数字孪生智慧粮仓3D可视化系统，应用数字孪生技术，对真实世界中的整个粮仓环境，如园区、仓库、设备等进行1：1数字化三维建模，实现对实体粮仓的精准映射，清晰完整地展现整个粮仓环境。再通过将高精确度的多维模型集合、态势感知和重构技术以及行业知识模型算法相结合，构建集监控、预警、诊断、分析一体化的智慧粮库综合管理系统，来实现针对库区粮食安全储藏的现代化管理。不但可以实现粮食仓储自动化控制的预测和决策辅助，而且通过持续的训练积累，可实现自动化的反馈控制，降低粮库的仓储保管成本，提高粮食仓储品质及效率。
1. 数字孪生粮仓3D可视化系统架构
1.1 感知层
数字孪生技术的数据基础是丰富的实时数据来源，智慧粮库建设逐步构建了传感器网络，在传统的温湿度传感器基础上，逐步引入了视频监控、光电检测、气体检测等更为先进的监测技术。同时，伴随采用气调储粮技术替代传统熏蒸技术等技术革新，原有监测传感设备也面临着技术升级和更新。智慧粮库建设的趋势是部署更多种类和数量的传感器以实现更广泛的覆盖面，从而采集更丰富的监测数据，构建更立体的传感器网络。
1.2 传输层
数字孪生技术的孪生映射基础是高实时性的数据同步。目前，智慧粮库建设逐步普及了现场的数据传输网络，同时采用了传统的工业现场总线协议和新兴的物联网相关的数据传输协议。常见协议包括 Modbus、OPC、MQTT，为数字孪生技术所需的高实时性数据同步提供广泛且可靠的数据来源。
1.3 模型层
数字孪生技术的孪生体构建基础是高精确度的多维模型集合，其中既包含传统的三维可视化模型（CAD），仿真模型（CAE），又包括预测控制模型（Model Predictive Control）。CAD 模型技术主要用于构建智慧粮库的三维可视化场景，CAE 模型技术主要用于构建粮仓内的温度场及流场可视化模型，预测控制模型技术主要用于根据感知数据进行建模，预测后续可能出现的问题，并有针对性地提供辅助决策，帮助工作人员降低故障出现概率。
1.4 应用层
应用层主要包括基于感知数据和数字孪生模型实现的具体应用，包括数据展示、分析预测、辅助决策、自动反馈控制等，这些都属于态势感知及重构技术的范畴。采用态势感知技术可以实现对感知数据的辨识、关联和整合，并且在时间上进行推断，以判断其会怎样影响未来的操作环境，最终将这些可能性信息通过可视化形式展现给智慧粮库系统的用户，为其决策提供参考。
2. 数字孪生粮仓3D可视化系统功能
数字孪生智慧粮仓3D可视化系统核心功能包括粮仓粮情测控、粮仓设备控制、其他业务功能。
2.1. 粮仓粮情测控
数字孪生智慧粮仓3D可视化系统的粮仓粮情测控板块含有粮温检测、水分检测、气体浓体检测、虫害检测、粮仓监控视频、仓内粮食数量检测、仓内气密性检测 和智能预警8 大模块。
数字孪生智慧粮仓3D可视化系统通过集成多个粮情监控系统，实时可视化展示一个或多个粮仓的粮情，如（大气）气温、粮温、仓温、仓内湿度、粮食水分、粮食质量（宜存率、达标率）、仓库容量比等；还可根据历史数据形成监控数据态势图、云图等，使用户对粮仓粮情状况一目了然。
同时在三维场景中实时调取粮仓园区及仓库内部情况的视频监控，从而加强对园区内重点区域的监查和防护，为保障粮仓安全、全面掌控粮食状态提供有效保障。系统还可实现摄像头分布查看、摄像头工况显示、摄像头根据参数显示其可视视锥、整体或区域摄像头盲区展示、单个摄像头实时视频调取及多摄像头视频墙查看等。
数字孪生智慧粮仓3D可视化系统系统可通过接口衔接各类传感器（温度、湿度、虫害等）；当系统接到传感器报警数据后，将自动预警并高亮或用其他颜色标注出报警位置，同时在系统中用声音提醒用户，响应迅速，安全可靠。同时系统可根据不同类型告警，显示相应预案。以火灾告警为例，系统发出告警信息的同时，在场景中标出火灾发生及消防设施的位置，展示救援及逃生路线。
2.2. 粮仓设备控制
数字孪生智慧粮仓3D可视化系统的粮仓设备控制板块含有智能通风、智能空调控温、仓内环流均温、氮气气调、环流熏蒸、照明控制和其他设备控制 7 大模块。
根据粮仓内实时的温度、湿度、虫灾的状态，在数字孪生智慧粮仓3D可视化系统中启动/关闭各种智能保粮系统，且可视化展示粮仓的门窗、空调、通风设施、熏蒸设施的实时性开合，实现降温通风、排积热通风、保水通风、自然通风等不同目的作业，让用户直观了解保粮的状态及在系统中实现一站式智能粮仓设备控制操作。
同时根据实时能耗监控数据，在整体场景中综合展示通风、熏蒸、照明等各项耗电情况，包括分类统计面板、分区统计面板等；分项详细展示以上各子项能耗情况。为粮仓安全用电、绿色低碳、环保发展提供指导；强化对粮仓园区及仓库内部能耗情况监控及管理；加强对园区的用电监查。
2.3. 其他业务功能
数字孪生智慧粮仓3D可视化系统的其他业务功能板块含有出入库系统、业务管理系统、库区安防巡更系统、品质溯源系统及根据用户需求定制的其他业务功能模块。
数字粮仓3D可视化系统集成粮食出入库作业系统及业务管理系统，在三维可视化环境中展示出入库的车辆信息及车辆位置，还可以展示车上粮食的重量、种类、入库仓号、该车粮食扦样的结果等信息；实现粮食出库、入库业务全流程、财务结算、质检统计、品质溯源等标准化、实时化、智能化管控、规范流程、规避风险。
库区安防巡更系统包括rfid信息绑定、任务发放更新、巡检情况记录等功能，使得巡检变得简单、清晰、准确。可直接追溯到每个人的任务与责任，使管理的行为都能以数据的方式在智慧粮库云管理平台中自动记录、备案。
数字孪生粮仓3D可视化系统可以简化粮食存储管理过程，保障粮食的安全，减少人力提高效率，对于推进粮食现代化具有非常重要的意义。
