  
Первый Казахстанский Умный Замок «bLock», препятствующий несанкционированному доступу к личной информации и личному имуществу.
Крепак Иван Павлович
Назарбаев Интеллектуальная Школа Физико-Математического Направления города Алматы
"bLock" - умный замок, позволяющий отказаться от большой связки ключей в пользу современным технологиям. Он универсален тем, что его можно установить совершенно в любые двери и мебель, которая имеет хотя бы один подвижный элемент. Управление осуществляется через смартфон, на базе операционной системы Android OS (ей пользуются 67% потребителями мелкой электроники Республики Казахстан) (Приложение #2) в радиусе действия до 100 метров благодаря обновленной технологии приёма-передачи данных Bluetooth 4.0 (Приложение #3). Научная новизна заключается в радиусе действия умного замка – 30 метров, когда у конкурентов до 10 метров, прочности его корпуса для своей конечной цены (9 000 тенге, что в 14 раз дешевле его аналогов) – были проведены различные краш-тесты (Приложение #4), его дешевизной и возможностью своеобразной «прокачки» (Приложение #5).
Никому не секрет, что главными свойствами информации являются целостность и сохранность. В настоящее время актуальной задачей является создание устройств, гарантирующих безопасность (сохранность и целостность) имущества. Среди этого круга задач важное место занимает создание различных устройств, препятствующих несанкционированному доступу к имуществу и/или информации. Созданный мною продукт "bLock" представляет из себя умный замок, главными целями которого - обезопасить имущество и информацию своего конечного потребителя (пользователя).
Во время проведения этой проектной работы я проанализировал статистику несанкционированного доступа к имуществу, ситуацию на мировом рынке – спрос активной аудитории и предложения конкурентов, экономическую ситуацию на локальном уровне, рассмотрел продукции и услуги смежных категорий (в данном случае – IT-направление, рынок строительных материалов, сфера «умного дома», военные учреждения и организации, страховые компании, организации с большим штабом сотрудников, мелкая пользовательская электроника). Разработал концепт устройства, способного ограничивать доступ к тому или иному типу мебели (шкафчик, дверь, сейф и другое), спроектировал чертежи будущего прототипа начиная от электронных составляющих, заканчивая корпусом прототипа, изготовил корпус пилотного прототипа, далее реализовал несколько версий пилотного прототипа, создал программное обеспечение для управления умным замком «bLock», протестировал прототип (закрытое бета-тестирование), улучшил продукт опираясь на результаты закрытого бета-тестирования.
Награды продукта «Первый Казахстанский Умный Замок - «bLock»»
Кремниевая Долина – Best Business Idea.
Лаборатория Касперского – победитель номинации «Сделай мир безопаснее».
Проект-полуфиналист nFactorial Challenge 2017.
«Юный Аль-Фараби» - 1 место.
«WRO KZ» - 3 место.
«KazRoboProject» - 3 место.
Грант от Университета «Туран».
Проект-финалист «Astana Business Campus ABC Quick Start».
«Turan-Junior» - 1 место.
Несколько видео о том, как устройство работает:
bit.ly/blockvideo1
bit.ly/blockvideo2
bit.ly/blockvideo3
Об устройстве «bLock» в прессе
bit.ly/blocknews1
bit.ly/blocknews2
Тестирование актуальности проблемы и актуальности продукта
Чтобы узнать, на сколько продукт «bLock» станет востребованным на рынке, я провел опрос, в котором приняло участие 100 человек. Потенциальным клиентам я задал следующие вопросы: «Каким количеством замков или ключей Вы пользуетесь в течении дня?», «Хотели бы Вы отказаться от большой связки ключей в пользу современных технологий?» и «Готовы ли Вы приобрести устройство умного замка, если его рыночная стоимость не будет превышать 9 000 тенге?» . На что получил следующие ответы (Приложение #6).
Из 100 опрошенных, 31 человек использует только 1 ключ, 62 человека от 2 до 5 ключей в одной связке, 5 человек активно использует от 5 до 7 ключей и замков ежедневно, только двое из ста использую более 7 ключей в своей связке. То есть большинство используют от 2 до 5 ключей ежедневно. Из 100 человек 77 хотят использовать современные технологии вместо большой связки ключей, а 23 решили не решаются переходить на новые устройства. Из 100 опрошенных 82 готовы купить умный замок «bLock», если он будет стоить 9 000 тенге.
Исходя из результатов – умный замок «bLock» сильно актуален для Казахстанского рынка.
Реализация продукции и целевая аудитория
Я выделил 5 ниш, по которым будут реализовываться продажи, о них подробнее.
1) Лица с ограниченными возможностями 179 036 потенциальных клиентов, прибыль -535 317 640 тенге.
