一种基于数字孪生的机房三维数据管理方法及系统与流程

本发明涉及机房数据管理，具体为一种基于数字孪生的机房三维数据管理方法及系统。

背景技术：

1、电力通信机房是电力通信网工程建设的基础，加强通信机房的管理工作，能够保障电力通信的可靠运行，在日常管理工作中，机房会产生大量数据，利用数字孪生技术构建机房的三维模型，能够帮助快速查看通信机房机柜的空间使用容量以及通信通道连接关系等数据，以进一步帮助做好机房数据的管理工作，实现电力通信机房可视化管理和智能化运维；

2、机房机柜内安装有各种设备，机柜内设备运行需要消耗大量的电能，因此机体内部会产生大量的热量，若机柜内设备数量过多或者密集排布，就会影响空气流动，使得温度升高，不利于机柜散热进而导致影响设备的运行和寿命，当机房内需要增设设备时，若设备增设位置选择不当，使得增设后部分机柜内安装设备数量偏多或安装过于密集，容易导致机柜散热异常的问题，进而影响设备的运行和寿命。

3、所以，人们需要一种基于数字孪生的机房三维数据管理方法及系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的机房三维数据管理方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的机房三维数据管理系统，所述系统包括：机房数据采集管理模块、数据分析触发设置模块、设备数据分析模块和设备增设规划模块；

3、所述机房数据采集管理模块用于构建机房的数字孪生模型，实时查询并存储机房数据；所述数据分析触发设置模块用于在需要在机房内增设放置设备时，设置启动所述设备数据分析模块的触发值，分析当前机房机柜内设备数量，在设备数量达到触发值时发送启动信号至所述设备数据分析模块；所述设备数据分析模块用于在接收到启动信号后调取并分析当前机房数据，分析机房内不同机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数；所述设备增设规划模块用于依据匹配指数规划当前需要增设的设备的增设点；

4、所述机房数据采集管理模块的输出端连接所述数据分析触发设置模块和设备数据分析模块的输入端，所述数据分析触发设置模块的输出端连接所述设备数据分析模块的输入端，所述设备数据分析模块的输出端连接所述设备增设规划模块的输入端。

5、进一步的，所述机房数据采集管理模块包括机房三维建模单元、机柜空间数据采集单元和机柜数据存储单元；

6、所述机房三维建模单元用于利用数字孪生技术构建机房的数字孪生三维模型；所述机柜空间数据采集单元用于调取三维模型，从三维模型中实时查询并采集机房机柜内的已放置设备数量信息以及所有机柜内设备的放置位置信息，所有机柜内可放置的设备总数都相等；所述机柜数据存储单元用于存储实时查询并采集到的已放置设备数量和放置位置信息；

7、利用数字孪生技术构建机房的三维模型，有利于帮助通过三维模型快速查看通信机房机柜的空间使用容量以及通信通道连接关系等数据，实现了电力通信机房的可视化管理和智能化运维，将从三维模型中查询到的机柜空间使用数据进行实时存储，有利于后续需要新增设备时及时获取到机房机柜内的空间布局数据，进行数据管理帮助将新增设备放置于合适的位置；

8、所述机房三维建模单元的输出端连接所述机柜空间数据采集单元的输入端，所述机柜空间数据采集单元的输出端连接所述机柜数据存储单元的输入端。

9、进一步的，所述数据分析触发设置模块包括设备放置分析单元、放置影响预测单元和触发值设置单元；

10、所述设备放置分析单元用于获取以往机柜内放置不同数量设备时，机柜发生高温警报的次数，分析机柜内放置不同数量设备时的散热异常概率；所述放置影响预测单元用于将放置设备数量和散热异常概率数据组成数据点，对数据点进行拟合并建立机柜内设备放置对散热的影响分析模型；所述触发值设置单元用于设置散热异常概率阈值，将阈值代入影响分析模型中，预测散热异常概率达到阈值时机柜内的设备数量，将预测得到的设备数量减去一作为触发值，在需要在机房内增设放置设备且机房机柜内出现已放置的设备数量达到触发值的现象时，向所述设备数据分析模块发送启动信号，触发所述设备数据分析模块的分析功能，若需要在机房内增设放置设备且机房所有机柜内已放置的设备数量都未达到触发值时，随机选择若干个机柜放置需要增设的设备；

11、所述设备放置分析单元的输入端连接所述机柜数据存储单元的输出端，所述设备放置分析单元的输出端连接所述放置影响预测单元的输入端，所述放置影响预测单元的输出端连接所述触发值设置单元的输入端。

12、进一步的，所述设备数据分析模块包括机柜容量查询单元和设备分布分析单元；

13、所述机柜容量查询单元用于在接收到启动信号后，调取并查询当前机房的所有机柜内的已放置设备数量以及所有机柜内设备的放置位置信息；所述设备分布分析单元用于分析不同机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数；

