钢铁原料仓数字孪生系统利用虚拟现实、数据采集及数字孪生等技术，对原料仓的物理实体全要素（仓库建筑物、货物、机械设备、控制管理设施与周边设备）进行1:1数字化建模，再集成融合现有的多源异构数据，可实现真实原料仓在虚拟空间的精准映射，进而实现预警报警、虚实映射、库存盘点、设备监控、视频监控、环境监测、质量监测和安全监控等功能，达成信息管理集中化、监控内容可视化、信息获取及时化的目标，让管理者能够全面、准确地反映原料仓的运行状态，提供决策支持，从而提高原料仓的管理效率和运营水平。
1. 钢铁原料仓数字孪生系统架构
钢铁原料仓数字孪生系统综合考虑项目建设目标和功能需求，以软、硬件设备与网络环境为依托，以数据库、动态模型库建设为基础，以钢铁原料仓数字孪生系统所需的功能为开发核心，将系统的总体功能结构划分为物理实体层、孪生数据层、开发引擎层、应用功能层四大层次。
1.1 物理实体层
物理实体层是钢铁原料仓数字孪生系统的基础，它作为钢铁原料仓的主体部分，主要涵盖室外料仓、储煤料场、储矿料场、球团料场、料场堆取料机、人员、材料车以及各个辅助处理单元等功能部件。这些部件有机地结合在一起，共同实现了钢铁原料仓在原料仓储、原料处理以及原料运输等方面的生产活动。
1.2 孪生数据层
孪生数据层是钢铁原料仓数字孪生系统的核心，它负责接收、存储、处理和分析来自物理实体层的各种数据。孪生数据由信息管理系统、生产实时数据以及数字模型共同组成。其中，数字模型乃是对钢铁原料仓对象实体进行三维模型制作而成，它真实地反映了钢铁原料仓实体的几何等物理特征。生产数据则由生产设备实体产生，将生产数据与数字模型进行有机融合，进而形成孪生数据。孪生数据是对生产现场的数字化重构，其目的在于在虚拟的数字空间中联动实体空间的生产活动，涵盖实体的形状、位置、动作以及它们之间的相互关系。孪生模型层主要负责实现钢铁原料仓生产活动在数字空间内的虚拟再现、分析、优化以及决策等功能。
1.3 引擎开发层
引擎开发层钢铁原料仓数字孪生系统的关键技术支撑，在对数据进行采集、分析和处理后得到有效数据，将其与钢铁原料仓三维孪生场景相结合。采用场站图纸、现场实拍、激光扫描、倾斜摄影等手段获取基础的图纸、点云和影像图，再结合 3ds Max 软件对场站模型进行精细化制作。利用 Unity3d 对场站精细化三维模型与各类生产数据进行开发，从而实现生产过程孪生、生产数据孪生、管理数据汇总以及实时同步报警的联动。
1.4 应用功能层
应用功能是钢铁原料仓数字孪生系统的最终体现，它面向用户，借助孪生数据在虚拟空间中进行生产实时联动，达成多角度的三维实时监控。同时，利用虚实交互过程中大量的孪生数据来实现生产过程优化决策。实现虚实映射、安全预警、库存盘点、设备监控、视频监控、环境监测、质量监测和安全监控等功能。为企业管理者提供了全面、准确的原料仓管理功能，帮助企业实现智能化管理。
2. 钢铁原料仓数字孪生系统功能
钢铁原料仓数字孪生系统主要涵盖报警中心模块、虚实映射模块、库存盘点模块、设备监控模块、视频监控模块、环境监测模块、质量监测模块和安全监控模块等8大功能模块，同时系统具备用户权限分配和账号管理的功能，提供管理员和巡检员两种角色可供用户选择。此外在对系统进行操作时，数字孪生场景提供三维可视化基础的可交互功能包括视角切换、场站漫游、键鼠操作、信息管理等，并可以和八大模块进行切换。
2.1 通用功能模块
通用功能模块满足用户在系统内正常的旋转、缩放、快速定位、视角转换、选择选中、鼠标事件等三维虚拟场景交互功能。
本功能中主要完成四个子功能的设计，分别是视角控制、漫游控制、鼠标控制、模型事件。
2.2 三维孪生场景分层管理
三维孪生场景分层管理通过图层的形式对库存盘点、设备监控、视频监控、环境监测、质量监测和安全监控六类数据进行分类管理。系统默认状态下会全部显示这些数据，为用户提供全面的原料仓信息。然而，当用户需要重点关注某一类特定信息时，可以通过简单的取消勾选或勾选操作来进行图层的切换，从而突出显示所需的数据，隐藏其他无关信息，以便更集中地进行分析和决策。
2.3 报警中心模块
报警中心作为系统的首要监控提示内容，集中展示了来自各个子模块的报警信息。它通过二维和三维两种方式对库存盘点、设备监控、环境监测、质量监测和安全监控这五个关键模块的报警情况进行统计和分析，为用户提供全面、及时的报警信息，以便用户能够迅速采取相应的措施，确保钢铁原料仓的安全、稳定运行。
2.4 虚实映射模块
虚实映射模块1:1还原三维实景、设备动态组件，接入后台生产数据，将实际生产过程中设备的位置、角度、动作；物料的生成的类别、位置以及外形信息同态孪生，实时显示在场景中。
2.5 库存盘点模块
库存盘点模块结合现场各类原材料的储量数据，在二维界面和三维场景上分别实现不同的管理和监控功能。在二维界面进行储量统计，在三维场景上进行储量监控以及预报警提醒。
2.6 设备监控模块
设备监控模块针对场站室内外重点工作设备的信息进行分别展示，确保设备的稳定运行和及时维护。
2.7 视频监控模块
钢铁原料仓数字孪生系统的视频监控功能为企业提供了全面、实时的监控手段，确保原料仓的安全、高效运行。该功能主要通过接入现场实时监控的点位以及画面信息，以二维面板和三维点选的方式供用户选择使用。
2.8 环境监测模块
环境是正常生产的红线，钢铁原料仓数字孪生系统中对温度、湿度、粉尘、噪音、气体等环境五大系统数据进行同步展示，为企业提供全面、实时的环境信息。
2.9 质量监测模块
质量监控模块围绕料场堆放的各类原材料，主要提供料场堆放的各类原材料的正确性，检测值以及工作性能等数据，便于实时监测当前原材料程的品质管控。
2.10 安全监控模块
安全监控模块通过对现场门禁出入统计数据、车辆及人员的定位数据进行整合，并结合预警区域监控装置，在三维场景中实时反馈门禁、人员和车辆的报警情况，为企业提供全面、高效的安全管理手段。
钢铁原料仓数字孪生系统通过报警中心模块、虚实映射模块、库存盘点模块、设备监控模块、视频监控模块、环境监测模块、质量监测模块和安全监控模块等8大功能模块，让企业管理者可以实时了解原料仓的运行情况，及时发现问题并采取措施进行处理。
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