節能降耗——搭建綠色IDC能耗與管控系統

IDC（Internet Data Center，指網際網路資料中心）行業有這樣一句操作效率的名言："你無法控制沒有經過測量的事物。"言外之意：要想減少能源浪費情況就必須從最基本的測量開始。但如果無法得知能源都用到了什麼地方的話，管理人員就無法知悉將重點放哪。

本文介紹透過  HT 打造一個完整的三維資料中心視覺化系統。在實現傳統的資料中心監控視覺化的功能外，新增了極具圖撲特色的設計元素，將中國的水墨畫融合進了平時枯燥的運維監控系統中，為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

利用三維虛擬模擬技術對三維地球進行立體全景展示，透過採用 HT 的球體模型加以匹配地理環球貼圖來實現該效果。並可透過接入各個資料中心的經緯度資訊自動生成座標點的位置，直觀展示分佈在全球各地的資料中心。雖然 HT 也整合了開源 Cesuim 的方案實現 GIS 的功能，該方式完全不必採用 WebGIS 相關功能模組，而是透過簡單的三角函式進行球體座標演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，甚至不需要建模的介入就可以完成，極大降低了實施成本和週期。

雖然無法透過 LOD 動態載入出地圖細節，但場景互動設計還能夠更加自由發揮出各種視覺效果，例如透過互動、切換場景等實現逐級下鑽，實現了從地球-區域-園區-機房-機櫃裝置的逐級下鑽的功能，場景過度順滑自然。

透過點選對應區域，逐層下鑽到資料中心的園區外景。整體場景採用了輕量化建模的方式，對資料中心所在園區、樓宇樣貌進行高精度建模還原，支援 360 度觀察虛擬園區，透過 HT 自帶互動，即可實現滑鼠的旋轉、平移、拉近拉遠操作，同時也實現了觸屏裝置的單指旋轉、雙指縮放、三指平移操作不必再為跨平臺的不同互動模式而煩惱。

這是個問答小模組

—— 很多未做過視覺化專案的會有疑問？

1、如何完成這樣一個園區的三維建模？

常規情況下可透過提供衛星雲圖、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。

2、目前手頭有 BIM 的模型資訊，是否能夠直接用於這個場景的展示？

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資訊，所以一般 BIM 檔案都非常大，幾百 MB 到上 GB 的都有，這對於採用所有展示內容都是實時載入的 Web 便是最大的困難點。雖然 HT 也提供了讀取 BIM IFC 格式的內容，透過動態載入部分資訊再在 Web 上進行實時渲染展示，但是在實際的專案執行過程中，還需要考慮各方因素，需要具體分析能否直接使用。大多數BIM都是工程使用，主要以呈現工程細節為主，在美觀效果上還是重新建模能達到更好的效果。

 3、除了人工建模，是否還有其它方式？

目前可以透過無人機航拍生成傾斜攝影模型，再透過 GIS 方案展示出來。當然航拍的方式一般風格比較固定，該是什麼樣，拍出來不會有太大差距，如遇到一些老舊廠區，跟之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，所以輕量化重新建模的方式，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。

 

動力監控視覺化

IDC 能耗與管控系統作為一個大型整體的資料中心展示系統，在宏觀使用場景下，將會更加關注整體資料。透過對接區域內的資料中心數量資訊、能耗情況、節能資訊、節能同比等，最大限度的幫助決策者觀察到各類的物件，為決策者貼心打造資料智慧決策平臺。

同時作為一個監控系統，預警、告警不可少。對接感知網路資料，透過事件列表展示後臺實時推送的資料資訊，實現顯示資料實時感知，設定預警閥值實現資料監測預警，有效監控監測資料業務資料執行態勢。 PUE （Power Usage Effectiveness），作為評價資料中心能源效率的指標，透過資料皮膚直觀展示。

 

資產管理視覺化

資產視覺化模組將會隨著層級關係的遞進檢視不同下鑽層級的資產狀況。資產管理模組具備全生命週期管理功能，透過後臺資料介面實現了自動上下架，無需人工手動操作，以介面資料來保證展示內容的準確性，最終整合了平臺上的所有設施裝置。透過 3D 檢視進行關鍵資訊檢視，如虛擬機器、系統程式、磁碟空間佔用以及其他實時的資料監控。可呈現資產的資訊，包括但不限於裝置型別、型號、採購及上架日期、位置、維保等資訊，並自動重新整理裝置現有位置資訊。

模組中支援對場景內的裝置進行模糊查詢和定位，鏡頭自動移動到定位裝置的當前位置，點選即可彈出相關裝置資訊，輔助運維管理人員快速查詢所需的裝置。滿足不同型別資產的運維管理特性，確保資產資訊完整無誤且有據可循。

 

容量管理視覺化

視覺化不僅僅能將肉眼所見的物件用影像描繪出來，也能將裝置的資訊狀態形式表達出來。透過機位、U位、承重、功耗等各種視覺化圖表，機房運維人員將更加清晰的掌握當前的容量情況，如當前機房的電力負載、機櫃剩餘空間、機房各區域承重情況以及儲存的容量情況，都可以形象直觀的表達出來，有效管理機房的容量資源，讓機房的各類資源負載倍加均衡。

