一种地县一体化3D动环监控系统的制作方法

一种地县一体化3d动环监控系统
技术领域
1.本发明涉及电力动环监控和软件管理系统技术领域，尤其是一种地县一体化3d动环监控系统。


背景技术：

2.随着电力自动化业务系统的演变，自动化业务架构越来越复杂，机房里动环监控的硬件设备数量也越来越多，管理难度越来越大，传统的二维拓扑已经难以满足我们运维的实际需求，纸质二维图管理也存在难以维护、难变更、难查找等问题，难以实现图形可视化。
3.动环监控系统规划改造、设备检修、隐患消缺等缺乏数据与技术手段支撑，信息、数据碎片化，空间位置、设备、动环、安防、视频等子系统之间彼此孤立。电力机房在电力物联网无法实现对设备运行状态的感知、预警及状态综合评价，不能确保设备隐患的全过程可视化、运维智能化管理，在提升设备的智能管控和人工智能等方面没有进展，影响运维效率。传统的动环监控管理模式已经无法适应和满足新的标准和要求，地级与县级各自独立，没有关联。


技术实现要素：

4.为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出了一种地县一体化3d动环监控系统。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种地县一体化3d动环监控系统，包括设置在地级区域的监控系统服务器以及设置在县级区域的3d动环监控系统，所述监控系统服务器与3d动环监控系统通信连接；所述3d动环监控系统包括环境可视化模块，资产可视化模块、容量可视化模块、网络可视化模块以及消防可视化模块；
7.所述环境可视化模块：用于通过3d可视化技术实现对机房内环境状态、机柜的运行状态、不间断电源和配电柜的主要参数进行监控，获得各项实时数据，提高监控管理水平；
8.所述资产可视化模块：用于通过3d可视化技术实现对所有设施设备资产配置信息的可视化管理，直观呈现在管理平台界面中；
9.所述容量可视化模块：用于展示机房内容量的整体情况，同时支持机位或者u位的预占用管理，提高空间资源的利用率和规划能力；
10.所述网络可视化模块：用于展现机房内所有it设备的物理或者逻辑连接关系，通过3d可视化技术呈现，并且可以通过系统对链路、设备进行搜索和模糊查找；
11.所述消防可视化模块：用于展示各个重要机柜及配电柜的消防告警情况及现状，并能够通过机柜内实时温度告警；
12.且包含一自动灭火装置，检测到监测数据异常时自动触发进行灭火。
13.所述环境可视化模块中的环境状态包括温湿度监控，温度场监控、漏水监控、气流可视化监控、烟感监控；其中：
14.所述温湿度监控：机房内设置有若干温湿度传感器，根据各温湿度传感器采集的实时数据直观显示在环境可视化模块中；
15.所述温度场监控：环境可视化模块内含有温度云图模块，将温度传感器回传的数据形成3d温度云图，直观显示温度分布情况；
16.所述漏水监控：机房内设有水侵探测器，用于定位漏水位置和漏水线长度，并发出警报回传漏水定位坐标；
17.所述气流可视化监控：根据机房内设置的温湿度传感器回传的数据形成动态的气流组织分布图，显示机房内冷热气流的分布和走向；
18.所述烟感监控：机房内设有若干烟雾感应器，实时检测机房内各烟雾感应器监测范围内的烟雾监控告警信息，任一烟雾感应器检测到烟雾时及时报警并回传烟雾感应器的具体坐标。
19.所述环境可视化模块中机柜的运行状态主要包括：机柜的供电电压数据、电流数据、有功功率数据、无功功率数据、温湿度数据。
20.所述环境可视化模块中：
21.所述不间断电源的主要参数包括：不间断电源的电压数据、电流数据、输入频率数据、输出频率数据、有功功率数据、功率因素数据；
22.所述配电柜主要参数包括：配电柜的三相电压数据、三相电流数据、频率数据、有功功率数据、无功功率数据、视在功率数据、功率因素数据。
23.所述容量可视化模块包括：机柜位置可视化单元，机柜空间可视化单元，设备位置推荐单元，空间预占用单元，功耗可视化单元，承重统计可视化单元；其中：
24.所述机柜位置可视化单元：用于在3d动环监控系统中标识机柜里已占用的机柜位置和尚未占用的机柜位置，并对已占用的u位进行具体标识；
25.所述机柜空间可视化单元：用于使用不同颜色区分相关机位的u位使用情况；
26.所述设备位置推荐单元：用于输入设备尺寸、称重等限制条件，根据限制条件计算合适的空余位置，并将计算出的空余位置具体坐标推送给管理人员；
27.所述空间预占用单元：用于提前进行机位和u位的预占用，对被占用的位置会用特殊模块进行区分，提前锁定被预占用的位置；
