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船舶能源消耗监测评估项目规格设计说明书

90
2020年5月29日
文档仅供参考

天津海事局
船舶能源消耗监测评估项目
规格设计说明书

北京奇迹无限软件有限公司
8月

目录

第1章 项目概述 4
1.1. 项目背景 4
1.2. 功能目标 5
第2章 项目需求描述 6
2.1. 业务需求调研 6
2.2. 信息化现状调研 9
2.2.1. 船舶自动化调研 9
2.2.2. 船岸通讯调研 17
2.3. 系统用户调研 19
第3章 整体设计 20
3.1. 整体结构 20
3.2. 船岸数据交互设计 21
第4章 功能设计 23
4.1. 船端系统功能菜单详细设计 23
4.1.1. 登陆界面 24
4.1.2. 主页 25
4.1.3. 船舶档案管理 27
4.1.4. 燃油数据展示 31
4.1.5. 预报警管理 42
4.1.6. 数据填报 45
4.1.7. 数据分析 58
4.1.8. 通知公告与培训教育 64
4.1.9. 组织机构管理 65
4.2. 岸端系统功能设计 71
4.2.1. 登陆界面 71
4.2.2. 主页 72
4.2.3. 燃油数据展示 73
4.2.4. 预报警管理 78
4.2.5. 数据分析 81
4.2.6. 通知公告 87
4.2.7. 船舶档案管理 91
4.2.8. 系统设置 91
4.3. 非功能性需求 93
4.3.1. 系统易用性 94
4.3.2. 系统响应时间 94
4.3.3. 系统负载能力 95
4.3.4. 系统可靠性 95
4.3.5. 系统具有易用性和易维护性。 95

