□徐春雷 官國飛 宋慶武

一、引言

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展，信息化程度不斷提高，智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化管理成為必然趨勢。尤其在電網(wǎng)機(jī)房管理系統(tǒng)中，系統(tǒng)的建設(shè)不斷擴(kuò)大，機(jī)房設(shè)備投入使用日益增多，涉及范圍廣、種類多、距離遠(yuǎn)，需要對(duì)機(jī)房不定期巡檢、突發(fā)性事故不能及時(shí)有效發(fā)現(xiàn)、缺乏故障的分析數(shù)據(jù)等問題越來越嚴(yán)重，因此對(duì)機(jī)房動(dòng)力環(huán)境設(shè)備的管理就顯得尤為重要，機(jī)房的無人值守和高效管理是目前的發(fā)展方向，為提高機(jī)房維護(hù)和管理的安全性，建立一套“可視化、智能化”的機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)房的高效管理和安全運(yùn)營提供有力保證。

3D 技術(shù)的發(fā)展，將傳統(tǒng)的機(jī)房平面監(jiān)控轉(zhuǎn)化為具有高度現(xiàn)場感的立體監(jiān)控，通過可視化3D 機(jī)房場景展示，可以以任意一個(gè)視角進(jìn)行查看、交互、分析。實(shí)時(shí)直觀呈現(xiàn)機(jī)房內(nèi)部各監(jiān)控設(shè)備的位置、運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，告警故障設(shè)備一目了然，大大提高了監(jiān)控系統(tǒng)的信息量，降低了信息查詢和瀏覽的難度。為解決每次人工不定期巡視的難度，可對(duì)整個(gè)機(jī)房進(jìn)行不定期的自動(dòng)巡檢。機(jī)房運(yùn)行維護(hù)人員能夠身臨其境地查看整個(gè)機(jī)房的全景視圖，清晰掌握各類設(shè)備的位置和資產(chǎn)信息，通過與視頻技術(shù)的結(jié)合，機(jī)房監(jiān)控可以在形象的虛擬場景與真實(shí)中進(jìn)行切換，利用3D 技術(shù)監(jiān)控手段拓展了監(jiān)控信息的時(shí)空廣度和粒度，大幅度提升機(jī)房的管理水平和效率。

二、3D 技術(shù)在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

(一)3D 技術(shù)應(yīng)用分析。3D 技術(shù)的核心是unity 引擎，unity 引擎可以輕松創(chuàng)建機(jī)房可視化互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)開發(fā)工具。利用3D 技術(shù)可創(chuàng)建模型庫、行為庫、產(chǎn)品庫、構(gòu)建平臺(tái)、瀏覽插件、接口服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與使用者間的低耦合。

圖1 3D 技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)圖

1．模型庫。可采用標(biāo)準(zhǔn)建模工具單獨(dú)建模，如:3DMax作為3D 構(gòu)建平臺(tái)的組件使用。3D 模型庫是構(gòu)建平臺(tái)的基礎(chǔ)庫之一，保存場景中所有的對(duì)象模型，并實(shí)現(xiàn)模型對(duì)象化。

2．行為庫。描述模型的行為方式，能夠被引擎加載并渲染指定對(duì)象，可采用xml 或script 腳本定義。

3．產(chǎn)品庫。3D 構(gòu)建的生成物。以3D 模型為基礎(chǔ)，結(jié)合行為方式定義，在場景中創(chuàng)建具體對(duì)象，共同描述或定義一個(gè)業(yè)務(wù)場景，可以在場景中定義事件和具體對(duì)象的行為動(dòng)作方式，通過與具體設(shè)備資源產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，作為系統(tǒng)運(yùn)行的一部分進(jìn)行發(fā)布，在3D 引擎支撐下提供場景服務(wù)。

4．構(gòu)建平臺(tái)。構(gòu)建平臺(tái)是3D 建模平臺(tái)的核心部分，用來構(gòu)建業(yè)務(wù)場景，定義場景中的事件、角色、路徑、特性等。從模型庫中選取模型，定義業(yè)務(wù)場景，并結(jié)合模型行為組織打包成可以發(fā)布在引擎環(huán)境中的場景產(chǎn)品，保存到產(chǎn)品庫中使用。

5．瀏覽插件。3D 引擎支持瀏覽器插件，能夠把構(gòu)建并保存在產(chǎn)品庫中的場景加載到瀏覽器中展現(xiàn)，支持web 事件響應(yīng)、訪問web 資源。

6．接口服務(wù)。封裝可提供web 訪問的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)接口，使得3D 引擎能夠響應(yīng)web 調(diào)用，如:實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、告警定位等。封裝3D 場景中訪問web 資源的接口，支持動(dòng)態(tài)加載和訪問web 資源，如:Action、servlet 等。

在3D 技術(shù)應(yīng)用在機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，我們可以簡化具體的細(xì)節(jié)部分，轉(zhuǎn)化為更容易理解的四種結(jié)構(gòu)，3D 模型庫、3D編輯器、3D 控件、3D 機(jī)房監(jiān)控。

