光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的时钟同步装置的制作方法

1.本实用新型涉及安防技术领域，具体为光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的时钟同步装置。


背景技术：

2.分布式光纤振动传感系统目前已经成为长距离大范围周界安防系统中较为成熟的技术手段，具有结构简单、探测距离长、不受电磁干扰、容易施工等优势，目前已经在燃气管道的状态监控和安防场景中大量使用。目前已有的分布式光纤振动传感系统中往往加入视频监控设备与光纤传感系统进行联动，待光纤传感系统给出有可能对燃气管道造成损伤的位置后，引导就近的视频监控设备进行匹配获得相关图像信息，便于全方位的回放分析异常有害事件。但是目前该类分布式光纤振动传感系统中均未使用专门的时钟同步技术，视频监控利用自身系统时间存储视频文件，分布式光纤振动传感设备的数据及工作时间利用工控机或上位机的系统时间给出，这两个类型设备的时间准确性较差，系统时间的变化会导致采集设备的时间错乱，给事后回放分析预警事件带来了巨大不便，尤其是在长距离大范围应用中(单个分布式光纤振动传感系统已经可以实现40公里至60公里的传感距离)，关键位置采用的视频监控设备较多，如果各个设备的时钟不同步，将无法精确动态分析不同位置的影响管道安全事件的连续性，丧失了燃气管道感知系统的基本功能。利用分布式光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的多级时钟同步装置，在光纤设备和视频监控中均加入了精确的时间戳信息，既保证了分布式光纤燃气管道感知设备的时间准确可靠，又保证了不同设备之间的高精度时钟同步，为长距离多个位置的连续同步分析提供了基础支持，可以更好的发挥燃气管道感知设备的功能，非常适合对大范围燃气管道感知系统的异常安全信息进行全面整体分析。因此分布式光纤燃气管道感知设备与视频联动监控设备的高精度时钟同步是该分布式光纤振动传感系统走向实用化的关键点。


