圖撲數字孿生數據中心：“全方位全天候”動環監控管理實時在線平臺

數據中心作為城市“新基建”之一，是推動數字經濟發展的算力基礎設施和重要載體。隨著生命科學、基因測序、醫藥研發、高性能計算、深度學習、遙感測繪、地質勘探、冷凍電鏡、數據分析、數據挖掘、真空羽流、并行計算等技術的快速發展，以及國家東數西算政策的支持，建設綠色數據中心、智算中心成為人們關注的重中之重。

本文介紹的是圖撲軟件基于 B/S 技術，搭建的輕量化數據中心 3D 機房數字孿生解決方案，以數據中心實際場景為基礎，在場景中通過城市、園區、機房等建筑及設備外觀，體現數據中心的空間位、周邊環境等信息。通過對數據中心環境、資產、容量、動力等數據源的采集、處理、分析，為運維人員提供集中監控、集中管理、科學決策等全生命周期運維能力。

圖撲軟件數字孿生數據中心機房解決方案

圖撲軟件自研一款數字孿生機房快速實施工具，摒棄傳統的方式，在自主研發的 2D、3D 圖形渲染引擎 HT for Web 基礎上，為 Web 可視化提供豐富的展示形式和效果，幫助用戶快速搭建出數字孿生機房 3D 場景，達到所見即所得的效果。

實現對數據中心的眾多子系統集中監控、集中管理的目的，降低機房管理難度，減輕機房運維壓力。也可為不同業務增長需求提供了靈活的解決方案。選擇圖撲軟件解決方案的優勢在于：

完整的國產自研數字孿生技術體系和解決方案，自研 2D/3D 可視化圖形引擎、開發工具。

充分利用已有數字化成果，包括 CAD 圖紙識別、BIM 模型導入、GIS 平臺對接等。

數字孿生機房快速搭建工具。

第三方系統快速接入適配能力。

數字孿生機房環境可視化

空間位置可視化

該場景圖撲軟件采用球體模型加以匹配地理環球貼圖，來實現地球的立體全景展示，使用鼠標或觸屏操作模式就能對立體地球進行 360° 自由旋轉、移動或縮放。通過接入各數據中心的經緯度信息，自動生成坐標位置，結合流光線條直觀清晰得顯示全球范圍內的多個數據中心分布情況和相互關系。

圖撲軟件可以整合其他 GIS 平臺(SuperMap、ArcGIS、GeoServer)或中間件(Cesuim、Mapbox)來實現空間位置可視化，也可以在 HT for Web 基礎上實現更加輕量快捷的解決方案，通過簡單的三角函數進行球體坐標算法運算來實現預期效果，這樣無需建模即可實現，降低了實施成本也縮短了項目實施周期。

由于全球范圍內的數據中心體量大、樣態多、分布廣，為了易于宏觀把控運行安全、PUE、資產信息、人員占比、電力、告警等基礎數據，圖撲應用多樣化 2D、3D 組態圖表，將數據進行圖形化和可視化，支持數據動態加載，以簡潔明了的形式呈現于主面板兩側。

城市可視化

場景支持層次化遞進瀏覽：全球級-國家級-城市級-園區級-機房級-機架級-架式設備級-端口級。

點擊相應的地圖節點，下鉆至數據中心節點所在的城市，提供鳥瞰或第三人稱形式漫游，體現園區區位、樓宇建筑、園區機架數量、容量使用率等基本信息，同時讓運維人員對該區域內數據中心、供應商、二級服務節點分布一目了然。

圖撲可視化解決方案支持跨平臺，移動終端均可輕松打開場景，實現觸屏設備的單指旋轉、雙指縮放、三指平移等操作，用戶不必再為跨平臺交互模式而煩惱。通過 HT SDK 內置交互能力，即可實現鼠標的旋轉、平移、拉近拉遠操作。

園區可視化

圖撲軟件(Hightopo)應用自主研發的渲染引擎，將數據中心園區外部景觀、樓宇、設施等建筑景觀 1：1 建模還原。能耗在線監測系統，也稱為能源信息監測系統。通過對用能單位的電、熱、水、煤、溫度等能耗數據進行分項計量、采集、傳輸和監控，最終實現用能管理的數字化和可視化的能源管理系統。該系統依托計算機網絡、無線通信、計量采集等信息化技術手段進行，能夠反映數據的動態變化，對歷史數據進行存儲和查詢，可用于能耗統計、節能診斷、能效管理、分析決策、企業能源調度等。

