Цифровой двойник: как инновационная технология помогает предотвращать пожары на предприятиях

В вопросах природных и бытовых катастроф профилактика дешевле, чем ликвидация последствий. И для крупной компании, и для небольшого бизнеса всегда выгоднее предугадать проблему и предотвратить саму возможность её возникновения. В этой статье эксперт по пожарной безопасности предприятий Александр Гельман рассказал об одной из самых полезных и многоплановых инноваций последних лет в сфере контроля за состоянием различных объектов и процессов – технологии цифровых двойников.

Цифровой двойник (Digital Twin) – это  виртуальная модель любого объекта, системы или процесса, которая воспроизводит форму и действия оригинала и синхронизирована с ним. Цифровой двойник нужен, чтобы смоделировать, что будет происходить с оригиналом в тех или иных условиях. Это помогает, во-первых, сэкономить время и средства (например, если речь идёт о сложном и дорогостоящем оборудовании), а во-вторых – избежать вреда для людей и окружающей среды. 

Технология цифровых двойников (Digital Twin) позволяет осуществлять постоянный удалённый контроль за состоянием различных объектов и процессов, прогнозировать их поведение, предотвращать возможность аварий в ходе эксплуатации и производства. В случае возникновения аварийного инцидента система поможет быстро принять верные решения для его устранения. 

Для профилактики аварий и катастроф цифровые симуляции сегодня с успехом используются в авиации, автомобилестроении, урбанистике, обеспечении безопасности при работе в сложных условиях. 

• Подразделение центра искусственного интеллекта компании Lockheed Martin применяет платформу Nvidia Omniverse для цифрового моделирования лесных пожаров, помогая пожарным спасать жизни людей и беречь собственные. Система проводит оценку различных факторов (сила и направление ветра, интенсивность горения пламени) и даёт рекомендации по дальнейшим действиям.
  
  

• Немецкий производитель складских погрузчиков Kion Group для предотвращения травм и аварий просчитывает в виртуальной реальности риски, возникающие при совместной работе людей и машин в ограниченных пространствах крупных складов.
  
  

• Sarcos Robotics из Солт-Лейк-Сити рассматривает цифровых двойников как инструмент предотвращения травмоопасных ситуаций при проведении работ в шахтах и на строительных площадках. 

Рассмотрим подробнее, как эта цифровая технология повышает эффективность и безопасность людей и объектов в физическом мире. 

На практике, в зданиях и сооружениях, технология цифровых двойников реализуется в три основных шага. 

1. На реальном объекте устанавливают систему датчиков и сенсоров, позволяющую всесторонне оценивать необходимые параметры в каждый момент времени. В современных зданиях и производственных помещениях часто уже есть для этого вся необходимая инфраструктура: работают разветвлённые системы электропитания, проложены медные и оптоволоконные кабели.
   
   

2. В виртуальной среде создают точную цифровую копию данного объекта.
   
   

3. От датчиков реального объекта к его цифровому двойнику организуют передачу непрерывного потока данных. Это позволяет моделировать текущее состояние постройки в виртуальной среде, выявлять проблемы конструкции, оптимизировать процессы, затрагивающие объект, планировать будущие действия на основе точной актуальной информации. 

Цифровые двойники могут стать незаменимым инструментом для решения задач пожарной безопасности, сохранения жизней людей и целостности строений. 

Выделю четыре основных направления применения технологии. 

Проектирование систем пожарной безопасности. Цифровые двойники создаются с помощью специализированных программных средств, которые используют данные о здании – архитектурные чертежи, планы эвакуации, расположение систем безопасности и т.д. Эти данные дают возможность создать точную виртуальную модель здания и просчитать наиболее эффективную конфигурацию противопожарной системы, включая сети противопожарного водоснабжения, системы оповещения и эвакуации, пожаротушения и т.д. Готовая модель обеспечивает ценные сведения, в частности, то, как здание будет реагировать на пожар и какие системы безопасности наиболее эффективны в конкретных ситуациях. 

