四川大型电解铝企业——智能辅助监控系统建设方案

一、项目概述

1.结合公司站房运行管理实际，本次智能辅助监控系统建设主要围绕以下六方面需求展开：

环境安全监测需求：对站房温湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾浓度、水浸、噪声等环境参数进行实时采集、越限告警，并根据环境指标自动联动空调、风机、除湿机、新风、水泵、照明等设备，营造安全、稳定的设备运行环境。

安防监控需求：实现门禁（人脸、指纹、密码、刷卡四合一）管理、非法入侵监测（红外对射、双鉴探测器）、视频监控（实时查看、录像回放、远程核查），形成人防、物防、技防相结合的安防体系。

设备状态在线监测需求：对开关柜触头/电缆连接点温度、开关柜局放、变压器运行状态、红外热像温度场等实现在线监测，及时发现发热、放电等设备缺陷，变“事后抢修”为“事前预警”。

电能监测与能效管理需求：对主要用电回路进行电能数据采集与在线分析，实现自动抄表、电量同比环比、需量分析、功率因数与电流不平衡分析、分项能耗统计，支撑精细用能与节能改造。

集中管控与移动运维需求：建设统一集中管控平台，实现PC端WEB、运维大屏、移动端APP与微信小程序多端访问，告警信息通过弹框、短信、电话、微信、APP等多种方式秒级推送，支持GIS定位、工单派发与报表分析。

智能联动控制需求：环境异常、入侵报警、设备告警等事件自动触发联动控制（如温度超标启动空调风机、水位越限启动水泵、气体超标启动风机排风、烟雾报警联动视频录像与强制关风机等），实现站房自感知、自调节。

2.通过本项目建设，为启明星铝业构建覆盖总降变电站、整流所、配电室、动力站房等场所的智能辅助监控系统，总体目标如下：

实现站房环境、安防、视频、设备、电能五大类信息的统一采集与集中展示，打造“无人值守、少人巡视、集中监控”的运行管理模式。

建立秒级告警与多通道（弹框、短信、电话、微信、APP）通知机制，异常事件及时推送、快速处置，提升供电安全与应急处置能力。

依托无线测温、局放监测、红外热成像等在线监测手段，实现关键设备状态透明化，提前预警设备隐患，降低非计划停电风险。

结合电能监测与能效分析，为企业用能精细化管理、功率因数治理与节能改造提供数据支撑，助力降本增效与绿色低碳发展。

平台预留标准化接口（API、IEC104、IEC61850、Modbus等），可与企业现有能源管理平台、铝电解槽大数据系统等对接，实现数据共享与业务融合。

3.设计原则：

安全可靠：遵循电力行业相关标准与规范，系统采用成熟可靠的软硬件产品，关键设备具备型式试验、EMC检测等权威报告，确保长期稳定运行。

标准开放：采用模块化、分布式架构，传感器、主机、平台均支持按需扩展，兼容第三方设备与协议，满足后续站房增补与功能升级需要。

经济适用：方案充分考虑不同站房规模与场景差异，提供多种部署形态（1U机架、壁挂、触屏一体等）与分级配置，在满足功能前提下实现最优性价比。

国产自主：核心硬件采用国产工业级芯片与嵌入式操作系统，芯片国产化、自主可控，数据安全有保障。

二、南京帕兴电力科技有限公司简介

南京帕兴电力科技有限公司（以下简称“帕兴电力”）是一家专注于电力自动化辅助监控领域的高新技术企业，长期深耕变电站、配电站（房）、开关站等电力站房的智能化产品研发、系统集成与工程服务，具备从传感器、站端采集装置、通信设备到软件平台、移动应用的全栈产品能力。

帕兴电力拥有完善的产品线，覆盖无线测温（有源/无源/LoRa/RFID/荧光光纤）、红外热成像测温、局放在线监测、SF6气体泄漏在线监测、综合环境监控、低压保护、电气消防、智能灭火、智能除湿、箱变综合环境监控、开关柜智能操控装置、电力仪表、智能网关、集中管控平台与后台系统等全系列产品，相关软件平台（WEB平台、微信端、APP端）均已取得软件著作权，支持IEC61850、IEC104、Modbus等主流电力通信协议，可无缝接入既有监控与调度系统。

