Современный агропромышленный комплекс представляет собой сложную и высокоценную совокупность объектов, технологических процессов и инфраструктуры. Пожар на таком объекте, будь то элеватор, животноводческий комплекс или ремонтная мастерская, несет в себе катастрофические последствия: гибель животных, потерю урожая, уничтожение дорогостоящей техники, длительный простой производства и, что самое главное, угрозу жизни людей. Традиционные подходы к пожарной безопасности, основанные на нормативном предписании типовых мер и планов, зачастую не учитывают уникальную специфику конкретного предприятия, динамику развития реальной чрезвычайной ситуации и человеческий фактор. В данных условиях на первый план выходят предиктивные и аналитические технологии, среди которых ключевую роль начинает играть концепция цифрового двойника. Цифровой двойник ключевого объекта АПК – это не просто трехмерная модель здания, а комплексная динамическая виртуальная копия, интегрирующая геометрические данные, физические свойства материалов, информацию о технологическом процессе, системах вентиляции, размещении горючих нагрузок и даже поведенческие модели персонала. Создание подобных двойников для моделирования развития пожара и оптимизации планов эвакуации и тушения открывает новую эру в обеспечении безопасности агропромышленного комплекса, переводя ее из реактивной в проактивную, аналитическую фазу.

Процесс создания пригодного для противопожарного анализа цифрового двойника начинается со сбора и интеграции разноплановых данных. Исходной точкой служат точные геопространственные данные, получаемые методами лазерного сканирования или фотограмметрии с использованием дронов. Данные методы позволяют с сантиметровой точностью зафиксировать геометрию зданий, внутренние объемы помещений, расположение оборудования, проемов, путей перемещения. Для исторических или проектируемых объектов основой может служить информационное моделирование зданий (BIM), предоставляющее не только геометрию, но и семантическую информацию об элементах конструкции. К данной геометрической основе привязываются атрибутивные данные: теплофизические характеристики строительных материалов и отделки, тип и масса хранящихся веществ (зерно, комбикорм, ГСМ), параметры систем вентиляции и дымоудаления, схемы размещения стационарных средств тушения и первичного пожаротушения. Особую важность для объектов АПК имеют специфические данные: влажность зерновой массы в силосе элеватора, определяющая скорость ее тления, планировка стойл и наличие свободных проходов в коровнике для моделирования эвакуации животных, виды и количество горючих жидкостей в ремонтной мастерской [4].

Наполненная данными виртуальная модель становится платформой для запуска специализированного программного обеспечения для вычислительной гидродинамики (CFD-моделирование) и моделирования пожара. Данные программные комплексы, такие как FDS, позволяют проводить детальное физически достоверное моделирование развития пожара. В модель закладываются сценарии возникновения возгорания, основанные на анализе рисков для конкретного объекта. Для ремонтной мастерской это может быть возгорание промасленной ветоши от искры при сварочных работах, для коровника – короткое замыкание в системе инфракрасного обогрева, для элеватора – самовозгорание зерновой пыли в нории или конвейере. Программа рассчитывает распространение пламени, температурные поля, динамику задымления, концентрации токсичных продуктов горения (CO, CO2) в пространстве и времени. Визуализация результатов моделирования дает наглядное представление о скоротечности процесса: через какие временные интервалы дым заполнит основные эвакуационные пути, в каких точках конструкции возможно обрушение, как поведет себя пламя при открытии дверей для доступа пожарных расчетов [1].

Важнейшим применением цифрового двойника является моделирование процесса эвакуации людей, а в случае животноводческих комплексов – и сельскохозяйственных животных. Современные агенты-ориентированные модели позволяют имитировать поведение персонала с заданными характеристиками: знание плана эвакуации, физические возможности, психологическая реакция на стресс (склонность к панике, следование за лидером). Для коровников моделирование эвакуации стада представляет отдельную сложную задачу, требующую учета поведения животных, но даже упрощенные модели позволяют оценить пропускную способность проходов и ворот. Запуская сотни и тысячи симуляций с разными стартовыми условиями (место возникновения пожара, время суток, количество людей в помещении), аналитики могут выявить критические узлы эвакуации: тупиковые зоны, узкие коридоры, двери, открывающиеся в сторону опасности, недостаточную ширину выходов. Данный анализ позволяет не просто скорректировать бумажный план эвакуации, а физически перепланировать пространство, установить дополнительные указатели, изменить направление открывания дверей или организовать дополнительные эвакуационные выходы, существенно повышая вероятность спасения людей при реальном пожаре [5].

