一、建設目標

  該項目通過智能化手段，全面提升企業的能源使用效率和安全管理水平，實現供配電系統的實時監控、外包公司用電考核、岸電系統智能化管理，以及全廠供電系統的安全預警和優化調度。

1、能源使用效率精細化：

平臺將通過對生產車間及關鍵設備的實時能耗監控，提供精細化的用電數據分析，幫助企業優化電力資源分配，減少能源浪費。同時，平臺將基于負荷數據和生產需求，動態調度電力負載，確保各環節的電力使用效率最大化，提高整體供電系統的運行穩定性。

2、用電計量考核精準化：

平臺為外包公司提供獨立的用電計量和考核功能，使用微信掃碼或刷卡方式啟用電源，精確記錄每家外包公司的實際用電量。平臺將對每家外包公司進行用電限額管理，實時考核其用電情況，確保公平、透明的用電制度，同時對辦公區和休息區的用電實現獨立計量與按量收費，減少能源浪費。

3、租戶管理計費透明化：

平臺將為船舶租戶提供智能化岸電管理服務，租戶可以通過平臺注冊并實時

監控自身的用電情況，系統自動按實際用電量計費，生成賬單并支持在線支付。此外，管理人員能夠通過平臺遠程控制船舶的電源，實現岸電系統的靈活開斷和電力資源的精準分配，保障租戶用電的透明性和靈活性。

4、安全監測預警敏捷化：

平臺將全面監控全廠的電能質量，實時采集電壓、電流、功率因數等關鍵數據，確保供電系統的穩定性與安全性。同時，平臺提供漏電監測與電力異常預警功能，一旦出現異常，系統將立即發出報警并采取應急措施，保障供電安全，減少設備故障風險。

5、決策運營管理智能化：

平臺通過整合實時用電數據，提供全面的數據分析與決策支持功能，幫助企業管理層精準掌握各個生產車間和租戶的用電情況。系統生成詳盡的能源使用報表和能耗分析結果，輔助管理層優化生產計劃，制定更加科學的節能策略。同時，平臺支持智能化運營管理，提升企業整體的運營效率和節能減排能力，確保供配電系統的穩定、高效運行。

二、系統架構

圖2.1  系統架構

圖2.2  各配電系統示意圖

北船重工能源管控平臺的系統，基于智能化、精細化和安全化的管理需求，涵蓋從數據采集到應用控制的完整層級。該平臺通過多層架構的協同運作，實現對全廠供配電系統的實時監控、能源管控和安全預警，確保供電系統的穩定運行和能源使用的高效性。系統架構主要由感知層、網絡傳輸層、邊緣計算層、平臺層、應用服務層組成，每一層級各司其職，共同構建一個智能化的能源管控體系，推動北船重工實現綠色、高效、智能化的電能管理。

數據感知層，負責供配電系統中的數據采集與實時監控。該層通過部署智能電表、漏電監控傳感器、溫濕度傳感器以及電流、電壓傳感器等設備，實現對全廠電力系統的多維度監控，不僅可以實時獲取生產車間、岸電系統和外包公司用電場景中的電能數據，還能監測電能質量、設備健康狀態和電力異常情況，為后續的數據處理和平臺應用提供可靠的實時信息來源。

網絡傳輸層承載著感知層數據的高速、穩定傳輸任務，是系統內各層信息交互的橋梁。北船重工的供配電系統分布廣泛，生產車間、岸電設施及外包公司用電點之間的距離較大，因此需要通過工業以太網、光纖網絡和無線網絡（如Wi-Fi、4G/5G）等實現高效數據傳輸。該層使用工業標準通信協議（如MODBUS、IEC 61850）確保設備之間的互聯互通，支持數據實時、無延遲的傳輸，同時保證數據的完整性與安全性。

邊緣計算層，負責對感知層采集的海量數據進行初步處理與分析。通過邊緣計算技術，系統能夠對電力負荷、用電量和設備狀態等原始數據進行本地化的初步處理，包括：聚合、過濾和簡化，減少數據傳輸的帶寬需求和響應時間。

平臺層是系統的核心管理層，承擔整個供配電系統的數據管理、分析和優化功能。通過數據分析、能耗管理和安全預警等模塊，實時分析電能使用情況，生成能耗報表，為外包公司和船舶租戶提供精準的用電計量和賬單計算。此外，該層通過數據加密、用戶權限管理、防火墻和入侵檢測等手段，有效防止未經授權的訪問和網絡攻擊，保護系統的穩定運行。尤其是在北船重工這樣的大型工業場景中，供配電系統的安全至關重要，安全層的多重防護機制能夠確保數據的機密性和完整性，降低潛在的安全風險。