容量視覺化管理功能還支援透過空間搜尋功能，對於已用空間和可用空間進行精確統計和展現。協助人員迅速找到合適新增裝置的上架空間，精確定位所需空間。主要功能介紹如下：

• 視覺化機位：透視當前資料中心環境中，已使用機位數量與剩餘機位數量情況。
• 視覺化U位：透視每個機櫃的U位使用情況。
• 視覺化承重：透視每個機櫃的承重負荷情況。
• 視覺化功耗：透視每個機櫃的總功耗情況，進而瞭解機房的能耗分佈情況。

當與監控視覺化相結合時，便實現了與動環監控系統的PDU（Power Distribution Unit，電源分配單元）監控整合，機櫃實時功率分佈統計和機房PUE（Power Usage Effectiveness）的展示。能按不同區域檢視能耗的用量，如樓層、房間、機櫃進行查詢和統計。運維人員不再需要透過原始資料去推理建立心理形象，而是直接用感官快速理解情況。

管線視覺化

管線視覺化內容通常分為網路鏈路視覺化、暖通管道視覺化、電氣線路視覺化等管線型別的視覺化展示。如果使用傳統的人工建模方式，通常成本費用較高、實施週期較長，且搭建出來的視覺化內容在場景中的使用意義不大，並且視覺化的方向在於監管業務資料，而非真實意義上的管線排布。

因此 HT 推出基於管線視覺化的獨特演算法用於生成裝置與裝置之間相連的管線生成，包括網路介面、暖通管線（水冷空調、水塔、冷水機組、冷卻泵、恆溼機）人工建模或資料生成）、電氣管線（變壓器、配電箱、電池組、電池櫃、電力監控通訊櫃、開關櫃、主控櫃）等鏈路視覺化功能。系統可與網路線路、電氣、暖通自控系統進行資料對接，透過演算法自動排布生成管線，以視覺化及動畫形式展現裝置的執行狀態和連線狀態，因此連線關係和鏈路走向都能讓運維人員瞭然於目。

 

動環監控視覺化

3D 空間內展現了對整個資料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），對裝置資源進行狀態查詢、引數監測、預警告警等智慧監測功能。以壓縮機、冷凝器、列頭櫃各回路引數（電壓、電流、功率因數）等裝置為主要監測，監視裝置開關狀態以及裝置引數變化的記錄和報警處理。

（1）UPS 監控

監測裝置的引數和狀態，引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，顯示和記錄各引數的變化曲線，並對各類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同區域（樓層、房間、機櫃）檢視和統計裝置能耗的用量。

（2）三維熱力雲圖

透過對接資料中心內的物聯網裝置（溫溼度感測器），獲取到場景中的溫度點位資訊，渲染出三維的熱力雲圖效果。目前很多資料中心已經垂直安裝使用了低中高垂直方向的感測器，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，可以帶來更直觀的視覺體驗，可以更快定位每個機櫃上的裝置發熱情況。

（3）氣流感知模擬

依照溫溼度感測器傳達的資料，形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情況。

（4）節能監控

當前，降低製冷系統的能耗是資料中心規劃建設的基本準則，且影響著資料中心建設效益。採用視覺化節能策略，利用系統提供的智慧演算法，計算當前裝置和環境溫度,自動給出各個製冷裝置的最佳功率。最佳化資料中心空調氣流，達到降低能耗，有效製冷的科學應用。

實時統計全年節能電量以及節能收益情況。

（5）門禁監控

三維視覺化在門禁監控層面主要是與影片安防監控系統及門禁系統進行整合，能展示所有影片安防監控點和門禁的位置，能檢視人員歷史進出資訊、攝像頭實時影片，對於故障和預警的裝置還可以清楚直觀的在場景中展示出來。其中對於影片流監控 HTML5 原生僅支援 MP4、OGG等，並不能支援目前實時影片流的 RTSP 等影片的播放，常見的解決方式是可透過轉碼服務來實現在網頁上播放影片。同時視門禁監控還可以支援人臉識別（識別錯誤抓拍記錄）進出、刷卡進出（非法刷卡抓拍記錄）乃至新興的影片融合技術（採用貼圖+演算法處理不規則形狀、影片校正、色彩校正的方式實現），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

系統內具有完善的故障預警告警、事件自診斷、分析等功能，對於超過效能閾值的效能指標系統，能夠進行故障告警或預警並通知相應的運維管理人員，並做到儲存歷史資訊和報警事件。 

動環監控系統目的是為了將上述各自獨立又或部分關聯的裝置監控起來，實現了機房裝置的集中統一管理。

圖撲軟體（Hightopo）的資料中心 3D 視覺化系統將多種複雜的管理系統資訊聚集在虛擬模擬環境下，以人類最直觀的理解形式展現，大幅度提升了資訊互動和操控的效率，減少時間損耗和資訊的浪費，保證資訊的及時性和準確性。

繼而實現了資料中心端到端的 IT 視覺化，強化 IT 管制手段和管理水平，包括縮短響應時間加速排障，提升資源利用率和運營效率過程，最終完成對資料中心高效綠色智慧化運營。由此為資料中心科學決策有效管理打下夯實的基礎。