具有自適應場景虛擬現實功能的信息設備監控系統的制作方法

本發明涉及電子系統領域。更具體地，本發明涉及信息設備監控系統。

背景技術：

隨著信息技術特別是互聯網技術的不斷進步發展，各行業數據中心、機房(含變電站機房，后統稱機房)的建設發展速度迅猛，機房點位和機柜設備等數量急劇增加，呈現出了越來越好的發展勢頭。但是同時各行業機房也突出存在著機房突擊建設缺乏統籌及長遠規劃、新老設備并存、兼容性差等原因導致目前機房運維管控能力偏弱、自動化程度較低。具體來說存在如下問題：

1、機房管理系統目前大多采用傳統的文字或二維圖形交互界面，管理人員無法直觀全面了解當前機房的環境和運行狀態信息，不利于便利地進行遠程管理。

2、對于無人值守的機房，在發生故障時，現有機房管理系統只能了解到發生問題的設備編號，無法快速定位故障設備的具體位置和現場情況，維護人員需要在機房對設備進行排查，增大了維護人員暴露在強電磁環境下的發生傷害的可能性。

3、對于機房所發生的設備變動以及配置變動，無法自動在系統中進行變更，需要人工進行更新，加大了人工成本。

技術實現要素：

針對現有技術中的一個或多個問題，本發明提供了一種具有自適應場景虛擬現實功能的信息設備監控系統。

本發明的一個方面，提出了一種信息設備監控系統，其特征在于，所述信息設備監控系統包括：圖像采集系統，設置于機房側，用于采集機房內部環境畫面，用于為機房虛擬現實場景的交互界面建模提供依據，以及用于機房現場視頻和環境參數的監控；傳感器陣列，設置于機房側，用于對機房環境參數進行監控；機柜陣列，設置于機房側，包括機柜本體和置于機柜內的機架式設備組，用于組成本地信息設備系統；標準數據庫，設置于遠程控制側，用于存儲現場環境組件的標準三維模型與標準監控參數；控制處理系統，設置于遠程控制側，連接到所述圖像采集系統，所述傳感器陣列，所述機柜陣列和所述標準數據庫，用于根據所述圖像采集系統傳回的信號和所述標準數據庫內的所述標準三維模型，生成初始的機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，同時根據所述圖像采集系統，所述傳感器陣列和所述機柜陣列所傳回的信號，參照所述標準數據庫的數據進行處理，生成機房現場監控視頻和數據；顯示交互界面系統，設置于遠程控制側，連接到所述控制處理系統，用于顯示虛擬現實交互界面，機房現場監控數據和視頻，并接收來自于用戶的交互控制指令。

在一個實施例中，所述顯示交互界面系統為具有輸入功能與虛擬現實（VR）呈現功能的設備，用于根據需要在三維渲染模型的虛擬現實控制界面與實時拍攝合成的三維監控視頻界面中進行切換。

在一個實施例中，所述圖像采集系統包含至少兩個攝像頭，組成雙目視覺系統，控制處理系統接收來自于圖像采集系統的圖像信息，進行圖像的景深計算和邊緣檢測，依據得到的圖像輪廓，色彩和距離，分離出現場環境組件，獲得現場環境的三維重建信息，并與來自標準數據庫的現場環境組件的標準三維模型進行比對和識別，自動渲染生成機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，所述圖像采集系統進一步作為機房日常監控視頻的拍攝裝置。

在一個實施例中，所述信息設備監控系統默認采用初始建模的三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，在機房初始建模完成之后，不再實時更新機房內的虛擬現實三維渲染模型；當機房內設備發生變更后，更換位于機柜陣列上的二維識別碼，并命令所述信息設備監控系統刷新，系統即重新自動進行三維建模，替代初始建模完成的三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，并完成監控系統中的機房設備信息更新。

本發明另一方面，提出了一種信息設備監控方法，包括：通過圖像采集裝置采集機房內圖像；根據采集的所述圖像和標準數據庫內的標準三維模型，生成初始的機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面；根據所述圖像采集系統，傳感器陣列和機柜陣列所傳回的信號，參照標準數據庫的標準數據進行處理，生成機房現場監控視頻和數據；顯示所述虛擬現實交互界面，機房現場監控數據和視頻，并接收來自于用戶的交互控制指令。