第1章 项目概述
1.1. 项目背景
随着全球经济的快速推进,航运业近年来迅猛发展,船舶载运量大幅提升,船舶所造成的温室气体排放问题也随之加剧。国际海事组织(IMO) 完成的温室气体研究结果表明, 全球航运业二氧化碳排放量约为10.46亿吨,占全球二氧化碳排放总量的3.3%;其中国际航运二氧化碳排放量为8.7亿吨,占全球二氧化碳排放总量的2.7%;如果不加限制,到2050年,船运业年二氧化碳排放量将增加150%～250%,占届时全球范围内允许二氧化碳排放量的12%～18%。
7月15日,IMO海洋环境保护委员会(MEPC)第62次会议,经过了<国际防止船舶造成污染公约>附则Ⅵ修正案,制定了”船舶能效设计指数(EEDI)”和”船舶能效营运指数(EEOI)”,并将”船舶能效管理计划(SEEMP)”纳入MARPOL 公约附则六强制实施。按照”新船能效设计指数”和”船舶能效管理计划”两项标准, 至 间新造船舶的能效性能提高10%,2020年至2024年间新造船舶提高20%,2024年～2028年间新造船舶提高30%。
中国内河船舶同样面临着巨大的节能减排压力。中国是一个内河航道资源比较丰富的国家,内河高等级航道、主要港口遍及20个省区市,连接了50万以上人口的城市56个。然而长久以来,内河船舶面临管理粗放、能耗过高的问题,IMO的能效管理要求虽然并未适用于长江等内河船舶,然而利用其研究方式与优化手段分析内河船舶的能效问题,对于提高内河船舶管理精细水平,实现船舶节能减排、发展绿色水运的目标是有意义的。
党的”十八大”报告首次把生态文明建设纳入社会主义现代化建设总体布局,系统提出今后五年大力推进生态文明建设的总体要求,着力推进绿色发展、循环经济、低碳发展,合理的利用能源。交通运输部<公路水路交通运输节能减排”十二五”规划>和<”十二五”水运节能减排总体推进实施方案>对水运节能减排工作提出了明确的目标和要求。
交通部发布 节能减排工作要点提出:加强制度体系建设,强化能耗监测和评估;强化市场监管,提高节能减排服务能力;推进试点示范,发挥典型引领作用;深化专项行动,强化企业主体作用等八大要点。
天津海事天津海事局为认真贯彻落实建设”生态文明”、”绿色交通”要求,积极推荐海事系统”三化”建设,充分发挥水上交通运输主管机关的模范表率作用,引导水上交通运输企业走绿色发展道路。天津海事局率先开展国内公务船舶能效管理,组织编写了巡逻船、航标船和测量船的船舶能效管理计划并经过了中国船级社审核,取得了<船舶能效证书>。
为进一步推动<船舶能效管理计划>的落实,在AIS系统、大数据等技术迅速发展的基础上,天津海事局将采用信息化技术对船舶能源消耗进行监测、评估,实现航行状态、油料消耗自动化监测,实现对船舶节能减排数据的信息挖掘。为科学分析船舶能源消耗状况、制定节能减排方案提供技术手段。
1.2. 功能目标
”船舶能源消耗监测评估项目”旨在经过建立一个船岸信息一体化的管理平台,实现船岸信息的快速和全面的传递,经过对试点船舶的动态监控以及对其运营过程中的重要航运指标进行采集、统计、分析、共享,促进经营决策水平、节能减排能力的提高。
项目设计利用现代海上卫星通信和网络信息技术采集船舶各类运行数据,传递船岸管理信息,进行集中管理与综合应用。本系统实现的主要目标如下:
(1)实现船舶运行工况和燃油消耗的自动化采集,监测船舶运行工况,实现对单船的性能与油耗的及时、精确掌握;
(2)经过船岸通讯两端的系统建设,提高船岸两端管理部门之间数据传递的及时性、有效性与协同共享;
(3)动态掌握船舶加油量与燃油库存,了解公司燃油消耗情况,能够更好监测船舶燃油的加油、消耗、库存管理;
(4)在实现船舶自动化监测的基础上,根据船舶运行工况和燃油消耗等的历史数据,指导海事船舶制定船舶航速优化,协助船舶实现节能降耗的目标。
第2章 项目需求描述
2.1. 业务需求调研
经过 的项目可行性调研,确立了本项目船端管理系统以数据采集、监测和传输为主的功能目标、岸端管理系统以船舶监测数据的基础,进行数据展示、能效分析、预警管理为主的功能目标。其中以船舶航速优化为主要目标,建立基于船舶能源消耗监测评估的船岸两端管理系统,运用数据统计手段进行船舶相关的分析,以完成船舶节能降耗的目标。
北京奇迹无限公司针对以上的调研和SEEMP所包括的内容,在 进行了初步业务原型设计后,与船舶人员和岸端管理人员进行了2次功能讨论,主要修改的内容有以下几类:船舶燃油消耗率的预警记录与统计、船舶燃油实时消耗/日报/月报的展示与统计、船舶能效报告填报/其它数据填报/加油填报等相关数据填报内容、船舶SEEMP报表以及为此需要的船舶基础设置等功能。
经过讨论后的功能如下:
船端管理系统
功能模块
功能菜单
内容描述
主页
在主页综合展示提醒、燃油消耗率曲线、能效曲线、预警柱状图、燃油消耗量累计报表
燃油数据展示
燃油实时消耗趋势图
展示燃油消耗率的实时趋势图和日均趋势图(以每天为单位展示燃油消耗率)
预报警管理
船舶预警记录
对船舶的燃油消耗率超标进行预警展示,并可查看某段时间内的预警记录
船舶预警统计
对船舶预警记录进行统计,主要统计每种预警的超标时常、超标次数、超标率。
数据填报
船舶能效报告
每个作业单元完成后,船舶上需要填写船舶能效报告,需要填写能效报告和船舶作业实施表两部分(能够自动提取数据的需自动提起,不能提取的则手动填写)。该页面需要船长、轮机长、大副共同完成。
注:由于三条船舶的能效指标不同,需要分别做能效报告的三个菜单。
船舶加油记录
当船舶完成加油之后,填写船舶的加油记录
船舶月报填写
需要在每月的月报中填写其它能耗信息填写和船舶燃油实测信息。
燃油库存展示
每日燃油库存报表
报表展示船舶的加油量、每日消耗量和库存量
燃油”进销存”报表
展示船舶每月的加油量、消耗量、库存量及其它能耗信息的展示报表
数据分析
船舶能效报告展示
综合展示船舶作业单元的信息以及指标,同时可查看每个作业单元详细的能效报告和作业实施表。
SEEMP报表
以任务为基准单元,展示船舶的主机燃油消耗量、主机工作时间、行驶里程、燃油消耗总量、每海里油耗等信息。
辅助功能
通知公告
船岸之间的通知公告的编辑、发布与查看
培训教育
船岸之间的培训教育的编辑、发布与查看
船舶档案管理
船舶基本信息设置
船舶基本信息的设置
船舶设备管理
对船舶的主机、辅机、锅炉等进行基本的设置
基础设置
数据采集与预警设置
从流量计以及船舶自动化系统中进行取数设置,并利用上下限进行预警的设置
燃油与CO2的转换管理
有岸端设置,同步到船端
船舶燃油初始化
船舶燃油有关的数据进行初始化设置,主要是锅炉平均消耗量、发电机平均消耗量等
组织机构设置
组织机构设置
能够自由添加组织机构,维护组织机构信息
人员信息
维护人员的登陆信息和基本信息
角色设置
设置该项目中使用到的角色
人员角色设置
设置该角色对应的人员
权限设置
设置角色对应的权限,能够细化到对菜单中的控件的控制
岸端管理系统
功能模块
功能菜单
内容描述
主页
在主页综合展示三艘船舶的更新数据、燃油消耗率曲线、能效曲线、预警柱状图、燃油消耗量累计报表
燃油数据展示
燃油实时消耗趋势图
增加查询的下拉框,可查看每艘船舶的燃油消耗率的实时趋势图和日均趋势图(以每天为单位展示燃油消耗率)
预报警管理
船舶预警记录
综合展示3艘船舶的燃油消耗率超标预警展示,并可查看某段时间内的预警记录
船舶预警统计
对3艘船舶预警记录进行统计,主要统计每种预警的超标时常、超标次数、超标率。
燃油库存展示
每日燃油库存报表
报表展示3艘船舶的加油量、每日消耗量和库存量
燃油”进销存”报表
展示3艘船舶每月的加油量、消耗量、库存量及其它能耗信息和综合统计
数据分析
船舶能效报告统计
综合展示船舶作业单元的信息以及指标,同时可查看每个作业单元详细的能效报告和作业实施表。
SEEMP报表
以任务为基准单元,展示船舶的主机燃油消耗量、主机工作时间、行驶里程、燃油消耗总量、每海里油耗等信息。
辅助功能
通知公告
船岸之间的通知公告的编辑、发布与查看
培训教育
船岸之间的培训教育的编辑、发布与查看
船舶档案管理
船舶基本信息设置
只要具有查看界面,由船舶同步;可查看3艘船舶数据
船舶设备管理
只要具有查看界面,由船舶同步,可查看3艘船舶数据
基础设置
数据采集与预警设置
只要具有查看界面,由船舶同步;可查看3艘船舶数据
燃油与CO2的转换管理
对燃油与CO2的转换关系进行维护,并同步到岸端
船舶燃油初始化
只要具有查看界面,由船舶同步;可查看3艘船舶数据
更新内容
展示3艘船舶每次同步到岸端的功能模块、更新时间
组织机构设置
组织机构设置
能够自由添加组织机构,维护组织机构信息
人员信息
维护人员的登陆信息和基本信息
角色设置
设置该项目中使用到的角色
人员角色设置
设置该角色对应的人员
权限设置
设置角色对应的权限,能够细化到对菜单中的控件的控制