最后，應用服務層為企業管理人員、技術運維團隊及外包公司和租戶提供友好的操作界面。用戶能夠實時監控整個供配電系統的運行狀態，包括能耗趨勢、設備健康狀態、異常預警等。外包公司和船舶租戶可以通過平臺進行注冊，使用微信掃碼或刷卡方式控制電源，并查看用電賬單。應用層不僅提升用戶的交互體驗，還通過遠程操作功能使管理人員能夠隨時隨地控制和調度電力資源，確保系統運行的靈活性和可控性。

北船重工能源管控平臺通過多層次架構的聯動，實現對供配電系統的全方位智能管理。該平臺不僅提升供電系統的穩定性和能源利用效率，還通過精細化用電考核為企業節約成本、減少能源浪費，為北船重工打造一套高度集成的電能管理解決方案，助力企業實現智能制造和綠色發展目標。

三、平臺概述

本方案旨在構建一個智能化的能源管控平臺，該平臺針對北船重工復雜的供配電環境，基于智能化、精細化和安全化管理需求，集成實時監控、數據采集、能源審計和安全預警等功能，覆蓋從生產車間到岸電系統的全方位電力管理需求，實現對全廠供配電系統的實時能耗監控、設備健康管理和精細化用電考核，幫助企業提高能源使用效率，優化電力資源分配。平臺具備強大的計量與考核功能，能夠對外包公司和岸電租戶的用電進行精細化管理和計費。通過電能故障預警功能，平臺能夠及時發現并定位電流、電壓異常等潛在問題，提供設備健康診斷和預防性維護建議，保障供電系統的穩定性和安全性。

3.1 平臺功能構架

該系統采用分布式運算架構，涵蓋數據采集與存儲、數據處理、分析和決策等功能，各個子系統相對獨立，確保穩定性與高效性。系統通過精準監控供配電系統的各個關鍵環節，優化電能質量管理，降低設備故障率，并有效降低運維成本和風險。平臺的智能調度和電能考核功能使得外包公司和岸電租戶的用電管理更加透明，最終助力北船重工實現供配電系統的高效、安全、智能運維。

圖3.1  北船重工供配電系統智能化管控平臺功能架構

3.2 平臺功能概述

3.2.1 實時監控

實時監控功能，旨在對全廠供配電系統進行全方位、多維度的動態監測，確保系統的安全、穩定運行。在北船重工供配電系統的關鍵位置實時采集電壓、電流、功率因數、頻率、功率、諧波等各類電能參數，同時獲取環境數據（如溫度、濕度等），確保供配電系統的運行環境穩定。該系統實現全廠范圍內的全面覆蓋，涵蓋生產車間、岸電系統、外包公司區域、配電室、變壓器等關鍵節點，提供多層次、分級監控能力。管理人員可以通過系統進行全局電力監控，也可以對特定車間或設備進行精細化管理，全面掌控電力使用情況，并及時響應異常情況，提升電力管理效率與安全保障。

圖3.2  平臺實時監控

3.2.2 電力組態

電力組態功能是能源管控平臺的關鍵模塊，通過高度集成的可視化技術與實時數據采集，全面實現供配電系統的智能化監控與管理。該功能利用矢量圖形技術動態展示電氣單線圖，將各級配電節點、關鍵設備的運行狀態、實時電力數據（如電壓、電流、功率、頻率等）以直觀方式呈現給管理人員，支持對設備和支路的全面監控。平臺具備靈活的增刪改查功能，允許管理人員根據系統變化及時調整各層級支路和設備的配置，實現電能參數的動態優化。同時，電力組態功能支持運行模式、編輯模式等，提供對重要電氣設備的參數設置，支持遠程控制操作，確保系統在高負荷運行下的安全穩定。通過實時電能監測與故障預警機制，電力組態功能能夠優化電力資源分配，提升系統運行效率，并大幅降低故障率和運維成本，為北船重工的供配電系統提供高度可靠、靈活的管理手段。

