TECHNOLOGY AND INFORMATION
64  科学与信息化2022年5月下
数据中心可视化运维平台的设计
刘杰
安徽电信规划设计有限责任公司 安徽 合肥 230031
摘 要 平台将BA（楼宇自控系统）与BMS（集成管理系统）和能耗平台进行集成，提高了数据的有效利用率，直接将平台数据和机房机电设备的运行相结合，能使其真正作用发挥出来。考虑到机房在建筑运行中的重要性，建议机房系统建立精细化程度很高的BIM模型和完善的平台功能。该设计涵盖了机房的UPS、精密空调、消防主机、电池组、市电柜、温湿度监测、流量监控、漏水检测、门扇开关、红外报警等模块。关键词 数据中心；BIM；可视化
Design of Data Center Visualization Operation and Maintenance Platform Liu Jie
Anhui Telecom Planning and Design Co., Ltd., Hefei 230031, Anhui Province, China
Abstract  The platform integrates BA (building automation system) with BMS (building management system) and energy consumption platform, improves the effective utilization rate of data, and directly combines platform data with the operation of mechanical and electrical equipment in the computer room, which can make its full use. Considering the importance of the computer room in the construction operation, it is suggested that the computer room system should establish a highly refined BIM model and perfect platform functions. The design covers the UPS, precise air conditioning, fire fighting host computer, battery pack, mains cabinet, temperature and humidity monitoring, flow monitoring, water leakage detection, door switch, infrared alarm and other modules in the computer room.Key words  data center; BIM; visualization
引言
BIM 技术是一种应用于工程设计建造管理的数据化工具，通过参数模型整合各种项目的相关信息，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息做出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用[1]。
1  平台设计理念
1.1 数据中心管理现状
数据中心作为信息化工作的重要载体，其安全可靠的运行对于信息化工作的开展具有非常重要的价值。可以看到的是，随着云计算应用的不断推广，数据中心的规模将不断扩大，针对数据中心运维管理工作的要求也将不断增加，其复杂度和难度也将相应增加。数据中心的运维工作大体分为自运维和代维两种模式，如何高效自运维和高效管理代维团队成为数据中心管理者面临的一个切实问题。
目前数据中心机房都具备完善的监控系统，在基础动力环
境、IT 设备、网络设备的日常可靠运行领域都部署了完善的监控系统，相关监控数据虽然分布在不同的子系统上，也已经完成了相关监控运行数据的统一集中收集和查看的功能。
1.2 新一代数据中心管理需求
随着新的数据中心机房不断的投入运行，信息中心对数据中心机房管理的任务和复杂度在不断提高，已有的数据中心管理手段存在着一定的不能完全满足数据中心管理者的需求。
传统的各类监控手段能够解决的是数据中心宏观环境的基
本运行状态和各类IT 资源的运行状况。除了这些基本的自动化监控手段之外，针对多中心、物理分散管
理的现状，如何采用有效的信息化手段实现对人员工作的效率提升和高效管理是一个重要课题，如下几个就是目前存在的几个急需完善补充的方面[2]：
