機房監控系統的可視化技術應用

□徐春雷 官國飛 宋慶武

一、引言

隨著電網系統的快速發展，信息化程度不斷提高，智能電網的網絡化、數字化管理成為必然趨勢。尤其在電網機房管理系統中，系統的建設不斷擴大，機房設備投入使用日益增多，涉及范圍廣、種類多、距離遠，需要對機房不定期巡檢、突發性事故不能及時有效發現、缺乏故障的分析數據等問題越來越嚴重，因此對機房動力環境設備的管理就顯得尤為重要，機房的無人值守和高效管理是目前的發展方向，為提高機房維護和管理的安全性，建立一套“可視化、智能化”的機房監控系統對機房的高效管理和安全運營提供有力保證。

3D 技術的發展，將傳統的機房平面監控轉化為具有高度現場感的立體監控，通過可視化3D 機房場景展示，可以以任意一個視角進行查看、交互、分析。實時直觀呈現機房內部各監控設備的位置、運行狀態、實時數據信息，告警故障設備一目了然，大大提高了監控系統的信息量，降低了信息查詢和瀏覽的難度。為解決每次人工不定期巡視的難度，可對整個機房進行不定期的自動巡檢。機房運行維護人員能夠身臨其境地查看整個機房的全景視圖，清晰掌握各類設備的位置和資產信息，通過與視頻技術的結合，機房監控可以在形象的虛擬場景與真實中進行切換，利用3D 技術監控手段拓展了監控信息的時空廣度和粒度，大幅度提升機房的管理水平和效率。

二、3D 技術在機房監控系統中的應用分析

(一)3D 技術應用分析。3D 技術的核心是unity 引擎，unity 引擎可以輕松創建機房可視化互動內容的多平臺開發工具。利用3D 技術可創建模型庫、行為庫、產品庫、構建平臺、瀏覽插件、接口服務，實現與使用者間的低耦合。

圖1 3D 技術應用結構圖

1．模型庫。可采用標準建模工具單獨建模，如:3DMax作為3D 構建平臺的組件使用。3D 模型庫是構建平臺的基礎庫之一，保存場景中所有的對象模型，并實現模型對象化。

2．行為庫。描述模型的行為方式，能夠被引擎加載并渲染指定對象，可采用xml 或script 腳本定義。

3．產品庫。3D 構建的生成物。以3D 模型為基礎，結合行為方式定義，在場景中創建具體對象，共同描述或定義一個業務場景，可以在場景中定義事件和具體對象的行為動作方式，通過與具體設備資源產生關聯，作為系統運行的一部分進行發布，在3D 引擎支撐下提供場景服務。

4．構建平臺。構建平臺是3D 建模平臺的核心部分，用來構建業務場景，定義場景中的事件、角色、路徑、特性等。從模型庫中選取模型，定義業務場景，并結合模型行為組織打包成可以發布在引擎環境中的場景產品，保存到產品庫中使用。

5．瀏覽插件。3D 引擎支持瀏覽器插件，能夠把構建并保存在產品庫中的場景加載到瀏覽器中展現，支持web 事件響應、訪問web 資源。

6．接口服務。封裝可提供web 訪問的標準服務接口，使得3D 引擎能夠響應web 調用，如:實時數據展示、告警定位等。封裝3D 場景中訪問web 資源的接口，支持動態加載和訪問web 資源，如:Action、servlet 等。

在3D 技術應用在機房監控系統時，我們可以簡化具體的細節部分，轉化為更容易理解的四種結構，3D 模型庫、3D編輯器、3D 控件、3D 機房監控。

(二)3D 技術實際應用。

1．3D 技術在智能電網機房監控系統中的作用。電網機房監控系統主要是對機房內的動力環境設備(如UPS 電源、空調、配電表、蓄電池、溫濕度、水浸等)的運行狀態，以及設備運行數據、設備告警信息進行有效監控，傳統的機房監控技術采用平面圖方式、視頻技術或者是靜態的三維圖形方式進行監控。但機房內的設備種類繁多、類型復雜，普通平面機房缺乏位置感和空間感信息，具體的設備類型也不能一目了然。視頻技術受發展的局限，只能進行現場監視，不能及時了解設備實時運行數據及運行狀態，事件的確認是非常困難的，無形中降低了系統的穩定性和安全性。靜態三維技術可以滿足上述兩點要求，但在監控機房發生變化時，例如增加或者刪除一個機柜(設備)，靜態機房的弊端就顯現出來，不能及時同步真實機房的場景信息。

