BIM+技术在海委数据中心的应用

2021-01-06吴新荣

海河水利 2021年5期

吴新荣

（水利部海河水利委员会，天津 300170）

水利部海河水利委员会（以下简称海委）为水利部的派出机构，代表水利部在海河流域内依法履行水行政管理职责，并直接管辖潘家口、大黑汀和岳城3座大型水库。海委机关内设16个部门，下辖4个管理局（漳卫南运河管理局、引滦工程管理局、海河下游管理局、漳河上游管理局）、8个直属事业单位和2个直属企业。

随着水利信息化的不断建设和完善，海委已经建成连接水利部、流域内六省市及委属四局的广域网，同时建成覆盖海委机关各部门和直属单位包括防汛调度楼、综合楼、行政楼、水质楼、档案馆、海珠宾馆6幢建筑的局域网。

目前，海委数据中心建有包括综合办公、防汛抗旱指挥、水资源监控管理、水行政执法、水情信息业务、视频监控、工程控制在内的共38 套业务应用系统，在网运行的网络及安全设备、服务器及磁盘阵列等主要设备200余套，PC 终端700余台，配有保障以上主要设备运行的供配电系统和消防、机房专用精密空调、动力环境监控等安防系统。因此，利用先进的技术手段管理好海委数据中心的设备设施，保障各水利业务应用系统安全稳定运行尤为重要。

1 BIM技术概述

1.1 BIM概念

BIM 是 Building Information Modeling（建筑信息模型）的简写，是以三维数字技术为基础集成了建筑工程项目各类相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达。

BIM 具有单一工程数据源，可解决分布式、异构工程数据之间的一致性和全局共享问题，支持建设项目生命周期中动态的工程信息创建、管理和共享。

1.2 BIM发展历程及应用

1975年，美国乔治亚理工学院的Chuck Eastman教授首先提出BIM的概念，之后美国、英国及ISO（国际标准化组织）相继发布了一系列有关BIM的标准。2004年，我国首个建筑生命周期管理实验室在哈尔滨工业大学建成，之后清华大学、住房和城乡建设部、中国工程建设标准化协会相继制定、发布了BIM有关技术规范及标准。

目前，BIM 技术已经成为全球最热门的建筑业信息技术之一，在建筑工程设计及施工中得到了广泛应用，极大地提升了建筑项目的科学管控水平，但在信息化数据中心领域的应用还有待开发。

1.3 BIM特点

1.3.1 模型信息的完备性

针对单体设备，BIM 模型既能对其立体几何信息进行形象逼真的描述，也能将设备的属性信息、安装信息、竣工信息和运维信息保存起来。因为BIM是开放式设计，若数据中心设备变更、设备增加或减少，则BIM模型也可随之调整。

1.3.2 模型信息的关联性

BIM 模型中的设备信息是可识别且相互关联的。根据模型拓扑图中设备信息之间的逻辑关系，如果某个设备发生变化，与之关联的所有设备信息将随之自动更新。

1.3.3 模型信息的一致性

在信息化建设和运维阶段，同一设备的模型信息是一致的，同一信息无需重复输入。同一设备的模型在不同阶段可以简单地进行修改和扩展而无需重新创建，避免了信息不一致、信息割裂等问题。

2 BIM+技术在海委数据中心应用前景

海委数据中心用于广域网互联的路由器、核心网络设备、安全设备、服务器及存储设备部署在位于防汛调度楼的中心主机房，接入交换机部署在局域网6 幢建筑的中心机房或配线间，PC 终端等设备分布在局域网内各办公区。

根据海委数据中心设备实际部署情况，可按其物理位置、功能区、设备分类、设备属性等信息建立BIM模型，便于对设备进行精准管理。

2.1 BIM+DCIM

对于已经建成的数据中心，BIM 最主要的应用是数据中心基础设施管理（DCIM：Data Center Infrastructure Management）。

BIM+DCIM 即利用BIM 3D 可视化模型，持续收集数据中心的资产、资源信息以及各种设备的运行状态，分析、整合和提炼有用数据，帮助数据中心运维人员管理数据中心设备，并优化数据中心性能。BIM+DCIM可用于数据中心的资产管理和运维管理。