1.2.1 如何针对多地数据中心机房，建立一套规范标准化的机房值班、巡检和现场作业系统？日常机房设备上下架如何进行有效规划和管理？考虑到机房与实际管理人员在物理位置上的分散性，如何有效地在远程就能实现对机房内设备上下架的有效指导和维护？如何实现运维人员进入机房就能够知道如何操作，而不用必须在机房内进行实际的现场观摩才能知道怎
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么操作？
1.2.2 考虑到各个机房的物理分散性和目前监控系统的多样性，如何直观有效的通过集中统一的Protal 样式将多个不同监控系统的信息进行统一展现和设备告警的快速定位？
1.2.3 如何标准化不同机房基础设施运维技术如何进行不同运维人员之间的高效传递和共享？如何方便新的运维人员快速了解数据中心的布局和运维方式方法？
1.3 数据中心基础设施可视化管理平台建设思路
数据中心基础设施可视化管理平台的设计理念就是从数据中心线上线下一体化、规范化运维思路出发，通过可视化的手段切实有效实现多地、物理分散的数据中心基础设施线上线下一体化管理。
通过可视化（2D+3D+PAD ）的方式实现对数据中心基础设施的细粒度管理、做到将线下数据中心机房资源1:1的完整复制到线上系统，同时基于可视化的手段实现人工线下操作，线上快速同步，真正做到方便一线运维，同时方便后台监管。
基于可视化平台的线上线下资源的高度一致，平台可以切实帮助用户实现通过线上规划指导线下运维工作的机房远程管理模式，从而解决物理分散、多数据中心机房的管理复杂性问题，切实有效实现线下运维工作的线上快速更新。
数据中心基础设施可视化管理平台同时充分利用3D 技术在信息整合、空间展示、设备建模、空间计算和能耗管理等方面的优势，能够充分整合现有的各类监控系统、形成一个多屏、统一监控的展现界面。最终在利用已有数据中心的监控运维手段的同时，实现对如下数据中心运维管理不足的弥补，主要体现在[3]：①设备资产精细化建模和管理精细化；②数据中心空间和能耗管理的直观化和高效化；③建立数据机房的统一监控多屏展现界面，同时展示不同机房、不同监控系统的监控数据。
2  系统功能设计
数据中心基础设施可视化管理平台主要功能模块包括有以下几个方面：
2.1 数据中心资产可视化管理
资产可视化管理模块是实现可视化管理平台的核心基础，系统通过对用户现有数据中心机房的各类IT 设备资产的可视化、精细化建模，有效补充现有CMDB 管理的功能盲区，为实现线上数据中心机房的管理打下一个基础。
资产可视化模块主要利用二维可视化和三维可视化相结合的功能，实现一线人员方便维护、管理人员方便查看的效果。
同时系统实现了利用PAD 版的资产维护功能，方便一线运维人员进行机房内现场操作，同时再基于现有的PAD 版功能进行后期机房巡检等功能。
2.1.1 三维可视化的IT 资产浏览功能。平台中的环境展示功能是用于直观展现数据中心的地理位置（包括数据中心园区周边商场、加油站、变电站等设施物理布局）、园区环境、楼宇内机房布局、机房内的机柜信息展现几个层面。我司系统允许用户从最外层的地图式导航模式进行三维场景的快速切换。
2.1.1.1 数据中心机房设施展现。数据中心机房设施展现支持数据中心楼宇中的分层展现，方便用户直观浏览数据中心楼层中的机房、动力环境房间的布局展现。同时支持用户自行编辑楼层所需要展现的信息内容，包括机房数量、机柜数量、等级等内容。
2.1.1.2 数据中心机柜设施展现。数据中心机柜设施信息展现支持机房内机柜状态，包括“未启用”、“空闲”、“启用”和“预占”4种状态，同时可以显示机房的等级等描述信息，亦可以支持机房的机柜空间使用分布状态。
2.1.2 动环类资产三维浏览。数据中心基础设施可视化管理平台可以无缝完整的支持动环类设备，包括诸如空调、UPS 、配电柜、各类高低压开关柜、柴油发电机、温湿度探头等设备对象的可视化管理，同时支持向供电、供水管路的可视化管理，方便用户在三维实景中直观快速的管理各类动环类资源。
2.2 数据中心容量可视化管理
数据中心在日常运行中，存在的监控软件无法有效的获知数据中心空间、承重、配电和信息接入点方面的信息，导致在有实际机房设备上下架操作时，运维人员必须要进入机房逐个机柜分析方可判断出合适的设备摆放位置，同时这种纯靠人工的排查方法很容易造成判断失误和资源的无法高效利用。
数据中心基础设施可视化管理平台支持用户在三维场景中
直观查询数据中心当前的空间、承重、配电和信息接入点的使用情况，并允许用户根据这些资源的使用情况进一步合理分配放置设备的机柜资源对象。
2.2.1 机柜空间使用情况展现。系统支持按照机柜的连续空闲U 数进行按照机房、某个区域进行查询，
快速掌握满足连续空间的机柜信息，也可以按照机房、区域进行查询。
2.2.2 机房承重信息查询。可以对数据中心的承重容量以3D 形式做可视化展示，可设定单位机柜承重指标，系统根据当前机柜的承重与用户设置的承重指标，以不同颜展示出机柜承重分布；同时系统允许用户自行设定最大承重值和高低区间