通過有效結合園區管理系統與可視化解決方案，實時監控園區內各機房機架數量、容量使用率等，實現對園區動態、實時、直觀、全方位的監控。

圖撲軟件智慧園區可視化解決方案，支持公共管理、產業發展、生活服務等業務。通過建立集消防、能耗、安防、設備、服務等多源信息一體化監控機制，使園區運營治理逐步走向可感知、可監控、可管理、可控制。

樓層可視化

點擊樓層跳轉至樓層透視界面，根據瀏覽和管理需求查看各樓層的空間結構、設備布局、告警動效等要素，其呈現結果將與真實環境一一映射。

管網可視化

圖撲軟件(Hightopo)利用自研圖形引擎強大的渲染功能，將場景穿梭于科幻與寫實之間，對市政供電、傳輸路由、給水管網的供線路徑進行高亮處理。真實復現數據中心日益密集的水電管道與網絡線路，使其分布排列變得一目了然。

通過紅外感應器、激光掃描器、物聯設備，對管道健康狀態進行透視監測。如遇突發故障時，系統會自主呈現聲光警報，快速定位管線位置并顯示故障原因，幫助用戶更快排查及修復管線類故障，提高管線管理水平和故障解決效率。

資產管理可視化

資產 3D 可視化創建的核心需求：是幫助數據中心對資產進行全方位的數字化管理，降低在資產查找、盤點、遷移等方面的無效投入，將運維人員從繁雜重復的運維工作中解放出來。

圖撲軟件 3D 機房場景內的機架、配電柜、UPS、空調、IT 設備等與實際物理場景一一對應。

通過搭載智能傳感設備，對資產的基本信息、空間占用、利用情況、PUE、告警記錄等數據同步監測。

PUE(Power Usage Effectiveness，即電能利用效率)作為國際上比較通行的數據中心電力使用效率的衡量指標。圖撲軟件(Hightopo)將精細監測能耗流向，實時分析管理，在 2D 可視化面板中直觀動態顯示 PUE 值，同步協助找出 PUE 升高或降低的原因，持續進行能效優化，支撐實現綠色數據中心。

機柜設備可視化

點擊機房中任意機柜下鉆至單一機柜場景，直觀查看機柜中的通信設備、服務器、板卡、電源模塊等設備的擺放位置、空余機位、機柜詳情。

圖撲軟件(Hightopo)將 2D 面板與數據綁定，同步顯示設備的業務 IP、設備廠商、設備高度、起始 U 位、結束 U 位、維護人、CPU 溫度、設備功耗等關鍵信息的動態數據。以簡潔的表現形式，為用戶呈現多角度、細致、全面、直觀的關鍵性數據，挖掘數據背后的價值。

端口可視化

點擊機架前板或后板即打開機架，點選任意資產設備，近距離觀看設備面板圖，真實反映該設備前后面板及所關聯設備端口(端到端)鏈路的布線情況，顯示每一個端口設備固定資產編號、網口信息、所屬機架編號等。

數字孿生機房資產管理能力的核心，是從有形資產(機房基礎設施、IT 設備等)和無形資產(IP、端口等)的全視角出發，形成機房資產的統一管理、聯動控制、動態預警，對資產全生命周期流程展開跟蹤管理。

容量可視化

機房資源的容量管理始終都是個棘手的難題，往往需要兼顧空間、配電、硬件資源等多方面因素。

場景中根據實際物理場景， 1:1 立體還原了機房可容納機柜、實際使用機柜數、設備擺放等。

針對機柜 U 位、電力、承重等情況，則以機架為單位，應用 U 位柱狀容量可視化效果，將 U 高、電力、承重三個維度的綜合空間進行動態統計，直觀展示機房內容量使用情況，幫助運維人員更有效地管理機房容量資源，讓基礎資源使用情況可以一目了然。

U 位可視化

結合右側的 U 位總容量、利用率數據，運維人員能實時了解容量情況，還能通過發展趨勢預測，為其提供數據決策支撐，確保實現更優的容量規劃。支持智能推薦 U 位，在批量放置設備的場景中，自動根據設備需求，推薦設備上下位置，實現設備批量上架。

承重可視化

支持對接底層數據接口，對機柜承重指標、目前承重狀況、剩余容量進行可視化監測。實時透視每一個機柜的承重負荷情況，同時了解地板的承重分布情況。

電力可視化

支持根據獲取的機柜電力容量、PDU、UPS 等電力信息，自主統計當前設備額定功率總量和剩余電力容量，并計算出實時的負載率，生成相應的電力容量趨勢圖。點擊對應的機柜可彈出 2D 面板供查看機柜電力總容量、利用率等數值。

