Совместный проект мелиораторов Татарстана и «ФНЦ ВНИИГиМ им. А. Н. Костякова» по созданию цифрового двойника управления водопользованием представлен на Международном научно-практическом форуме «Водосб

2 июля 2025 года на Международном научно-практическом форуме «Водосбережение в АПК», прошедшем в Волгограде на базе Научно-исследовательского института орошаемого земледелия (филиала ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова») в рамках выставки «Всероссийский День поля — 2025» были презентованы научные достижения и публикации мелиораторов Татарстана по разработке и внедрению инновационных технологий возделывания сельхозкультур на орошении, управлению генетическими ресурсами зерновых, а так же по разработке и внедрению современной ирригационной техники для полива.

Особый интерес участников форума вызвал совместный проект мелиораторов Татарстана и «ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова» по созданию цифрового двойника управления водопользованием.

Проект реализуется под научным руководством Руководителя научного направления ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова» д.т.н., профессора Людмилы Кирейчевой в сотрудничестве со специалистами ФГБУ «Управление «Приволжскмеливодхоз» под руководством д.с.-х.н. Марса Хисматуллина. Практическая апробация проводится на Лаишевской оросительной системе ФГБУ «Управление «Приволжскмеливодхоз».

С докладом о ходе реализации проекта по созданию цифрового двойника управления водопользованием на межхозяйственной оросительной системе выступил Дмитрий Рогачёв, к.т.н., ведущий научный сотрудник отдела природоохранных и информационных технологий ФГБНУ «ФНЦ ВНИИГиМ им. А.Н. Костякова».

В рамках совместного проекта разработана концептуальная структура цифрового двойника (ЦД), включающая 12 функциональных моделей, в том числе: водораспределения, технического состояния инфраструктуры, взаимодействия с пользователями, интеллектуальной поддержки принятия решений, экологического мониторинга и управления рисками. Центральное звено — математическая модель оптимизации водораспределения и технической эксплуатации.

Для подсистемы мониторинга технического состояния оросительных систем используются современные технические решения, включая беспилотные надводные аппараты «МОРФ-1» (руководитель группы разработчиков устройства — Андрей Кульчев), предназначенные для работы в мелководных, заросших и труднодоступных каналах. Устройства обеспечивают автономный и высокоточный мониторинг глубины, рельефа дна, заиления, зарастания и повреждений гидротехнических сооружений. Полученные данные интегрируются в цифровую модель оросительной системы, повышая точность анализа, оптимизацию водораспределения и эффективность планирования восстановительных мероприятий. В рамках реализации проекта в ходе разработки беспилотного аппарата подана заявка на изобретение в Роспатент. Прототип беспилотного устройства будет представлен в Республике Татарстан на Международной агропромышленной выставке «АГРОВОЛГА 2025».

В качестве технологической платформы разработки ЦД используется отечественное ПО на базе «1С-Предприятие». Для аналитической обработки данных и моделирования применяются методы искусственного интеллекта, включая эволюционно-генетические алгоритмы (на базе библиотек DEAP, TensorFlow, Keras). Для управления беспилотными аппаратами планируется использовать аппаратное устройство для управления (Патент РФ по заявке № 202412004, МПК G06N 3/08 «Устройство для управления обучением нейронной сети с генетическим алгоритмом № 202412004: заявл. 17.07.2024: опубл.» / Д. А. Рогачев, Л. В. Кирейчева и др.; заявитель Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный научный центр гидротехники и мелиорации имени А. Н. Костякова»)

Ключевые показатели эффективности проекта:

• сокращение непроизводительных затрат поливной воды на 8–12%;

• повышение эффективности эксплуатационных мероприятий на 10–14% в условиях ограниченного финансирования;

• снижение потерь воды по результатам численного моделирования — до 85 тыс. м³/в год

• сокращение времени решения задач оптимизации за счет модификации алгоритмов ИИ.

Реализация цифрового двойника позволяет перейти к превентивному, адаптивному и ресурсосберегающему управлению водными ресурсами в мелиоративных системах, что особенно актуально в условиях климатических вызовов и дефицита воды.