9]。GPS/BDS雙模授時(shí)系統(tǒng)的授時(shí)精度高，用于架設(shè)醫(yī)院的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘服務(wù)器(系統(tǒng)母鐘)，且設(shè)備采取“一主一備”[10]。在接收衛(wèi)星信號(hào)正常時(shí)，整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)間信息無積累誤差。并且，由于母鐘內(nèi)部的自守時(shí)模塊始終處于動(dòng)態(tài)校時(shí)信號(hào)的馴服狀態(tài)下，因此在轉(zhuǎn)入自守時(shí)運(yùn)行起始期的時(shí)間信息同樣無誤差。只是在長期自守時(shí)運(yùn)行期間，系統(tǒng)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(shí)瞬間得到消除。從而使整個(gè)時(shí)鐘系統(tǒng)的時(shí)間統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性得到長期和可靠的保證。醫(yī)院的GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 GPS/BDS雙模衛(wèi)星同步時(shí)間服務(wù)器應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 服務(wù)器或其他電腦時(shí)間的自動(dòng)校對(duì)

(1)以WIN7為例，服務(wù)器或其他電腦時(shí)間自動(dòng)校對(duì)時(shí)，在需要自動(dòng)校時(shí)的電腦上點(diǎn)擊電腦右下角“時(shí)間”→彈出對(duì)話框，點(diǎn)擊“更改日期和時(shí)間設(shè)置”→彈出對(duì)話框“日期和時(shí)間”→點(diǎn)選“internet時(shí)間”標(biāo)簽→點(diǎn)選“更改設(shè)置”→進(jìn)入“internet時(shí)間設(shè)置”→選中“與internet時(shí)間服務(wù)器同步→在下面“服務(wù)器”框內(nèi)輸入院內(nèi)時(shí)間服務(wù)器的IP地址→點(diǎn)擊“立即更新”→等待后會(huì)提示與時(shí)間服務(wù)器同步成功，表明電腦會(huì)自動(dòng)每隔一定時(shí)間與時(shí)間服務(wù)器進(jìn)行同步，不再需要人工操作。最后一步的Internet時(shí)間設(shè)置如圖2所示。

圖2 INTERNET時(shí)間設(shè)置界面

(2)系統(tǒng)默認(rèn)的時(shí)間同步間隔為7日，可通過修改注冊(cè)表來手動(dòng)修改其自動(dòng)同步時(shí)間間隔[11]。HKEY_ LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSet ServicesW32TimeTimeProvidersNtpClient下修改兩個(gè)鍵值SpecialPollInterval從604 800改為86 400。這個(gè)鍵值意思是時(shí)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(shí)間值要根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，時(shí)間值不必太小。然后創(chuàng)建一個(gè)DWORD值，名稱為“SpecialInterval”，其值為1。該值要根據(jù)需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

(3)其他顯示終端時(shí)間的自動(dòng)校對(duì)。每個(gè)聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字時(shí)鐘通常是定制的，其終端均對(duì)應(yīng)一個(gè)IP地址和一個(gè)端口號(hào)，其中IP地址由醫(yī)院網(wǎng)管員統(tǒng)一分配，但端口必須設(shè)置為時(shí)間服務(wù)器指定的端口號(hào)例如4660。然后在時(shí)間服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)時(shí)間服務(wù)器管理軟件，用來管理終端設(shè)備的IP地址以及時(shí)間同步的周期，同時(shí)可通過該軟件監(jiān)管時(shí)間服務(wù)器與對(duì)應(yīng)IP地址時(shí)間終端通訊是否正常，協(xié)助維護(hù)終端設(shè)備。

4 結(jié)語

GPS/BDS雙模授時(shí)系統(tǒng)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(tǒng)，以及支持NTP協(xié)議的路由器、交接機(jī)以及智能控制器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。系統(tǒng)建成后可使醫(yī)院局域網(wǎng)或城域網(wǎng)內(nèi)接入本系統(tǒng)的所有時(shí)鐘顯示、服務(wù)器時(shí)間、醫(yī)療設(shè)備、工作站和系統(tǒng)記錄時(shí)間均高度統(tǒng)一且精準(zhǔn)；在設(shè)備運(yùn)行正常情況下，系統(tǒng)時(shí)間的準(zhǔn)備性不需要人工調(diào)校。GPS/BDS雙模授時(shí)系統(tǒng)能夠確保醫(yī)院綠色應(yīng)急通道時(shí)鐘時(shí)間的準(zhǔn)確，對(duì)提高醫(yī)院管理質(zhì)量、工作效率以及降低醫(yī)療糾紛具有重大意義。

[1]周毅.等級(jí)復(fù)評(píng)與醫(yī)院信息化的發(fā)展[J].中國醫(yī)學(xué)裝備，2015，12(9)：124-125，126.

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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(qiáng),男,(1971- ),本科學(xué)歷，工程師。郴州市第一人民醫(yī)院信息中心，從事醫(yī)院信息中心的管理工作。

2017-02-06

①郴州市第一人民醫(yī)院信息中心 湖南 郴州 423000

*通訊作者：306886243@qq.com