2.2. 信息化现状调研
2.2.1. 船舶自动化调研
2.2.1.1. 153自动化建设
u 自动化系统建设情况
使用系统:
南华机务报警系统
系统目的:
监测巡逻船设备运行情况,主要对各大主机、辅机以及其它重要设备的温度、压力等指标进行预警监测。
现场情况:
1. 各大监测设备处装有开关量传感器,传感器经过变送器传送电物理信号给现场信号总线;
2. 各个传感器是在造船的时候由船厂统一安装布线,当前找不到布线说明书。
3. 现场信号总线与现场PLC连接,由PLC CPU处理,实时传递给软件显示组态图。
4. 传感器正常传输模拟量数据,PLC程序根据瞬时量数据与预警值进行匹配,达到预警值后,由上层组态软件获取当前报警设备编号并形成报警记录,报警记录存入数据库。
5. 报警记录存储字段主要是:设备名称、报警开始时间、报警结束时间等。
6. 如果形成报警,服务器会经过以太网传递给机务室以及驾驶舱。
系统环境:
1. 服务器操作系统:win server ;
2. 服务器数据库:sqlserver ;
3. 组态软件:桌面应用程序。
4. 通讯方式:PLC和组态软件经过RJ485方式或以太网方式(无法获取PLC型号),传感器与PLC经过RJ485串口通讯。
建设分析:
1. 对监测报警系统中的相关指标数据的采集需要经过PLC进行采集,需要专门针对原船厂PLC程序进行分析修改,提取数据。难点:自主开发构建组态;能够获取到原船厂传感器编号与设备的对应关系;
2. 油管流量计的数据采集,两种方式,第一种方式,经过485方式与原船厂PLC进行集成,对接到能耗系统中与监测报警数据同时存储到实时数据库。 难点:需要专业的PLC工程师。第二种方式:流量计输出数字信号,直接经过485协议对接到能耗系统中,跟监测报警系统独立输出数据。难点:能耗系统要对数据进行解析,需要测试验证。
u 监测数据整理
153船舶主界面
编号
监测数据
单位
范围
1
左主机转速
Rpm
0-1200
2
左主机增压器进口温度
℃
0-100
3
左主机齿轮箱油底温度
℃
0-100
4
左主机艉管后轴承温度
℃
0-100
5
左主机中间轴承温度
℃
0-100
6
右主机转速
Rpm
0-1200
7
右主机增压器进口温度
℃
0-100
8
右主机齿轮箱油底温度
℃
0-100
9
右主机艉管后轴承温度
℃
0-100
10
右主机中间轴承温度
℃
0-100
153船舶主机监测
设备
监测数据
单位