對于設備上架操作，運維人員可根據上架設備的 U 高、承重、電力等要求等多個組合條件進行適配空間搜索，幫助運維人員為新增設備快速定位到合適的上架空間，讓機房各類資源負荷更加均衡。

動環監控可視化

圖撲軟件(Hightopo)三維動環監控場景，整合 2D 組態與 3D 仿真形態呈現。通過匹配智能傳感器，對整個機房內 UPS、配電、蓄電池等動力設備;溫濕度、氣流等環境變量;門禁、視頻、消防等安防設施，部署 3D 可視化動態監測。通過跨平臺的數據協議，將獨立分散的數據庫或有價值的數據提取至圖撲軟件 3D 機房可視化系統當中，并以 7*24 小時無間斷監測形式，實現多業務處理、管理決策和數據共享。

打造“全方位、全業務、全天候”動環監控管理的實時在線平臺，及時發現隱患，提前處置可能產生的故障，保障機房穩定持久運行，減輕運維人員負擔，實現機房無人值守或少人值守的目的。

環境可視化

Ⅰ.溫濕度云圖可視化

機房溫濕度是機房環境監測指標的重中之重。為了防止機房環境溫濕度的過高或過低所導致的運轉故障，圖撲軟件(Hightopo)3D 數字孿生機房以 3D 溫濕度云圖方式，精確覆蓋重點區域。

將鼠標懸浮在機房內，可顯示當前位置的動態刷新溫濕度數值。若溫濕度超出臨界閾值，系統會發出提示和超標報警，根據預置規則執行相應的處理動作。

Ⅱ.氣流可視化監控

在低碳發展時代，數據中心作為高耗能產業，其合理的末端空調氣流組織是空調系統節能降耗的前提。圖撲軟件(Hightopo)3D 數字孿生機房搭載氣流傳感器、差壓式空氣壓力傳感器等裝置，把采集到的氣流組織進行 CFD 氣流組織仿真模擬，使之抽象的氣流場具象化，真實反映機房內冷卻氣流和熱空氣流向。

運維人員可借助風速、風量、溫度場的參數變化情況對氣流組織展開評測和調控，并建立基于氣流組織優化的空調節能運行策略，從而讓機柜進風區域空調冷氣流分布均勻，垂直和水平方向溫度場處于相對均衡狀態。消除數據中心的局部熱點現象，為構建綠色數據中心做出貢獻。

注：CFD (Computational Fluid Dynamics,計算流體動力學)

安防可視化

Ⅰ.門禁可視化

接入 AI 人臉識別、門禁識別、紅外人體檢測等安防設備，將各機房的門禁狀態、通行次數、區域位置、部分信息等記錄同步上傳，輔以 2D 面板配合展示門禁數量、故障記錄、監控畫面。

系統探測到非法入侵行為，將迅速觸發聲光報警裝置，通過多種形式通知運維人員及時處理。構建網格化機房治安防控體系，避免了因人員異常闖入所導致的經濟損失，為數據中心機房安全加設一道屏障。

運維人員無須常駐控制室內控制場景，通過 PC、PAD 或是智能手機，即可隨時隨地打開瀏覽器調取監控場景，遠程遙控機房開/關門等。實現指揮中心集約化、透明化、無人化的管理模式。

Ⅱ.視頻 3D 可視化

圖撲軟件(Hightopo)2D/3D 可視化引擎作為基于 HTML5 標準的組件庫，支持無縫融合 HTML5 各項多媒體功能，與門禁、消防、視頻監控等安防子系統聯動，對機房、樓宇、園區等各區域展開安防動態監測，可隨時隨地調閱視頻圖像，從根本上解決視頻監控物理盲區及邏輯盲區。

提供歷史數據追溯查詢，對特定時間段某件事進行歷史回溯及軌跡追蹤，應用圖撲軟件(Hightopo)視頻融合技術，將 2D 視頻圖像融合至場景的 3D 模型中，為用戶提供直觀的視頻圖像和視圖控制，如同身臨其境查看現場情況。圖撲軟件視頻融合技術采用 WebGL 技術，利用 GPU 高性能計算能力對視頻圖像進行實時處理，圖像處理不占用 CPU 資源，整個方案各個應用場景運行流暢。