2) Школы - потенциальными клиентами являются подростки (12-17 лет), где особое внимание уделяется ученикам системы АО НИШ и частных школ (наличие личных локеров (шкафчиков)). Исходя из бизнес плана 547 289 600 тенге можно заработать продав замки желающим улучшить защиту своего локера. 183 040 подростков хотят приобрести это устройство в виду низкой цены. На учениках НИШ и частных школ РК (47 000 желающих) можно заработать 40 191 580 тенге.
3) Студенты (18-25 лет) университетов и других учебных заведений – 264 550 потенциальных клиентов, а прогнозируемая прибыль - 791 004 500 тенге.
4) Офисные работники (27-50 лет) - 318 890 человек, прибыль благодаря потенциальным клиентам 953 481 100 тенге.
5) Хозяева магазинов - 1 012 потенциальных клиентов, с кого прогнозируемая прибыль в размере 3 027 375 тенге. Все данные и цифры рассчитаны в виду публичного опроса, где 82% опрошенных заявили о своем желание приобрести продукт за выгодную цену в 9 000 тенге, если территориальный охват – весь Казахстан.
Уникальность выбранной мною ниши заключается в следующем - отличное сочетание "Товар-Быстрая настройка-Удобное управление". Я изучил прайс листы строительных компаний и фабрик, которые изготавливают замки, ключи и предоставляют некоторое обслуживание своей продукции (ремонт, установка, усиление степени защиты).
В качестве примера я рассмотрел Интернет-магазин "Дверная Фурнитура Ключик" - keyast.kz. Стоимость продуктов начинается с 4 500 тенге и заканчивается суммой в 9 000 тенге. Чем плох обычный навесной или врезной замок? Его главный минус заключается в том, если Вы потеряете хотя бы один ключ от такого замка, то Вы обязательно будете менять сердцевину замка и покупать комплект ключей к нему. Такой комплект стоит в среднем 2 400 тенге.
О моём решении.
Умный замок "bLock" позволяет забыть такие большие затраты на безопасность, на что имеется несколько причин:
1) Отсутствие каких-либо физических ключей (вместо этого программный идентификатор на смартфон).
2) При потере Вашего смартфона злоумышленник не будет иметь доступа к Вашему имуществу (квартире, сейфу, машине, шкафчику и другому), так как в умном замке реализована технология двухфакторной авторизации на программном и физическом уровнях. Другими словами, воспользоваться таким ПО сможете только Вы, владелец умного замка.
3) Ключи больше не будут царапать дисплей вашего смартфона
4) Вы можете отказаться от связок ключей
5) Даже если забыли смартфон дома, вы можете открыть дверь с помощью смартфона другого лица, но тот человек не сможет управлять вашим замком. То есть - управление только в ваших руках.
6) Умный замок позволяет отказаться от замены сердцевины в случае утери или поломки смартфона.
7) Возможность открывать замок по инвайту - технология приглашения. Например, вам надо запустить друга к себе домой, вы отправляете ему идентификатор, чтобы он получил доступ к вашей квартире.
8) Даже если вы потеряли телефон и не имеет доступа к другой электронике, то вы сможете попасть к себе домой или открыть шкафчик благодаря технологии реанимационных контактов.
Аппаратная часть
Стоимость физического оборудования не превышает 16 долларов США (около 6 000 тенге), позволяет экономить в среднем 10 000 – 12 000 тенге в год в виду того, что срок службы такого устройства - 3 года активного использования. То есть, вы экономите 30 000 – 36 000 тенге. На данный момент не существует подобных замков отечественного производства, но имеются зарубежные аналоги. Например, Kwikset Kevo (229$), Lockitron(99$), себестоимость моей разработки не превышает 16$, а стартовая цена - 21$. По данному параметру продукт позиционируется более привлекательным для потенциального покупателя. Версия, предназначенная для конечного покупателя будет выполнена в металлическом корпусе, что несколько увеличит стоимость продукта (+2-3 доллара США).
Физическая и аппаратная составляющая
Я создал электронный макет аппаратной составляющей умного замка bLock в инженерной среде разработки Autodesk123D, так как дочерний сервис LabHub позволяет эмулировать все радиомодули, подключенные к микроконтроллеру Arduino Uno (и Arduino более поздних модификаций - Arduino Nano, Arduino Mini, Arduino Leonardo, Arduino Mega и др.). Но его функционал ограничен стартовым пакетом элементов и не содержит каких-либо радиомодулей. Из-за этого пришлось использовать дополнительное ПО, которое называется "Fritzing" - богатое содержание виртуальных радиомодулей.
На этом скриншоте вы видите, какие элементы в создании физической части продукта я использовал.