公司已在南京、苏州、广州、太原、杭州、昆明、保山、合肥等地成功实施配电房（站）智能化建设项目，在硬件部署、应用系统、信息安全与运行维护等方面积累了丰富的工程经验，能够为用户提供勘察设计、产品供货、安装调试、联调验收、运维培训的一体化解决方案。

三、系统总体设计

1.建设范围：

本次智能辅助监控系统建设覆盖启明星铝业厂区内的总降变电站、各级配电室等动力站房，按照“统一规划、分站实施、集中管控”的思路进行设计。各站房具体点位、规模及传感器布点数量以现场勘察和设计确认为准，本方案给出通用性系统设计与典型配置，供贵司评审参考。

2.系统总体架构：

系统采用“感知层、网络层、平台层、应用层”四层架构，如图1所示。感知层完成站房环境、安防、视频、设备、电能等信息的采集与控制执行；网络层通过RS485、LoRa/433MHz无线、光纤/以太网、4G/5G（MQTT协议）等通信方式完成数据传输，并经边缘物联计算网关进行数据边缘化处理与上送；平台层提供数据仓储、物联网、流媒体、统一告警、AI等基础服务；应用层面向管理人员提供集中管控平台、运维大屏/GIS、移动端APP与微信小程序、统计报表与工单运维等应用。

系统同时具备安全与能效一体化管控能力：既通过环境监测、安防监控、视频AI、设备在线监测保障站房运行安全，又通过电能采集与用能分析支撑能效管理，实现“安全”与“能效”两大业务在同一平台上的融合。

3.系统组成：

依据《配电房管理制度》《配电房操作规程》《电力安全生产条例》《视频安防监控系统技术要求》等规范标准，结合工程实践，系统由站端系统、软件平台和移动客户端应用三部分构成：

站端系统：部署在变电站、整流所、配电室等站房内的环境与设备信息采集设备（各类传感器、视频装置、监测主机等），通过RS485总线、LoRa/433MHz无线等方式接入数据采集设备，再经光纤或4G/5G无线网络将数据上送至软件平台，并接收平台下发的控制指令。

软件平台：基于PC WEB的软件平台，提供站房内设备状态监测、环境实时监控、安防监控、视频监控、火灾消防、电能能效、告警管理、统计分析等功能的一整套应用与数据管理平台，支持云服务器部署或客户自有服务器私有化部署。

移动客户端：提供基于移动WEB、移动APP（安卓/iOS/鸿蒙）、微信小程序在内的终端应用，支持随时随地查看站房实时状态、接收告警推送、远程开门、调阅视频等。

4.通讯组网方案：

站房内部：各类环境传感器、设备监测装置、门禁、控制设备通过RS485总线接入站端监控主机，部分场景采用LoRa/433MHz无线方式采集，简化布线、降低施工难度。

站端至平台：站端监控主机/边缘网关通过光纤、以太网或4G/5G（MQTT协议）将数据上送至集中管控平台；网络条件具备的站房优先采用光纤/以太网接入厂区局域网，偏远或网络条件受限站房采用4G/5G无线接入。

平台对外：平台支持IEC104、IEC61850、Modbus及开放API接口，可与贵司现有能源管理平台、铝电解槽大数据系统及上级调度系统对接，实现数据共享与业务融合。

四、系统功能设计

1.环境监测与联动控制

系统对站房内设备运行环境进行全天候在线监测，采集温度、湿度、SF6气体浓度、臭氧浓度、含氧量、烟雾浓度、水位（水浸）、噪声等数据，并可根据设定的告警阈值产生告警信息；同时根据环境指标配置联动方案，对空调、风机、除湿机、新风、水泵、照明等设备下发控制指令，对站房运行环境进行智慧调节。主要联动控制策略如表1所示。

2.安防监控

实时监测站房内安防设备状态与非法人员入侵情况，并在监控系统进行状态展示，发生非法入侵时产生告警。具体包括：

门禁管理：支持人脸、指纹、密码、刷卡四种方式，支持远程开门（Web/APP）、现场开门与APP开门三种开门模式；开门记录不少于1000条，非法开锁、暴力开门等事件自动告警并联动摄像机抓拍、录像。

