Разработка стартапа «ONLINE система контроля показателей качества тепловой энергии» (стартап как диплом)
|
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Существующие инженерные методы модернизации УКУТ 8
1.1.1 Способы модернизации и улучшения существующих методов 8
1.2 Интерфейсы передачи данных 9
1.2.1 Интерфейс RS-232 9
1.2.2 Интерфейс RS-485 10
1.2.3 Интерфейс MBus 11
1.2.4 Радиоинтерфейс LoRaWan 12
1.2.5 Канал связи Ethernet 13
1.2.6 Канал связи GSM 13
1.2.7 Канал связи GPRS 14
1.3 Протоколы обмена данными 15
1.3.1 Протокол Modbus 16
1.3.2 Протокол OPC 16
1.3.3 Протокол BACnet 17
1.3.4 Протокол CAN 18
1.3.5 Протокол MQTT 18
2 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ 20
2.1 Принцип работы системы 20
2.2 Исходные данные для проектирования 20
2.3 Выбор основных элементов системы 21
2.3.1 Выбор бустерного насоса 21
2.3.2 Выбор преобразователя частоты 25
2.3.3 Выбор вычислителя 29
2.3.4 Выбор коммутационного модуля 30
2.3.5 Выбор термодатчика 31
2.3.6 Выбор элементов защиты 32
2.4 Настройка преобразователя частоты 33
2.4.1 Настройка ПИ-регулятора 36
2.5 Разработка функциональной схемы системы контроля 37
2.6 Разработка принципиальной электрической схемы 38
2.7 Разработка программного обеспечения системы контроля 38
2.7.1 Программа приёма данных 39
2.7.2 Программа десериализации данных 41
2.7.3 Разработка WEB-интерфейса (SCADA-система) 42
3 БИЗНЕС-ПЛАН 45
3.1 Резюме стартап-проекта 45
3.2 Сущность проекта 45
3.2.1 Описание системы контроля 46
3.2.2 Описание предполагаемых услуг и их направленности 46
3.2.3 Особенности организации проекта 47
3.3 Организационный план 54
3.3.1 План по персоналу 54
3.3.2 План-график работы по проекту 56
3.3.3 Источники, формы и условия финансирования 58
3.3.4 График финансирования проекта 60
3.3.5 Схема взаимодействия с контрагентами 61
3.4 Производственный план 62
3.4.1 Описание комплектующих и программного обеспечения 62
3.4.2 Смета затрат на производство 63
3.4.3 Описание процесса предоставления услуг 64
3.4.4 Прочие технологические вопросы 65
3.5 Маркетинговый анализ 66
3.5.1 SWOT-анализ проекта 66
3.5.2 Минимально-жизнеспособный продукт (MVP) 68
3.5.3 Стратегия рекламы и продвижения продукта 68
3.5.4 Потребители услуг 69
3.5.5 Конкурентная среда 77
3.6 Финансовый план 78
3.6.1 Исходные данные и допущения 78
3.6.2 Номенклатура и цены 79
3.6.3 Инвестиционные издержки 80
3.6.4 Налоговые отчисления 81
3.6.5 План продаж 82
3.6.6 Расчёт выручки 82
3.6.7 Прогноз прибылей и убытков 84
3.6.8 Прогноз движения денежных средств 86
3.6.9 Анализ экономической эффективности проекта 87
3.6.10 Социальная эффективность проекта 95
3.6.11 Выводы о целесообразности реализации проекта 97
3.7 Анализ рисков проекта 97
3.7.1 Качественный анализ рисков 99
3.7.2 Точка безубыточности проекта 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
БИБЛИОГРАФИЯ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) Листинг программы приёма данных 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) Листинг программы десериализации данных 114
ПРИЛОЖЕНИЕ В (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) Листинг кода SCADA-системы 117
ПРИЛОЖЕНИЕ Г (СПРАВОЧНОЕ) О юридической составляющей бизнес-плана 120 ЮУрГУ-13.03.02.2023.ЭП ВКР - схема электрическая принципиальная подключения преобразователя частоты
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНО-ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Существующие инженерные методы модернизации УКУТ 8