1)Arduino UNO R3 – слева
2)SGS90 сервопривод – сверху
3)Bluetooth-модуль HC-05 – снизу
4)Батарея-крона с электрическим потенциалом в 9 Вольт
Подключение Bluetooth-модуля
Для использования стандарта связи Bluetooth 4.0 потребовалось подключение модуля беспроводной связи на 4 порта из 6.
RXD – TX0 Отвечает за принятие сигнала с смартфона на микроконтроллер
TXD – RX1 Отвечает за отправку сигнала, поступающего с микроконтроллера на компьютер
GND – Ground Отрицательный полюс питания устройства
VCC - 5V Положительный полюс питания
Подключение источника питания
GND Ground Отрицательный полюс питания
VIN - Положительный полюс питания
Я соединил все нужные компоненты в единую систему. Получилось следующе:
Далее последовал процесс написания кода в среде разработки Arduino, для чего было установлена программа Arduino IDE версии 1.6.13.
О работе программного кода.
Микроконтроллер получает входящий сигнал, отправленный со смартфона благодаря специально созданному мобильному приложению (о нём немного позднее) и конвертирует его в градусную меру (от 0 до 180 градусов), которая воспроизводится сервоприводом в целях закрытия и открытия умного замка "bLock". Чтобы сигнал был контролируемым, в программном коде я указал функцию отправки текущего градусного положения. Это исключает перегруз на сервопривод, вероятность сбоя Bluetooth-модуля значительно снижается.
Изготовление корпуса для пилотного прототипа. Чертёж был создан в графическом ПО "AutoCAD", которое легко интегрируется с плагином Laser Work (версии номер 5 и 6), которой используется на лазерном станке.
Компоненты корпуса:
1) Боковые стенки - 2 шт.
2) Верхняя часть с отверстием для сервопривода.
3) Нижняя часть - точно такого же размера, что и верхняя часть, но уже без отверстия для сервопривода.
4) Задняя стенка.
5) Передняя стенка с отверстием для двух однопиновых кабелей.
Получилась следующая конструкция:
Вес пилотного прототипа впечатляет - всего лишь 92 грамма.
Для управления умным замком я создал приложение для смартфонов на базе OS Android в графической среде программирования - MIT App Inventor, которое выглядит так:
Управление происходит так - с телефона считывается градусная мера, которая воспроизводится сервоприводом. (Приложение #7)
Тестирование прототипа
Фото умного замка в моём шкафчике в положении "Открыто" - градусная мера в 90 градусов.
Фото умного замка в моём шкафчике в положении "Закрыто" - градусная мера в 0 градусов.
Результат закрытого бета-тестирования и доработки продукта
В результате проделанной проектной работы было создано несколько прототипов умного замка "bLock" и разработано инновационное приложение. Как было сказано выше, разработанное мною устройство позволяет ограничить несанкционированный доступ к личному имуществу и информации.
Улучшения, осуществленные во время тестирования прототипа
1) Уменьшенные габариты.
2) В корпусе больше нету свободного пространства.
3) Пароль на Bluetooth-модуле теперь имеет возможность редактирования.
4) Сервопривод больше не шатается.
5) Люфта и скрипа больше нету.
Реализация на рынке.
Рынок, на котором планируется запустить продажи - весь Казахстан. Рассматривается реализация продукта 2 путями - В2В (оптовые продажи предприятиям) и В2С (розничная торговля).
Себестоимость
-Arduino Uno - 1 875 тенге
-HC- 06 - 925 тенге
-Servo SG90 - 955 тенге
-Источник питания (лучшим вариантом является Power Bank ёмкостью 5600 мАч)
Привлечение финансирования
Поиск отечественных спонсоров в сфере IT, фонды (например Самрук Казына) стартап площадки, гранты на развитие, привлечение Национальной Палаты Предпринимателей Атамекен, крупных компаний (Chevron, КазКоммерцБанк, Kcell, Гелиос и другие).
Риски коммерциализации
К рискам коммерциализации относится возможная нестабильность курса доллара США (цены на детали отображаются и конвертируются именно в эту валюту). Прекращение финансирования - так же не стоит забывать о том, что научно-технических прогресс не стоит на месте.
Приложение #1
Заявка участника конкурса
Блок направления проекта – Изобретения полезные в быту .
Наименование проекта – Первый Казахстанский Умный Замок «bLock» .
Ф.И.О. участника – Крепак Иван Павлович .
Место учебы участника – Назарбаев Интеллектуальная Школа Физико-Математического Направления г.Алматы .
Класс – 11N .
Домашний адрес участника – г.Алматы, улица Кабанбай батыра, дом 66, квартира 60 .
Электронная почта участника – ivan@krepak.kz, arafoxnis@gmail.com .
