三維可視化數據中心機房監控管理系統

前言

IDC（Internet Data Center，指互聯網數據中心）行業有這樣一句操做效率的名言："你沒法控制沒有通過測量的事物。"言外之意：要想減小能源浪費狀況就必須從最基本的測量開始。但若是沒法得知能源都用到了什麼地方的話，管理人員就沒法知悉將重點放哪。

本文介紹經過 HT 打造一個完整的三維數據中心可視化系統。在實現傳統的數據中心監控可視化的功能外，添加了極具圖撲特點的設計元素，將中國的水墨畫融合進了平時枯燥的運維監控系統中，爲枯燥的場景增添了一抹獨特的節奏與氣韻。

系統分析

宏觀到微觀，逐級下鑽

利用三維虛擬仿真技術對三維地球進行立體全景展現，經過採用 HT 的球體模型加以匹配地理環球貼圖來實現該效果。並可經過接入各個數據中心的經緯度信息自動生成座標點的位置，直觀展現分佈在全球各地的數據中心。雖然 HT 也整合了開源 Cesuim 的方案實現 GIS 的功能，該方式徹底沒必要採用 WebGIS 相關功能模塊，而是經過簡單的三角函數進行球體座標算法運算來實現預期效果，相比之下采用該方案來實現會更加輕量快捷，甚至不須要建模的介入就能夠完成，極大下降了實施成本和週期。

雖然沒法經過 LOD 動態加載出地圖細節，但場景交互設計還可以更加自由發揮出各類視覺效果，例如經過交互、切換場景等實現逐級下鑽，實現了從地球-區域-園區-機房-機櫃設備的逐級下鑽的功能，場景過分順滑天然。

經過點擊對應區域，逐層下鑽到數據中心的園區外景。總體場景採用了輕量化建模的方式，對數據中心所在園區、樓宇樣貌進行高精度建模還原，支持 360 度觀察虛擬園區，經過 HT 自帶交互，便可實現鼠標的旋轉、平移、拉近拉遠操做，同時也實現了觸屏設備的單指旋轉、雙指縮放、三指平移操做沒必要再爲跨平臺的不一樣交互模式而煩惱。

這是個問答小模塊

—— 不少未作過可視化項目的會有疑問？

一、如何完成這樣一個園區的三維建模？

常規狀況下可經過提供衛星雲圖、效果圖、鳥瞰圖、CAD圖、現場照片等資料，由設計師進行輕量化建模。

二、目前手頭有 BIM 的模型信息，是否可以直接用於這個場景的展現？

BIM 模型除了包含基本模型形狀外，還包含了大量業務和層次結構信息，因此通常 BIM 文件都很是大，幾百 MB 到上 GB 的都有，這對於採用全部展現內容都是實時加載的 Web 即是最大的困難點。雖然 HT 也提供了讀取 BIM IFC 格式的內容，經過動態加載部分信息再在 Web 上進行實時渲染展現，可是在實際的項目執行過程當中，還須要考慮各方因素，須要具體分析可否直接使用。大多數BIM都是工程使用，主要以呈現工程細節爲主，在美觀效果上仍是從新建模能達到更好的效果。

三、除了人工建模，是否還有其它方式？

目前能夠經過無人機航拍生成傾斜攝影模型，再經過 GIS 方案展現出來。固然航拍的方式通常風格比較固定，該是什麼樣，拍出來不會有太大差距，如遇到一些老舊廠區，跟以前頁面效果可能格格不入，包括 BIM 的方式，也大部分是比較醜的，因此輕量化從新建模的方式，設計師就有「設計」的發揮空間，創造更多美學上的都關係，如這個有山有水的園區，一眼必是「中國造」的。

動力監控可視化

IDC 能耗與管控系統做爲一個大型總體的數據中心展現系統，在宏觀使用場景下，將會更加關注總體數據。經過對接區域內的數據中心數量信息、能耗狀況、節能信息、節能同比等，最大限度的幫助決策者觀察到各種的對象，爲決策者貼心打造數據智能決策平臺。