左主机
缸套排烟温度1#
℃

缸套排烟温度2#
℃

缸套排烟温度3#
℃

缸套排烟温度4#
℃

缸套排烟温度5#
℃

缸套排烟温度6#
℃

缸套排烟温度7#
℃

缸套排烟温度8#
℃

缸套排烟温度9#
℃

缸套排烟温度10#
℃

右主机
缸套排烟温度1#
℃

缸套排烟温度2#
℃

缸套排烟温度3#
℃

缸套排烟温度4#
℃

缸套排烟温度5#
℃

缸套排烟温度6#
℃

缸套排烟温度7#
℃

缸套排烟温度8#
℃

缸套排烟温度9#
℃

缸套排烟温度10#
℃

153船舶柴油发电机监测
设备
监测数据
单位

1#柴油发电机
转速
Rpm

冷却水温
℃

机油温度
℃

机油压力
Kpa

电瓶电压
V

2#柴油发电机
转速
Rpm

冷却水温
℃

机油温度
℃

机油压力
Kpa

电瓶电压
V

3#柴油发电机
转速
Rpm

冷却水温
℃

机油温度
℃

机油压力
Kpa

电瓶电压
V

u 预警信息整理
发电柴油机预警参数表
参数名称
范围
单位
滑油温度
100-116
℃
滑油压力
3.5-2.0
kg/cm2
冷却水温度
74-91
℃
主机柴油机预警参数表
参数名称
范围
单位
缸套水进口温度
＞70
℃
缸套水出口温度
80-90
℃
缸套水压力
2-4.5
kg/cm2
滑油进口温度
50-70
℃
滑油压力
2.5-4
kg/cm2
燃油压力
2～4
kg/cm2
增压空气温度
40-60
℃
控制空气
10～30
kg/cm2
起动空气
12～30
kg/cm2
主机排温
＜380
℃
主机油耗
200
g/kw/h
2.2.1.2. 0204自动化建设
u 自动化系统建设情况
使用系统:
南华杰控自动报警系统
系统目的:
监测巡逻船设备运行情况,主要对各大主机、辅机以及其它重要设备的温度、压力等指标进行预警监测。
现场情况:
1. 各大监测设备处装有开关量传感器,传感器经过变送器传送电物理信号给现场信号总线;
2. 各个传感器是在造船的时候由船厂统一安装布线,当前找不到布线说明书。
3. 现场信号总线与现场PLC连接,由PLC CPU处理,实时传递给软件显示组态图。
4. 传感器正常传输模拟量数据,PLC程序根据瞬时量数据与预警值进行匹配,达到预警值后,由上层组态软件获取当前报警设备编号并形成报警记录,报警记录存入数据库。
5. 报警记录存储字段主要是:设备名称、报警开始时间、报警结束时间,报警值。
6. 如果形成报警,服务器会经过以太网传递给机务室以及驾驶舱。
系统环境:
1. 服务器操作系统:win server ;
2. 服务器数据库:sqlserver ;
3. 组态软件:桌面应用程序。
4. 通讯方式:PLC和组态软件经过RJ485方式或以太网方式(无法获取PLC型号),传感器与PLC经过RJ485串口通讯。
建设分析:
5. 对监测报警系统中的相关指标数据的采集需要经过PLC进行采集,需要专门针对原船厂PLC程序进行分析修改,提取数据。难点:自主开发构建组态;能够获取到原船厂传感器编号与设备的对应关系;
6. 油管流量计的数据采集,两种方式,第一种方式,经过485方式与原船厂PLC进行集成,对接到能耗系统中与监测报警数据同时存储到实时数据库。 难点:需要专业的PLC工程师。第二种方式:流量计输出数字信号,直接经过485协议对接到能耗系统中,跟监测报警系统独立输出数据。难点:能耗系统要对数据进行解析,需要测试验证。