技术实现要素：

3.(一)解决的技术问题
4.针对现有技术的不足，本实用新型提供了光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的时钟同步装置，解决了上述背景中存在的问题。
5.(二)技术方案
6.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的时钟同步装置，包括时钟同步模块和时钟同步装置本体，所述时钟同步模块位于所述时钟同步装置本体内部后表面，所述时钟同步模块内部后表面从上到下依次固有授时接收机、协议授时芯片和芯片授时，所述时钟同步模块内部后表面位于所述授时接收机右方固定有fpga处理器，所述fpga处理器内部从左到右依次固定有优先级判断模块、时间戳生成模块和时间戳写入模块，所述fpga处理器内部位于所述时间戳写入模块下方从右到左依次固定有待授时设备识别管理模块和时间源切换管理模块，所述时钟同步装置本体内
部后表面位于所述时钟同步模块右方从上到下依次固定有光纤调节仪和视频健康设备。
7.优选的，所述授时接收机由支持卫星导航系统授时，所述协议授时芯片为ieee 1588芯片，所述芯片授时为rtc芯片。
8.(三)有益效果
9.本实用新型提供了光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的时钟同步装置，具备以下有益效果：
10.本实用新型通过设置时钟同步模块、授时接收机、协议授时芯片、芯片授时、fpga处理器、优先级判断模块、时间戳生成模块、时间戳写入模块、时间源切换管理模块、待授时设备识别管理模块、光纤调节仪、视频监控设备，本实用新型结构合理、设计巧妙、易于实现，有效解决了目前没有针对分布式光纤燃气管道感知设备和视频联动监控设备的时钟同步实际设备的现实问题，非常适合于大范围长距离的分布式光纤燃气管道感知系统中使用，为该类型的周界安防系统提供了时钟同步技术的设备，便于该类型安防系统内部多种不同类型设备实现高精度时钟同步，为全面准确同步分析及复现预警事件提供了基础技术支持。
附图说明
11.图1为本实用新型的结构示意图；
12.图2为本实用新型的立体结构示意图。
13.图中：1、时钟同步模块；2、授时接收机；3、协议授时芯片；4、芯片授时；5、fpga处理器；6、优先级判断模块；7、时间戳生成模块；8、时间戳写入模块；9、时间源切换管理模块；10、待授时设备识别管理模块；11、光纤调节仪；12、视频监控设备。
具体实施方式
14.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
15.如图1
‑
2所示，本实用新型提供一种技术方案：光纤燃气管道感知设备与视频监控设备的时钟同步装置，包括时钟同步模块1和时钟同步装置本体13，时钟同步模块1位于时钟同步装置本体13内部后表面，时钟同步模块1内部后表面从上到下依次固有授时接收机2、协议授时芯片3和芯片授时4，时钟同步模块1内部后表面位于授时接收机2右方固定有fpga处理器5，fpga处理器5内部从左到右依次固定有优先级判断模块6、时间戳生成模块7和时间戳写入模块8，fpga处理器5内部位于时间戳写入模块8下方从右到左依次固定有待授时设备识别管理模块10和时间源切换管理模块9，时钟同步装置本体13内部后表面位于时钟同步模块1右方从上到下依次固定有光纤调节仪11和视频监控设备12，根据实际情况使用时，卫星导航系统的授时接收机2芯片采用um220芯片，该芯片采用单芯片接收机方案，结构紧凑，通过相关器、fft和匹配滤波器混合应用以及算法优化，结合多路抑制技术和高质量的卫星接收信号，共同保证20纳秒的授时精度；ieee 1588协议授时芯片3采用dp83640芯片与fpga处理器5相结合的方式来实现，通过芯片接口编程配置、报文检测、crc校验、时
间戳生成模块7、时间戳写入模块8、时间源切换管理模块9、待授时设备识别管理模块10、时间调整等子模块组合实现，可达到十微秒的授时精度；rtc芯片授时4采用ds1302芯片，内部基准频率为32768hz，可达到毫秒量级的授时精度。上述三种芯片在物理上均与fpga处理器5连接，将授时信息发送至fpga处理器5，在fpga处理器5内部实现该过程的方式如下：fpga处理器5内部的硬件适配控制模块完成与三种同步技术采用芯片的信号交互和管理配置，使得三种类型的授时时钟同时输入fpga；优先级判断模块6判断输入的授时信息是否正常有效，在授时信息有用的前提下，按照卫星导航系统授时接收机2、ieee 1588协议授时芯片3和rtc芯片授时4优先级顺序选取当前的有效同步时钟源；时间戳生成模块7由两部分组成，秒级的时间信息由判断的优先级最高的有效同步时钟源给出，微秒级的时间信息由fpga内部高频时钟计数获得，整秒时刻时由同步时钟源复位清零该计数器；时间戳写入模块8根据当前模块接入的设备类型将生成的时间戳写入设备采集数据包内，匹配接入设备的数据生成模式及数据格式，同时给出是否同步有效的标识，不同时钟源的判决、控制、同步算法及时间戳生成均由底层的嵌入式fpga处理器5实现，保证了不同授时源的实时切换和高精度授时时间戳的生成。
16.进一步的，授时接收机2由支持卫星导航系统授时，协议授时芯片3为ieee 1588芯片，芯片授时4为rtc芯片，卫星导航系统授时具有最高的授时精度，为百纳秒量级，ieee 1588协议授时具有微妙量级的授时精度，rtc芯片授时4具有毫秒级的授时精度，三级时钟同步硬件可根据应用场景情况自动切换，优选授时精度最高的同步时钟源作为底层时间戳生成的参考时钟。
17.综上可得，本实用新型的工作流程：根据实际情况使用时，卫星导航系统的授时接收机2芯片采用um220芯片，该芯片采用单芯片接收机方案，结构紧凑，通过相关器、fft和匹配滤波器混合应用以及算法优化，结合多路抑制技术和高质量的卫星接收信号，共同保证20纳秒的授时精度；ieee 1588协议授时芯片3采用dp83640芯片与fpga处理器5相结合的方式来实现，通过芯片接口编程配置、报文检测、crc校验、时间戳生成模块7、时间戳写入模块8、时间源切换管理模块9、待授时设备识别管理模块10、时间调整等子模块组合实现，可达到十微秒的授时精度；rtc芯片授时4采用ds1302芯片，内部基准频率为32768hz，可达到毫秒量级的授时精度。上述三种芯片在物理上均与fpga处理器5连接，将授时信息发送至fpga处理器5，在fpga处理器5内部实现该过程的方式如下：fpga处理器5内部的硬件适配控制模块完成与三种同步技术采用芯片的信号交互和管理配置，使得三种类型的授时时钟同时输入fpga；优先级判断模块6判断输入的授时信息是否正常有效，在授时信息有用的前提下，按照卫星导航系统授时接收机2、ieee 1588协议授时芯片3和rtc芯片授时4优先级顺序选取当前的有效同步时钟源；时间戳生成模块7由两部分组成，秒级的时间信息由判断的优先级最高的有效同步时钟源给出，微秒级的时间信息由fpga内部高频时钟计数获得，整秒时刻时由同步时钟源复位清零该计数器；时间戳写入模块8根据当前模块接入的设备类型将生成的时间戳写入设备采集数据包内，匹配接入设备的数据生成模式及数据格式，同时给出是否同步有效的标识。
18.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
19.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。