Ключевые технологии, используемые при разработке

В качестве основы выбраны технологии Microsoft Windows Server, Microsoft.Net, MsSQL, WCF (SOAP), для реализации клиентского приложения используется технология WPF, DirectDraw.

Для решения задачи в предметной области, используются подходы Геоинформационных систем (ГИС, также географическая информационная система), для визуализации и представления данных и работы с ними, основной картографической основой является OpenStreetMap.

Для решения задачи автоматизации процесса обнаружения потенциально опасных объектов используется подсистема компьютерного зрения, оптимизированная под платформу Intel, наиболее подходящей основой для системы выбрана программная платформа OpenCV.

Для распределения нагрузки при вычислении и выполнении большого объема обработки видеоданных предполагается использовать подсистему распределенных вычислений.

Общий подход в системе:

1. Обеспечить возможность интеграции в систему различного оборудования для выполнения задач мониторинга леса,

2. Технически обеспечить возможность использования системы на различных уровнях и территориях.

Для заказчика система представляется в виде нескольких услуг:

1.Доступ пользователей к программному сервису «Лесной Дозор» (ежемесячная плата) (П1);

2.Поставка оборудования, монтаж и пусконаладочные работы системы «Лесной Дозор» (П2);

3.Техническое обслуживание системы (ежемесячная плата, зависит от количества камер) (П3).

Основным инновационным продуктом является именно сервис «Лесной Дозор» (продажа ПО как SaaS), в рамках которого заказчику бесплатно предоставляется ПО для центра контроля и обеспечивается доступ к серверу «Лесной Дозор», что позволяет эффективно проводить работы по мониторингу леса. Цена для заказчика определяется исходя из количества точек мониторинга (видеокамер в системе), месяцев предоставления сервиса и других факторов.

Услуга предоставляется следующим образом:

1. Пользователь устанавливает на свой ПК через сеть Интернет пользовательское приложение «Лесной Дозор»
2. При запуске приложения «Лесной Дозор» подключается через сеть Интернет к серверу системы, размещаемому в компании «ДСК»
3. После подключения к серверу и проведения процедуры аутентификации идентификации приложение дает пользователю доступ ко всей необходимой функциональности.

Такой подход продажи программного обеспечения как SaaS выбран по следующим причинам:

1. Отсутствие необходимости каждому заказчику покупать и обслуживать сервер (эта стоимость разделяется на всех заказчиков)
2. Простота обновления приложения (приложение обновляется автоматически при доступности новой версии)
3. Легкость технического обслуживания серверного программного обеспечения и технической поддержки.

Таким образом, данный подход обеспечивает наиболее эффективную модель развития компании и гарантирует высокий сервис для заказчика с постоянным техническим развитием системы.

В рамках П2 предполагается выполнять работы по проектированию систем видеомониторинга, поставку оборудования и монтажа систем. В рамках П3 выполнение работ по обеспечению работоспособности системы и её элементов.

П2 и П3 являются основным источником потока наличности компании на начальном этапе развития, но в дальнейшем планируется передать основной денежный поток по этим продуктам партнерским компаниям в регионах, которыми могут быть системные интеграторы, операторы связи, монтажные организации и др.

Кроме основной стратегии развития в качестве продуктов планируется предлагать не только доступ к ПО «Лесной Дозор», но и продавать само ПО тем регионам, которым необходимо иметь программу в постоянном пользовании для обеспечения работ по мониторингу леса. К данному программному обеспечению будут продаваться необходимые обновления.

Сопутствующим продуктом станет телеустановка «Лесной Дозор», для работы одного оператора с одной камерой. Такой вариант приемлем для удаленных регионов, в который существуют проблемы с доступом к сети Интернет или скоростью передачи данных или для тех регионов, в которых уже работают телеустановки (типа «Балтика», «Клен»), и существует возможность для их модернизации и более эффективной работы. В таких случаях Телеустановка «Лесной Дозор» будет подаваться как единое целое (в комплекте с оборудованием), либо как программное обеспечение, если у заказчика уже есть оборудование.

Конкурентные преимущества

Основных конкурентов можно разделить на две большие группы:

1. Традиционные способы обнаружения лесных пожаров (спутниковый, авиационный, наземный).

