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1、天津海事局船舶能源消耗监测评估项目 北京奇迹无限软件有限公司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2015年8月目录第1章项目概述41.1.项目背景41.2.功能目标5第2章项目需求描述62.1.业务需求调研62.2.信息化现状调研92.2.1.船舶自动化调研92.2.2.船岸通讯调研172.3.系统用户调研19第3章整体设计203.1.整体结构203.2.船岸数据交互设计21第4章功能设计234.1.船端系统功能菜单详细设计234.1.1.登陆界面244.1.2.主页254.1.3.船舶档案管理274.1.4.燃油数据展示314.1.5.预报警管理424.1
2、.6.数据填报454.1.7.数据分析584.1.8.通知公告与培训教育644.1.9.组织机构管理654.2.岸端系统功能设计714.2.1.登陆界面714.2.2.主页724.2.3.燃油数据展示734.2.4.预报警管理784.2.5.数据分析814.2.6.通知公告874.2.7.船舶档案管理914.2.8.系统设置914.3.非功能性需求934.3.1.系统易用性944.3.2.系统响应时间944.3.3.系统负载能力954.3.4.系统可靠性954.3.5.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
3、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）2009年完成的温室气体研究结果表明，2007年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%。2011年7月15日，IMO海洋环境保护委员会（MEPC）第62次会议，通过了国际防止船舶造成污染公约附则修正案，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
4、（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，2015年至2019年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%。我国内河船舶同样面临着巨大的节能减排压力。我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
5、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2014年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
6、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通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”旨在通过建立一个船岸信息一体化的管理平台，实现船岸信
7、息的快速和全面的传递，通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）通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
8、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2014年的项目可行性调研，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2015年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
9、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/其他数据填报/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
10、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他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、库存量及其他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
11、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
12、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
13、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、库存量及其他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
14、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，传感器通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，目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