圖3.3  電力組態可視化展示

3.2.3 能源審計

能源審計與能耗分析模塊，專門用于對全廠范圍內的能耗數據進行深入的審計、分析與優化管理。該模塊通過對實時采集的電能數據進行自動化處理，生成詳細的能耗趨勢圖、負荷曲線及分時用電分析報表，幫助企業精準掌握各生產車間、設備以及外包公司在不同工況下的用電情況。系統不僅支持對單個設備的能耗追蹤，還能夠對特定生產環節、區域或時間段進行橫向、縱向對比分析，從而發現潛在的能耗異常或浪費點。基于時序記錄的歷史態能耗數據進行統計分析，挖掘能耗問題，評估負載和線路的運維狀態，生成綜合性分析報告，輔助企業制定科學的節能策略。通過優化電力資源調度，最大限度減少能源浪費，實現能效提升，最終降低企業的綜合用電成本，同時滿足節能減排目標。

圖3.4  平臺能源分析

3.2.4 計量考核

計量考核功能模塊通過精細化的用電計量和科學的考核機制，針對外包公司和岸電租戶實現獨立用電監控、透明計量和嚴格考核。該模塊通過實時記錄各個用電實體的電能消耗情況，生成詳細的用電報表，確保用電數據的準確性和可追溯性。系統根據預設的用電限額和考核標準進行自動化對比，超出限額時觸發預警或限制措施。計量考核模塊還具備自動生成賬單和實時用電查詢功能，確保用電公平化和透明化，同時優化電力資源分配，防止無界限用電和能源浪費現象。

外包公司用電計量與考核流程：針對外包公司的用電管理，計量與考核模塊獨立監控每個外包單位的用電情況，確保用電透明化。外包公司通過微信掃碼或刷卡（一戶多卡）的方式進行電源開斷操作，系統能夠精準記錄每次用電的啟動和斷電時間以及相應的用電量。系統支持為不同外包公司設置用電限額和分時計量，并根據實際使用情況自動生成月度或指定周期的用電報表。通過自動化考核機制，系統將用電量與預設的考核標準進行對比，當外包公司的用電量超出限額時，系統會自動觸發預警或其他限制措施。該考核流程不涉及具體收費問題，平臺僅負責提供超限結果，最終如何處理超限部分（如交費或其他補償方式）則由企業管理人員決定。此功能有效防止無界限用電，確保能源資源的合理使用。

圖3.5  場地用電計量考核步驟

岸電租戶用電計量與考核流程：針對岸電租戶，平臺為每艘停泊的船舶提供獨立的用電計量功能。租戶需在平臺上進行注冊并獲得獨立賬戶后，方可通過系統接入岸電電源。系統自動識別船舶的接入狀態，并根據其用電需求實時記錄用電量。租戶可以通過平臺實時查看船舶的用電情況，包括當前用電量、累計用電量以及歷史數據。平臺在用電過程中持續生成賬單，支持租戶隨時查看費用明細，并通過系統進行在線支付，系統按實際用電量自動結算費用，確保收費的透明性和精確性。只有在完成充值或支付后，租戶才能繼續使用岸電資源。通過這種獨立的計量與自動化支付模式，平臺有效保障岸電能源的合理分配和透明管理，確保了租戶用電過程的高效管理與精確計量。

圖3.6  岸電租戶用電管理步驟

3.2.5 智能用電故障預警

智能用電安全預警管理，專注于全廠供配電系統的全方位安全運行監控，覆蓋變壓器、母線、電纜、開關等關鍵設備的運行狀態。系統通過內置的智能監測設備和故障診斷算法，實時采集和分析電氣參數，包括漏電流、絕緣狀態、電壓波動和電流異常等數據。對于漏電監測，系統能夠及時捕捉到配電線路或設備中的漏電現象，并迅速定位故障源，確保故障發生時能夠第一時間報警通知管理人員。絕緣監測則通過檢測設備的絕緣狀況，提前發現絕緣老化或損壞的潛在風險。

系統具備先進的故障預測與實時分析功能，通過對歷史數據與當前狀態的結合分析，及時發現設備或線路絕緣劣化、接地不良等潛在隱患，防止安全事故的發生，實現對全廠電力系統的全天候動態安全監控，提升電氣設備的安全性和穩定性，并通過預防性維護措施，有效減少意外停電或設備故障的風險，保障生產的連續性與安全性。

圖3.7  平臺智能運維模塊流程

3.2.6 安全權限管理

平臺通過多層次的用戶權限管理機制，確保不同級別的用戶只能訪問與其權限相符的系統功能與數據。管理員可以精細化分配權限，針對不同角色（如管理人員、操作員、外包公司、岸電租戶）設置特定的訪問范圍和操作權限，防止未經授權的訪問，確保數據和功能使用的安全性。

