ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Наименование инновационного проекта

«Создание мобильного комплекса беспроводных датчиков и индикаторов с низким энергопотреблением»

Рекомендуемая область пременения

Системы связи и управления

Назначение, цели и задачи проекта

Была поставлена задача создания программно-аппаратного комплекса, который решает задачу централизованного наблюдения (и/или управления) промышленными и бытовыми приборами). Комплекс включает в себя:

один или несколько терминалов управления датчиками

один или несколько устройств приема/передачи сигналов от датчиков

комплект датчиков, размещаемых на приборах и устройствах программное обеспечение всех элементов комплекса

Краткое описание заменяемого процесса или решаемой проблемы

Современные бытовые и промышленные  приборы отличаются повышенной портативностью, разнообразным поведением - уже трудно найти устройство, которое просто включается и выключается. Растет насыщенность производства  и жилых домов такими устройствами. Современный потребитель стоит перед необходимостью более удобного и комфортного управления всем своим парком устройств. Аналитические исследования утверждают, что будущее за централизованными дистанционными методами управления. С целью предоставить потребителю такую возможность была поставлена задача создания программно-аппаратного комплекса, который решает задачу централизованного наблюдения (и/или управления) промышленными и бытовыми приборами.

Используя этот комплекс, конечный потребитель получает следующие положительные  эффекты:

Повышается комфортность управления приборами.

Уменьшается количество терминалов  управления.

При сохранении мобильности пром. приборов появляется возможность улучшения контроля за ними.

Возможность настройки приборов на реагирование на определенные события (изменение температуры в доме, отмыкание замка входной двери и пр.). При наличии соответствующих приборов с помощью этой системы (комплектов датчиков и сервера) можно настраивать самые невообразимые комбинации (от тревожной сигнализации до изменения температуры аквариума при смене погодных условий).

Увеличивается дистанция, с которой можно управлять приборами (можно организовать релейную передачу сигнала до нескольких километров, а с использованием протоколов WiFi такая дистанция ограничена только возможностями местного провайдера мобильной сети).

Краткое описание предлагаемого технологического процесса

К настоящему моменту были получены следующие результаты и освоены работы:

В рабочей группе были проведены работы по выработке архитектуры комплекса, выбора протоколов обмена данных.

Разработано программное обеспечение для микроконтроллеров датчиков

Разработано программное обеспечение для сервера управления  поступающих сигналов (принимаемых сигналов о состоянии датчиков) и управляющих сигналов (передаваемых команд на датчики).

Создан первый промышленный образец комплекса.

На основе бытовых приборов развернут испытательный стенд и проведен комплекс испытательных работ.

Состав опытного образца продукции

один или несколько устройств приема/передачи сигналов от датчиков,

комплект датчиков, размещаемых на приборах и устройствах

инсталляционный комплект программного обеспечения для терминала управления

эксплуатационная документация для датчика

эксплуатационная документация для устройства приема сигналов

руководство пользователя по программному обеспечению

упаковка и тара

Требования по назначению

Выполняемые функции

Датчик выполняет следующие функции:

Принимает команду с приемо/передающего устройства на замер сигналов прибора

Принимают сигнал с прибора

Передает результат замера на приемо/передающее устройство

Принимает команду с приемо/передающего устройства на управление прибором

Подает команду на прибор

Отслеживает собственную работоспособность и запас энергии в элементах питания и отправляет результаты на приемо-передающее устройство

Приемо-передающее устройство выполняет следующие функции:

Принимает команду на замер сигналов с терминала управления

Принимает команду на управление прибором с терминала управления

Перенаправляет команду на датчик

Перенаправляет команду на другое приемо-передающее устройство по заданной схеме маршрутизации сигнала

Принимает результаты замеров от датчиков и перенаправляет их либо на терминал управления либо на другое приемо-передающее устройство (по заданной схеме маршрутизации)

Отслеживает собственную работоспособность и запас энергии в элементах питания и отправляет результаты на приемо-передающее устройство

Терминал управления выполняет следующие функции:

Преобразует пользовательские команды в управляющие сигналы, передаваемые на приемо-передающие устройства (для дальнейшей их ретрансляции на датчики)

Предоставляет пользователям системы интерфейсы по управлению комплексом

Разграничивает права пользователей по наблюдению и управлению устройствами

Хранит схемы маршрутизации сигналов

Хранит в базе данных результаты замеров

Хранит расписание, по которым производится регулярные опросы датчиков

Хранит обслуживающую и техническую информацию

Предоставляет средства уведомления пользователей о критичном значении сигналов и индикаторов.

Требования к порядку и способам взаимодействия

Сопряжению подлежат:

терминал управления и устройства приемо-передачи

устройство приемо-передачи и другое  устройство приемо-передачи

устройство приемо-передачи и датчик

датчик и промышленный прибор.