Система спутникового мониторинга работает следующим образом, специализированные спутники, находящиеся на негеостационарных орбитах производят снимки земной поверхности в ИК-диапазоне (с последующей передачей на наземную станцию). На основе разности температуры поверхности земли и температуры пожара, возможно, определить его местоположение. Изображение передается в специальные центры, откуда заинтересованные пользователи могут получать все данные через сеть Интернет. К преимуществам данного способа стоит отнести автоматизацию процесса получения данных, дистанционность способа, возможность мониторировать любые участки местности, легкий доступ к информации через сеть Интернет.

В качестве недостатков спутникового мониторинга необходимо отметить большую площадь минимально обнаруживаемого очага возгорания, которая колеблется от одного до 50 га, невысокую периодичность получения данных (несколько раз в сутки) и сильное влияние погодных условий. В условиях ветреной погоды задержка (4-6 часов) обнаружения даже небольшого пожара может привести к серьезным последствиям и увеличить стоимость его ликвидации.

Авиационный метод. Обнаружение пожаров с воздуха, с летательных аппаратов. Пилот на летательном аппарате (легкий самолет, вертолет) с определенной периодичностью облетают пожароопасную территорию, при визуальном обнаружении пожара штурман определяет его координаты (с помощью карты) и передает в центр контроля информацию об обнаруженном пожаре.

Основным преимуществом данного метода является возможность мониторинга любой даже самой удаленной и дикой территории. Основным недостатком является очень высокая стоимость летного часа. Кроме того, необходим специально обученный персонал (штурманы), которые непосредственно определяют маршрут полета, визуально обнаруживают места возгорания и определяют координаты. Невозможно также вести непрерывный мониторинг большой территории, что может являться причиной позднего обнаружения пожара.

Некоторую популярность сейчас набирают дистанционно пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА). Их использование может несколько снизить стоимость летного часа, но не избавляет от проблемы несвоевременного обнаружения.

Наземный мониторинг является наиболее традиционным методом обнаружения лесных пожаров. Такой метод может включать в себя: наземное патрулирование транспортными средствами, наблюдение с вышек и использование различных систем датчиков для контроля. Последний из представленных способов только сейчас начинает находить реальное применение, но при всей его перспективности, практически очень сложно реализуем.

Наиболее распространенным является мониторинг с наблюдательных вышек. Настоящий метод используется более ста лет с небольшими усовершенствованиями, связанными с использованием средств связи (рации, сотовая связь и др.) и оптическими устройствами визуального контроля (бинокли, подзорные трубы и др.). К преимуществам данного метода можно отнести сохранившуюся до сегодняшних дней инфраструктуру вышек, которая может быть использована, простоту самого метода и достаточно высокую оперативность (при наличии благоприятных погодных условий).

Основными недостатком данного способа обнаружения является необходимость постоянного использования человеческого труда в каждой точке расположения вышки, в течение всего времени пожароопасного сезона (для обеспечения оперативности) и ограничение территории мониторинга количеством установленных вышек. В настоящее время этот метод практически не реализуем из-за отсутствия достаточного количества специалистов на местах.

Система «Лесной Дозор» использует такие преимущества метода визуального мониторинга как: раннее обнаружение, и исключает его недостатки – возможность использования любых вышек, возможность автоматизации, минимизация количества людей участвующих в процессе. Кроме того, система «Лесной Дозор» это информационная система, в которую могут быть интегрированы данные, поступающие из любых источников (систем спутникового мониторинга, метеоданные и др.) В отличие от авиа и космического мониторинга система «Лесной Дозор» позволят осуществлять мониторинг в реальном времени 24 часа в сутки 7 дней в неделю, кроме того, она существенно дешевле использования авиации и оперативного спутникового мониторинга.

Таблица 1. Сравнение с конкурентными способами обнаружения (*на примере Нижегородской области (общая потребность – около 50-ти точек мониторинга)

Показатель на 1 га леса:	Наземный	Авиа	Спутник	Лесной Дозор
Инвестиционные затраты, тыс. руб.	100 000	150 000		15 000
Стоимость эксплуатации с учетом з/п в год, тыс. руб.		30 000
Возможность мониторинга в реальном времени	Затруднена	Нет	5 раз в сутки	Да
Точность определения координат (направления)	Невысокая	Высокая	Средняя	Высокая
Минимальная площадь обнаружения, га	<1	<1	3-10	<1
Текущая потребность в инвестиционных затратах	Высокая	Высокая	Низкая	Средняя
Возможность автоматизации процесса обнаружения	Нет	Нет	Да	Да
Покрытие единой системой больших территорий	Нет	Да	Да	Да
Влияние погодных условий	Среднее	Высокое	Очень высокое	Среднее
Возможность интеграции с другими системами	Нет	Нет	Нет	Да