Следующим критическим этапом является использование цифрового двойника для планирования и отработки тактики тушения. Модель позволяет виртуально «разместить» пожарные расчеты и спецтехнику, смоделировать процесс прокладки рукавных линий, подачи огнетушащих веществ с разных направлений. Можно оценить эффективность существующих систем автоматического пожаротушения (спринклерных или аэрозольных) при различных сценариях, выявить «слепые» зоны, которые они не покрывают. Для таких специфических объектов, как элеватор, крайне важно смоделировать тушение зерна и зерновой пыли, где неконтролируемая подача воды может привести к увечтению, вспучиванию и обрушению конструкций. Моделирование позволяет определить оптимальные точки ввода стволов, типы огнетушащих веществ (вода, пена, инертные газы), необходимость и расположение разрывов для предотвращения распространения пожара по транспортерам. Для ремонтной мастерской, насыщенной электрооборудованием и ГСМ, можно заранее отработать тактику отключения электроэнергии и тушения разлитых горючих жидкостей. Данная виртуальная тренировка становится бесценным инструментом для подготовки команд как внутренней пожарной охраны предприятия, так и подразделений государственной противопожарной службы, которые смогут изучить объект до реального вызова [3].

Экономический эффект от внедрения цифровых двойников для противопожарного моделирования носит комплексный характер. Прямые финансовые потери от пожара на крупном агропромышленном объекте могут исчисляться сотнями миллионов рублей. Инвестиции в создание цифровой модели и проведение симуляций на порядки ниже данных сумм. Предотвращение даже одного серьезного инцидента полностью окупает проект. Косвенный экономический эффект складывается из снижения страховых премий, которые могут быть пересмотрены в сторону уменьшения при предоставлении страховой компании результатов предиктивного анализа рисков и принятых на его основе мер. Повышается общая культура безопасности на предприятии, сокращаются простои, связанные с внеплановыми проверками и устранением предписаний, выявленных уже виртуально. Наконец, оптимизация планов тушения и эвакуации минимизирует репутационные риски, связанные с гибелью людей или животных, что в современном мире является критически важным активом для любой компании [2].

Несмотря на очевидные перспективы, внедрение технологии цифровых двойников в практику обеспечения пожарной безопасности АПК сталкивается с рядом вызовов. Первый – это стоимость и сложность создания качественной модели, требующей привлечения высококвалифицированных специалистов в области BIM-моделирования, CFD-расчетов и анализа данных. Второй вызов – необходимость постоянной актуализации двойника в соответствии с изменениями на реальном объекте: перепланировкой, сменой технологии, изменением складских запасов. Без синхронизации с реальностью ценность модели быстро снижается. Третий аспект – нормативно-правовой: на данный момент в законодательстве о пожарной безопасности отсутствуют положения, регламентирующие использование цифровых двойников и признающие результаты виртуальных испытаний альтернативой некоторым натурным проверкам. Преодоление данных барьеров требует консолидированных усилий со стороны бизнеса, научного сообщества и регуляторов для разработки методических рекомендаций, образовательных программ и пилотных проектов, демонстрирующих эффективность подхода.

Таким образом, создание цифровых двойников ключевых объектов агропромышленного комплекса для противопожарного моделирования представляет собой стратегический шаг в эволюции систем безопасности. Данная технология позволяет перейти от реагирования на произошедшее событие к его глубокому анализу и предотвращению в виртуальной среде. Возможность многократного и безопасного проигрывания наихудших сценариев на сложных объектах, таких как элеватор, коровник или ремонтная мастерская, дает беспрецедентные инструменты для инженеров по безопасности, проектировщиков и пожарных. Она позволяет не только оптимизировать планы эвакуации и тактику тушения, но и влиять на проектные решения на этапе строительства или реконструкции, закладывая повышенную устойчивость к пожарным рискам в саму структуру объекта. Внедрение цифровых двойников ведет к формированию новой парадигмы, где пожарная безопасность АПК основывается не на общих нормативах, а на глубоком понимании уникальных рисков конкретного предприятия, что в конечном итоге спасает жизни, сохраняет имущество и обеспечивает устойчивость критически важного для страны сектора экономики.