Сопряжение датчика и промышленного прибора производится на основе функциональных особенностей самого прибора. Если прибор имеет устройства выдачи сигналы во внешние каналы (по кабелю, шине данных, инфракрасному порту и т.п.), то датчик модифицируется и оснащается возможностью распознавать, детектировать сигнал. В самом простом случае (когда прибор не имеет устройств выдачи сигнала) датчик может распознавать потребляемую мощность прибора (включен прибор или выключен).

Сопряжение датчика и устройства приемо-передачи, устройств приема передачи друг с другом, а также сопряжение терминала управления с устройствами приема-передачи осуществляется на основании разработанного протокола обмена данных. Передача сигналов и данных производится посредством беспроводного канала связи.

Требования к функциональной, геометрической, биологической, электромагнитной, электрической, прочностной, программной, технологической, метрологической, диагностической, организационной, информационной и другим видам совместимости

Разрабатываемый комплекс должен удовлетворять таким требованиям:

Габаритные размеры датчиков не должны превышать 10 см в сумме трех измерений,

Габаритные размеры устройств приема-передачи не должны превышать 20 см в сумме трех измерений

Устройство должно безотказно работать в условиях допустимого фона электромагнитного излучения, характерного для условий эксплуатации.

Устройство должно безотказно работать в условиях помех электромагнитному излучению, характерных для условий эксплуатации.

Устройство должно обеспечивать безотказную работу без смены источников питания не менее 6 месяцев

Требования к составу и квалификации обслуживающего персонала.

В процессе эксплуатации для обслуживания комплекса требуется:

инженер-программист для обслуживания программного комплекса

сотрудник, обслуживающий промышленные приборы, получивший обучение по особенностям функционирования датчиков и устройств приема.

Требования по мобильности изделия
(стационарное, возимое, переносное и т.д.)

Дистанция уверенного приема-передачи сигнала между устройством приема и датчика не менее 10 метров.

Дистанция уверенного приема-передачи сигнала между устройствами приема не менее 10 метров.

Ретрансляция сигнала без искажений на расстояние до 100 метров.

Доступ к интерфейсам терминала управления возможен в любой точке мира при условии доступа к Интернет.

Требования к конструкторской и технологической документации

Конструкторская, технологическая и программная документация должна соответствовать требованиям стандартов ЕСКД, ЕСТД, ЕСПД.

Конструкторская и технологическая документация должна соответствовать требованиям ГОСТ, ISO, IEEE и прочим отраслевым стандартам.

Требования к электропитанию

Устройства должны питаться от сменных источников питания, используемых в быту, имеющих широкое распространение. Срок безотказной работы без замены источника не менее 6 месяцев.

Критерии отказов и предельного состояния изделия

Датчики и устройства регулярно опрашиваются терминалом управления, отсутствие обратной связи расценивается комплексом как нарушение работоспособности (отказ).

Указанные в пункте 4.5. показатели надежности устанавливаются на основании вероятности безотказной работы и срока наработки на отказ.

Требования по эргономике и технической эстетике.

Для придания эстетического внешнего вида будут использоваться современные материалы, будут предусмотрены работы на создание дизайна и работы по  тестированию эргономичности эксплуатации.

Требования по условиям эксплуатации в аварийных ситуациях

В случае сбоя датчика или приема-передачи происходит оповещение персонала.

В случае сбоя датчиков и устройств приема-передачи управляемые и наблюдаемые приборы эксплуатируются в режимах предусмотренных для этих приборов, как если бы они не были оборудованы датчиками.

Требования к системе средств эксплуатационного контроля

Для профилактики работоспособности комплекса рекомендовано обслуживающему персоналу проводит профилактический осмотр и проведение комплекса тестов. Руководство по профилактическому осмотру и тестированию является одним из разделов сопроводительной документации.

Требования по исключению возможности неправильной сборки

Элементы комплекса поставляются в сборе. Монтаж оборудования производится силами производителя.

Технико-экономическое обоснование применения инновационной технологии

Инновационная привлекательность данной технологии заключается:

в использовании беспроводного доступа к датчикам для снятия показателей или непосредственного управления (на базе современных протоколов)

в энергонезависимости датчиков (бес подвода питающих линий)

в низком энергопотреблении датчиков (до полугода автономной работы)

в простоте размещения датчиков на промышленных, медицинских, бытовых устройствах в уникальном программном обеспечении.

Технико-экономические показатели трудо-энерго-природосбережения нового процесса

Улучшенные характеристики:

-         Дистанция уверенного приема-передачи сигнала между устройством приема и датчика не менее 10 метров.

-         Дистанция уверенного приема-передачи сигнала между устройствами приема не менее 10 метров.

-         Ретрансляция сигнала без искажений на расстояние до 100 метров.

