基于物联网的高效机房暖通设备管理系统及方法与流程

1.本发明涉及机房技术领域，具体是基于物联网的高效机房暖通设备管理系统及方法。


背景技术：

2.机房是指电信、网通、移动、双线、电力以及政府或者企业等存放服务器，为用户以及员工提供it服务的地方；
3.暖通设备包括采暖设备、通风设备和空调设备，采暖设备主要为锅炉、换热器、水泵和散热器；通风设备主要为风机；空调设备主要为冷却塔、冷水机组、水泵、空气处理机和风机盘管；
4.在机房的正常运行过程中，需要利用暖通设备对机房的温度进行调控，避免温度异常导致影响机房的正常运转，但是，现有的机房温度管控存在以下问题：
5.1、现有的对于机房的温度管控通常是：当温度监测仪的检测温度高于或者低于设定阈值时，统一开启机房的暖通设备进行温度的调控；会导致当机房某一位置的局部温度升高或者降低时，无法及时的进行温度的调控，影响机房的正常运行；
6.2、现有的对于机房内的暖通设备的安装并未根据机房的实际布局进行精心的规划和设计，而是千篇一律的安装方式，会导致暖通设备的使用效率降低，难以实现对机房内部温度变化的精准调控；
7.所以，人们急需基于物联网的高效机房暖通设备管理系统及方法来解决上述技术问题。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供基于物联网的高效机房暖通设备管理系统及方法，以解决现有技术中提出的问题。
9.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于物联网的高效机房暖通设备管理系统，该管理系统包括数字化处理模块、分布规划模块、图像处理模块、异常定位模块和管理控制模块；
10.所述数字化处理模块用于对机房进行数字化处理，提高暖通设备管理的效率和精准度；所述分布规划模块用于对暖通设备的安装位置进行规划，实现对机房内部温度的精准调控，使得可以提高机房内每一个暖通设备的利用效率；所述图像分析模块用于对分布规划模块所采集的图像进行处理，使得可以将图像转化为数字化图像，便于对图像进行异常分析；所述异常定位模块用于对机房内部的温度异常位置进行定位，以便于确定开启暖通设备的位置，使得可以实现对机房内部温度的精准调控，提高暖通设备的利用率；所述管理控制模块用于对暖通设备进行智能化控制，提高机房内部暖通设备的利用率，保证机房的正常运行。
11.根据上述技术方案，所述数字化处理模块包括三维建模单元和坐标系建立单元；
12.所述三维建模单元用于根据输入的三维数据建立机房的三维模型，使得可以实现对机房的数字化建模；所述坐标系建立单元用于在三维模型上建立三维直角坐标系，并赋予三维模型中的每一个点以坐标值，使得可以实现机房内部暖通设备的数字化处理，对于暖通设备的管理更加的高效节能；
13.所述分布规划模块包括红外热成像仪、暖通设备和安装定位单元；
14.所述红外热成像仪安装在机房内部，用于对机房内部的热成像图像进行获取，以便于了解机房内部的温度变化，并且，与传统的温度监测仪进行温度的采集相比，红外热成像仪可以实现对机房内部温度变化的全面精准监控，使得对于机房内部的温度监测更加的全面；所述暖通设备安装在机房内部，用于对机房内部的环境温度进行调控，保证机房的正常运行，所述暖通设备覆盖的区域为暖通区域；所述安装定位单元用于根据暖通设备的暖通区域定位在机房内部的安装位置，使得暖通设备可以对机房内部的每一个区域进行温度调控的情况下，减少暖通设备的安装数量，提高暖通设备的利用率。
15.根据上述技术方案，所述图像处理模块包括图像分割单元和标签添加单元；
16.所述图像分割单元用于将热成像图像划分为若干个区域，方便后期通过对热成像图像的分析实现对机房内部温度异常区域的定位；所述标签添加单元用于为图像分割单元所划分的若干个区域添加标签，使得可以根据标签实现对异常区域的精准定位。
17.根据上述技术方案，所述异常定位模块包括区域比对单元、基准面建立单元和映射投影单元；
18.所述区域比对单元用于对热成像图像上相邻的区域进行比对，确定热成像图像上颜色变化的边界，以此来判断温度异常的区域；所述基准面建立单元根据区域比对单元的比对结果，以温度异常区域为中心点，建立垂直于热成像图像的基准面，以此来确定温度异常区域在机房内部的大致区域，以便于开启指定暖通设备进行温度的调控；所述映射投影单元在建立基准面之后，在三维模型中沿z轴方向向x轴和y轴所在平面进行投影，确定至少两个基准面的交点在x轴和y轴所在平面上的坐标值，以此来确定具体被开启的暖通设备。
19.根据上述技术方案，所述管理控制模块包括位置确定单元和指令控制单元；
20.所述位置确定单元用于对每一个暖通设备的暖通区域位置进行确定，以便于及时的根据温度异常区域确定需要开启的暖通设备的位置；所述指令接收单元用于接收异常定位模块的定位指令，并根据定位指令控制对应的暖通设备开启，实现对机房内部指定区域温度的精准调控。