2.1.1 数据中心资产管理

BIM+DCIM 用于海委数据中心资产管理的目的在于进行资产盘点并进行资产的优化配置。

海委数据中心的主要设备设施分为6 类：路由器、交换机等网络设备；防火墙、入侵防御等安全设备；服务器；磁盘阵列等存储设备；配电柜、UPS、蓄电池等供电设备；消防、机房专用精密空调、动力环境监控设备、门禁等安防设备。

基于BIM 3D 模型精确位置信息及物联网RFID（射频识别）射频定位手段，可以实现对海委数据中心各类设备的精确定位。对于移动类型的设备，可以通过附加RFID 标签，实时跟踪定位设备，实现对设备的智能化管理。

BIM+DCIM也能对设备的属性、性能、功能、位置、隶属关系、应用及管理等信息进行描述，如设备来源信息（所属工程项目等）、安装或部署时间、竣工验收时间、试运行时间、产品保修期；设备名称、品牌、规格型号、主要性能指标、产品序列号、软件版本、IP地址、部署的应用系统；存放地点、机架位置、使用状态、使用部门、管理部门、资产归属单位、委托的运维公司等。因为BIM 3D是开放式设计，在设备使用过程中，若位置或管理等信息发生变化，则BIM模型可随之调整。

2.1.2 数据中心运维管理

BIM+DCIM 用于海委数据中心运维管理的目的在于对发生故障的设备进行精准定位从而快速修复，以恢复设备正常使用。

在综合布线方面，BIM 3D 模型可以帮助梳理海委数据中心密集的各种管线，让运维管理人员从平面的图纸及网络跳线表中解脱出来，能够更加直观地了解数据中心管线分布及走线情况。

在设备查找和故障定位方面，BIM 3D 模型可以集成、梳理海委数据中心各种硬件设备和水利业务应用系统之间内在的逻辑关系，在运维管理时使设备故障定位更加准确、便捷、高效，而不是以往的仅仅依靠常规经验、依靠个人能力判断故障所在位置。

BIM+DCIM 处于海委数据中心各种设备和业务应用系统的上层，将网络设备、安全设备、服务器等硬件设备和综合办公、防汛抗旱、水资源管理、水情信息等水利业务应用系统之间的模型标准化、逻辑化，能够根据从水利业务应用系统中提取的一个或多个信息分析数据中心内网络及安全设备、服务器等的运行情况，从规划、调优到变更等多个维度进行BIM 可视化管理。例如，随意抽取“综合办公系统”中的“会议室预定”信息，在BIM 模型上即可展现部署“综合办公系统”的服务器、存储信息的磁盘阵列等设备。再比如，海委水文局的某台PC终端无法登陆“水情查询系统”，因为水文局位于综合楼，BIM 模型将展现与此台PC 相连的位于综合楼配线间的交换机、连接综合楼的位于防调楼主机房的核心交换机、部署“水情查询系统”的服务器，运维人员只需检查这3台设备即可查出故障原因。

2.2 BIM+AI

AI是Artificial Intelligence的简写，即人工智能。

BIM+AI 即 BIM 技术和 AI 技术相结合，可应用于海委数据中心运维系统告警故障推演，达到精准运维的目的。

通过对海委数据中心各类设备和应用系统的实时监测，获得大量实时运行数据信息。利用这些海量数据信息和AI技术，基于特定的推演算法，为运维人员提供基于实际数据的风险评估。结合BIM运维模型中设备与设备之间、设备与水利业务应用系统之间的逻辑拓扑关系图，梳理出故障发生的内在原因，并依据历史告警路径推演当前系统的最不利点及设备逻辑链路发生故障的几率，来提前为运维人员示警。