1.1.1 Способы модернизации и улучшения существующих методов 8
1.2 Интерфейсы передачи данных 9
1.2.1 Интерфейс RS-232 9
1.2.2 Интерфейс RS-485 10
1.2.3 Интерфейс MBus 11
1.2.4 Радиоинтерфейс LoRaWan 12
1.2.5 Канал связи Ethernet 13
1.2.6 Канал связи GSM 13
1.2.7 Канал связи GPRS 14
1.3 Протоколы обмена данными 15
1.3.1 Протокол Modbus 16
1.3.2 Протокол OPC 16
1.3.3 Протокол BACnet 17
1.3.4 Протокол CAN 18
1.3.5 Протокол MQTT 18
2 ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ЧАСТЬ 20
2.1 Принцип работы системы 20
2.2 Исходные данные для проектирования 20
2.3 Выбор основных элементов системы 21
2.3.1 Выбор бустерного насоса 21
2.3.2 Выбор преобразователя частоты 25
2.3.3 Выбор вычислителя 29
2.3.4 Выбор коммутационного модуля 30
2.3.5 Выбор термодатчика 31
2.3.6 Выбор элементов защиты 32
2.4 Настройка преобразователя частоты 33
2.4.1 Настройка ПИ-регулятора 36
2.5 Разработка функциональной схемы системы контроля 37
2.6 Разработка принципиальной электрической схемы 38
2.7 Разработка программного обеспечения системы контроля 38
2.7.1 Программа приёма данных 39
2.7.2 Программа десериализации данных 41
2.7.3 Разработка WEB-интерфейса (SCADA-система) 42
3 БИЗНЕС-ПЛАН 45
3.1 Резюме стартап-проекта 45
3.2 Сущность проекта 45
3.2.1 Описание системы контроля 46
3.2.2 Описание предполагаемых услуг и их направленности 46
3.2.3 Особенности организации проекта 47
3.3 Организационный план 54
3.3.1 План по персоналу 54
3.3.2 План-график работы по проекту 56
3.3.3 Источники, формы и условия финансирования 58
3.3.4 График финансирования проекта 60
3.3.5 Схема взаимодействия с контрагентами 61
3.4 Производственный план 62
3.4.1 Описание комплектующих и программного обеспечения 62
3.4.2 Смета затрат на производство 63
3.4.3 Описание процесса предоставления услуг 64
3.4.4 Прочие технологические вопросы 65
3.5 Маркетинговый анализ 66
3.5.1 SWOT-анализ проекта 66
3.5.2 Минимально-жизнеспособный продукт (MVP) 68
3.5.3 Стратегия рекламы и продвижения продукта 68
3.5.4 Потребители услуг 69
3.5.5 Конкурентная среда 77
3.6 Финансовый план 78
3.6.1 Исходные данные и допущения 78
3.6.2 Номенклатура и цены 79
3.6.3 Инвестиционные издержки 80
3.6.4 Налоговые отчисления 81
3.6.5 План продаж 82
3.6.6 Расчёт выручки 82
3.6.7 Прогноз прибылей и убытков 84
3.6.8 Прогноз движения денежных средств 86
3.6.9 Анализ экономической эффективности проекта 87
3.6.10 Социальная эффективность проекта 95
3.6.11 Выводы о целесообразности реализации проекта 97
3.7 Анализ рисков проекта 97
3.7.1 Качественный анализ рисков 99
3.7.2 Точка безубыточности проекта 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 104
БИБЛИОГРАФИЯ 105
ПРИЛОЖЕНИЕ А (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) Листинг программы приёма данных 107
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) Листинг программы десериализации данных 114
ПРИЛОЖЕНИЕ В (ОБЯЗАТЕЛЬНОЕ) Листинг кода SCADA-системы 117
ПРИЛОЖЕНИЕ Г (СПРАВОЧНОЕ) О юридической составляющей бизнес-плана 120 ЮУрГУ-13.03.02.2023.ЭП ВКР - схема электрическая принципиальная подключения преобразователя частоты
Отклонение показателей качества теплоносителя от нормативных значений приводит к оказанию некачественных коммунальных услуг, а трудность регистрации нарушений теплового режима зданий осложняет возможность получения перерасчёта стоимости теплоснабжения.