同時做爲一個監控系統，預警、告警不可少。對接感知網絡數據，經過事件列表展現後臺實時推送的數據信息，實現顯示數據實時感知，設定預警閥值實現數據監測預警，有效監控監測數據業務數據運行態勢。 PUE （Power Usage Effectiveness），做爲評價數據中心能源效率的指標，經過數據面板直觀展現。

資產管理可視化

資產可視化模塊將會隨着層級關係的遞進查看不一樣下鑽層級的資產情況。資產管理模塊具有全生命週期管理功能，經過後臺數據接口實現了自動上下架，無需人工手動操做，以接口數據來保證展現內容的準確性，最終集成了平臺上的全部設施設備。經過 3D 視圖進行關鍵信息查看，如虛擬機、系統進程、磁盤空間佔用以及其餘實時的數據監控。可呈現資產的信息，包括但不限於設備類型、型號、採購及上架日期、位置、維保等信息，並自動刷新設備現有位置信息。

模塊中支持對場景內的設備進行模糊查找和定位，鏡頭自動移動到定位設備的當前位置，點擊便可彈出相關設備信息，輔助運維管理人員快速查找所需的設備。知足不一樣類型資產的運維管理特性，確保資產信息完整無誤且有據可循。

容量管理可視化

可視化不只僅能將肉眼所見的對象用圖像描繪出來，也能將設備的信息狀態形式表達出來。經過機位、U位、承重、功耗等各類可視化圖表，機房運維人員將更加清晰的掌握當前的容量狀況，如當前機房的電力負載、機櫃剩餘空間、機房各區域承重狀況以及存儲的容量狀況，均可以形象直觀的表達出來，有效管理機房的容量資源，讓機房的各種資源負載倍加均衡。

容量可視化管理功能還支持經過空間搜索功能，對於已用空間和可用空間進行精確統計和展示。協助人員迅速找到合適新增設備的上架空間，精肯定位所需空間。主要功能介紹以下：

• 可視化機位：透視當前數據中心環境中，已使用機位數量與剩餘機位數量狀況。
• 可視化U位：透視每一個機櫃的U位使用狀況。
• 可視化承重：透視每一個機櫃的承重負荷狀況。
• 可視化功耗：透視每一個機櫃的總功耗狀況，進而瞭解機房的能耗分佈狀況。

當與監控可視化相結合時，便實現了與動環監控系統的PDU（Power Distribution Unit，電源分配單元）監控集成，機櫃實時功率分佈統計和機房PUE（Power Usage Effectiveness）的展現。能按不一樣區域查看能耗的用量，如樓層、房間、機櫃進行查找和統計。運維人員再也不須要經過原始數據去推理創建心理形象，而是直接用感官快速理解狀況。

管線可視化

管線可視化內容一般分爲網絡鏈路可視化、暖通管道可視化、電氣線路可視化等管線類型的可視化展現。若是使用傳統的人工建模方式，一般成本費用較高、實施週期較長，且搭建出來的可視化內容在場景中的使用意義不大，而且可視化的方向在於監管業務數據，而非真實意義上的管線排布。

所以 HT 推出基於管線可視化的獨特算法用於生成設備與設備之間相連的管線生成，包括網絡接口、暖通管線（水冷空調、水塔、冷水機組、冷卻泵、恆溼機）人工建模或數據生成）、電氣管線（變壓器、配電箱、電池組、電池櫃、電力監控通信櫃、開關櫃、主控櫃）等鏈路可視化功能。系統可與網絡線路、電氣、暖通自控系統進行數據對接，經過算法自動排布生成管線，以可視化及動畫形式展示設備的運行狀態和鏈接狀態，所以鏈接關係和鏈路走向都能讓運維人員瞭然於目。