u 监测数据整理
0204船辅机监测
编号
监测数据
单位
范围
1号柴油发电机
转速
Rpm
0-1800
淡水温度
℃

淡水压力
Kpa

滑油压力
Mpa

2号柴油发电机
转速
Rpm
0-1800
淡水温度
℃

淡水压力
Kpa

滑油压力
Mpa

3号柴油发电机
转速
Rpm
0-1800
淡水温度
℃

淡水压力
Kpa

滑油压力
Mpa

0204船主机监测
设备
监测数据
单位

左主机
发动机转速
Rpm

淡水温度
℃

滑油压力
Mpa

排气温度
℃

中冷器水温
℃

曲轴箱压力
Kpa

右主机
发动机转速
Rpm

淡水温度
℃

滑油压力
Mpa

排气温度
℃

中冷器水温
℃

曲轴箱压力
Kpa

2.2.1.3. 1504自动化建设
u 自动化系统建设情况
使用系统:
南华机务报警系统
系统目的:
监测巡逻船设备运行情况,主要对各大主机、辅机以及其它重要设备的温度、压力等指标进行预警监测。
现场情况:
7. 各大监测设备处装有开关量传感器,传感器经过变送器传送电物理信号给现场信号总线;
8. 各个传感器是在造船的时候由船厂统一安装布线,当前找不到布线说明书。
9. 现场信号总线与现场PLC连接,由PLC CPU处理,实时传递给软件显示组态图。
10. 传感器正常传输模拟量数据,PLC程序根据瞬时量数据与预警值进行匹配,达到预警值后,由上层组态软件获取当前报警设备编号并形成报警记录,报警记录存入数据库。
11. 报警记录存储字段主要是:设备名称、报警开始时间、报警结束时间等。
12. 如果形成报警,服务器会经过以太网传递给机务室以及驾驶舱。
系统环境:
5. 服务器操作系统:win server ;
6. 服务器数据库:sqlserver ;
7. 组态软件:桌面应用程序。
8. 通讯方式:PLC和组态软件经过RJ485方式或以太网方式(无法获取PLC型号),传感器与PLC经过RJ485串口通讯。
建设分析:
3. 对监测报警系统中的相关指标数据的采集需要经过PLC进行采集,需要专门针对原船厂PLC程序进行分析修改,提取数据。难点:自主开发构建组态;能够获取到原船厂传感器编号与设备的对应关系;
4. 油管流量计的数据采集,两种方式,第一种方式,经过485方式与原船厂PLC进行集成,对接到能耗系统中与监测报警数据同时存储到实时数据库。 难点:需要专业的PLC工程师。第二种方式:流量计输出数字信号,直接经过485协议对接到能耗系统中,跟监测报警系统独立输出数据。难点:能耗系统要对数据进行解析,需要测试验证。
u 监测数据整理
1504船监测数据
编号
监测数据
单位
左主机
左左排烟温度
℃
左右排烟温度
℃
右左排烟温度
℃
右右排烟温度
℃
水温表
℃
转速表
r/min
油压表
MPa
左齿轮箱油压表
MPa
机油进机压力
MPa
燃油进机压力
MPa
淡水温度
℃
增压压力
MPa
进气温度
℃
右主机
左左排烟温度
℃
左右排烟温度
℃
右左排烟温度
℃
右右排烟温度
℃
水温表
℃
转速表
r/min
油压表
MPa
左齿轮箱油压表
MPa
机油进机压力
MPa
燃油进机压力
MPa
淡水温度
℃
增压压力
MPa
进气温度
℃
1号辅机
转速
Rpm
机油压力
MPa
机油温度
℃
淡水温度