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范围，方便用户直观的确定当前机房中的承重分布状况。
2.2.3 机房用电能耗展现。可以对数据中心的电力容量以3D 形式做可视化展示，允许用户设定单位机柜电力容量，同时自行设定高低区间范围，方便用户直观的确定当前机房中的用电能耗分布状况。
2.3 数据中心三维一体化监控平台
数据中心监控展示功能包括数据中心动环系统的展示实现和IT 类设备的运行状态展示实现，本次项目中用户还提到针对不同地区访问数据中心的时延丢包的实时立体展现。
2.3.1 动环监控模块。动力环境监控模块是专门用于3D 系统与第三方动力环境监控系统进行数据对接后的效果展示，帮助用户实时展现动力环境的UPS 、空调、漏水、温湿度探头等的实时监控和告警信息。
2.3.2 IT 设备运行状态展现。运行状态和告警管理模块主要是用于在三维场景中实时展现IT 设备的运行状态，以及系统中产生的各种告警信息，系统支持IT 设备级的CPU 和内存利用率的使用情况展现，相关数据都是通过Web Service 接口从第三方系统中获取。
2.3.3 告警信息管理。可视化平台支持通过Web Service 结果定期获取系统中的告警信息，快速定位当前IT 环境中产生的各种告警源，通过可视化的动态效果直观展示当前存在告警的机柜信息，同时点击机柜后，可以展现具体的告警设备信息。
2.4 数据中心演示可视化模块
2.4.1 动画录制。可视化平台中的动画录制模块是我司系统的一个特功能，动画录制模块允许用户根据自身的需要任意选择相关的场景节点，组成一个动画序列，针对每个动画节点，可以编辑相关的字幕和动画停留时间，用户后期可以根据自己的需要自动播放相关的动画。
2.4.2 场景漫游。三维场景漫游功能是实现用户以第一人称视角在三维场景中进行实景浏览，系统支持在外景层面和机房内层面的实景漫游操作。
2.4.3 走马灯展示功能。为了方便用户直观了解三维场景中相关资源和运行信息的分布，三维可视化平台支持在三维场景中采用走马灯的形式进行机柜级、设备级和性能数据级的展现形式，最大程度上直观展现出相关IT 资源的构成和运行状态。
2.5 可视化维护工具
三维场景的有效维护是可视化平台中的一个重要功能，可视化平台提供了一个可以供用户自己使用的3D 场景编辑器和模型自动更新上传的功能，这些工具的存在极大地方便了用户进
行快速自如的三维场景编辑和维护的工作。
2.5.1 3D 场景编辑器。可视化平台在实际用户现场运行过程中，会面临的一个比较多的维护工作是设备模型更新的操作，因为用户现场的设备会随着业务系统的不断增加而变化。实际数据中心中的空调、UPS 、机柜等大型设备也会由于设备服役年限的变化发生增加和减少。
可视化平台提供一个独立的场景编辑器帮助用户自主维护三维场景，类似于数据中心外景、楼层空间布局图、空调、UPS 、机柜等大型独立设备一般来说在数据中心投入运行后，一次布局而成，中间发生频繁变动的次数较少，所以在发生变动时，可视化平台通过独立的场景编辑文件来完成，由用户编辑独立的格式为.db 的地图文件来实现对这些大型设备的场景维护。
三维场景编辑器支持直接导入用户通过3DMAX 工具生成的场景文件，免去了用户再从头搭建机房框架的烦琐工作。用户只需要在实际的机房空间中放置相关的独立大型设备，诸如机柜、桥架、空调、UPS 等即可完成整个机房的环境搭建。
2.5.2 3D 设备模型管理。针对普通IT 设备，如服务器、网络设备、存储设备和刀笼、刀片等，目前可视化平台已经能够支持的设备类型已达1000种左右，包括相关设备的模型和板卡模块，下图示例了目前系统中支持的主流设备列表。
3  结束语
数据中心可视化运维平台以可视化作为重要管理手段，对数据中心资产设备，资源设备运行状况等进行全面监控和管理，包括基础设备监控和基础设备管理两大功能模块。通过采集设备、传输设备和管理设备等，将数据中心机房内分散的多种专业监控系统、资产管理系统、运维流程管理系统融合在构建数据中心的全息图景中；建立统一监控、统一预警、统一资产管理以及统一空间规划，并提供规范化的系统管理流程；改变监控、数据孤岛现象，并保障机房运维过程有据可依。
参考文献
[1] 殷琪.BIM 信息技术在建筑设计中的应用解析[J].建筑工程技术与设计,2016(34):405.
数据可视化设计案例
[2] 王立军.三维图形图像技术在3D 可视化数据中心应用的研究[J].电力系统装备,2020(7):187-188.
[3] 陈长流，寇巍巍，叶帅华，等.BIM 技术在互联网数据中心工程中的应用实践[J].工程质量,2019,37(3):83-89.

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