入侵报警：站房大门安装红外对射探测器、室内安装红外+微波双鉴探测器，布防状态下入侵触发报警，报警信号推送至中心平台及移动终端，并联动摄像机启动报警录像。

布防/撤防管理：支持自动/手动解警和布防，门禁正常开锁后联动撤销红外报警，无新报警15分钟后自动恢复布防。

3.视频监控与AI智能分析

视频监控系统基于高清网络球机、枪机与硬盘录像存储设备，实现站房360°无死角监控。运维检修人员可远程查看站房运行状况，并通过视频远程核查告警信息准确性、制定检修方案。具体功能包括：

实时监控与回放：高清球机实现360°全方位无死角拍摄；支持实时视频、历史视频回放；支持摄像头远程控制（云台转动、变焦）。

AI智能识别：站端监控主机内置高效能AI加速单元（NPU），可实现安全帽佩戴识别、明火检测、烟雾检测、小动物入侵、人员摔倒等不安全行为/异常事件的智能检测与告警通知，并支持定制开发，推动安全防控从被动响应向主动预防转变。

告警联动抓拍：环境越限、入侵报警、设备告警等事件自动联动摄像机抓拍、录像，实现异常事件全过程追溯。

4.设备状态在线监测

设备在线监测主要针对站房内电力设备运行状态开展在线感知与诊断，包括：

开关柜触头/电缆头无线测温：采用无源（感应取电）无线温度传感器，直接安装于开关柜动触头、电缆连接点等高压带电部位，实时采集运行温度并上传平台，温度越限自动告警；支持有源、LoRa、RFID、荧光光纤等多种测温方式选配，适配不同柜型与现场条件。

局放在线监测：通过暂态地电压（TEV）、超声波（AE）、特高频（UHF）等智能传感器技术，对开关柜、GIS、变压器、电力电缆实施不停电局放在线监测，结合智能诊断算法与多维对比分析，实时掌握设备绝缘状态，及时发现局部放电缺陷并推送异常信息与检修建议，有效避免突发停电与设备损坏。

红外热成像测温：采用红外热成像测温传感器/热成像视频传感器，对开关柜、母排、变压器等设备进行非接触式温度场实时监测，支持多点、多区域测温与高温预警、温升预警、热点自动追踪，直观定位过热隐患。

变压器与电缆监测：通过变压器运行噪声监测、桩头/绕组温度监测（油变油温、干变绕组温度）、配电变压器运行状态评估等，实现变压器状态在线感知；可选配电缆分布式光纤测温，实现电缆沟全程连续测温与火情智能报警。

开关柜防凝露：由智能除湿机与柜体密封措施配合，对开关柜内部进行除湿并抑制凝露，预防因潮湿、凝露导致的设备老化、绝缘降低、二次端子击穿等问题；除湿机支持远程控制与集中集控（单点可接入多台）。

5.电能监测与能效管理

通过对主要用电回路电能数据的采集与分析，帮助企业详细了解用能情况，支撑节能降耗与用电安全管理。具体功能包括：

自动抄表与数据查询：对接已有多功能表或加装电量采集装置，实现日冻结电能量、电压、电流、有功/无功功率、功率因数、日/月最大需量等数据的自动采集与查询，支持报表图形化展示与导出。

用电分析：提供整体与分项电量同比、环比、需量分析、负荷分析等，帮助企业掌握用能规律、评估节能改造效果。

电能质量分析：提供电流不平衡、功率因数等电能质量数据，及时发现电流不平衡、功率因数过低的时间与位置，为调整线路部署、改善功率因数、有效降低力调电费提供支撑，同时保护用电设备安全。

分项能耗：将能耗按用途（空调、照明、生产等）进行分项统计，提供报表统计、同比环比、分项用能概况分析。

6.告警管理

系统提供统一告警中心，支持环境越限、设备异常、安防入侵、视频AI事件等各类告警的统一汇聚与处置：

支持WEB弹框、WEB声音、手机短信、电话通知、微信、APP推送等多种告警方式，告警方式可按级别、按站点灵活配置。

支持自定义组合告警策略，告警信息秒级推送，确保重要告警第一时间送达相关人员。

支持历史告警事件查询、告警处理闭环管理与历史数据查询。

7.集中管理平台

管控平台实现24小时实时在线监测，支持PC端互联网WEB浏览器与手机端微信小程序访问，核心能力包括：

可视化：运维大屏/GIS定位、站点大屏/三维立体、一次系统模拟图展示，站房运行状态一目了然。

 综合业务：支持档案管理（设备台账、边端设备管理）、数据分析、统计报表（月度运行分析报告、定制化报表）、权限管理（用户信息、角色权限、监控策略配置、门禁授权管理）。

