《基于精密时钟技术的工业互联网装备的研究与应用》

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研究内容与目的:

工业装备监控系统已经由原来的状态监测发展到工业装备断面状态和变化过程分析与检测,各个设备同一时刻采集的所有数据都必须打上相同的时间戳传送。精密时钟同步协议(PTP协议)满足了工业监控系统断面状态和变化过程分析与检测技术要求。仍然面临诸多问题:1)跨域的时钟选择与同步,网络传输环路同步端口选择,网时钟跳变、网络报文损伤、DDOS网络攻击对时钟同步影响;2)广域E1链路时钟映射传输、码速调整和路径延迟带来的抖动,3)工业冗余环网中精确时钟传输与IRIG-B的时钟转换等,对以上的问题研究,提出了解决方案,确保了工业控制系统的时统的健壮性,实现断面粒度达到微妙的颗粒,工业装备的精准控制与检测。

主要创新点:

1)基于TC+BC节点精确时间传输模型和神经网络的PID调节算法,支撑了IEEE C37.238标准,解决了跨域时钟跳变,时钟报文损伤、DDOS攻击等条件下精确时间的平滑传输、精确授时的问题,达到国际先进水平。

2)时钟调整值集合调整本地时钟模型解决了IEC62439-3国际标准中的无缝冗余网络中,同一时钟源双向传输,调整精确时间的遗留问题;达到国际先进水平。

3)基于E1通道承载精确时间同步协议的模型,采用了报文映射短帧传输和短帧延迟测量的方法,解决了困扰很久的因SDH码速调整、非对称延迟等带来时间传输不准确的问题。延长了SDH使用寿命,精度1微妙以上,达到国内先进水平。

4)PTP协议转换为IRIG-B码转换装置,该创新点解决了精确时钟域IRIG-B等时钟域的同步转换、平滑调整的问题,使得新老时钟体制的相互兼容,保护了客户资产的投资。

应用价值:

该项目获得了1项国际发明专利,12项国家发明专利、14个软著,形成了国际标准(IEEE C37.238)1件、国家标准1件,在全球范围内应用了22749台套,投放市场近三年的经济效益,累计产生了1.561亿元的销售收入。

项目产品已经在智能电网、智能交通、石油石化、煤炭、防务等领域得到推广和应用,在国内智能变电站中应用部少于50个变电站,覆盖了35KV~750KV等不同等级变电站,在国际上智能电网应用不少于一百多个变电站,如乌拉圭、哥斯达黎加等。同时,在国内地铁、高铁的信号系统、在煤炭井下的通信控制系统、在涪陵页岩气监控系统等领域都得到广泛的应用。

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