21.基于物联网的高效机房暖通设备管理方法，该管理方法包括以下步骤：
22.s1、利用数字化处理模块建立机房的三维模型，并在三维模型上建立三维直角坐标系；
23.s2、利用分布规划模块对暖通设备在机房内部的安装位置进行规划，并采集机房内部的热成像图像；
24.s3、利用图像处理模块对热成像图像进行分割处理，并对分割之后的每一个区域添加标签；
25.s4、利用异常定位模块对分割之后的热成像图像进行分析，确定机房内部温度异常的区域；
26.s5、利用管理控制模块控制暖通设备对机房内部温度异常的区域进行温度的调
控。
27.根据上述技术方案，在s1-s2中，利用三维扫描仪获取机房内部的三维数据，并利用三维建模单元建立机房内部的三维模型，利用坐标系建立单元在三维模型上建立三维直角坐标系，并赋予三维模型中的每一个点以坐标值(xi,yi)，其中，i表示三维模型中的第i个点；
28.暖通设备的暖通区域为l*l，暖通区域的区域函数为|c-d|＝|e-f|＝l，其中，a、b、c、d、e、f均为设定系数，暖通设备安装在机房顶部，利用安装定位单元定位暖通设备在机房顶部的安装间距为2*l，保证机房内部的每一个区域都可以通过暖通设备进行温度的调控，机房顶部和侧壁安装有若干个红外热成像仪，所述红外热成像仪对机房内部进行热成像图像的获取，利用红外热成像仪对机房内部进行温度的监控和检测，可以避免出现检测死角，保证了温度检测的精准度。
29.根据上述技术方案，在s3中，利用图像分割单元将热成像图像分割为若干个面积相等的区域，利用标签添加单元为每一个区域添加标签x
k-ys，其中，xk表示当前区域在所分割的所有区域中的第k行，ys表示当前区域在所分割的所有区域中的第s列。
30.根据上述技术方案，在s4中，对热成像图像分割后的每一个区域进行灰度处理，得到区域的灰度值g
k-s
，g
k-s
表示图像分割单元所分割的若干个区域中第k行第s列区域的灰度值；
31.利用区域比对单元根据下列公式对两个相邻区域进行比对：
[0032][0033]
其中，g
k-(s 1)
表示若干个区域中第k行第s 1列区域的灰度值，g
(k 1)-s
表示若干个区域中第k 1行第s列区域的灰度值，g
k-(s-1)
表示若干个区域中第k行第s-1列区域的灰度值，g
(k-1)-s
表示若干个区域中第k-1行第s列区域的灰度值；表示与第k行第s列区域相邻的区域灰度值差值的绝对值；
[0034]
当时，表明第k行第s列区域与第k行第s 1列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点；
[0035]
当时，表明第k行第s列区域与第k 1行第s列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点；
[0036]
当时，表明第k行第s列区域与第k行第s-1列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点；
[0037]
当时，表明第k行第s列区域与第k-1行第s列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点，其中，g表示设定的灰度值差值的阈值；
[0038]
利用区域比对单元将若干个边界点相连，若干个边界点围绕的区域形成异常区域，并对异常区域进行标注；
[0039]
利用基准面建立单元以异常区域内的某一个点为定位点，建立垂直于热成像图像且垂直于三维直角坐标系中xoy平面的基准面；
[0040]
利用映射投影单元对三维模型中的基准面进行投影，在三维模型中沿z轴方向向x轴和y轴所在平面进行投影，确定至少两个基准面的交点在x轴和y轴所在平面上的坐标值(xj,yj)；
[0041]
则坐标值(xj,yj)所在区域为温度异常区域。
[0042]
通过对三维模型中建立的若干个基准面进行投影，将垂直与xoy平面的基准面投影至xoy平面上，通过确定至少两个基准面的交点在xoy平面的投影，即可确定机房内部温度异常区域的空间位置，实现对机房内部温度异常区域的定位。
[0043]
根据上述技术方案，在s5中，利用位置确定单元确定温度异常坐标点(xj,yj)所属的暖通区域，并确定该暖通区域所属的暖通设备，利用指令控制单元控制暖通设备对温度异常区域实行温度的调控。
[0044]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0045]
1、本发明设置有图像处理模块和异常定位模块，使得可以通过对热成像图像进行处理和分析，定位机房内部温度异常区域的位置，实现对温度异常区域的精准调控，提高了暖通设备的利用率，与传统的传感器进行温度的检测相比，对于温度异常区域的确定更加的精准，避免了暖通设备的全部开启导致资源的浪费，可以实现机房内部温度的精准调控。