二次设备监测：支持微机保护装置监测（遥信、遥测、事件管理）与直流屏监测（电池电压、电流、温度、告警事件），实现二次设备状态透明化。

8.移动应用

移动端可在安卓、iOS、鸿蒙系统手机上展示，安全运行方面可随时随地了解站房内动力环境、设备状态等实时情况，并在报警时即刻调出摄像头实时视频，也可在告警界面查看报警信息和联动上传的图片；能效管理方面支持手机查询电量、功率、电压、电流、功率因数等曲线数据，并进行电能质量和用电情况分析。同时支持微信公众平台告警推送与小程序访问。

9.运维管理

系统提供设备台账管理（边设备管理、端设备管理、资产档案）、运维工单管理（工单创建、派单、处理、闭环）、定期巡检提醒等功能，结合告警与设备状态评估结果，实现站房运维工作流程化、数字化管理。

五、主要设备配置

1.站端监控主机

站端监控主机是站房数据采集、边缘处理与联动控制的枢纽，采用国产工业级ARM四核64位嵌入式处理器，集成AI加速单元（NPU），支持人体摔倒、安全帽、口罩、小动物、烟雾、明火等AI智能检测；采用嵌入式精简Linux操作系统，安全稳定；支持1080P H.264/H.265编码、4K解码，自带HDMI/EDP显示接口，可直观显示动环数据并支持实时视频与回放；配置16路光耦隔离开关量输入、8路RS485串口、5路报警输出，支持4G短信语音报警模块、LoRa无线采集网关与双网口以太网；支持B/S和C/S架构、微信/网页/APP多端云平台，支持IEC61850与IEC104协议对接及私有协议开发；采用一体主板设计，支持系统无响应时硬件自动重启，具备权威机构EMC检测报告。主机提供1U机架式、壁挂式（含触屏）等多种部署形态，适配不同站房环境。

2.环境与安防传感器

按站房规模与需求配置以下传感器（均为公司自研产品，支持RS485/LoRa/433MHz多种接入方式）：

环境类：温湿度传感器（-40～80℃，0～99%RH）、SF6&O2双气体变送器（SF6泄漏报警点100～1500ppm、缺氧报警点18%）、臭氧传感器、烟雾传感器（浓度/开关量）、水位（水浸）传感器、噪声传感器、门磁开关等。

安防类：门禁刷卡器（人脸/指纹/密码/刷卡四合一）、门禁控制主机、磁力锁+电控锁、红外对射探测器、双鉴防盗变送器（红外+微波）、无线烟感探测器等。

3.设备在线监测装置

无线测温：无源无线温度传感器（感应取电，一次电流大于5A启动）、有源无线温度传感器、多回路测温传感器、LoRa无线测温传感器等；配套无线接收模块、测温主机（含电表型、控制型、集中式、触屏式）。

局放监测：超声波+暂态地电压二合一/三合一（含超高频）局放传感器、无线局放采集器、开关柜状态监测装置、触屏局放监测主机等。

红外测温：红外热成像温度传感器、红外热成像视频传感器（单目/双目）、红外热成像分析仪、触屏红外热成像分析仪。

防凝露与变压器：智能除湿机（13W～120W多规格）、除湿机集控装置、箱变综合环境监控装置、干变/油变温控器等。

4.视频监控设备

配置200万像素以上高清红外球机（360°全景、变焦）、高清枪机、监控专用硬盘/NVR存储设备（TB级存储），支持远程访问与录像回放；按需配置AI智能分析功能。

5.通信与网络设备

配置4G工业路由器（支持WAN/LAN、ISP均衡）、局域网交换机、智能网关/DTU（支持多路串口、协议转换、4G上送）、通讯管理机、串口服务器等，满足站房内设备接入与数据上送需要。

6.型站房参考配置清单

以一座典型10kV配电室（开关站）为例，参考配置如表2所示。具体配置数量将根据现场勘察结果、站房规模与实际需求确定。

六、平台软件

1.智慧安全能效管控平台V3.0

帕兴电力自主研发的变（配）电站智慧安全能效管控平台V3.0，采用云原生架构，展示层覆盖安防、动环、中控、大屏、小程序与综合业务；应用层提供数据仓储、大数据分析、AI模型训练、非结构化存储等能力；服务层提供分布式服务、物联网服务、流媒体服务、AI服务、短信服务等；感知层通过边缘物联计算网关接入现场设备。平台具备以下核心能力：