(二)3D 技術(shù)實(shí)際應(yīng)用。

1．3D 技術(shù)在智能電網(wǎng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的作用。電網(wǎng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)機(jī)房內(nèi)的動(dòng)力環(huán)境設(shè)備(如UPS 電源、空調(diào)、配電表、蓄電池、溫濕度、水浸等)的運(yùn)行狀態(tài)，以及設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備告警信息進(jìn)行有效監(jiān)控，傳統(tǒng)的機(jī)房監(jiān)控技術(shù)采用平面圖方式、視頻技術(shù)或者是靜態(tài)的三維圖形方式進(jìn)行監(jiān)控。但機(jī)房內(nèi)的設(shè)備種類繁多、類型復(fù)雜，普通平面機(jī)房缺乏位置感和空間感信息，具體的設(shè)備類型也不能一目了然。視頻技術(shù)受發(fā)展的局限，只能進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)視，不能及時(shí)了解設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)，事件的確認(rèn)是非常困難的，無形中降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。靜態(tài)三維技術(shù)可以滿足上述兩點(diǎn)要求，但在監(jiān)控機(jī)房發(fā)生變化時(shí)，例如增加或者刪除一個(gè)機(jī)柜(設(shè)備)，靜態(tài)機(jī)房的弊端就顯現(xiàn)出來，不能及時(shí)同步真實(shí)機(jī)房的場景信息。

隨著智能電網(wǎng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，對(duì)所監(jiān)測的機(jī)房系統(tǒng)和設(shè)備的狀態(tài)具有了廣域，全景，海量，實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確，安全的特征，而對(duì)這些實(shí)時(shí)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分析也變得非常重要，3D 技術(shù)可以對(duì)電網(wǎng)機(jī)房內(nèi)的動(dòng)力環(huán)境設(shè)備進(jìn)行全面的監(jiān)控和管理，達(dá)到機(jī)房全景可視化、設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測、設(shè)備實(shí)時(shí)告警、故障精準(zhǔn)定位、機(jī)房自動(dòng)巡檢的目的。

2．3D 技術(shù)在智能電網(wǎng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。為了使3D 技術(shù)能夠完美地應(yīng)用到智能電網(wǎng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中，我們將3D 技術(shù)與視頻技術(shù)結(jié)合，建立了一個(gè)動(dòng)態(tài)機(jī)房承載視頻的可視化監(jiān)控引擎，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)機(jī)房場景從多角度全方位實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示、告警定位、視頻監(jiān)控及智能巡檢，通過3D 機(jī)房編輯器對(duì)機(jī)房進(jìn)行建模，并與實(shí)體設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)映射，將機(jī)房模型統(tǒng)一結(jié)構(gòu)進(jìn)行保存。通過3D 機(jī)房可視化將機(jī)房模型與采集設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)匹配進(jìn)行展示，根據(jù)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)告警故障定位，同時(shí)集成視頻控件對(duì)機(jī)房進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

圖2 動(dòng)態(tài)機(jī)房承載視頻的可視化監(jiān)控圖

(1)3D 機(jī)房建模。采用3D 可視化技術(shù)對(duì)機(jī)房場景進(jìn)行建模，也被稱為虛擬仿真，通過技術(shù)手段把機(jī)房場景的一切物理存在的對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)建模(地板、墻面、門、機(jī)柜、攝像頭、設(shè)備等)，以3D 方式生成并形成模型資源庫，供機(jī)房場景建模時(shí)選擇。

圖3

(2)模型與設(shè)備關(guān)聯(lián)。通過建立的機(jī)房模型與實(shí)體設(shè)備進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將設(shè)備屬性綁定在模型中，在3D 機(jī)房場景展示中可以依據(jù)綁定設(shè)備信息實(shí)時(shí)查詢?cè)O(shè)備信息及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、告警狀態(tài)。

(3)3D 機(jī)房可視化展示。利用3D 可視化技術(shù)對(duì)機(jī)房場景進(jìn)行不同視覺角度的全景展示，擴(kuò)展了時(shí)空廣度和監(jiān)控粒度。輔以形象的視覺效果，對(duì)機(jī)房內(nèi)的任何設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息、告警信息利用可視化技術(shù)進(jìn)行表達(dá)，比如:溫濕度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)展示。在3D 機(jī)房可視化過程中通過控制3D 互動(dòng)仿真虛擬人物，在3D 機(jī)房場景中進(jìn)行人工巡檢或自動(dòng)巡檢，代替人工巡檢操作。當(dāng)有告警產(chǎn)生時(shí)，能夠通過3D 技術(shù)的準(zhǔn)確分析定位當(dāng)前告警的具體告警源及位置信息，為第一時(shí)間處理告警提供有力依據(jù)。

圖4

(4)3D 結(jié)合視頻技術(shù)。通過可視化機(jī)房場景的展示與視頻的有效結(jié)合，機(jī)房中的視頻模型與攝像頭實(shí)體接入通道關(guān)聯(lián)，可以對(duì)機(jī)房場景中任何一個(gè)攝像頭位置進(jìn)行視頻監(jiān)控，完成了虛擬場景與真實(shí)場景的結(jié)合監(jiān)控，保證機(jī)房的安全運(yùn)行。

三、結(jié)語

采用3D 技術(shù)可以為智能電網(wǎng)機(jī)房建立可視化平臺(tái)，利用這個(gè)平臺(tái)來表達(dá)及展示機(jī)房場景的一切內(nèi)容信息，通過可視化機(jī)房了解當(dāng)前機(jī)房的運(yùn)行狀態(tài)，也可通過具體實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)了解設(shè)備運(yùn)行工況，解決了目前智能電網(wǎng)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)中的諸多問題，提高機(jī)房的高效管理及安全保證。3D 技術(shù)將帶來比現(xiàn)實(shí)世界更豐富的內(nèi)容，讓人們突破感官的限制，以簡單快捷的視覺形態(tài)來體驗(yàn)機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)。

［1］ 于洪珍，徐立中，王慧斌．監(jiān)測監(jiān)控信息融合技術(shù)［M］．北京:清華大學(xué)出版社，2011，11:1

［2］ 陳峰．網(wǎng)絡(luò)核心機(jī)房設(shè)計(jì)與管理［M］．北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008

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