2号辅机
转速
Rpm
机油压力
MPa
机油温度
℃
淡水温度
℃
1号发电机
功率
Kw
2号发电机
功率
Kw
左齿轮箱
工作油压
MPa
机油压力
MPa
机油温度
℃
右齿轮箱
工作油压
MPa
机油压力
MPa
机油温度
℃
尾轴
前温度
℃
后温度
℃

u 预警信息整理
预警参数表
参数名称
范围
单位
左主机冷却水温高

℃
左主机滑油低压

Kpa
左发电机冷却水温高

℃
左发电机滑油低压

Kpa
左齿轮箱滑油低压

Kpa
左齿轮箱滑油高温

℃
右主机冷却水温高

℃
右主机滑油低压

℃
右发电机冷却水温高

℃
右发电机滑油低压

Kpa
右齿轮箱滑油低压

Kpa
右齿轮箱滑油高温

℃
#1舵机电源失电

#2舵机电源失电

锅炉膨胀水箱液位低

左燃油日用舱液位低

右燃油日用舱液位低

左前燃油舱液位高

右前燃油舱液位低

污油舱液位高

#11机舱舱底水液位高

#24机舱舱底水液位高

隔离舱舱底水液位高

生活污水液位高

后增预警参数表
参数名称
范围
单位
1号柴发滑油低区

1号柴发水高温

1号柴发综合故障

2号柴发滑油低区

2号柴发水高温

2号柴发综合故障

℃
左主机综合故障

Kpa
右主机综合故障

℃
机舱前左舷污水高

Kpa
机舱前右舷污水高

Kpa
机舱后左舷污水高

℃
机舱后右舷污水高

℃
尾轴冷却水失压

℃

2.2.2. 船岸通讯调研
根据当前在天津海事局船岸通信的情况来看,主要实现船岸通信的方式大致有4种:
利用AIS窄带数据传输、超频微波传送、建设船端数传电台、海上3G\4G网络。
下面将对每种通讯方式的优缺点进行分析,如下:
(一)船岸通讯现状
u AIS数据传输
利用其AIS自身规则发送140个英文字节,经过AIS基站的波频信号实现窄带传输。
其显著优点是可实现数据免费传递。
利用其窄带传输,需要经过船端系统的逻辑编辑,数据分类、分包、判断才能够实现船岸之间日常的数据通信,增加了系统建设难度的逻辑判断和BUG发生的可能性。且由于窄带的制约,也注定此数据传输无法做大量数据传输的工作。
在数据传输的通讯过程中, AIS数据的发送势必会占用其它通道,在发生紧急状况或日常数据传输时会直接影响船舶的安全行驶。因此考虑到此通讯方案对船舶安全方面影响较大,可行性不高。
u 超频微波传送
经过超频微波传送,可实现宽带数据如视频、语音、高清图像等内容传输,覆盖范围为中国近海40公里。但单艘船硬件建设成本费用较高,当前已经完成了2艘船的客户端传输的硬件设备建立,岸端总站在天津市交管中心,并分别在塘沽与东突堤建立了岸基基站。
此通讯方式的突出优点是通讯质量很好,缺点是单艘船硬件成本费用较高,本项目无力承担此费用。
u 建设船端数传电台
经过岸基的波频信号与船端进行点对点实现数据的窄带/宽带传输(主要根据波频高低、传输距离选择电台),能够实现近海几十海里的数据传输(数据传输的覆盖面积与岸端信号塔建设的高度有直接关系)。
其特点是建设初期费用较高,前期能够考虑在各个航标处建立一处即可。数据传送宽带要比AIS情况稍微好一些。
u 海上3G/4G网络
当前沿海地区一般通讯业务较少,而且海风对信号塔的影响较大,因此运营商一般都把信号塔建设距离海边5到10公里处,其实际的覆盖范围大约是50公里左右。由于海风等气象因素,海洋折射与镜面效应因素等影响实际覆盖面积约距岸5海里左右。
虽然通讯范围有限,可是本次项目要求的实时数据频率不是很高,且此通讯属于宽带通讯,能够满足未来业务的拓展,支撑业务数据的增加,具有成本低廉、业务灵活等优势。
(二)结论建议
针对于以上通讯条件的各优缺点,与现有业务特点、业务数据量的分析结果,我们建议在项目建立的初期,使用3G/4G网络初步实现船与岸之间的业务数据交互。船舶日常产生的业务数据,系统将自动判断网络通信情况,若可发送,进行实时发送;若信号较弱或没有信号时,信息将存储至数据库中,待近海时,经过3G/4G网络回传船舶信息。经过AIS数据中心的数据的抽取,了解船舶动态信息。从而实现船舶所有数据的归集与统计分析需要。
2.3. 系统用户调研
海巡153:船上都已经布有局域网,船长室与轮机长室在2层,且电脑已连接局域网。
海巡0204:船上都已经布有局域网,船长室与轮机长室在2层,且电脑已连接局域网。
海巡1504:电脑有2台,船长具有一部手提电脑,在驾驶台安装有一台电脑。
当前船舶没有建立局域网,两台电脑使用流量包,每月200小时。
第3章 整体设计
3.1. 整体结构