Таким образом, традиционные методы обладают недостаточной эффективностью и ограниченной возможностью применения. Из приведенного выше описания методов видно, что система «Лесной Дозор» обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с каждым из них. Кроме того концепция развития «Лесного Дозора» предполагает интеграцию традиционных решений в систему для проведения эффективных работ по мониторингу леса.

2.Системы видеомониторинга леса.

В настоящее время все системы видеомониторинга леса, представленные на Российском и зарубежном рынках можно разбить на несколько групп:

1) Системы, состоящие из 1 камеры (или нескольких камер) размещенной на вышке с непосредственным управлением оператором, находящимся в непосредственной близости от вышки.

2) Системы, состоящие из нескольких камер, объединенных с центром контроля по средствам специализированных каналов связи

К системам первого типа можно отнести все разрабатываемые другими компаниями системы в России, это Клен, Балтика и др., которые, по сути, представляют собой телеустановки. Это поворотные камеры, устанавливаемые на вышках с выводом видеоизображения на пульт оператору, который должен находиться рядом с постом видеомониторинга, данный подход не позволяет определять координаты пожара (невозможность определения направления с 2-х достаточно разнесенных точек). Масштабировать такую систему также не представляется возможным, заказчику фактически в каждой точке мониторинга необходимо держать человека, который будет осуществлять визуальный контроль. Особенностью представленных систем является невозможность предварительной обработки видеоизображения.

К сожалению, такой подход не всегда позволяет в полной мере решить проблему раннего обнаружения лесных пожаров. Кроме этого, стоимость подобных установок достаточно велика, для работы системы необходимо наличие питания и охраны вышки, а при осуществлении мониторинга огромных площадей с большим количеством точек мониторинга остро встает кадровый вопрос.

К системам второго типа можно отнести многие системы, разрабатываемые в других странах, такие как: IPNAS – Хорватия, FireWatch – Германия, FireHawk – Южная Африка, ForestWatch – Канада, FireVu – Англия, UraFire – Франция. Эти системы представляют собой набор камер, видеопоток от которых (в цифровом или аналоговом виде) передается на 1 центр контроля, где размещается оператор. Такие системы разрабатываются с середины 90-х готов и предназначены для использования на пожарных вышках, для них используются специализированные камеры и каналы связи. Так как разворачивание подобных систем обходится очень дорого, то количество камер в одной такой системе чаще всего не превышает 5-7 шт., соответственно и все алгоритмы работы такой системы рассчитаны на такое количество камер. Кроме этого до недавнего времени невозможно было организовать дальний канал связи, поэтому камеры можно было располагать только на небольшом расстоянии друг от друга. Это наложило определенные ограничения на характеристики таких систем, а именно дальность, в среднем 10-15 км. Такая невысокая дальность связана и со стоимостью производительности компьютеров необходимых для автоматической обработки видеоизображения и обнаружении потенциально опасных объектов. Все это наложило на системы второго типа определенные ограничения на использование и не дает возможности интенсивно развиваться.

Из сравнения характеристик системы «Лесной Дозор» с характеристиками системы «FireWatch» (компании IQWireless) - наиболее сильного конкурента следует, что «Лесной Дозор» обеспечивает более гибкий и эффективный подход к организации мониторинга леса, при этом Fire Watch должен использоваться в наиболее пожароопасных местах с наличием соответствующей инфраструктуры.

При решении задачи обнаружения лесных пожаров на большой территориях возникают, различные требования к мониторингу каждого лесного участка, необходимость использования различных инфраструктурных ограничений, проблема ограниченности финансовых ресурсов.

Именно для таких случаев разработана система «Лесной Дозор».

Конкурентные предложения чаще всего не представляют собой цельного комплекса, позволяющего проводить весь спектр работ по мониторингу леса. Такие системы в основном основаны на аппаратной разработке, обладающей ограничениями для применения. Практически все системы локальны и не достаточно развиты. Многие из них могут быть также интегрированы в систему «Лесной Дозор» расширяя её возможности.