基于4G/5G通信与MQTT协议，实现站房数据实时上送与边缘计算，24小时不间断监测。

支持运维大屏/GIS定位、站点大屏/三维立体、一次系统模拟图等可视化展示。

统一告警中心支持弹框、声音、短信、电话等告警方式管理与自定义组合告警。

环境监测、环境控制、设备在线监测、安防监测、视频监控、能效管理、微机保护与直流屏监测等功能模块齐备，支持统计报表、设备管理、工单管理与系统配置。

平台可部署于云服务器，也可私有化部署于企业自有服务器，数据安全可控；开放API接口，支持与企业既有系统对接。

2.可视化展示

平台提供多层级可视化展示：运维大屏面向管理人员提供厂区站房GIS分布、告警态势、用能概览等宏观视图；站点大屏面向现场提供单站环境、设备、视频、电能的综合视图；就地展示大屏（4K超清液晶触控）面向站房现场提供数据查询、触控操作与一次接线模拟图。

七、项目实施计划

1.实施流程

参照行业标准化实施流程，本项目按以下八个阶段推进：

（1）现场勘查：技术人员对站房布局、面积、装修情况、主设备类型数量及运行状态、辅助设备情况等进行现场查勘，摸清改造基础条件。

（2）方案制定：绘制站房平面图及局部立面图，完成传感器、摄像头、动力设备布点设计，出具设计图纸、设备清单、工程量清单及报价。

（3）方案审查与确认：将设计方案提交贵司主管部门审查，根据审查意见反复沟通、修改调整，最终确认定稿。

（4）准备工作：现场完成墙面、地面处理与管线预埋等装修准备；根据确认的设备清单完成设备订制、生产加工与采购，以及嵌入式监控主机软件、服务器软件和客户端软件的编程调试。

（5）现场实施：完成传感器、动力设备、监控屏柜等设备的现场布点安装、接线与功能调试；装修部分（粉刷、吊顶、地面浇筑）按工序协同推进。

（6）系统联调：完成现场传感器、动力设备与监控屏柜间的功能联调，实现数据准确采集、设备可靠控制与联动逻辑验证；确定通讯规约和数据格式，完成与服务器（或云）的联调，支持上位机与移动客户端远程查看和控制。

（7）系统验收及整改：配合贵司主管部门对整套系统各分项进行验收，根据整改意见完善整改，达到并满足智能化建设标准和要求。

（8）系统维护：参照继电保护等二次设备维护校验规程，提供定期校验、性能校验与功能升级服务，保障系统长期稳定运行。

2.进度安排

项目实施总周期根据建设站房数量确定，表3为参考进度计划（以实际规模与合同约定为准）。

3.组织与质量保障

项目实行项目经理负责制，配备项目实施、技术支持与售后服务团队，明确岗位职责与进度节点；建立质量管控流程，关键工序（设备出厂、安装调试、联调验收）均进行质量检验并形成记录；严格落实施工安全管理，在带电设备区域施工严格执行安全规程，杜绝安全隐患。

八、售后服务与培训

1.质保与运维服务

设备质保期按合同约定执行，质保期内因产品质量问题免费维修或更换；质保期满后提供终身有偿维护服务。系统涉及大量计算机技术、自动控制技术、物联网传感器技术与互联网通讯技术，现场包含大量电子通讯设备，公司将参照继电保护等二次设备的维护校验规程，为用户提供定期校验、性能校验与功能升级服务，保障系统长期稳定运行。提供7×24小时技术支持热线，故障响应及时，重大故障快速到场处理。

2.培训计划

系统交付验收后，为用户提供系统化培训，包括：

操作培训：面向运维值班人员的系统操作培训：平台登录、实时监视、告警处置、远程开门、视频调阅、报表导出等日常操作。

维护培训：面向设备管理人员的维护培训：传感器与设备日常检查、简单故障判断与处理、系统参数配置、平台维护等。

资料交付：提供完整的操作手册、维护手册与图纸资料，并可根据需要提供现场跟班指导。