14、所述机柜容量查询单元的输入端连接所述机柜数据存储单元和触发值设置单元的输出端，所述机柜容量查询单元的输出端连接所述设备分布分析单元的输入端。

15、进一步的，所述设备增设规划模块包括匹配指数分析单元和增设点选择单元；

16、所述匹配指数分析单元用于比较不同机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数，将机柜按匹配指数从大到小的顺序进行排列，将机柜按匹配指数进行分组；所述增设点选择单元用于若当前需要增设的设备数量为1，选择匹配指数最大的机柜作为增设点放置需要增设的设备；若当前需要增设的设备数量大于1且当前需要增设的设备数量未超出分组后处于第一组内的机柜数量，任意选择处于第一组内的若干个机柜作为增设点，在每个选择出来的机柜内放置一个需要增设的设备；若当前需要增设的设备数量大于1且当前需要增设的设备数量超出分组后处于第一组内的机柜数量，按照分组顺序选择出机柜总数大于当前需要增设的设备数量的若干组机柜，在选择出的若干组机柜中任意选择若干个机柜作为增设点，在每个选择出来的机柜内放置一个需要增设的设备；

17、所述匹配指数分析单元的输入端连接所述设备分布分析单元的输出端，所述匹配指数分析单元的输出端连接所述增设点选择单元的输入端。

18、一种基于数字孪生的机房三维数据管理方法，包括以下步骤：

19、s01：构建机房的数字孪生模型，实时查询并存储机房数据；

20、s02：在需要在机房内增设放置设备时，设置启动设备数据分析的触发值，分析当前机房机柜内设备数量，在设备数量达到触发值时发送启动信号，进行设备数据分析；

21、s03：在接收到启动信号后，调取并分析当前机房数据，分析机房内不同机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数；

22、s04：依据匹配指数规划当前需要增设的设备的增设点。

23、进一步的，在s01中：调取数字孪生模型，从数字孪生模型中实时查询并采集机房机柜内的已放置设备数量信息以及所有机柜内设备的放置位置信息，将采集到的所有数据进行实时存储。

24、进一步的，在s02中：获取到以往机柜内放置不同数量设备时，机柜发生高温警报的次数集合为l＝{l1，l2，…，lg}，机柜内安装有温度传感器并设置有正常温度，当温度传感器感应到的温度超出正常温度时，会发生高温警报，对应放置的设备数量集合为h＝{h1，h2，…，hg}，其中，g表示设备数量项数，根据公式计算机柜内放置随机数量设备时的散热异常概率pi，得到散热异常概率集合为p＝{p1，p2，…，pi，…，pg}，其中，pg表示机柜内放置第g项数量设备时的散热异常概率，组成数据点{(h1，p1)，(h2，p2)，…，(hg，pg)}，将数据点进行直线拟合，建立机柜内设备放置对散热的影响分析模型：y＝ω1*x+ω2，其中，ω1和ω2表示拟合系数，根据下列公式分别求解ω1和ω2：

25、

26、

27、其中，hi表示集合h中的第i项设备数量，x表示模型中指代设备数量的自变量，y表示模型中指代散热异常概率的因变量，设置散热异常概率阈值为f，将f代入模型中：令y＝f，预测得到散热异常概率达到阈值时机柜内的设备数量为：设置触发值为查询当前机房所有机柜内已放置的设备数量，若机房所有机柜内已放置的设备数量都未达到触发值，随机选择若干个机柜放置需要增设的设备：获取到当前需要增设的设备数量为m，在机房内随机选择m个机柜各放置一个需要增设的设备；若机房机柜内出现已放置的设备数量达到触发值的现象，发送启动信号，进行设备数据分析；

28、机柜内设备运行需要消耗大量的电能，因此机体内部会产生大量的热量，若机柜内设备数量过多或者密集排布，就会影响空气流动，使得温度升高，不利于机柜散热进而导致影响设备的运行和寿命，机柜内放置设备数量过多会对机柜散热造成不好的影响，当需要在机房内增设安装设备时，若所有机柜内已放置的设备数量偏少，随机选择机柜放置需要增设的设备对机柜散热影响较小，没有必要规划设备放置位置，但是若存在机柜内以放置的设备数量偏多时，随机选择机柜放置需要增设的设备，容易出现增设位置选择不当进而导致部分机柜的散热能力下降的问题，通过分析历史出现过高温警报时机柜内的设备放置数据建立模型，分析放置不同设备数量会出现散热异常的概率，设置触发值，当存在机柜内设备数量达到触发值时，进行数据分析并规划需要增设的设备放置在恰当位置，有利于提高机柜内新增设备的分布均衡度，降低了因新增设备位置放置不当影响机柜散热进而导致散热异常的概率，而设置触发值，在必要条件下才进行设备增设规划，有利于提高设备增设规划的必要程度以及有效程度，同时减少了数据分析的工作量。