[0046]
2、本发明设置有分布规划模块，使得可以根据暖通设备的暖通区域大小进行暖通设备安装位置的规划，使得可以根据实际情况对暖通设备做出调整，提高暖通设备在机房内部的利用率，在保证可以实现机房内部温度的精准调控的情况下，减少不必要的资源浪费。
附图说明
[0047]
图1为本发明基于物联网的高效机房暖通设备管理系统的模块组成示意图；
[0048]
图2为本发明基于物联网的高效机房暖通设备管理方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
[0049]
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做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。
[0050]
实施例：如图1～图2所示，本发明提供以下技术方案，基于物联网的高效机房暖通设备管理系统，该管理系统包括数字化处理模块、分布规划模块、图像处理模块、异常定位模块和管理控制模块；
[0051]
数字化处理模块用于对机房进行数字化处理，提高暖通设备管理的效率和精准度；分布规划模块用于对暖通设备的安装位置进行规划，实现对机房内部温度的精准调控，使得可以提高机房内每一个暖通设备的利用效率；图像分析模块用于对分布规划模块所采集的图像进行处理，使得可以将图像转化为数字化图像，便于对图像进行异常分析；异常定位模块用于对机房内部的温度异常位置进行定位，以便于确定开启暖通设备的位置，使得可以实现对机房内部温度的精准调控，提高暖通设备的利用率；管理控制模块用于对暖通设备进行智能化控制，提高机房内部暖通设备的利用率，保证机房的正常运行。
[0052]
数字化处理模块包括三维建模单元和坐标系建立单元；
[0053]
三维建模单元用于根据输入的三维数据建立机房的三维模型，机房的三维数据可以通过三维扫描仪进行获取，使得可以实现对机房的数字化建模；坐标系建立单元用于在三维模型上建立三维直角坐标系，并赋予三维模型中的每一个点以坐标值，例如：赋予三维模型中的每一个红外热成像仪以坐标值，赋予三维模型中的每一个暖通设备以坐标值，使得可以实现机房内部暖通设备的数字化处理，对于暖通设备的管理更加的高效节能；
[0054]
分布规划模块包括红外热成像仪、暖通设备和安装定位单元；
[0055]
红外热成像仪安装在机房内部，用于对机房内部的热成像图像进行获取，以便于了解机房内部的温度变化，并且，与传统的温度监测仪进行温度的采集相比，红外热成像仪可以实现对机房内部温度变化的全面精准监控，使得对于机房内部的温度监测更加的全面；暖通设备安装在机房内部，用于对机房内部的环境温度进行调控，保证机房的正常运行，暖通设备包括采暖、通风和空调，暖通设备覆盖的区域为暖通区域，例如：一台暖通设备覆盖5*5的暖通区域；安装定位单元用于根据暖通设备的暖通区域定位在机房内部的安装位置，使得暖通设备可以对机房内部的每一个区域进行温度调控的情况下，减少暖通设备的安装数量，提高暖通设备的利用率。
[0056]
图像处理模块包括图像分割单元和标签添加单元；
[0057]
图像分割单元用于将热成像图像划分为若干个区域，例如：可以以单位像素对热成像图像进行分割，方便后期通过对热成像图像的分析实现对机房内部温度异常区域的定位；标签添加单元用于为图像分割单元所划分的若干个区域添加标签，例如：20-15表示热成像图像上的划分区域后的第20行的第15个区域，使得可以根据标签实现对异常区域的精准定位。
[0058]
异常定位模块包括区域比对单元、基准面建立单元和映射投影单元；
[0059]
区域比对单元用于对热成像图像上相邻的区域进行比对，相邻的区域是指热成像图像被分割后若干个区域中相邻的区域，确定热成像图像上颜色变化的边界，以此来判断温度异常的区域；基准面建立单元根据区域比对单元的比对结果，以温度异常区域为中心点，建立垂直于热成像图像的基准面，以此来确定温度异常区域在机房内部的大致区域，以便于开启指定暖通设备进行温度的调控；映射投影单元在建立基准面之后，在三维模型中沿z轴方向向x轴和y轴所在平面进行投影，确定至少两个基准面的交点在x轴和y轴所在平面上的坐标值，以此来确定具体被开启的暖通设备。
[0060]
管理控制模块包括位置确定单元和指令控制单元；
[0061]
位置确定单元用于对每一个暖通设备的暖通区域位置进行确定，以便于及时的根据温度异常区域确定需要开启的暖通设备的位置；指令接收单元用于接收异常定位模块的
定位指令，并根据定位指令控制对应的暖通设备开启，实现对机房内部指定区域温度的精准调控。
[0062]
基于物联网的高效机房暖通设备管理方法，该管理方法包括以下步骤：
[0063]
s1、利用数字化处理模块建立机房的三维模型，并在三维模型上建立三维直角坐标系；
[0064]