信息設備監控系統能夠以較低的系統開銷，在顯示交互界面中以三維渲染虛擬現實形式真實呈現現場信息和機房工作狀態，又能夠隨時根據需要切換現場視頻，有利于全面直觀準確地監控當前機房的環境和設備狀態。

附圖說明

下列附圖涉及有關本發明非限制性和非窮舉性的實施例的描述。除非另有說明，否則同樣的數字和符號在整個附圖中代表同樣或相似的部分。實施例中的尺寸比例可不同于附圖所示比例。另外，實施例中的尺寸可能不同于圖中所示相關部分尺寸。為更好地理解本發明，下述細節描述以及附圖將被提供以作為參考。

圖1示出了依據本發明的一個實施例的信息設備監控系統100的框架圖；

圖2示出了根據本發明一個優選實施例的圖像采集系統101的結構示意圖；

圖3示出了根據本發明一個優選實施例的攝像模組205的結構示意圖；

圖4示出了依據本發明實施例的信息設備監控系統100在三維渲染虛擬現實建模的效果圖；

圖5示出了依據本發明一個實施例的一種信息設備監控方法。

具體實施方式

下面將詳細描述本發明的具體實施例，應當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發明。在以下描述中，為了提供對本發明的透徹理解，闡述了大量特定細節。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是：不必采用這些特定細節來實行本發明。在其他實例中，為了避免混淆本發明，未具體描述公知的電路結構、系統或方法。

圖1示出了依據本發明的一個實施例的信息設備監控系統100的框架圖。如圖1所示，信息設備監控系統100包括：圖像采集系統101，設置于機房側，用于采集機房內部環境圖像，為機房虛擬現實場景的交互界面建模提供依據，以及用于機房現場視頻和環境參數的監控；傳感器陣列102，位于機房側，用于對機房環境參數進行監控；機柜陣列103，位于機房側，包括機柜本體1031和置于機柜內的機架式設備組1032，用于組成本地信息設備系統；標準數據庫104，位于遠程控制側，用于存儲現場環境組件的標準三維模型與標準監控參數；控制處理系統105，位于遠程控制側，連接到圖像采集系統101，傳感器陣列102，機柜陣列103和標準數據庫104，用于根據圖像采集系統101傳回的信號和標準數據庫104內的標準三維模型，生成初始的機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，同時根據圖像采集系統101，傳感器陣列102和機柜陣列103所傳回的信號，參照標準數據庫104的標準監控參數進行處理，生成機房現場監控數據和視頻；顯示交互界面系統106，位于遠程控制側，連接到控制處理系統105，用于顯示虛擬現實場景，機房現場監控數據和視頻，并接收來自于用戶的交互控制指令。

其中，圖像采集系統101包含至少兩個攝像頭，組成雙目視覺系統，控制處理系統105接收來自于圖像采集系統101的圖像信息，進行圖像的景深計算和邊緣檢測，依據得到的圖像輪廓，色彩和距離，分離出現場環境組件，獲得現場環境的三維重建信息，并與來自標準數據庫104的現場環境組件的標準三維模型進行比對和識別，自動渲染生成三維圖形化的虛擬現實場景。

除為虛擬現實界面的建模提供依據外，圖像采集系統101可以進一步作為機房日常監控視頻的拍攝裝置，實現復用，以降低成本。在一個實施例中，顯示交互界面系統106優選為具有輸入功能的虛擬現實（VR）呈現功能的VR設備（例如VR頭盔），可以根據需要，在三維渲染模型的虛擬現實控制界面與實時拍攝合成的三維監控視頻界面中進行切換。

本領域內普通技術人員能夠理解，以上敘述中的景深計算可以依據現有技術中常見的雙攝測距原理完成，邊緣檢測可以采用現有技術中的Sobel算子或Canny算子等等實現，此處不再贅述。

在一個實施例中，機柜本體1031表面還具有二維碼標識區，用于標識機柜信息與置于機柜內的機架式設備組1032信息的二維識別碼。圖像采集系統101拍攝二維識別碼傳回控制處理系統105，識別出二維識別碼所包含的信息，用于輔助確定機柜本體1031和置于機柜內的機架式設備組1032所應當調用的三維模型。