Низкое качество тепловой энергии может быть вызвано различными причинами, включая устаревшее оборудование, неправильное использование ресурсов, недостаточный контроль качества и т.д. Кроме того, низкое качество тепловой энергии может привести к неэффективному использованию ресурсов и повышению расходов на оплату услуг. Например, недостаточное количество тепла может привести к необходимости дополнительного использования электричества или газа для обогрева помещений, что повышает расходы не только на коммунальную услугу отопления как таковую, но и на другие.
Отклонение показателей качества теплоносителя от нормативных значений приводит к оказанию некачественных коммунальных услуг, а трудность регистрации нарушений теплового режима зданий осложняет возможность получения перерасчёта стоимости теплоснабжения.
Для решения проблемы низкого качества тепловой энергии необходимо постоянно работать над улучшением технологий и систем контроля узлов коммерческого учёта тепла (УКУТ). Например, использование современных систем автоматизации позволяет контролировать качество тепловой энергии и предотвращать ее негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей.
Также важно проводить регулярное обслуживание и ремонт оборудования, чтобы предотвратить его поломку и обеспечить эффективное использование ресурсов. Использование экологически чистых и энергоэффективных технологий также способствует улучшению качества тепловой энергии и снижению негативного воздействия на окружающую среду и здоровье людей.
Проблема качества тепловой энергии является актуальной в современном мире, и ее решение требует постоянных усилий и внедрения новых технологий и систем контроля. Однако, эффективное использование ресурсов и сохранение здоровья людей и окружающей среды являются важными задачами, которые должны быть решены.
Данный проект предполагает решение данной проблемы посредством создания онлайн системы автоматического контроля показателей качества теплоносителя с автоматической регистрацией периодов из отклонения от нормативных значений.
Низкое качество тепловой энергии может быть вызвано различными причинами, включая устаревшее оборудование, неправильное использование ресурсов, недостаточный контроль качества и т.д. Кроме того, низкое качество тепловой энергии может привести к неэффективному использованию ресурсов и повышению расходов на оплату услуг. Например, недостаточное количество тепла может привести к необходимости дополнительного использования электричества или газа для обогрева помещений, что повышает расходы не только на коммунальную услугу отопления как таковую, но и на другие.
Отклонение показателей качества теплоносителя от нормативных значений приводит к оказанию некачественных коммунальных услуг, а трудность регистрации нарушений теплового режима зданий осложняет возможность получения перерасчёта стоимости теплоснабжения.
Для решения проблемы низкого качества тепловой энергии необходимо постоянно работать над улучшением технологий и систем контроля узлов коммерческого учёта тепла (УКУТ). Например, использование современных систем автоматизации позволяет контролировать качество тепловой энергии и предотвращать ее негативное воздействие на окружающую среду и здоровье людей.
Также важно проводить регулярное обслуживание и ремонт оборудования, чтобы предотвратить его поломку и обеспечить эффективное использование ресурсов. Использование экологически чистых и энергоэффективных технологий также способствует улучшению качества тепловой энергии и снижению негативного воздействия на окружающую среду и здоровье людей.
Проблема качества тепловой энергии является актуальной в современном мире, и ее решение требует постоянных усилий и внедрения новых технологий и систем контроля. Однако, эффективное использование ресурсов и сохранение здоровья людей и окружающей среды являются важными задачами, которые должны быть решены.
Данный проект предполагает решение данной проблемы посредством создания онлайн системы автоматического контроля показателей качества теплоносителя с автоматической регистрацией периодов из отклонения от нормативных значений.