-         Доступ к интерфейсам терминала управления возможен в любой точке мира при условии доступа к Интернет.

Энергосбережение:

Мобильный комплекс беспроводных датчиков и индикаторов обладает низким энергопотреблением. Срок безотказной работы без замены источника питания – не менее 6 месяцев.

Экологическая безопасность:

Новые потребительские свойства продукции

- Не требуется прокладка дополнительных кабелей и сетей.
- Передача сигнала между устройством приема и датчиками используется протокол ZigBee (беспроводной обмен), который гораздо экономичнее по энергопотреблению среди прочих беспроводных протоколов.
- Настройка поведения приборов (реакция на события, на таймеры) ограниченна только возможностями самих приборов.

Качественные характеристики, предъявляемые к сырью и материалам

Требования по безопасности соответствуют ГОСТ ИСО/ТО 12100-1-2001 ГОСТ ИСО/ТО 12100-2-2002.
Требования по технологичности соответствуют ГОСТ 14.201-83, ГОСТ 24444-87.
Требования по транспортабельности соответствуют ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 51908-2002.

Стадия и уровень разработки

К настоящему моменту были получены следующие результаты и освоены работы:
В рабочей группе были проведены работы по выработке архитектуры комплекса, выбора протоколов обмена данных.
Разработано программное обеспечение для микроконтроллеров датчиков.
Разработано программное обеспечение для сервера управления поступающих сигналов (принимаемых сигналов о состоянии датчиков) и управляющих сигналов (передаваемых команд на датчики).
Создан первый промышленный образец комплекса.
На основе бытовых приборов развернут испытательный стенд и проведен комплекс испытательных работ.

Предлагаемые инвестиции

1,5 млн. руб.
В соотношении 50% собственных средств, 50% средства инвестора.

Рынки сбыта

Целевым сегментом рынка являются промышленные предприятия, в которых в силу производственной необходимости есть потребность размещения датчиков и индикаторов непосредственно на промышленных приборах. (медицина, машиностроение и т.п.) Мониторинг средств массовой информации показывает повышенный интерес к подобным системам среди потребителей. Можно утверждать, что емкость рынка гораздо выше производственных мощностей, которые можно было бы развернуть за 2-3 года. Можно прогнозировать ажиотажный спрос на подобные комплексы в течении 3-5 лет. Кроме того, комплекс легко расширяется новыми технологиями (в ближайшей перспективе возможно использование протоколов WiFi и WiMAX)
Характеристика возможных конкурентов и методов конкурентной борьбы с ними.
На текущий момент аналогичные системы решают проблему централизованного управления бытовыми приборами иначе. Классическим вариантом является прокладка кабельных сетей от терминала ко всем приборам. Среди современных тенденций популярна технология использования в качестве носителя управляющего сигнала (сигнала от терминала управления до бытового прибора) уже проложенные высокоточные сети (110V, 220V). Беспроводные технологии пока малопопулярны, так как датчики в таком случае слишком энергоемки (требуются большие элементы питания ).
С выходом протокола ZigBee ситуация изменилась и беспроводной доступ теперь возможен даже к малоемким датчикам - использования этого протокола является ключевым конкурентным преимуществом проекта.
Для конкурентной борьбы в рамках проекта планируется создать сеть представительств и вести активные продажи под управлением головного офиса.

Для вывода продукта на рынок предполагается сформировать портфель удачных внедрений (5- 10 внедрений).
Для организации такого портфеля предлагается:
Во-первых, выбрать узкий сегмент рынка (медицинская отрасль).
Во-вторых, воспользоваться текущей клиентской базой – либо выполнить пилотные проекты у своих доверенных заказчиков, либо по их рекомендации получить новых заказчиков
Одновременно с пилотными проектами, подготовить инфраструктуру сбыта и активных продаж, для чего воспользоваться текущими преимуществами компании:

Возможность и эффективность импортозамещения

Предлагаемая технология и оборудование для ее реализации не имеет аналогов на мировом рынке аналогичной продукции.

Возможность выхода на мировой рынок

Выработанная политика партнерства дала свои результаты, и теперь мы можем говорить о наличии наших представителей в Соединенных Штатах, Великобритании, Германии, Австралии и Нидерландах. Компания «Контек» содержит постоянную вахту в Германии. Американские заказчики имеют возможность связываться со специалистами Компании по прямым американским телефонам (прием звонков производится в Томске). Запланирована аналогичная схема для европейских заказчиков и партнеров. В штате компании выделен отдел сотрудников, ответственных за обработку обращений на английском языке. Секретариат компании также поддерживает прием звонков на английском языке.

Срок окупаемости (в месяцах)

12
Срок окупаемости общего объема требуемых вложений (собственные средства предприятий и привлеченные инвестиции) – 1 год.

Дата поступления материала

21.11.2006