□徐春雷 官国飞 宋庆武

一、引言

随着电网系统的快速发展，信息化程度不断提高，智能电网的网络化、数字化管理成为必然趋势。尤其在电网机房管理系统中，系统的建设不断扩大，机房设备投入使用日益增多，涉及范围广、种类多、距离远，需要对机房不定期巡检、突发性事故不能及时有效发现、缺乏故障的分析数据等问题越来越严重，因此对机房动力环境设备的管理就显得尤为重要，机房的无人值守和高效管理是目前的发展方向，为提高机房维护和管理的安全性，建立一套“可视化、智能化”的机房监控系统对机房的高效管理和安全运营提供有力保证。

3D 技术的发展，将传统的机房平面监控转化为具有高度现场感的立体监控，通过可视化3D 机房场景展示，可以以任意一个视角进行查看、交互、分析。实时直观呈现机房内部各监控设备的位置、运行状态、实时数据信息，告警故障设备一目了然，大大提高了监控系统的信息量，降低了信息查询和浏览的难度。为解决每次人工不定期巡视的难度，可对整个机房进行不定期的自动巡检。机房运行维护人员能够身临其境地查看整个机房的全景视图，清晰掌握各类设备的位置和资产信息，通过与视频技术的结合，机房监控可以在形象的虚拟场景与真实中进行切换，利用3D 技术监控手段拓展了监控信息的时空广度和粒度，大幅度提升机房的管理水平和效率。

二、3D 技术在机房监控系统中的应用分析

(一)3D 技术应用分析。3D 技术的核心是unity 引擎，unity 引擎可以轻松创建机房可视化互动内容的多平台开发工具。利用3D 技术可创建模型库、行为库、产品库、构建平台、浏览插件、接口服务，实现与使用者间的低耦合。

图1 3D 技术应用结构图

1．模型库。可采用标准建模工具单独建模，如:3DMax作为3D 构建平台的组件使用。3D 模型库是构建平台的基础库之一，保存场景中所有的对象模型，并实现模型对象化。

2．行为库。描述模型的行为方式，能够被引擎加载并渲染指定对象，可采用xml 或script 脚本定义。

3．产品库。3D 构建的生成物。以3D 模型为基础，结合行为方式定义，在场景中创建具体对象，共同描述或定义一个业务场景，可以在场景中定义事件和具体对象的行为动作方式，通过与具体设备资源产生关联，作为系统运行的一部分进行发布，在3D 引擎支撑下提供场景服务。

4．构建平台。构建平台是3D 建模平台的核心部分，用来构建业务场景，定义场景中的事件、角色、路径、特性等。从模型库中选取模型，定义业务场景，并结合模型行为组织打包成可以发布在引擎环境中的场景产品，保存到产品库中使用。

5．浏览插件。3D 引擎支持浏览器插件，能够把构建并保存在产品库中的场景加载到浏览器中展现，支持web 事件响应、访问web 资源。

6．接口服务。封装可提供web 访问的标准服务接口，使得3D 引擎能够响应web 调用，如:实时数据展示、告警定位等。封装3D 场景中访问web 资源的接口，支持动态加载和访问web 资源，如:Action、servlet 等。

在3D 技术应用在机房监控系统时，我们可以简化具体的细节部分，转化为更容易理解的四种结构，3D 模型库、3D编辑器、3D 控件、3D 机房监控。

(二)3D 技术实际应用。

1．3D 技术在智能电网机房监控系统中的作用。电网机房监控系统主要是对机房内的动力环境设备(如UPS 电源、空调、配电表、蓄电池、温湿度、水浸等)的运行状态，以及设备运行数据、设备告警信息进行有效监控，传统的机房监控技术采用平面图方式、视频技术或者是静态的三维图形方式进行监控。但机房内的设备种类繁多、类型复杂，普通平面机房缺乏位置感和空间感信息，具体的设备类型也不能一目了然。视频技术受发展的局限，只能进行现场监视，不能及时了解设备实时运行数据及运行状态，事件的确认是非常困难的，无形中降低了系统的稳定性和安全性。静态三维技术可以满足上述两点要求，但在监控机房发生变化时，例如增加或者删除一个机柜(设备)，静态机房的弊端就显现出来，不能及时同步真实机房的场景信息。

随着智能电网机房监控系统的发展，对所监测的机房系统和设备的状态具有了广域，全景，海量，实时，准确，安全的特征，而对这些实时状态数据的分析也变得非常重要，3D 技术可以对电网机房内的动力环境设备进行全面的监控和管理，达到机房全景可视化、设备实时监测、设备实时告警、故障精准定位、机房自动巡检的目的。

2．3D 技术在智能电网机房监控系统中的应用。为了使3D 技术能够完美地应用到智能电网机房监控系统中，我们将3D 技术与视频技术结合，建立了一个动态机房承载视频的可视化监控引擎，实现了对电网机房场景从多角度全方位实时数据展示、告警定位、视频监控及智能巡检，通过3D 机房编辑器对机房进行建模，并与实体设备进行关联映射，将机房模型统一结构进行保存。通过3D 机房可视化将机房模型与采集设备实时数据匹配进行展示，根据设备运行状态实现告警故障定位，同时集成视频控件对机房进行远程视频监控。

图2 动态机房承载视频的可视化监控图

(1)3D 机房建模。采用3D 可视化技术对机房场景进行建模，也被称为虚拟仿真，通过技术手段把机房场景的一切物理存在的对象进行数据建模(地板、墙面、门、机柜、摄像头、设备等)，以3D 方式生成并形成模型资源库，供机房场景建模时选择。

图3

(2)模型与设备关联。通过建立的机房模型与实体设备进行关联，将设备属性绑定在模型中，在3D 机房场景展示中可以依据绑定设备信息实时查询设备信息及实时数据、告警状态。

(3)3D 机房可视化展示。利用3D 可视化技术对机房场景进行不同视觉角度的全景展示，扩展了时空广度和监控粒度。辅以形象的视觉效果，对机房内的任何设备实时数据信息、告警信息利用可视化技术进行表达，比如:温湿度实时数据展示。在3D 机房可视化过程中通过控制3D 互动仿真虚拟人物，在3D 机房场景中进行人工巡检或自动巡检，代替人工巡检操作。当有告警产生时，能够通过3D 技术的准确分析定位当前告警的具体告警源及位置信息，为第一时间处理告警提供有力依据。

图4

(4)3D 结合视频技术。通过可视化机房场景的展示与视频的有效结合，机房中的视频模型与摄像头实体接入通道关联，可以对机房场景中任何一个摄像头位置进行视频监控，完成了虚拟场景与真实场景的结合监控，保证机房的安全运行。

三、结语

采用3D 技术可以为智能电网机房建立可视化平台，利用这个平台来表达及展示机房场景的一切内容信息，通过可视化机房了解当前机房的运行状态，也可通过具体实时数据了解设备运行工况，解决了目前智能电网机房监控系统中的诸多问题，提高机房的高效管理及安全保证。3D 技术将带来比现实世界更丰富的内容，让人们突破感官的限制，以简单快捷的视觉形态来体验机房监控系统。

［1］ 于洪珍，徐立中，王慧斌．监测监控信息融合技术［M］．北京:清华大学出版社，2011，11:1

［2］ 陈峰．网络核心机房设计与管理［M］．北京:化学工业出版社，2008

［3］ 吴亚峰等著．Unity4 3D 开发实战详解［M］．北京:人民邮电出版社，2013，12