Проект представляет собой разработку специализированной программной платформы для проектирования электрических сетей на основе цифрового двойника территории с применением BIM/GIS-технологий, трёхмерного моделирования и автоматизированных инженерных расчётов. Основная идея проекта заключается в создании единой цифровой среды, в которой реальная территория преобразуется в её пространственную цифровую модель, а проектируемая электрическая сеть формируется непосредственно внутри этой модели. В отличие от традиционного подхода, при котором карта, чертежи, расчётные программы, нормативная документация и различные исходные данные используются раздельно, предлагаемая система объединяет их в единую взаимосвязанную модель, позволяющую одновременно учитывать геометрию территории, рельеф, существующие объекты, параметры электрической сети и результаты инженерных расчётов.

Основой системы является формирование цифрового двойника выбранного участка территории на базе картографических, геодезических и пространственных данных. В цифровую среду могут быть перенесены рельеф местности, высотные отметки, здания и сооружения, автомобильные и железные дороги, водные объекты, лесные массивы, существующие инженерные коммуникации, электрические сети и другие объекты, способные влиять на проектирование. В результате пользователь получает не просто карту или спутниковое изображение, а пространственную трёхмерную модель реальной территории, в которой каждый значимый объект обладает координатами, высотой, геометрией и набором дополнительных характеристик. Это позволяет выполнять проектирование непосредственно в условиях, максимально приближенных к реальным, учитывая не только плановое положение объектов, но и их высотное расположение.

Внутри сформированной цифровой территории пользователь получает возможность создавать проект электрической сети с использованием параметрических BIM-объектов. В библиотеку системы могут входить различные типы опор, траверсы, изоляторы, провода, грозозащитные тросы, линейная арматура, фундаменты, укосы, оттяжки, заземляющие устройства, трансформаторные подстанции и другое оборудование. Каждый элемент представляет собой не только трёхмерную геометрическую модель, но и полноценный инженерный объект, содержащий соответствующие технические характеристики. Например, для опоры могут учитываться тип, высота, материал, допустимые нагрузки, расчётный изгибающий момент, глубина установки и характеристики фундамента, а для провода — марка, сечение, диаметр, масса, механические характеристики, допустимое натяжение и температурные параметры.

Проектирование воздушной линии электропередачи осуществляется непосредственно в трёхмерной среде. Инженер выбирает необходимый тип опоры, устанавливает её в заданной точке территории, задаёт или выбирает конструктивные параметры, после чего аналогичным образом размещает следующие опоры и соединяет их выбранным проводом. При этом система автоматически определяет координаты объектов, отметки земли, длину и пространственную геометрию пролётов, перепады высот и другие параметры. При изменении положения любой опоры или характеристик провода взаимосвязанные элементы проекта автоматически перестраиваются, что позволяет отказаться от многократного ручного внесения изменений в различные части проектной документации.

Одной из ключевых функций платформы является автоматизированный инженерный расчёт электрической сети. Для каждого пролёта система должна учитывать длину, перепад высот, характеристики выбранного провода, температуру окружающей среды, собственный вес провода, ветровые и гололёдные нагрузки и другие расчётные факторы. На основании этих данных определяется пространственное положение провода, его натяжение и провес в различных расчётных условиях. При изменении температуры, длины пролёта, высоты опор, марки провода или других параметров расчёт выполняется повторно, а результаты автоматически отображаются в цифровой модели. Таким образом, трёхмерная геометрия проекта становится непосредственно связанной с его расчётной частью.

Отдельное направление системы связано с расчётом механической нагрузки на опоры и их конструктивные элементы. Нагрузки от проводов, ветра, гололёда и других воздействий передаются в расчётную модель опоры, после чего определяется её фактическое напряжённое состояние и соответствие допустимым параметрам. В зависимости от полученных результатов система сможет определить, подходит ли выбранная опора для конкретного пролёта и условий эксплуатации. При превышении допустимой нагрузки пользователь получает соответствующее предупреждение и может изменить тип опоры, уменьшить длину пролёта, выбрать другой провод или предусмотреть дополнительные конструктивные элементы, например укос или оттяжку. В дальнейшем данный механизм может быть расширен до автоматического подбора оптимального конструктивного решения.