動力系統可視化

供配電系統作為整個數據中心的動力源泉，需要時刻保持正常的工作運轉。通過搭載智能感知元件，即可滿足對供配電信息的實時動態監測，重點關注發電機組、低壓進線配電、UPS、蓄電池組、列頭柜、PDU 等設備的電流、電壓、功率、液位、油壓等關鍵性指標。

幫助運維人員高效便捷地讀取配電系統的運行數據，從而推動從“人治”轉變向“數治”的管理模式。

拓撲圖

2D 拓撲圖

拓撲結構圖是指由網絡節點設備和通信介質構成的網絡結構圖，網絡拓撲設計的好壞對整個網絡的性能和經濟性有重大影響。

圖撲軟件(Hightopo)2D/3D 可視化引擎具有強大交互能力，拓撲圖形及表盤圖表等非常適合用于實時監控系統的界面呈現。本次打造的全新 2D 組態界面中，采用固定面板方式呈現電力系統與制冷系統設備的實時運轉參數和狀態模式。讓“一張圖”切換查詢功能，幫助運維人員快速捋清邏輯關系、設備狀態，實現問題快速定位。

3D 拓撲圖

但隨著數據中心設備數據的不斷增長，以往平面又密集的 2D 組態表現形式卻不再適用于多數據的呈現。在此基礎上，圖撲軟件(Hightopo)3D機房數字孿生解決方案增加 3D 可視化的形式，按照機房內實際布局對制冷系統的風冷水主機、冷水泵、蓄冷罐和電力系統的進線開關柜、計量柜、電容器組等資產，進行 3D 拓撲可視化呈現。

場景中提供資產之間的全鏈路拓撲可視呈現，幫助運維人員快速校對資產與資產之間的鏈路鏈接，輕松查找關聯的業務。

相較傳統的 2D 拓撲圖，圖撲軟件(Hightopo) 3D 拓撲圖既能承載更多的業務信息，又可以更立體、多樣、生動的展現設備的上下游依賴關系，構建出一張分層分權的網絡拓撲關系圖，讓運維人員能立體化、多面性、深層次地觀察各類設備之間互聯關系。還可廣泛應用于電信網絡可視化、電力網絡可視化、其他領域管網可視化。

圖撲軟件(Hightopo) 2D、3D 組態界面同 InTouch/IFix/WinCC 傳統組態軟件相比，圖撲軟件基于 Web 的平臺更適合 C/S 向 B/S 轉型的大趨勢，多元素豐富的可視化組件和快捷的數據綁定方式，可用于快速創建和部署。

智能巡檢

數據中心日常維護通常需要大量的運維人員按時巡檢、手工抄錄，但會導致檢巡頻次降低且耗時也過長。配合智能巡檢機器人替代人工巡視，實現對機房安全設備、網絡設備、服務器主機、UPS 硬件狀態監控、IT 資產管理等設備的自主監視、故障監測、遠程告警管理。從而構建大范圍、無死角的運維管理環境，打造數據中心無人值守的管理模式。

告警可視化

支持基于時間、空間等多個維度，對風險管控模塊進行集中告警監控，系統可依據標準值及設定的閾值對數據中心各子系統設備、環境、重點區域可能會產生的各類事件進行收集和識別。

對于識別到的異常信息及違規操作，系統將迅速定位至告警位置，通過高亮閃爍動效提醒運維人員的關注，并自動調取周邊監控視頻，疊加豐富的圖表對事件進行多維度分析研判或重點數據抓取。

通過時間列表與維修記錄，實現在智慧城市、智慧園區、智慧機房場景下的運行監控、運營分析評價、應急指揮、風險控制預警等業務場景。

整合現有數據資源，快速洞悉多類型基礎設施的實時運轉狀態，以及機房內部各項關鍵信息，從根本上避免了因環境問題而導致可能引發的機房業務故障。切實強化風險預判和防控能力，幫助企業早發現、早處理、早控制。

數字化時代的新型數據中心，應該采用新一代ICT技術，包括云計算、大數據、人工智能等，不斷提升數據中心的效率、效能和效益，“小散”數據中心要加速遷移、整合，提高數據中心的能源利用效率和算力供給能力，更好地滿足當地邊緣計算的應用需求。推動行業、企業數字化轉型，以更低的時延、更大的帶寬、更安全可靠的方式保證業務穩定運行、降本增效，從而推動經濟社會高質量發展。

來源：萬物皆可視

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