傳感器陣列102可包括位于機柜本體1031機架位上的壓力傳感器陣列，位于機房內的煙霧傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、漏水傳感器，以及位于機房門窗上的門窗磁傳感器。其中，壓力傳感器陣列用于感測當前機房內機柜的機架位（U位）的承載狀態與空置情況，煙霧傳感器用于機房火災報警，漏水傳感器用于機房滲水報警，門窗磁傳感器用于未經許可的闖入報警，溫度傳感器和濕度傳感器用于日常環境監控。在另一實施例中，傳感器陣列102還包括機房電力消耗傳感器，用于監測機房和機架的電力消耗情況。

機柜陣列103可向控制處理系統105回傳機柜陣列103中的信息設備使用情況信息，例如當前數據存儲的比例，機柜的啟動比例（可以與電力消耗傳感器形成冗余對照保障可靠性），機柜內機架位（U位）使用與空置情況（可與壓力傳感器形成冗余對照以保障可靠性）等。

為降低系統開銷，信息設備監控系統100不采用實時三維視頻的模式建立控制交互界面，而采用預存的三維渲染模型作為虛擬現實交互界面。在機房初始建模完成之后，不再實時更新機房內的虛擬現實三維渲染模型。這樣，虛擬現實的交互界面對于硬件的要求大大降低。當機房內設備發生變更后，只需要重更換位于機柜陣列上的二維識別碼，并命令信息設備監控系統100刷新，系統即重新自動進行三維建模，即可完成監控系統中的機房設備信息更新，無需人工干預。

圖1所示的實施例的信息設備監控系統100，能夠在顯示交互界面中以三維渲染虛擬現實形式真實呈現現場信息和機房工作狀態，有利于全面直觀準確地監控當前機房的環境和設備狀態。對于無人值守的機房，維護人員能夠根據虛擬現實的交互界面，快速確定維保對象的位置。同時，在機房設備發生變更之后，只需要更換二維識別碼，并控制系統刷新，系統即可自動重新進行三維建模，完成機房設備信息更新，無需人工干預。

圖2示出了根據本發明一個優選實施例的圖像采集系統101的結構示意圖。如圖2所示，圖像采集系統101包括運行軌道201，可動滑輪組202，驅動電機箱203，升降設備204和攝像模組205。其中運行軌道201可安裝于機房天花板上方。滑輪組202設置于運行軌道201上，可以沿著運行軌道201進行移動。驅動電機箱203連接可動滑輪組202，用于根據來自控制處理系統105的指令，驅動可動滑輪組202沿運行軌道201運動。升降設備204一端連接到驅動電機箱203，另一端連接到攝像模組205。升降設備204可以在驅動電機箱203的驅動下，進行水平旋轉和垂直升降動作，調整攝像模組205的高度和方向。在圖示實施例中，攝像模組205由防護外罩包裹。

在圖示實施例中，升降設備204為液壓伸縮桿結構。在其他實施例中，升降設備204也可以具有其它現有技術中常見的升降結構，例如在旋轉轉盤上設置的竹節式升降機結構。

上述實施例中的圖像采集系統101允許攝像模組205在機房內以預先設定的范圍移動并實現水平360度旋轉拍攝，能夠在虛擬現實場景的三維建模階段避免出現建模死角或者失真，更加準確呈現現場的情景。同時，當切換到視頻監控模式下時，又可以實現虛擬現實視頻的實時播放，并依照用戶操作進行移動，使用戶無需暴露在機房內部的高電磁輻射環境下，即可產生在機房內部走動觀察的沉浸式體驗，有利于維護人員更快更準確的對機房內的情況作出判斷。

在其他實施例中，圖像采集系統101也可以僅包括攝像模組205，安裝固定位置進行拍攝。

圖3示出了根據本發明一個優選實施例的攝像模組205的結構示意圖。如圖3所示，攝像模組205包括：第一彩色（RGB）攝像頭301，第二彩色RGB攝像頭302，并行設置于拍攝云臺303上。第一RGB攝像頭301和第二RGB攝像頭302的成像平面位于同一平面上。優選的，第一RGB攝像頭301和第二RGB攝像頭302均具有光學變焦功能。第一RGB攝像頭的變焦范圍位于廣角端，第二RGB攝像頭的變焦范圍覆蓋長焦端。兩攝像頭焦段可以存在重疊，且重疊焦段的等效焦距范圍中包含50mm焦距。這樣，第一RGB攝像頭和第二RGB攝像頭同時以相同的焦距（例如50mm）在重疊焦段在正常工作時，可以模擬人眼透視的效果，使獲得的虛擬現實監控視頻達到最為自然的效果。而在需要放大或縮小的視場時，又可以通過變焦功能，獲得所需的圖像。同時，采用兩攝像頭分別覆蓋廣角焦段和長焦焦段，使得每個攝像頭的變焦比都不需要過大，有利于降低攝像模組205的體積。