Особое внимание в проекте уделяется автоматической проверке нормативных требований. В программную платформу предполагается интегрировать нормативную базу, содержащую требования ПУЭ, СП, ГОСТ и других документов, относящиеся к проектированию и эксплуатации электрических сетей. Система сможет автоматически контролировать минимальные расстояния от проводов и других элементов электрической сети до земли, зданий, сооружений, автомобильных и железных дорог, существующих линий электропередачи, инженерных коммуникаций и других объектов. При обнаружении несоответствия пользователь будет получать не просто сообщение об ошибке, а конкретную информацию о фактическом и требуемом расстоянии, величине отклонения и нормативном основании проверки. Это позволит использовать платформу не только как средство визуального проектирования, но и как инструмент автоматизированного контроля проектных решений.

Особую роль играет цифровая модель рельефа, поскольку при проектировании воздушных линий важно учитывать не только горизонтальное расстояние между опорами, но и реальные высотные отметки местности. Каждая точка цифровой территории характеризуется координатами X, Y и Z, благодаря чему система способна учитывать перепады высот, склоны, возвышенности и понижения рельефа. При размещении опоры программа определяет отметку поверхности земли в соответствующей точке, учитывает высоту самой опоры и глубину её установки, а затем определяет фактическое положение точки подвеса провода. Это позволяет рассчитывать реальные пространственные габариты линии и автоматически выявлять потенциально опасные участки.

Перспективным направлением развития платформы является применение методов искусственного интеллекта и алгоритмов оптимизации. После накопления необходимой базы данных система сможет не только проверять решения, предложенные инженером, но и самостоятельно формировать несколько вариантов трассировки электрической сети с учётом рельефа, существующих объектов, нормативных ограничений, количества опор, длины линии, стоимости оборудования и требований к надёжности. Пользователь сможет задать начальную и конечную точки линии, после чего система предложит несколько допустимых вариантов размещения опор и прокладки линии, сравнит их по заданным критериям и определит наиболее рациональное решение. При этом окончательное решение остаётся за инженером, а программная система выступает инструментом автоматизированного анализа и оптимизации.

В дальнейшем цифровой двойник может использоваться не только на стадии проектирования, но и на протяжении всего жизненного цикла электрической сети. В созданную модель могут интегрироваться данные обследований, датчиков, метеорологических систем, интеллектуальных приборов учёта, устройств релейной защиты и автоматики, беспилотных летательных аппаратов и других источников. Это позволит поддерживать цифровую модель в актуальном состоянии и использовать её для технического обслуживания, диагностики, реконструкции и анализа состояния электрической инфраструктуры. Таким образом, разрабатываемая платформа может постепенно перейти от инструмента проектирования к полноценной системе управления цифровым двойником электрической сети.

Ключевой особенностью проекта является объединение геоинформационной, BIM, расчётной и нормативной составляющих в единой программной среде. Изменение одного элемента цифровой модели автоматически отражается на связанных объектах и инициирует необходимые перерасчёты. Например, при перемещении опоры изменяется длина пролёта, после чего автоматически пересчитываются провес и натяжение провода, нагрузки на опору и фундамент, пространственные расстояния до окружающих объектов и результаты нормативной проверки. Таким образом, инженер получает возможность видеть не только внешний вид проектируемой электрической сети, но и её фактическое расчётное состояние непосредственно в процессе проектирования.

В результате реализации проекта планируется создать интеллектуальную трёхмерную среду, в которой инженер сможет формировать электрическую сеть непосредственно внутри цифровой копии реальной территории, получать автоматические инженерные расчёты, контролировать соответствие проектных решений нормативным требованиям и выбирать оптимальные технические решения. Это позволит сократить время выполнения проектных работ, уменьшить количество ручных операций и вероятность проектных ошибок, повысить наглядность инженерных решений и создать основу для дальнейшего перехода к цифровому управлению жизненным циклом электрических сетей.

На страницу проекта