29、进一步的，在s03中：调取到当前机房机柜内已放置的设备数量集合为d＝{d1，d2，…，dm}，其中，m表示当前机房内的机柜个数，获取到随机一个机柜内共有f处出现设备相邻放置的现象，机柜内设置有若干个托架，设备统一放置在托架上，一个托架上放置一个设备，设备相邻放置指的是设备放置在上下相邻的托架上，例如：若有两个设备放置在两个上下相邻的托架上，则这两个设备是相邻放置的，统计f处出现相邻放置现象的设备数量，得到统计到的设备数量最大值为j，共有b次出现了设备数量最大值，例如：统计到随机一个机柜内共有3处出现设备相邻放置的现象，统计到3处出现相邻放置现象的设备数量分别为5、3和5，则统计到的设备数量最大值为5，共有2次出现了设备数量最大值，根据下列公式计算随机一个机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数γj：

30、

31、其中，dj表示第j个机柜内当前已放置的设备数量，通过相同方式计算得到m个机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数集合为γ＝{γ1，γ2，…，γj，…，γm}。

32、进一步的，在s04中：比较不同机柜当前放置需要增设的设备的匹配指数，将机柜按匹配指数从大到小的顺序进行排列，将排列好的机柜随机分为u组，其中，前一组中所有机柜对应的匹配指数都大于后一组，获取到随机一种分组输出结果中，u组中每组机柜对应的匹配指数均值集合为t＝{t1，t2，…，tu}，根据公式计算随机一种分组输出结果对设备增设规划的贡献程度y，其中，te表示随机一种分组输出结果中，第e组机柜对应的匹配指数均值，分析不同分组输出结果对设备增设规划的贡献程度，选择贡献程度最大的分组输出结果作为设备增设规划的参考数据，若m＝1，选择匹配指数最大的机柜作为增设点放置需要增设的设备；获取到贡献程度最大的分组输出结果中处于第一组的机柜数量为n，若1＜m≤n，任意选择处于第一组内的m个机柜作为增设点，在每个选择出来的机柜内放置一个需要增设的设备；若m>n，按照分组顺序选择出机柜总数大于m的若干组机柜，在选择出的若干组机柜中任意选择m个机柜作为增设点，在每个选择出来的机柜内放置一个需要增设的设备，例如：若m>n，获取到处于前两组的机柜，即处于第一组和第二组的机柜数量总和大于m，则在处于第一组和第二组的机柜中任意选择m个机柜作为增设点；

33、在进行设备增设规划时，依据从三维模型中查询到的当前各个机柜内已放置的设备数量以及设备放置位置，从设备数量以及放置的密集程度两方面结合分析各个机柜当前放置增设设备的匹配指数，匹配指数越高，将需要增设的设备放置进对应机柜内，机柜出现散热异常的概率越低，通过分析匹配指数来选择设备增设点，考虑到可能出现部分机柜的匹配指数较为相近的情况，选择将机柜按匹配指数进行分组，按照分组后的组别顺序来选择设备增设点，从匹配指数偏高的一组或若干组中任意选择机柜放置增设设备，且将需要增设的设备分散放置于选择出的机柜内，而非选择出一个机柜放置需要增设的设备，有利于在降低因设备安装位置不当导致机柜散热异常概率的同时扩大设备增设点的合理选择范围。

34、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

35、本发明通过利用数字孪生技术构建机房的三维模型，帮助通过三维模型快速查看通信机房机柜的空间使用容量以及通信通道连接关系等数据，实现了电力通信机房的可视化管理和智能化运维，将从三维模型中查询到的机柜空间使用数据进行实时存储，有利于后续需要新增设备时及时获取到机房机柜内的空间布局数据，进行数据分析辅助以帮助将新增设备放置于合适的位置；

36、当需要在机房内增设安装设备时，若所有机柜内已放置的设备数量偏少，随机选择机柜放置需要增设的设备对机柜散热影响较小，没有必要规划设备放置位置，但是若存在机柜内以放置的设备数量偏多时，随机选择机柜放置需要增设的设备，容易出现增设位置选择不当进而导致部分机柜的散热能力下降的问题，通过分析历史出现过高温警报时机柜内的设备放置数据建立模型，分析放置不同设备数量会出现散热异常的概率，设置触发值，当存在机柜内设备数量达到触发值时，进行数据分析并规划需要增设的设备放置在恰当位置，有利于提高机柜内新增设备的分布均衡度，降低了因新增设备位置放置不当影响机柜散热进而导致散热异常的概率，而设置触发值，在必要条件下才进行设备增设规划，有利于提高设备增设规划的必要程度以及有效程度，同时减少了数据分析的工作量；

37、在进行设备增设规划时，依据从三维模型中查询到的当前各个机柜内已放置的设备数量以及设备放置位置，从设备数量以及放置的密集程度两方面结合分析各个机柜当前放置增设设备的匹配指数，通过分析匹配指数来选择设备增设点，考虑到可能出现部分机柜的匹配指数较为相近的情况，选择将机柜按匹配指数进行分组，按照分组后的组别顺序来选择设备增设点，从匹配指数偏高的一组或若干组中任意选择机柜放置增设设备，且将需要增设的设备分散放置于选择出的机柜内，而非选择出一个机柜放置需要增设的设备，有利于在降低因设备安装位置不当导致机柜散热异常概率的同时扩大设备增设点的合理选择范围。