安赛

(1.煤炭科学技术研究院有限公司 安全分院， 北京 100013；2.煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室， 北京 100013)

0 引言

随着人工智能、物联网、云计算、大数据等技术在矿山的快速应用与发展，越来越多的矿用分布式采集系统接入矿用工业环网，为矿山的安全生产、管理决策提供了重要的数据支撑与基础保障[1-3]。矿用分布式采集系统的时钟同步是其正常运行的关键[4]，实现统一的时间基准是后续数据处理的前提。

目前，常用的时钟同步技术有北斗[5-6]、GPS、NTP(Network Time Protocol，网络时间协议)[7-8]、IEEE 1588V2[9-11]、本地后备时钟和同步线[12]等，见表1。北斗及GPS均是通过天线接收卫星信号获取纳秒级精度的绝对时钟及经纬度、海拔高度信息，可提供时钟秒脉冲、串口ACSII码时间报文、IRIG-B码等格式的时间信息，但需要部署在能接收到卫星信号的场所，无法直接应用于井下；NTP采用简单网络协议为局域网、广域网设备提供毫秒级的时钟同步精度；IEEE 1588V2采用网络对称性及延时测量技术实现主从时钟同步，具有数据帧少、算法简单、移植方便等特点，可提供纳秒级的时钟同步精度；本地后备时钟能够以极低的成本为本地设备提供秒级的时钟同步精度；同步线方式需要单独布置信号线，其时钟同步精度与线缆的长度、分布电容、分布电阻有关。

表1 常用的时钟同步技术Table 1 Common clock synchronization technologies

单一的时钟同步技术由于其精度及应用局限性，无法满足矿用分布式采集系统高精度、高可靠性的时钟同步性能要求。根据矿用分布式采集系统架构特点，本文提出了基于北斗+IEEE 1588V2+本地后备时钟的三级协同时钟同步方案。……