Мониторинг состояния противопожарных систем. Бесперебойный поток данных от системы мониторинга позволяет непрерывно контролировать состояние систем пожаротушения. Любые отклонения и сбои, несущие потенциальную угрозу строению и людям в нём, будут немедленно обнаружены. 

Анализ данных и предсказание возможных сценариев пожара. Когда в здании возникает возгорание, данные о нём собираются с помощью различных датчиков и систем мониторинга, таких как датчики дыма, тепловые датчики и камеры видеонаблюдения. Эти данные передаются в цифровой двойник здания, который их анализирует и применяет алгоритмы машинного обучения для предсказания возможных сценариев пожара и их последствий. Это позволяет быстрее и точнее реагировать на пожарные ситуации и делать всё, что нужно, чтобы их предотвратить. 

Оптимизация процессов эвакуации и взаимодействия с пожарными службами. Данные цифрового двойника становятся основой создания оптимальной карты эвакуации и эффективной схемы взаимодействия администрации здания, пожарных, других экстренных служб в случае пожара. 

Повышение эффективности и надёжности систем пожарной безопасности. С помощью цифровых двойников можно точнее проектировать расположение элементов системы пожаротушения, повышая её эффективность и надёжность. 

Сокращение времени реакции на пожарные ситуации. Мониторинг ситуации в реальном времени и предсказательный анализ с помощью цифровых двойников помогают максимально сократить время реакции на пожарные ситуации. От этого могут зависеть жизни людей. 

Улучшение планирования и принятия решений при пожаре. Детальные данные от систем мониторинга цифровых двойников позволяют создавать более точные инструкции и схемы принятия решений в случае пожара с учётом множества факторов и возможных сценариев. 

Кроме улучшения пожарной безопасности, использование цифровых двойников может помочь оптимизировать ресурсы здания, увеличить эффективность его использования, снизить эксплуатационные расходы. Однако многообещающие перспективы внедрения технологии не избавляют от проблем и сложностей. 

Высокие начальные затраты. Дорогостоящее оборудование и программное обеспечение требуют серьёзных вложений на начальном этапе. Для обслуживания ПО и железа потребуется специализированный персонал или надёжные подрядчики. 

Квалифицированные специалисты. Управление цифровыми двойниками требует наличия специалистов высокой квалификации, способных создавать, поддерживать и развивать эти сложные системы. Сейчас таких кадров на рынке недостаточно. 

Сложности интеграции. Полная интеграция цифровых двойников с физической инфраструктурой здания, его системами безопасности – сложный и трудоёмкий процесс. Наибольшие трудности вызывают старые строения, плохо или вообще не оснащённые противопожарными системами. 

Приватность и хранение данных. Надёжное хранение данных, обрабатываемых при виртуальных симуляциях, остаётся важной проблемой, требующей большого внимания. 

Конечно, стоит учитывать существующие сложности, принимая решение о внедрении технологии цифровых двойников. Однако, проблемы интеграции могут быть оправданы потенциальными преимуществами системы. 

Технология цифровых двойников становится всё более востребованной, в том числе и в пожарной безопасности. Данных можно получать всё больше, они становятся всё разнообразнее и точнее, обрабатывать их можно всё быстрее. Используя искусственный интеллект и машинное обучение, можно бесконечно улучшать аналитические возможности системы, создавать всё более специфичные модели и сценарии, эффективнее прогнозировать и предотвращать пожары. 

Важным направлением остаётся управление масштабными зданиями и комплексами. Всегда актуальными будут задачи по управлению сложными системами безопасности, эффективному взаимодействию между различными службами. 

Технология цифровых двойников – безусловно, перспективное направление в сфере пожарной безопасности зданий. Инновационные способы сбора и обработки данных для прогнозирования и реагирования на пожары могу поднять на новый уровень качество обеспечения сохранности объектов и человеческих жизней. Необходимо только найти квалифицированных специалистов, которые помогут спроектировать и внедрить эту технологию на конкретных объектах.

Чтобы не пропустить интересную для вас статью о малом бизнесе, подпишитесь на наш Telegram-канал, страницу в «ВКонтакте» и канал на «Яндекс.Дзен».
biz360