基础层主要实现:
与外部系统接口:从计量仪表取数、船舶机舱自动化系统取数;
计算机基础设施:服务器要求、数据存储空间、网络搭建等硬件设施;
应用软件:操作系统、数据库等;
开发平台:
为本公司自主开发的平台,集合了EXCEL内嵌、报警与事件管理、数据逻辑服务、数据汇总与计算等内容,能够更加快捷的服务于企业业务的建立。
企业业务:根据招标文件的功能要求、专家业务判断和技术组的综合讨论分析,本项目的功能如下:
(1) 燃油消耗实时监测
(2) 船舶预警管理
(3) 数据填报
(4) 燃油库存展示
(5) 数据统计分析
(6) 辅助功能
(7) 船舶档案管理
(8) 基础设置
船舶能源消耗监测评估管理系统的整体架构是一个开放性的架构,在数据层建立数据采集、传输与存储的机制,在服务层建立了业务应用服务的插件式增加机制。当天津海事局有新的业务应用需要增加时,可快速经过本架构搭建,即能够保证系统的稳定、安全,又可有效降低投资成本与风险。
3.2. 船岸数据交互设计
船舶能源消耗监测评估项目的数据存储从总体上分为岸端数据中心和船端数据库,数据传递非常频繁。因此需要对两端系统之间的数据交互进行统一设计,具体如下:
(1)船岸两端交互内容,如下:

(2)数据质量控制
统一数据编码规范:岸端制定统一编码规范,然后分发到各个船端系统,保证两端系统的编码统一,提高数据质量;
数据完整判断:岸端和船端都会对需要交互数据的完整性进行验证,以保证数据质量。如业务数据和程序文件完整判断。
(3)数据传输频率
即时传输:针对船舶能效信息、数据填报(能耗指标、加油、月度填报)、相关报表等采用实时方式传输;
定时传输:对于日常业务处理信息采用定时传输方式,以避开网络使用高峰期。
(4)数据传输方式
日常数据的回传过程中经过船端系统的自动判断,根据海域、3G/4G覆盖范围等情况,优先自动获取3G/4G网络。
第4章 功能设计
船端管理系统和岸端管理系统根据原型设计而来,用户可结合功能设计和原型设计共同了解本项目的功能。
4.1. 船端系统功能菜单详细设计

船端功能E-R图
4.1.1. 登陆界面
u 功能说明
功能编号
F-001
功能名称
登陆页
功能修改者

功能描述
用户从此界面登陆系统
触发条件
用户需要登陆系统时
输入
用户名、密码
处理流程
1:填写用户名、密码,点击”登陆”若信息正确则成功进入到主页,若信息填写错误,则弹出信息:用户的登陆用户名或密码错误!;
2:填写用户名、密码,在”记住用户名”的复选框打√,则下次登陆时自动填写用户名;如果在”记住密码”的复选框打√,则下次登陆时系统自动填写密码。
输出
进入主页
权限
所有人
用例

u 数据字典
序号
字段名称
存储类型
备注
1
用户名
文本
文本字符数100
2
密码
文本
文本字符数100

4.1.2. 主页
u 功能说明
功能编号
F-002
功能名称
主页
功能修改者

功能描述
主页可查看本船舶人员的提醒内容、船舶当日的燃油消耗率、燃油消耗量、船舶能效报告、船舶预警数据(月度)
触发条件
用户查看船舶的综合信息
输入
无输入
处理流程
u 提醒
（1） 在提醒内容部分,用户可点击红色字体内容而且由此直接进入到菜单中,当点击”船舶加油记录”时,用户进入到【船舶加油记录】菜单,可进行相关的操作;当
（2） 当点击”船舶能效报告”时,用户进入到菜单【船舶能效报告填报】的明细界面,可直接填写报告内容;
（3） 当点击”月度数据填报”时,用户进入到菜单【每月填报】,进行数据的填报。
u 船舶燃油消耗率:
默认展示当天的数据,取图来源为菜单:燃油消耗趋势图;点击图片可进入到菜单【燃油实时消耗趋势图】
u 燃油消耗量:
当日消耗量(Kg):从0点~24点的总消耗量
本月截至到当前消耗量(Kg):从本月1日截止到昨天的消耗量,对于使用的第一个月,=本月燃油消耗量初始化(Kg)【船舶燃油初始化】+燃油实时消耗监测量,从第二个月开始则直接使用燃油实时监测量。
1月~到当前消耗量(Kg):从1.1日截止到现在的消耗量,对于使用开始,=本年燃油消耗量初始化(Kg)【船舶燃油初始化】+燃油实时监测量+校正值【每月填写】。

