一种基于VR的数据中心巡检系统的制作方法

一种基于vr的数据中心巡检系统
技术领域
1.本发明涉及vr巡检技术领域，具体地说是一种基于vr的数据中心巡检系统。


背景技术：

2.在大数据的时代，海量的数据存储离不开硬件服务器，大量的服务器运行少不了数据中心的建设，在数据中心建设完成投入使用后为了保证数据中心大量的it设备可以平稳的运行，就需要数据中心的电力、环境、消防、安全等各个方面达到非常严格的标准，为了保证数据中心运转平稳，这样就离不开运维人员24小时的监控和巡检。
3.传统的数据中心巡检主要是通过运维人员监控bms(building managementsystem)智能建筑管理系统查看电力、环境设备的运行状态以及通过人工定时的在数据中心抄表记录和检查设备的状态，这种方式在不仅需要大量的运维人员去巡检，还浪费时间，并且在数据中心购买资源的客户想要巡检查看自己的设备运行状况也是无法实现的。
4.如何基于vr技术实现数据中心的巡检，以减少运维人员的工作强度以及运维成本，并实现无人值守数据中心的巡检，是需要解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种基于vr的数据中心巡检系统，来解决如何基于vr技术实现数据中心的巡检，以减少运维人员的工作强度以及运维成本，并实现无人值守数据中心的巡检的技术问题。
6.本发明的一种基于vr的数据中心巡检系统，包括：
7.实时数据获取模块，所述实时数据获取模块包括采集器，所述采集器与物理设备连接，并基于modbus协议、通过主从方式将物理设备的设备数据获取到本地，所述物理设备为数据中心基础设施设备；
8.vr全景模型构建模块，所述vr全景模型构建模块用于基于反映数据中心内外全景的图片、通过unity制作vr全景模型，所述vr全景模型包括数据中心相关的3d模型以及用于在vr场景执行操作的动画角色模型；
9.交互设备，所述交互设备包括头戴式vr设备以及跑步机，所述头戴式vr设备和跑步机配合用于获取运维人员的行为动作；
10.场景数据关联模块，所述场景数据关联模块用于通过unity 3d引擎工具开发控制脚本，通过控制脚本将所述行为动作、设备数据以及vr全景模型相关联形成vr巡检场景并运行所述vr巡检场景。
11.作为优选，所述采集器通过rs485总线物联布线的方式与数据中心各个物联设备连接。
12.作为优选，所述采集器用于通过如下操作基于modbus协议、通过主从方式将物联设备的设备数据获取到本地：
13.通过modbus rtu的方式进行通信获取物联设备上的数字和模拟量；
14.设置波特率、并寻址在所述波特率下的物理设备，根据物理设备预置的地址与对应的物理设备进行握手连接；
15.采集器与物联设备寻址连接后，作为主站的采集器发送8bit的命令至作为从站的物理设备，作为从站的物理设备接收后命令后将相应的地址响应的数据返回至作为主站的采集器。
16.作为优选，所述数据中心相关的3d模型包括机房3d模型、管道3d模型、网络设备3d模型和基础设施3d模型。
17.作为优选，vr全景模型构建模块用于通过如下步骤制作vr全景模型：
18.获取数据中心的实际图片，所述实际图片包括室外图片和室外图片，所述室外图片和室外图片用于作为数据中心外部和内部主场景的vr全场景制作；
19.通过unity制作数据中心每个机房的3d模型；
20.通过unity制作数据中心的基础设施、网络设备以及管道的3d模型；
21.渲染vr全景视频，并配置视频的分辨率以及fps设置；
22.通过unity制作动画角色模型，通过所述动画角色模型在vr场景中执行运维人员的操作；
23.将所有的制作的场景和和模型进行关联组装；
24.设置场景的流程流转。
25.作为优选，所述场景数据管理模块用于通过如下步骤通过控制脚本将行为动作、设备数据以及vr全景模型相关联形成vr巡检场景并运行所述vr巡检场景：
26.设置vr全景模型的帧数，通过刷新帧数更新数据中心中基础设施设备上的显示数据，以实现数据实时变化；
27.通过刚体rigidbody给对象赋予物理属性、使对象在物理系统的控制下接受推力和扭力从而实现运动效果，基于上述原理，通过控制脚本实现运维人员对应的角色在vr场景内移动，并根据眼部视角进行方位的切换，以实现vr全景内漫游；
28.以unity中button控件的图片按钮作为模拟按钮，通过所述模拟按钮在vr巡检场景中进行模拟操作，并通过modbus接口将模拟操作设置的参数下发至对应的物理设备。
29.作为优选，采集器通过modbus接口与物理设备的di操作接口和do操作接口交互，以便于在vr巡检场景中通过模拟按钮对物理设备的性能调节进行操作。
30.作为优选，通过函数update()方法对vr场景模型的帧数进行刷新。
31.作为优选，所述vr场景模型的帧数刷新频率为0.5秒/次。
32.本发明的一种基于vr的数据中心巡检系统具有以下优点：
33.1、采用vr(虚拟现实)技术进行数据中心的巡检操作，运维人员可在监控室通过使用头戴式的显示器进行整个数据中心设备的巡检，并且可对一些偏远无人值守的数据中心进行巡检，减少了维护人员的工作强度，降低了维护成本；
34.2、采集器使用modbus协议获取数据中心的基础设施电力设备、空调设备、安防设备等的实时数据，为unity创建的数据中心vr全景提供实时的设备数据，当运维人员巡检时可以看到设备的实际数据，提供最真实的模拟场景；
35.3、提供真实的开关机的操作场景，在底层获取设备的di、do操作接口，并在vr全景
中通过模拟按钮操作进行实现设备性能调节操作，从而可以在vr全景中实现设备的调优和故障处理操作。
附图说明