Конт. тел. Участника - +7 707 404 40 40
Профили социальных сетей участника – facebook.com/ikrepak
linkedin.com/in/ikrepak
vk.com/ikrepak
instagram.com/ikrepak
twitter.com/ikrepak
Учреждение образования – Назарбаев Интеллектуальная Школа Физико
Математического Направления г.Алматы .
Адрес учреждения образования – г.Алматы, улица Жамакаева.
Город (район/село) – Алматинская область, г.Алматы .
Рабочий тел. Факс - +7 727 331 01 04 .
Ф.И.О. Научного руководителя – Дюсембаев Ануар Ермуханович .
Контактные данные руководителя - +7 705 260 57 02 .
Приложение #2
Более распространенные мобильные платформы в Казахстане
Приложение #3
|
Bluetooth 1.0
|
Bluetooth 4.0
|
Дальность работы
|
10 метров
|
До 100 метров
|
Питание/Энергосбережение
|
Без функции энергосбережения
|
До 4 лет от 1 таблеточной батареи
|
Скорость соединения
|
5 милиссекунд
|
5 миллисекунд
|
Скорость передачи информации
|
1Мбит/с
|
24Мбит/с
|
Приложение #4
Физический краш-тест
Краш-тест
|
Результат
|
Удар кулаком по корпусу замка
|
Никаких повреждений
|
Удар плечом по корпусу замка
|
Никаких повреждений
|
Удар локтем по корпусу замка
|
Никаких повреждений
|
Удар коленом по корпусу замка
|
Никаких повреждений
|
Удар ногой по корпусу замка
|
Никаких повреждений
|
Нагрузка 10 КГ на корпус замка
|
Никаких повреждений
|
Нагрузка 20 КГ на корпус замка
|
Никаких повреждений
|
Нагрузка 30 КГ на корпус замка
|
Никаких повреждений
|
Нагрузка 40 КГ на корпус замка
|
Никаких повреждений
|
Нагрузка 50 КГ на корпус замка
|
Никаких повреждений
|
Нагрузка 100 КГ на корпус замка
|
Маленькая трещина на корпусе
|
Падение корпуса с высоты – 1 метр
|
Никаких повреждений
|
Падение корпуса с высоты – 2 метра
|
Никаких повреждений
|
Падение корпуса с высоты – 3 метра
|
Никаких повреждений
|
Падение корпуса с высоты – 5 метров
|
Появилась царапина на корпусе
|
Падение корпуса с высоты – 10 метров
|
Несколько царапин на корпусе
|
Программный взлом
Тест
|
Результат
|
Подбор пароля с помощью брут-машины
|
У брут-машины возникли проблемы со взломом из-за алгоритма умного замка «bLock», потому что после каждой третьей попытки подключения к приёмнику, Bluetooth модуль отключается на 900 секунд.
|
DoS/DDoS атаки на приёмник умного замка с 1 устройства
|
100-ый запрос становится неуспешным, 101-ый уже не может проходить, приходится ждать 900 секунд, чтобы послать 101-ый запрос
|
DoS/DDoS атаки на приёмник умного замка с 2 устройств
|
100-ый запрос становится неуспешным, 101-ый уже не может проходить, приходится ждать 900 секунд, чтобы послать 101-ый запрос
|
DoS/DDoS атаки на приёмник умного замка с 3 устройств
|
100-ый запрос становится неуспешным, 101-ый уже не может проходить, приходится ждать 900 секунд, чтобы послать 101-ый запрос
|
DoS/DDoS атаки на приёмник умного замка с 5 устройств
|
100-ый запрос становится неуспешным, 101-ый уже не может проходить, приходится ждать 900 секунд, чтобы послать 101-ый запрос
|
DoS/DDoS атаки на приёмник умного замка с 10 устройств
|
100-ый запрос становится неуспешным, 101-ый уже не может проходить, приходится ждать 900 секунд, чтобы послать 101-ый запрос
|
Приложение #5
Модификация
|
Себестоимость
|
«bLock» с RFID-Приёмником
|
5 970 ₸
|
«bLock» с Сканером отпечатков пальцев
|
12 370 ₸
|
«bLock» с датчиком температуры/влажности и датчиком угарного газа (CO)
|
6 109 ₸
|
«bLock» с RFID-Приёмником и Сканером отпечатков пальцев
|
12 940 ₸
|
«bLock» с RFIF-Приёмником, Сканером отпечатков пальцев, метеорологическими датчиками и датчиком угарного газа (CO)
|
13 649 ₸
|
Приложение #6
Приложение #6
Градусная мера
|
Описание
|
От 0 до 45 градусов
|
Дверь, окно или другая мебель заблокирована
|
От 45 до 90 градусов
|
Устройство разблокировано
|
От 90 до 180 градусов
|
Запас для закрытого тестирования прототипа
|
|