隨著智能電網機房監控系統的發展，對所監測的機房系統和設備的狀態具有了廣域，全景，海量，實時，準確，安全的特征，而對這些實時狀態數據的分析也變得非常重要，3D 技術可以對電網機房內的動力環境設備進行全面的監控和管理，達到機房全景可視化、設備實時監測、設備實時告警、故障精準定位、機房自動巡檢的目的。

2．3D 技術在智能電網機房監控系統中的應用。為了使3D 技術能夠完美地應用到智能電網機房監控系統中，我們將3D 技術與視頻技術結合，建立了一個動態機房承載視頻的可視化監控引擎，實現了對電網機房場景從多角度全方位實時數據展示、告警定位、視頻監控及智能巡檢，通過3D 機房編輯器對機房進行建模，并與實體設備進行關聯映射，將機房模型統一結構進行保存。通過3D 機房可視化將機房模型與采集設備實時數據匹配進行展示，根據設備運行狀態實現告警故障定位，同時集成視頻控件對機房進行遠程視頻監控。

圖2 動態機房承載視頻的可視化監控圖

(1)3D 機房建模。采用3D 可視化技術對機房場景進行建模，也被稱為虛擬仿真，通過技術手段把機房場景的一切物理存在的對象進行數據建模(地板、墻面、門、機柜、攝像頭、設備等)，以3D 方式生成并形成模型資源庫，供機房場景建模時選擇。

圖3

(2)模型與設備關聯。通過建立的機房模型與實體設備進行關聯，將設備屬性綁定在模型中，在3D 機房場景展示中可以依據綁定設備信息實時查詢設備信息及實時數據、告警狀態。

(3)3D 機房可視化展示。利用3D 可視化技術對機房場景進行不同視覺角度的全景展示，擴展了時空廣度和監控粒度。輔以形象的視覺效果，對機房內的任何設備實時數據信息、告警信息利用可視化技術進行表達，比如:溫濕度實時數據展示。在3D 機房可視化過程中通過控制3D 互動仿真虛擬人物，在3D 機房場景中進行人工巡檢或自動巡檢，代替人工巡檢操作。當有告警產生時，能夠通過3D 技術的準確分析定位當前告警的具體告警源及位置信息，為第一時間處理告警提供有力依據。

圖4

(4)3D 結合視頻技術。通過可視化機房場景的展示與視頻的有效結合，機房中的視頻模型與攝像頭實體接入通道關聯，可以對機房場景中任何一個攝像頭位置進行視頻監控，完成了虛擬場景與真實場景的結合監控，保證機房的安全運行。

三、結語

采用3D 技術可以為智能電網機房建立可視化平臺，利用這個平臺來表達及展示機房場景的一切內容信息，通過可視化機房了解當前機房的運行狀態，也可通過具體實時數據了解設備運行工況，解決了目前智能電網機房監控系統中的諸多問題，提高機房的高效管理及安全保證。3D 技術將帶來比現實世界更豐富的內容，讓人們突破感官的限制，以簡單快捷的視覺形態來體驗機房監控系統。

［1］ 于洪珍，徐立中，王慧斌．監測監控信息融合技術［M］．北京:清華大學出版社，2011，11:1

［2］ 陳峰．網絡核心機房設計與管理［M］．北京:化學工業出版社，2008

［3］ 吳亞峰等著．Unity4 3D 開發實戰詳解［M］．北京:人民郵電出版社，2013，12