u 船舶能效报告:
以提交后的【船舶能效报告】,其中横坐标取数为菜单【船舶能效报告填报】中的”任务编号”字段,纵坐标为【船舶能效报告】的能效计算结果。
点击图片可进入到报表菜单【船舶能效报告】。
注:由于三艘船舶的能效指标不同,海巡153:BOEI、海巡0204:MOEI、海巡1504:SEEI等三个,其中153和1504的横坐标均以”任务编号”展示,0204以两个月为一个坐标展示MOEI,纵坐标保持不变。

u 船舶预警管理
以月度为单位展示船舶的超标次数、超标时常(分钟):是否可滚动查看预警管理。
输出

权限
所有人
用例

4.1.3. 船舶档案管理
4.1.3.1. 船舶基本信息设置
u 功能说明
功能编号
F3-001
功能名称
船舶基本信息设置
功能修改者

功能描述
用户需要在此定义船舶的基本信息,特别是船舶名称,是船舶其它数据的基础
触发条件

输入

处理流程
1. 关于船舶的基本信息设置,一艘船舶只有一条船舶记录,填写船舶基本信息内容,点击保存,则船舶基本信息保存。
2. 点击编辑按钮,对船舶基本信息进行编辑并保存。
3. 点击”提交”按钮,则船舶基本信息同步更新到岸端。
输出
没条船舶的采集和预警信息记录
权限
系统管理员
用例

u 数据字典
主页面
序号
字段名称
取数规则
存储类型
备注
1
序号
自动生成
文本
文本字符数100
2
船舶名称
手动填写
文本
文本字符数100
3
船舶类型
手动填写
下拉框
航标船、巡逻船、测量船
4
总吨位(t)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
5
净吨位(t)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
6
载总量(t)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
7
总长度(m)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
8
型宽(m)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
9
型深(m)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
10
设计吃水(m)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
11
设计排水量(t)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
12
船龄(年)
手动填写
数字(小数)
保留2位小数
4.1.3.2. 船舶设备管理
4.1.3.2.1. 主机
u 功能说明
功能编号
F3-002
功能名称
船舶设备管理-主机
功能修改者

功能描述
用户需要在此定义船舶的主机信息,特别是主机的名称,在此进行基础设置
触发条件

输入

处理流程
1.点击页签”主机”中新增按钮,新增一条船舶主机记录,填写主机记录中的内容,点击保存,则船舶主机信息保存。
2.点击编辑按钮,对船舶基本信息进行编辑并保存。
3.点击”提交”按钮,则船舶基本信息同步更新到岸端。
输出
船舶的主机信息记录
权限
系统管理员
用例

u 数据字典
主页面
序号
字段名称
取数规则
存储类型
备注
1
序号
自动生成
文本
文本字符数100
2
船舶名称
手动填写”
文本
文本字符数100
3
设备类型
手动填写
文本
文本字符数100
4
设备名称
手动填写
文本
文本字符数100
5
型号
手动填写
文本
文本字符数100
6
型式
手动填写
文本
文本字符数100
7
缸径(mm)
手动填写
文本
文本字符数100
8
额定功率(KW)
手动填写
整数

9
额定转速(r/min)
手动填写
整数

10
调速形式
手动填写
文本
文本字符数100
11
燃油耗率(g/kw·h)
手动填写
整数

12
机油耗率(g/kw·h)
手动填写
整数

13
出厂日期
手动填写
日期
-09-01
4.1.3.2.2. 辅机
u 功能说明
功能编号
F3-003
功能名称
船舶设备管理-辅机
功能修改者

功能描述
用户需要在此定义船舶的辅机信息,特别是辅机的名称,在此进行基础设置
触发条件

输入

处理流程
1.点击页签”辅机”中新增按钮,新增一条船舶辅机记录,填写辅机记录中的内容,点击保存,则船舶主机信息保存。
2.点击编辑按钮,对船舶基本信息进行编辑并保存。
3.点击”提交”按钮,则船舶基本信