36.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.下面结合附图对本发明进一步说明。
38.图1为实施例1一种基于vr的数据中心巡检系统中采集器与物理设备之间rs485总线布线结构示意图；
39.图2为实施例1一种基于vr的数据中心巡检系统中实时数据获取模块、vr全景模型构建模块以及场景数据关联模块的结构示意图；
40.图3为实施例1一种基于vr的数据中心巡检系统工作流程框图。
具体实施方式
41.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。
42.本发明实施例提供一种基于vr的数据中心巡检系统，用于解决如何基于vr技术实现数据中心的巡检，以减少运维人员的工作强度以及运维成本，并实现无人值守数据中心的巡检的技术问题。
43.实施例1：
44.本发明一种基于vr的数据中心巡检系统，包括实时数据获取模块、vr全景模型构建模块、交互设备以及场景数据关联模块。
45.实时数据获取模块包括采集器，所述采集器与物理设备连接，并基于modbus协议、通过主从方式将物理设备的设备数据获取到本地，所述物理设备为数据中心基础设施设备。
46.实时数据获取模块用于获取数据中心基础设施设备实时的设备数据，该模块需要解决底层设备实时数据获取的问题，达到可以实时获取这些基础设施的实时状态和性能数据。本本实施例使用rs485总线物理布线的方式，将数据中心中的基础设施包含市电、高低压配电、蓄电池等电力设备；温湿度、空调、冷却塔等环境设备，通过rs485总线进行布线并集中的连接到监控室的采集器上，部分设备布线如图1所示，通过如上的数据中心的物理布线我们就可以将数据中心内的设备通过总线连接到采集器上。
47.物理连线完成后需要通过使用标准的modbus协议通过主从方式将设备上的模拟量和数字量数据获取到本地进行处理。
48.使用modbus rtu的方式进行通信获取设备上的数字和模拟量，通过设置波特率进行寻址在此波特率下的设备并根据我们提前在设备上设置好的地址进行握手连接，波特率一般有4800、9600、19200、38400等常用的，当寻址连接后我们即可在主站上通过发送8bit
的命令给从站设备，从站接收后会将相应的地址响应的数据返回给主站。
49.通过上述配置，完成了基础设施设备也就是需要运维人员每天定时巡检的设备的实时状态和性能数据，为vr创建的全景提供了实时的数据支撑。
50.vr全景模型构建模块用于基于反映数据中心内外全景的图片、通过unity制作vr全景模型，vr全景模型包括数据中心相关的3d模型以及用于在vr场景执行操作的动画角色模型。
51.数据中心的vr全景模型是以实际数据中心的室内室外的图片，进行制作的3d全景图，制作全景图需要如下几方面的步骤：
52.(1)获取数据中心的实际图片，所述实际图片包括室外图片和室外图片，所述室外图片和室外图片用于作为数据中心外部和内部主场景的vr全场景制作；
53.(2)通过unity制作数据中心每个机房的3d模型；
54.(3)通过unity制作数据中心的基础设施、网络设备以及管道的3d模型；
55.(4)渲染vr全景视频，并配置视频的分辨率以及fps设置；
56.(5)通过unity制作动画角色模型，通过所述动画角色模型在vr场景中执行运维人员的操作；
57.(6)将所有的制作的场景和和模型进行关联组装；
58.(7)设置场景的流程流转。
59.交互设备包括头戴式vr设备以及跑步机，头戴式vr设备和跑步机配合用于获取运维人员的行为动作。
60.通过vr实现整个数据中心的巡检操作则需要将获取的实时数据和制作的vr全景模型进行关联，并将场景通过脚本运行起来，从而达到真正的虚拟现实效果，脚本开发通过使用unity 3d引擎工具，并使用面向对象的开发语言c#进行脚本程序开发。
61.本实施例中场景数据关联模块用于通过unity 3d引擎工具开发控制脚本，通过控制脚本将所述行为动作、设备数据以及vr全景模型相关联形成vr巡检场景并运行所述vr巡检场景。该模块涉及三个功能，分别是基础设施设备模型数据实时展示、实现人物模型的移动以及实现设备操作交互。
62.基础设施设备模型数据实时展示，根据设置的vr场景模型的fps(帧数)进行刷新基础设施设备上的显示数据从而达到实时的数据变化，本实施中使用函数update()方法进行更新，实现每0.5秒刷新一次。
63.实现人物模型的移动，通过脚本实现在vr全景内进行移动，并且可根据眼部视角进行方位的切换，从而达到可以在全景内进行漫游，此处我们使用刚体rigidbody给对象赋予物理属性，使对象在物理系统的控制下接受推力和扭力从而实现运动效果。
64.实现设备操作交互，在巡检数据中心过程中，如遇设备异常，需要进行简单的设备参数设置，可在vr场景进行模拟操作，然后通过底层实际的modbus接口将设置的参数下发到具体设备上，从而达到了在vr场景中优化设备参数的功能，此处我们使用unity中的button控件中的图片按钮。
65.本实施例的系统工作流程如图3所示，获取了底层设备数据、制作完成了vr全景模型，并使用脚本将数据和场景以及行为动作进行整合，将一个静的空间达到了动的效果，实现了通过vr技术在虚拟环境中实现了数据中心巡检的功能，达到了虚拟现实的效果，不仅
增加了巡检效率也减少了巡检时间，达到了降本增效的效果。
66.上文通过附图和优选实施例对本发明进行了详细展示和说明，然而本发明不限于这些已揭示的实施例，基与上述多个实施例本领域技术人员可以知晓，可以组合上述不同实施例中的代码审核手段得到本发明更多的实施例，这些实施例也在本发明的保护范围之内。