Как цифровые двойники помогают предотвратить пожары

Как инновационная технология контроля за состоянием зданий и объектов помогает пожарной безопасности.

Избегать бытовых и природных катастроф обходится гораздо дешевле, чем ликвидировать их последствия. Профилактика и предотвращение пожаров — одна из основных целей, на которые направлены новые технологии в отрасли, потому что это дает контроль над ситуацией.

В этой статье речь пойдет о технологии цифровых двойников — одной из наиболее ярких и полезных современных инноваций в сфере пожарной безопасности, позволяющей профилактировать бедствия на самых разных объектах.

Технология цифровых двойников (Digital Twin) в мировой практике

Технология Digital Twin (или цифровых двойников) — система, позволяющая на постоянной основе контролировать процессы и состояние объектов, строить прогнозы их поведения и предотвращать инциденты и опасные ситуации на производстве.

В наши дни технология цифровых двойников активно и успешно применяется в автомобилестроении, урбанистике, авиационной отрасли и при работе в сложных условиях, чтобы обеспечивать безопасность людей.

Например, сотрудники Центра искусственного интеллекта Lockheed Martin применяют платформу Nvidia Omniverse для цифровой симуляции лесных пожаров, чтобы помогать пожарным спасать людей и не рисковать самим. Технология оценивает значимые факторы (направление и силу ветра, интенсивность горения и т.д.) и сообщает, какие действия пожарных будут наиболее эффективны.

Производитель складских погрузчиков из Германии Kion Group использует виртуальную реальность для расчета рисков совместной работы людей и машин в условиях ограниченных пространств крупных складов, чтобы увидеть потенциальные опасности и устранить вероятность травм и аварий.

Sarcos Robotics из Солт-Лейк-Сити относится к цифровым двойникам как к возможности избежать реальных травмоопасных ситуаций в ходе работ на стройплощадках и в шахтах.

Разберем подробнее, как работает цифровая симуляция и как она влияет на безопасность нашего мира.

Как устроена технология цифровых двойников (цифровой симуляции)

Физически в зданиях и сооружениях технология цифровых двойников реализуется в три этапа.

• На реальном объекте ставится система датчиков и сенсоров, которые максимально полно оценивают нужные параметры в каждый момент времени. Современные здания и помещения обычно обладают всей необходимой для этого инфраструктурой — разветвленными системами электропитания, медными и оптоволоконными кабелями.
• В виртуальной среде воссоздается точная цифровая копия этого объекта.
• От физических датчиков объекта к его цифровому двойнику налаживают передачу непрерывного потока данных. Цель — моделировать текущее состояние объекта в виртуальной среде, чтобы вовремя выявлять конструктивные проблемы, оптимизировать происходящие на объекте процессы и составлять планы действий, основываясь на точной актуальной информации.

Цифровая симуляция нередко становится незаменимым инструментом для обеспечения пожарной безопасности, спасения людей и сохранения строений.

Как цифровые двойники работают в сфере пожарной безопасности

Есть 4 основных способа применения технологии.

Проектирование систем пожарной безопасности. Цифровой двойник формируется при помощи специализированного ПО, в которое загружаются данные о здании: конфигурация систем безопасности, архитектурные чертежи, планы эвакуации и т.д.

Эта информация позволяет создать максимально полную виртуальную модель здания и построить самую эффективную противопожарную систему — системы оповещения и эвакуации, сети противопожарного водоснабжения, системы пожаротушения и т.д.

На виртуальном здании можно смоделировать различные ситуации и понять, как здание будет реагировать на пожар и какие системы безопасности нужны, чтобы быстрее всего с ним справиться.

Мониторинг состояния противопожарных систем. Постоянный поток данных от системы мониторинга в здании обеспечивает беспрерывный контроль систем пожаротушения. Если обнаружен сбой или отклонение от заданных показателей, это будет мгновенно обнаружено и исправлено, чтобы избежать угрозы зданию и людям в нем.

Анализ данных и прогнозирование возможных сценариев пожара. Когда в помещении начинается возгорание, различные системы мониторинга (тепловые датчики, датчики дыма, камеры видеонаблюдения) собирают и передают данные об этом в цифровой двойник здания. Симулятор быстро анализирует информацию и с помощью алгоритмов машинного обучения прогнозирует, как будет развиваться возгорание и к чему это приведет. Благодаря этому удается быстрее и эффективнее реагировать на пожарные инциденты и предотвращать их.

Оптимизация процессов эвакуации и взаимодействия с пожарными службами. На основе информации от цифрового двойника составляются самые эффективные карты эвакуации и оптимальные схемы взаимодействия администрации здания с пожарными и другими экстренными службами в случае возгорания.

Плюсы внедрения технологии цифровых двойников

Растет эффективность и надежность систем пожарной безопасности. Цифровой двойник помогает проектировать систему пожаротушения и располагать ее элементы так, чтобы это было максимально эффективно.

Сокращается время реакции на пожарные ситуации. Благодаря мониторингу ситуации в реальном времени и точности прогнозирования цифровой двойник минимизирует время реакции на пожар. Это может спасти жизни людей.

Упрощается планирование и принятие решений при пожаре. Подробная информация от систем мониторинга цифровых симуляций позволяет учитывать многие факторы и вероятные сценарии, чтобы формулировать более удобные инструкции и точные схемы принятия решений на случай пожара.

Помимо влияния на пожарную безопасность, цифровые двойники также удобно использовать для оптимизации ресурсов здания, его более эффективной эксплуатации и снижения расходов. Однако внедрение этой бесспорно полезной технологии не означает решения сразу всех проблем.

Минусы внедрения технологии цифровых двойников

Высокие стартовые затраты.

Специализированное «железо» и программное обеспечение требуют существенных финансовых вложений на старте внедрения. Также для обслуживания ПО и оборудования нужны знающие подрядчики либо собственный квалифицированный персонал.