動環監控可視化

3D 空間內展示了對整個數據中心動環資源實時的管理與監控（包括UPS、自動旁路、空調送風等狀態），對設備資源進行狀態查詢、參數監測、預警告警等智能監測功能。以壓縮機、冷凝器、列頭櫃各回路參數（電壓、電流、功率因數）等設備爲主要監測，監視設備開關狀態以及設備參數變化的記錄和報警處理。

（1）UPS 監控

監測設備的參數和狀態，參數包括輸入輸出電壓、電流、功率、蓄電池組的電壓、溫度等；狀態包括整流器、逆變器、電池、負載等部件的狀態，顯示和記錄各參數的變化曲線，並對各種報警狀態進行記錄和報警處理。可實現機櫃實時功率分佈統計並按不一樣區域（樓層、房間、機櫃）查看和統計設備能耗的用量。

（2）三維熱力雲圖

經過對接數據中心內的物聯網設備（溫溼度傳感器），獲取到場景中的溫度點位信息，渲染出三維的熱力雲圖效果。目前不少數據中心已經垂直安裝使用了低中高垂直方向的傳感器，傳統的熱力雲圖是將將渲染出來的圖片貼合到平面地板上，使用三維的熱力雲圖，能夠帶來更直觀的視覺體驗，能夠更快定位每一個機櫃上的設備發熱狀況。

（3）氣流感知模擬

依照溫溼度傳感器傳達的數據，造成實時氣流組織分佈圖 CFD （Computational Fluid Dynamics），使其清晰地看到機房內冷熱氣流流向和分佈狀況。

（4）節能監控

當前，下降製冷系統的能耗是數據中心規劃建設的基本準則，且影響着數據中心建設效益。採用可視化節能策略，利用系統提供的智能算法，計算當前設備和環境溫度,自動給出各個製冷設備的最佳功率。優化數據中心空調氣流，達到下降能耗，有效製冷的科學應用。

實時統計整年節能電量以及節能收益狀況。

（5）門禁監控

三維可視化在門禁監控層面主要是與視頻安防監控系統及門禁系統進行集成，能展現全部視頻安防監控點和門禁的位置，能查看人員歷史進出信息、攝像頭實時視頻，對於故障和預警的設備還能夠清楚直觀的在場景中展現出來。其中對於視頻流監控 HTML5 原生僅支持 MP四、OGG等，並不能支持目前實時視頻流的 RTSP 等視頻的播放，常見的解決方式是可經過轉碼服務來實如今網頁上播放視頻。同時視門禁監控還能夠支持人臉識別（識別錯誤抓拍記錄）進出、刷卡進出（非法刷卡抓拍記錄）乃至新興的視頻融合技術（採用貼圖+算法處理不規則形狀、視頻校訂、色彩校訂的方式實現），以此來達到場景中虛實結合一體化監控的效果。

（6）預警告警

系統內具備完善的故障預警告警、事件自診斷、分析等功能，對於超過性能閾值的性能指標系統，可以進行故障告警或預警並通知相應的運維管理人員，並作到保存歷史信息和報警事件。 

動環監控系統目的是爲了將上述各自獨立又或部分關聯的設備監控起來，實現了機房設備的集中統一管理。

總結

圖撲軟件（Hightopo）的數據中心 3D 可視化系統將多種複雜的管理系統信息彙集在虛擬仿真環境下，以人類最直觀的理解形式展示，大幅度提高了信息交互和操控的效率，減小時間損耗和信息的浪費，保證信息的及時性和準確性。

繼而實現了數據中心端到端的 IT 可視化，強化 IT 管制手段和管理水平，包括縮短響應時間加速排障，提高資源利用率和運營效率過程，最終完成對數據中心高效綠色智能化運營。由此爲數據中心科學決策有效管理打下夯實的基礎。

您能夠至圖撲軟件官網查看更多案例及效果：https://www.hightopo.com/demos/index.html