同時，系統采用先進的數據加密技術，保證數據在傳輸和存儲過程中始終處于加密狀態，防止數據在網絡傳輸中被竊取或篡改，確保信息的機密性。配置防火墻和入侵檢測系統能夠有效監測并攔截可疑的網絡攻擊行為，保障系統免受外部威脅。該模塊還記錄用戶的操作日志，跟蹤所有用戶的訪問與操作行為，為事后審計和故障排查提供依據，進一步提升系統的安全管理能力。

四、實施步驟

圖4.1  實施步驟

n 調研階段：深入了解當前北船重工供配電系統管理和監控的實際需求與面臨的挑戰，收集運行、維護和管理的現狀數據、識別存在的痛點和需求；

n 分析階段：基于調研結果，確認項目的具體目標，并制定詳細的實施規劃；

n 定義階段：確定系統功能模塊、用戶需求文檔、項目范圍說明書等核心文檔，并明確每個階段的里程碑和可交付物；

n 設計階段：進行詳細的技術設計和業務流程設計；

n 開發階段：根據設計階段確定的方案進行軟件開發、硬件配置、系統集成以及全面的系統測試；

n 實施階段：將解決方案部署到生產環境中，并提供全面的培訓支持；

n 優化階段：繼續跟蹤系統的運行情況，收集用戶反饋，進行持續改進。

五、效益預測

北船重工能源管控平臺的實施將為企業帶來顯著的經濟效益、管理效益和安全效益，提升整體運營效率，并推動智能化、綠色化發展。

1）能源使用效率提升：通過實時監控和精細化管理，平臺將顯著減少能源浪費。預計生產車間、外包公司及岸電系統的用電效率將提升10%-15%。通過動態負荷調度，系統能在高負荷時段合理分配電力資源，避免供電過載或能源浪費，預計可降低整體電能消耗5%-10%。

2）成本節約與經濟效益：通過對外包公司和岸電租戶的精確用電計量和按量收費，企業能夠有效避免不透明的電力消耗，同時將租戶的電費收繳效率提升至100%。能耗透明化后，相較于改造前的用能水平，預計每年可以為集團節約15%-20%的電力成本。此外，優化的負荷管理和調度將減少設備的高負荷運行，延長設備使用壽命，進一步降低維護成本和設備更換費用。

3）安全性與設備可靠性提升：平臺的實時監測和預警系統將有效降低供電系統的故障率。通過對電能質量、漏電情況和電流、電壓異常的監測，系統可以在潛在風險發生之前進行預警并采取應急措施，預計故障率可降低20%-30%。這將減少生產停工時間，確保企業的連續生產，并大大減少因故障導致的經濟損失。

4）管理效益提升：平臺將實現對全廠用電情況的精細化監控和數據化管理，管理人員能夠通過詳細的能耗分析和報表，做出更科學的決策。外包公司與船舶租戶的用電考核與計費透明化將提高管理效率，減少管理成本。管理自動化程度的提高預計將為企業減少20%-25%的人工管理成本，并提高供配電系統的整體運營效率。

5）智能化與綠色發展：平臺的智能調度和節能管理將支持北船重工實現綠色制造目標，助力企業完成節能減排任務。通過智能化能源管理，企業預計可以減少10%-12%的碳排放量，符合國家“碳達峰”“碳中和”目標，為企業在行業內樹立智能化、綠色化發展標桿。

6）能源數據資產沉淀：做為企業數字化轉型的成果之一，能源數據在企業發展過程中發揮著極其重要的作用，是企業積累沉淀出的最重要的數據資產之一。該平臺項目的實施不僅為企業衍生出大量珍貴的能源數據，更可以結合數能e云不斷更新迭代的能效算法和知識體系整合形成行業大數據模型，為未來人工智能的發展提供數據支撐和算力底座，進一步優化產業結構，促進企業數字賦能。

綜上所述，項目的實施將帶來多方面效益，不僅可以大幅提升北船重工的能源管理水平和用電效率，降低能源浪費和運營成本，還能有效提高供電系統的安全性與穩定性，減少生產風險和設備損壞。平臺的智能化管理將助力企業實現節能減排，為綠色發展奠定堅實基礎，并提升企業的整體競爭力和可持續發展能力。