28.所述功耗可视化单元：用于与环境可视化模块结合，实现与动环监控系统的能源消耗监控集成，实现机柜实时功率分布统计和机房能源消耗展示；
29.所述承重统计可视化单元：用于在3d动环监控系统中用柱状图展现。
30.所述消防可视化模块连接所述环境可视化模块中的温湿度传感器和烟雾感应器，根据温湿度传感器和烟雾感应器采集的实时数据与预设好的阈值进行对比，当采集的实时数据超过阈值时在3d动环监控系统中进行告警；
31.所述自动灭火模块连接所述环境可视化模块中的温湿度传感器和烟雾感应器，对应预设一个极限阈值，当温湿度传感器和烟雾感应器采集的实时数据超过极限阈值时启动所述自动灭火器。
32.本发明具有如下有益效果：
33.1、本发明涵盖资产管理、空间容量管理、变更和故障管理、机房环境监控等功能，能有效地改善it资产的人工管理方式，降低资产管理风险，降低运维成本，保障数据中心安全、稳定的运行。
34.2、软件提供从设计到导入的完整机房实施工具，机房管理人员可轻松完成系统的部署。支持桌面、web和移动设备，具有颠覆性的可视化效果和交互体验。
附图说明
35.图1为地县一体化监控系统框架图。
36.图2为地县一体化监控系统拓扑图。
37.图3为地县一体化监控系统架构图。
具体实施方式
38.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
40.应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
41.术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
42.术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
43.实施例：
44.参加图1，一种地县一体化3d动环监控系统，包括设置在地级区域的监控系统服务器以及设置在县级区域的3d动环监控系统，所述监控系统服务器与3d动环监控系统通信连接；所述3d动环监控系统包括环境可视化模块、资产可视化模块、容量可视化模块、网络可视化模块以及消防可视化模块；
45.所述环境可视化模块：用于通过3d可视化技术实现对机房内环境状态、机柜的运行状态、不间断电源和配电柜的主要参数进行监控，获得各项实时数据，提高监控管理水平；同时将各项实时数据汇总统一在可视化系统中进行展示，支持智能化报表统计分析。
46.所述资产可视化模块：用于通过3d可视化技术对所有资产设备进行虚拟仿真展示，包括服务器，交换机，配线架进行到板卡、端口级的可视化展示，实现对动环监控内资产的精细化管理。在呈现的基础上，还支持资产信息与数据库同步、资产增删查改，最大程度浏览动环监控的布局及在架设备情况，可进行资产的快速查询和高级搜索。
47.所述容量可视化模块：用于展示机房内容量的整体情况，如机位、u位、承重等进行可视化统计和展示，对已使用/未使用的容量资源进行标识，同时支持机位或者u位的预占
用管理，提高空间资源的利用率和规划能力。
48.所述网络可视化模块：用于展现机房内所有it设备的物理或者逻辑连接关系，通过3d可视化技术呈现，并且可以通过系统对链路、设备进行搜索和模糊查找。
49.所述消防可视化模块：用于展示各个重要机柜及配电柜的消防告警情况及现状，并能够通过机柜内实时温度进行告警，且包括一自动灭火装置，检测到监测数据异常时自动触发进行灭火；能够达到全淹没式烟雾灭火、对设备无损害、易维护、安全性高的效果，并且能够结合现有系统做消防告警策略分析。
50.3d可视化技术具体采用以下方案：
51.使用最新的webgl 3d图形技术对项目范围内的所有设备和内部结构进行虚拟仿真，具体步骤如下：
52.1、获取顶点坐标，通常通过三维软件导出，在获取顶点坐标之后，存储到显存以便gpu更快读取。
53.2、图元装配，通过顶点着色器完成，先由顶点位置生成一个个图元，然后将顶点坐标通过矩阵变换为屏幕坐标，再由gpu进行装配。
54.3、进行光栅化，生成片元。
55.4、在图元生成完毕之后，需要给模型进行上色，由运行在gpu的片元着色器来完成。
56.将视频监控系统，报警系统，门禁系统等监控子系统同样进行虚拟仿真后并入上述仿真中构成完整的3d仿真模型。
57.进行可视化管理平台的系统架构，所述软件架构包括前端、后端、通讯服务：参见图3，本实施例提出的可视化管理平台的软件架构具体包括：
58.前端：通过javascript脚本调用浏览器的webgl接口，实现三维用户界面的展示；通过javascript脚本接受鼠标键盘输入，实现三维界面和用户的互动，完成数据交互。通过websocket实现实时数据通讯；通过web storage实现数据缓存；