s2、利用分布规划模块对暖通设备在机房内部的安装位置进行规划，并采集机房内部的热成像图像；
[0065]
s3、利用图像处理模块对热成像图像进行分割处理，并对分割之后的每一个区域添加标签；
[0066]
s4、利用异常定位模块对分割之后的热成像图像进行分析，确定机房内部温度异常的区域；
[0067]
s5、利用管理控制模块控制暖通设备对机房内部温度异常的区域进行温度的调控。
[0068]
在s1-s2中，利用三维扫描仪获取机房内部的三维数据，并利用三维建模单元建立机房内部的三维模型，利用坐标系建立单元在三维模型上建立三维直角坐标系，并赋予三维模型中的每一个点以坐标值(xi,yi)，其中，i表示三维模型中的第i个点；
[0069]
暖通设备的暖通区域为l*l，暖通区域的区域函数为|c-d|＝|e-f|＝l，其中，a、b、c、d、e、f均为设定系数，例如：暖通区域为5m*5m的区域，暖通设备安装在机房顶部，利用安装定位单元定位暖通设备在机房顶部的安装间距为2*l，保证机房内部的每一个区域都可以通过暖通设备进行温度的调控，机房顶部和侧壁安装有若干个红外热成像仪，红外热成像仪对机房内部进行热成像图像的获取，利用红外热成像仪对机房内部进行温度的监控和检测，可以避免出现检测死角，保证了温度检测的精准度。
[0070]
在s3中，利用图像分割单元将热成像图像分割为若干个面积相等的区域，例如：每个像素点为一个区域，利用标签添加单元为每一个区域添加标签x
k-ys，其中，xk表示当前区域在所分割的所有区域中的第k行，ys表示当前区域在所分割的所有区域中的第s列。
[0071]
在s4中，对热成像图像分割后的每一个区域进行灰度处理，得到区域的灰度值g
k-s
，g
k-s
表示图像分割单元所分割的若干个区域中第k行第s列区域的灰度值；
[0072]
利用区域比对单元根据下列公式对两个相邻区域进行比对：
[0073][0074]
其中，g
k-(s 1)
表示若干个区域中第k行第s 1列区域的灰度值，g
(k 1)-s
表示若干个区域中第k 1行第s列区域的灰度值，g
k-(s-1)
表示若干个区域中第k行第s-1列区域的灰度值，g
(k-1)-s
表示若干个区域中第k-1行第s列区域的灰度值；
表示与第k行第s列区域相邻的区域灰度值差值的绝对值；
[0075]
当时，表明第k行第s列区域与第k行第s 1列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点；
[0076]
当时，表明第k行第s列区域与第k 1行第s列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点；
[0077]
当时，表明第k行第s列区域与第k行第s-1列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点；
[0078]
当时，表明第k行第s列区域与第k-1行第s列区域之间存在边界，则将第k行第s列区域作为边界点，其中，g表示设定的灰度值差值的阈值；
[0079]
因为当某一区域的温度出现异常时，在热成像图像上，经过灰度处理后，会有灰度值上的差异，所以，在进行比对时，可以根据灰度值的差值来判断是否存在温度异常区域；
[0080]
利用区域比对单元将若干个边界点相连，若干个边界点围绕的区域形成异常区域，并对异常区域进行标注；因为当出现温度异常时，一定是某一个点或者某一个区域的温度值出现异常，那么在对热成像图像进行分析时，必然存在若干个边界点形成一个异常区域；
[0081]
利用基准面建立单元以异常区域内的某一个点为定位点，建立垂直于热成像图像且垂直于三维直角坐标系中xoy平面的基准面；
[0082]
利用映射投影单元对三维模型中的基准面进行投影，在三维模型中沿z轴方向向x轴和y轴所在平面进行投影，确定至少两个基准面的交点在x轴和y轴所在平面上的坐标值(xj,yj)；
[0083]
则坐标值(xj,yj)所在区域为温度异常区域。
[0084]
至于坐标点的确定，可以通过投影确定交点在xoy平面上的位置，利用坐标系建立单元赋予坐标点以坐标值。
[0085]
通过对三维模型中建立的若干个基准面进行投影，将垂直与xoy平面的基准面投影至xoy平面上，通过确定至少两个基准面的交点在xoy平面的投影，即可确定机房内部温度异常区域的空间位置，实现对机房内部温度异常区域的定位。
[0086]
在s5中，利用位置确定单元确定温度异常坐标点(xj,yj)所属的暖通区域，并确定该暖通区域所属的暖通设备，利用指令控制单元控制暖通设备对温度异常区域实行温度的调控。
[0087]
由于机房内部出现温度异常情况均为局部区域温度异常升高，因此，只需要控制暖通设备对温度异常区域进行降温即可。
[0088]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。