数字孪生数据中心智慧机房夯实数智化基座_专栏

前言

进入信息化时代，数字经济发展如火如荼，数据中心作为全行业数智化转型的智慧基座，重要性日益凸显。与此同时，随着东数西算工程落地和新型算力网络体系构建，数据中心建设规模和业务总量不断增长，机房管理规模持续增长、网络复杂度不断加大、资源频繁变更迭代、能源成本日益增加，加上双碳目标的提出，如何通过智能化手段实现节能、运维能力升级成为行业发展共识。

建设背景

市场背景

受新基建、数字化转型及数字中国远景目标等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动，我国数据中心市场规模持续高速增长。2021年，我国数据中心市场规模达到1500.2亿元，近五年年均复合增长率达到29.96%。随着我国各地区、各行业数字化转型的深入推进，我国数据中心市场规模将保持持续增长态势，预计2023年市场规模将达到2470.1亿元。

政策背景

2016.12.《工业和信息化部关于印发大数据产业发展规划(2016 - 2020年)》，到2020年，技术先进、应用繁荣、保障有力的大数据产业体系基本形成。
2021.05.《全国一体化大数据中心协同创新提体系算力枢纽实施方案》，布局建设全国一体化算力网络国家枢纽借点，发展数据中心集群;加快实施“东数西算”工程，提升跨区域算力调度水平。
2021.11.《“十四五”信息通信行业发展规划的通知》，数据中心算力：2025年达到300每秒百亿亿次浮点计算，2020~2025年CAGR达到27%;通信网络终端连接数：到2025年达到45亿个，2020~2025年CAGR达到7%。

建设目标

聚焦生产运营和安防监控相关场景应用，全面提升机房管理的数字化、智能化水平，更好支撑业务发展。遵循结构化、标准化、模块化、集成化，规划了智慧机房的架构体系，达到数据中心IDC机房运维平台各子系统之间的数据共享、互通互动。建成一套集中监控、统一管理的智慧机房综合管理平台，形成功能完善、反应快速的数字化运维体系,实现数据中心机房设备、资产的智慧化监控与管理，为覆盖项目设计、基建、运营的全生命周期过程。

系统概述

“智慧机房”面向数据中心办公区管理部门打造的数字化解决方案，综合运用大数据、物联网、数字孪生等技术，通过三维建模，对园区外部环境、楼宇建筑、机房空间、机柜设备进行3D可视化呈现，直观展示机房动力环境和机柜运行情况，包括UPS、供线、空调、温湿度、安防、消防、机柜容量、端口等管理要素，辅助管理人员远程掌握机房态势，有效提高机房综合监管能力、降低园区运营成本，实现管理精细化、决策科学化和服务高效化。

需求分析

园区三维场景

系统基于WebGL标准下的B/S框架，前端采用HTML5+JavaScript技术为基础，进入Sovit2D/Sovit3D可视化平台后，结合物理世界建立三维场景(也可上传背景图)，从数据中心园区、机房、机柜等多个维度进行可视化逐级呈现，涵盖设备资产、能效、人员、机房动力、网络、布线、机柜运行、环境等检测要索，并将环数据接入 2D 面板，便于运维人员对整个机房运行的有效掌控。

机房信息概览

通过对园区机房3D建模，建立智慧机房孪生体，对机房空间、机柜进行三维可视化呈现，展示机房动力监控、环境监控、安全消防监控、网络监控等数据，辅助管理人员掌握机房态势。

智能设备管理

支持设备三维仿真显示，对机房各设备运行状态进行实时监测，对设备运行异常(故障、短路、过载、过温等)进行实时告警，辅助用户直观地掌握设备运行状态。

动环监测管理

支持集成电源柜、UPS、空调、蓄电池等动力设备及机房温湿度、烟感、红外、水浸环境参数进行监测，实时监测其运行参数，诊断和处理故障，记录和分析相关数据，辅助管理人员提高机房环境监控效力，提升机房运行的可靠性和通信设备的安全性。

视频监控管理

支持与门禁、消防、安防、围栏等视频监控进行联动，根据真实世界摄像头分布情况，在三维场景中1:1还原视频监控点位，以摄像头图标标注其位置。支持场景交互调取相应监控视频，对异常目标自动抓拍、留存，出现异常警告时，监控点位会有声光报警效果。

智能门禁管理

接入门禁识别系统，采集各机房的门禁状态、通行次数等数据，辅以 2D 面板配合展示门禁数量、故障记录、监控画面等信息。当系统识别到非法入侵时，触发告警，通过门禁点位声光报警等形式提醒运维人员及时处理。

能耗监测管理

通过物联网传感器实现机房能耗数据、动环数据等的实时监测采集，辅助管理决策。在智慧机房平台上，可视化展示机房实时能耗情况、调节情况、PUE分析、节能成效分析等，实现智慧节能。

机房容量管理

支持1:1立体还原机房三维场景，展示可容纳机柜数、实际使用机柜数、设备摆放等。将 U 高、电力、承重三个维度的综合空间进行动态统计，直观展示机房内容量使用情况。为机柜和设备的位置规划设计、机房资源合理配置等提供科学决策支持。

管线监测管理

基于物理机房实际线路情况，支持对非观测设备、机柜进行显隐控制、虚化显示，将数据中心设备端口及光纤、供电等线路进行高亮处理，并设置介质流向动画，直观掌握数据中心机房的管线分布、走线情况、线网运行态势，辅助运维人员快速排查及修复管线类故障。

智能巡检管理

支持集成智能巡检机器人系统，融合远程巡检机器人的室内定位坐标，实现巡视机器人自动检测当前设备运行情况，包括服务器、存储设备、网络设备、电源设备、空调设备、安全设备等，收集设备的性能数据和故障信息，实时监控信息回传。

智能安防管理

支持集成各类监控、围栏、门禁、烟感、水浸、窗破等安全防范管理体系实时数据，对机房各类安全事件、安防人员、视频巡更情况等要素进行智能感知，支持安防报警事件快速显示、定位，实时调取事件周边监控视频。

智能告警管理

支持对IDC机房全要素对象进行实时监测，并基于多个维度为各类重点事件建立阈值告警触发机制，实现各类异常事件自动感知、实时告警、快速定位并展示告警内容。

智能检索管理

支持搜索查询功能：模糊检索和高级检索，对目标设备进行模糊检索、精准定位、详细查阅。根据搜索关键字对数据中心范围内进行全域信息检索。
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开发平台

数维图(SovitJs)应用自主研发的 Sovit2D、Sovit3D 产品，无缝融合 2D、3D 技术，搭建了一套3D 可视化智慧机房可视化运维管理平台。通过数维图可视化开发平台实现可交互式的 Web 二三维场景，基于多维感知、场景物联、物信融合的技术理念，不断丰富与完善数据中心机房全面感知，实现设备设施智能巡检、环境风险监测预警，助力集控中心集中运维，辅助决策和全局掌控。