59.后端：本实施例提出的可视化管理平台的后端使用javascript语言开发，部署在node.js应用服务器上，为前端界面提供查询数据、添加数据、修改数据、删除数据的功能；
60.通讯服务：本软件通过http(超文本传输协议)实现前后端网络通讯，在安全性要求较高时，也可以配置成https协议；
61.设置前端展示界面，包括环境可视化、资产可视化、容量可视化、网络可视化、消防可视化五个界面；
62.最后将3d仿真模型与监控软件系统连接。
63.所述环境可视化模块中的环境状态包括温湿度监控，温度场监控、漏水监控、气流可视化监控、烟感监控；其中：
64.所述温湿度监控：机房内设置有若干温湿度传感器，根据各温湿度传感器采集的实时数据直观显示在环境可视化模块中；
65.所述温度场监控：环境可视化模块内含有温度云图模块，将温度传感器回传的数据形成3d温度云图，直观显示温度分布情况；
66.所述漏水监控：机房内设有水侵探测器，用于定位漏水位置和漏水线长度，并发出警报回传漏水定位坐标；
67.所述气流可视化监控：根据机房内设置的温湿度传感器回传的数据形成动态的气流组织分布图，显示机房内冷热气流的分布和走向；
68.所述烟感监控：机房内设有若干烟雾感应器，实时检测机房内各烟雾感应器监测范围内的烟雾监控告警信息，任一烟雾感应器检测到烟雾时及时报警并回传烟雾感应器的具体坐标。
69.上诉五项监控共同构成了环境监控的主体，保证整体运行环境的稳定性和消防预警功能的安全性，具体参见图2。
70.所述环境可视化模块中机柜的运行状态主要包括：机柜的供电电压数据、电流数据、有功功率数据、无功功率数据、温湿度数据。
71.所述环境可视化模块中：
72.所述不间断电源的主要参数包括：不间断电源的电压数据、电流数据、输入频率数据、输出频率数据、有功功率数据、功率因素数据；
73.所述配电柜主要参数包括：配电柜的三相电压数据、三相电流数据、频率数据、有功功率数据、无功功率数据、视在功率数据、功率因素数据。
74.所述容量可视化模块包括：机柜位置可视化单元，机柜空间可视化单元，设备位置推荐单元，空间预占用单元，功耗可视化单元，承重统计可视化单元。合理布局机柜空间，可以减少日常运营消耗的水、电灯能源，降低运营成本。同时，机柜空间的合理布局也能保证有充足的空间来满足机柜未来增长和扩展的需求，这是用3d可视化技术来实现容量可视化的重要意义。
75.所述机柜位置可视化单元：用于在3d可视化平台中标识机柜里已占用的机柜位置和尚未占用的机柜位置，并对已占用的u位进行具体标识；根据各机房的实际面积、可容纳机柜数，实际使用机柜数，统计出各机房的物理空间使用量，并计算出相应的物理容间利用率。
76.所述机柜空间可视化单元：用于使用不同颜色区分相关机位的u位使用情况；同时能够指定u数的空间，可统计每个柜剩余的数量，并用不同颜色标识。
77.所述设备位置推荐单元：用于输入设备尺寸、称重等限制条件，根据限制条件计算合适的空余位置，并将计算出的空余位置具体坐标推送给管理人员，方便管理人员快速更新、替换设备，完成上下架操作。
78.所述空间预占用单元：可以提前进行机位和u位的预占用，对被预占用的位置会用特殊模块进行区分，提前锁定位置，可以对机房空间进行合理规划和管理。
79.所述功耗可视化单元：用于与环境可视化模块结合，实现与动环监控系统的能源消耗监控集成，实现机柜实时功率分布统计和机房能源消耗展示；直观呈现在3d可视化系统中，能够按不同区域查看能耗的用量，实时功率的分布展示。
80.所述承重统计可视化单元：用于在3d可视化系统上用柱状图直观展现，便于管理人员能够一目了然地知道机柜的承重布局，为机柜的后续规划做出调整方案。
81.所述消防可视化模块连接所述环境可视化模块中的温湿度传感器和烟雾感应器，根据温湿度传感器和烟雾感应器采集的实时数据与预设好的阈值进行对比，当采集的实时数据超过阈值时在3d动环监控系统中进行告警；
82.所述自动灭火模块连接所述环境可视化模块中的温湿度传感器和烟雾感应器，对
应预设一个极限阈值，当温湿度传感器和烟雾感应器采集的实时数据超过极限阈值时启动所述自动灭火器。
83.上述所有设备和系统均为县区内所有，所有设备端口与监控系统均连接到县区内的3d服务器上，再通过交换机与市区内的3d工作服务站相连接，实现地县一体化的3d动环监控系统，即可实现远程监管。
84.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。