在一個實施例中，攝像模組205還包括紅外（IR）攝像頭304，設置于拍攝云臺上，用于在低光照度或者發生可見光被阻擋（例如機房室內充滿煙霧）時，單獨成像，或者與第一RGB攝像頭301，第二RGB攝像頭302一起融合成像，以便在任何極端環境下，都能夠獲得室內的清晰圖像。同時，紅外攝像頭304還可以與溫度傳感器，煙霧傳感器和門窗磁傳感器配合，輔助監控機房內的溫度異常情況和闖入情況，避免因傳感器失靈發生誤報。

在又一實施例中，除IR攝像頭304外，攝像模組205還包括了紅外格柵投影器305，設置于拍攝云臺上，用于向外投射紅外線格點組成的格柵。IR攝像頭304通過捕捉到紅外線格點投影所形成的紅外格柵，通過計算紅外格點之間的間距畸變情況，可以計算出紅外格點投影范圍內各物體的景深，形狀與邊界位置，有利于在虛擬現實的三維渲染建模過程中，更加準確的還原機房現場的環境。

圖4示出了依據本發明實施例的信息設備監控系統100在三維渲染虛擬現實建模的效果圖。如圖4所示，在效果圖中，機柜陣列的在交互界面中的擺放和布置，與真實環境下相同，而通過三維渲染虛擬現實建模并不要求實時的影像傳輸，因此系統開銷非常小。同時，位于機柜陣列頂部表面的二維識別碼，可以幫助將交互界面中的機柜模型同真實環境中機柜陣列傳來的數據進行映射，使得當點擊交互界面的機柜模型時，交互界面即可現實對于的機柜的實時運行參數，方便管理。

圖5示出了依據本發明一個實施例的一種信息設備監控方法。如圖5所示，信息設備監控方法包括：

1、通過圖像采集裝置采集機房內圖像；

2、根據采集的圖像和標準數據庫內的標準三維模型，生成初始的機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面；

3、根據圖像采集系統，傳感器陣列和機柜陣列所傳回的信號，參照標準數據庫的數據進行處理，生成機房現場監控視頻和數據；

4、顯示虛擬現實交互界面，機房現場監控數據和視頻，并接收來自于用戶的交互控制指令。

在一個實施例中，根據采集的圖像和標準數據庫內的標準三維模型，生成初始的機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面這一步驟具體包括：通過雙目視覺系統，控制處理系統接收來自于圖像采集系統的圖像信息，進行圖像的景深計算和邊緣檢測，依據得到的圖像輪廓，色彩和距離，分離出現場環境組件，獲得現場環境的三維重建信息，并與來自標準數據庫的現場環境組件的標準三維模型進行比對和識別，自動渲染生成機房三維渲染模型作為虛擬現實交互界面。

在一個實施例中，該方法還包括：根據需要在三維渲染模型的虛擬現實控制界面與實時拍攝合成的三維監控視頻界面中進行切換。

在一個實施例中，該方法還包括：拍攝位于機柜陣列中的機柜本體表面的二維識別碼，識別出二維識別碼所包含的信息，用于輔助確定機柜陣列中的機柜本體和置于機柜內的機架式設備組所應當調用的三維模型。

在一個實施例中，該方法還包括：默認采用初始建模的三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，在機房初始建模完成之后，不再實時更新機房內的虛擬現實三維渲染模型；

當機房內設備發生變更后，更換位于機柜陣列上的二維識別碼，并命令所述信息設備監控系統刷新，重新自動進行三維建模，替代初始建模完成的三維渲染模型作為虛擬現實交互界面，并完成監控系統中的機房設備信息更新。

在一個實施例中，該方法還包括：通過識別二維識別碼，在機架式設備所產生的監控數據和虛擬現實交互界面中的三維渲染模型之間建立映射關系。

需要聲明的是，上述發明內容及具體實施方式意在證明本發明所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本發明保護范圍的限定。本領域技術人員在本發明的精神和原理內，當可作各種修改、等同替換、或改進。本發明的保護范圍以所附權利要求書為準。