Каждая технология решает часть задач, и можно сказать, что в настоящее время нет эффективного способа мониторинга леса, примыкающих к населенным территориям, где требуется раннее обнаружение и экономически эффективный метод. Также отсутствует единая система, которая объединяла бы в себе все существующие технологии мониторинга. В будущем «Лесной Дозор» претендует на звание такой системы.

Основные конкурентные преимущества системы «Лесной Дозор»:

• Централизованный автоматизированный мониторинг больших площадей леса

• Доступ к системе из любой точки контроля всех заинтересованных пользователей

• Использование существующей инфраструктуры высотных сооружений и каналов связи

• Возможность оптимизации работы системы под конкретную местность

• Удобный и понятный интерфейс ПО «Лесной Дозор», сочетающий всю необходимую функциональность для проведения работ по мониторингу леса

• Постоянное развитие и модернизация системы в соответствии с потребностями заказчиков

• Интеграция различных информационных систем, традиционных методов мониторинга леса и конкурентных аналогов для расширения возможностей системы

Отметим, что область применения подобных систем, не ограничивается мониторингом только лесных территорий. Разработка универсальной программной платформы позволит наблюдать за большими территориями для решения различных задач (например, в строительстве, в портах при выполнении погрузо-разгрузочных работ, для обнаружения опасных объектов и др.)

6. Рынок сбыта

Рынок предлагаемой системы мониторинга леса может быть оценен разными способами. В общем случае система «Лесной Дозор» относится к рынку видеонаблюдения, который является частью рынка технических средств охраны.

Объем рынка технических средств охраны составляет ~ $1млрд в России (объем мирового рынка можно оценить как в 10-20 раз больший). Спрос потребителей на системы видеонаблюдения ежегодно растет на 10-15%. Прогнозируется рост мирового рынка видеонаблюдения на 3-15% в течение 5 лет. К 2011 год его объем оценивается в $671 млн. Прогноз динамики мирового рынка программного обеспечения для систем видеонаблюдения - ежегодный рост на 47,7%, и увеличение объемов продаж. В 2009 году объем продаж составил $241,7 млн.

Оценить рынок мониторинга леса можно на основе данных о ежегодных затратах на мониторинг, в России они составляют около 1млрд.руб., ещё столько же составляют затраты на тушение, ущерб по различным оценкам составляет более 40 млрд. руб.

На основе данных о работе системы в настоящее время была проведена оценка общей потребности заказчиков из Российской федерации в системе «Лесной Дозор», она составляет не менее 3000 точек мониторинга, что составит около 100 млн. руб. в год за пользование системой «Лесной Дозор», и около 1 млрд. оборудование.

Анализ объема мирового рынка достаточно затруднен на настоящем этапе, но на основе разумных соображений можно предположить, что его емкость минимум в 5-10 раз больше емкости Российского (около 10 000 потенциальных заказчиков, самые большие по площади территории покрытые лесом в Бразилии, Канаде и США).

Основным потребителем системы «Лесной Дозор» являются хозяйствующие субъекты, которым необходимо обеспечивать контроль больших территорий (леса):

• Владельцы лесных земель, арендаторы леса, выполняющие работы по его заготовке (пример для РФ в настоящее время 162 млн. га. отдано в аренду, более 10 тыс. договоров аренды)
• Промышленные предприятия, примыкающие к лесным массивам и находящиеся в зоне возможного перехода огня от лесного пожара (количественная оценка затруднена)
• Министерства и департаменты лесного комплекса субъектов РФ (89 регионов)
• Лесничества (~1500 лесничеств)
• Различные заповедные территории (около 150 в РФ)
• МЧС
• Администрации районов
• Администрации населенных пунктов

В странах отличных от РФ заказчиками системы также могут является соответствующие государственные структуры и предприятия на которых возложена функция охраны леса. В случае экспортной продажи системы бизнес модель должна быть изменена и скорректирована в зависимости от потребностей каждого государства. Но предложенная схема продажи как SaaS позволяет разрабатывать гибкие решения для конкретного заказчика, не меняя основной концепт системы.

Предполагаемая доля компании на развивающемся рынке специализированного программного обеспечения для систем дистанционного мониторинга леса, и непосредственно систем мониторинга леса к концу реализации проекта должна составить 60%.

Порядок коммерциализации результатов разработки