Для осуществления диспетчеризации снятия данных по тепловым сетям многоквартирных домов г. Кыштым был осуществлён подбор оборудования для функционирования проекта, а также создана SCADA-система.
Для удобства использования SCADA-системы была разработана интернет- страница с интерактивной картой, на которой отображены дома, подключенные к АСКПТ. При наведении курсора мыши на один из приведенных домов интерактивной карты по нему происходит отображение таблицы с информацией по текущим характеристикам тепловой сети.
Был разработан бизнес план для проектируемой автоматизированной системы контроля показателей качества тепловой энергии.
Основные показатели проекта:
Объём инвестиций проекта: 1 467 тыс. руб..
Ставка дисконтирования: 20%.
Проект имеет хороший уровень эффективности:
- простой период окупаемости равен 25 мес.;
- дисконтированный период окупаемости 29 мес.;
- внутренняя норма доходности 52,3%;
- индекс прибыльности 2,14.
За период реализации проекта (5 лет к 2028 году) значение общего объёма выручки составит: 8 447 тыс.руб.
Общая величина валовой прибыли: 5 816 тыс.руб.
Совокупная EBITDA: 5 501 тыс.руб.
Общий объём чистой прибыли: 4 657 тыс.руб.
Кроме того, проект имеет сильную социальную составляющую. Так, на момент окупаемости (к 2026 году) общая сумма, сэкономленная клиентом, составит 4 800 тыс. руб. (с учётом фактора времени 3 099 тыс. руб.), а за период реализации проекта (5 лет к 2028 году) общая сумма составит 10 938 тыс. руб. (с учётом дисконтирования 5 805 тыс. руб.).
Социальный возврат на инвестиции SROI за пять лет составляет 3,96.
Слабыми сторонами проекта являются повышенная чувствительность к закладываемой в проекте стоимости перерасчёта услуги теплоснабжения, а также затратам на комплектующие.
Проект сохраняет привлекательность при загруженности системы не менее 30%.
По результатам финансово-экономического расчёта проекта сделан вывод о целесообразности его реализации.
Для удобства использования SCADA-системы была разработана интернет- страница с интерактивной картой, на которой отображены дома, подключенные к АСКПТ. При наведении курсора мыши на один из приведенных домов интерактивной карты по нему происходит отображение таблицы с информацией по текущим характеристикам тепловой сети.
Был разработан бизнес план для проектируемой автоматизированной системы контроля показателей качества тепловой энергии.
Основные показатели проекта:
Объём инвестиций проекта: 1 467 тыс. руб..
Ставка дисконтирования: 20%.
Проект имеет хороший уровень эффективности:
- простой период окупаемости равен 25 мес.;
- дисконтированный период окупаемости 29 мес.;
- внутренняя норма доходности 52,3%;
- индекс прибыльности 2,14.
За период реализации проекта (5 лет к 2028 году) значение общего объёма выручки составит: 8 447 тыс.руб.
Общая величина валовой прибыли: 5 816 тыс.руб.
Совокупная EBITDA: 5 501 тыс.руб.
Общий объём чистой прибыли: 4 657 тыс.руб.
Кроме того, проект имеет сильную социальную составляющую. Так, на момент окупаемости (к 2026 году) общая сумма, сэкономленная клиентом, составит 4 800 тыс. руб. (с учётом фактора времени 3 099 тыс. руб.), а за период реализации проекта (5 лет к 2028 году) общая сумма составит 10 938 тыс. руб. (с учётом дисконтирования 5 805 тыс. руб.).
Социальный возврат на инвестиции SROI за пять лет составляет 3,96.
Слабыми сторонами проекта являются повышенная чувствительность к закладываемой в проекте стоимости перерасчёта услуги теплоснабжения, а также затратам на комплектующие.
Проект сохраняет привлекательность при загруженности системы не менее 30%.
По результатам финансово-экономического расчёта проекта сделан вывод о целесообразности его реализации.





