CN105117835A - 一种基于b/s架构的电网信息机房三维可视化管理平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台，通过用户交互模块作为操作和显示，以数据通信模块为中心与四个3D可视化管理模块建立连接，实时交互数据，实现电网信息机房的三维可视化管理。在本发明中，采用可视化拓扑管理模块来生成3D场景数据，返回到用户交互模块进行显示，从而实现机房的拓扑结构可视化即机房、机房内设备、设备的端口、端口连接信息的空间关系的3D可视化显示，实现了与3D的设计图纸一致的管理，以及拓扑结构管理和机房自身可视化管理得到一体化的管理。此外，本发明通过可用空间管理模块从前台数据缓存模块读取机柜剩余空间，将机柜暂时隐藏，并在原机柜的位置，绘制高低不同的柱状体来表示机柜的占用率，从而实现机柜可用空间的可实现显示。

Description

一种基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台

技术领域

本发明属于电网信息可视化技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台。

背景技术

随着电网信息机房规模日益庞大，设备关联性日趋复杂，设备的各类变更越来越频繁，传统依靠电子图纸(如Visio、AutoCad等)管理系统部署的方式，存在诸多的问题，如电子图纸信息更新不及时、显示不直观、信息少等缺陷，容易导致图纸信息的有效性出现问题。作为机房后期维护的重要指导图，图纸的信息是否准确、直观显得非常重要。因此，要解决需要通过可视化的技术手段，实现对机房和机房内设备实现图模一体化方式的管理，保证机房设备资源的信息及时性和准确性。

于此同时，目前电网信息机房设备的管理手段主要靠工程师定时巡检。由于管理人员数量有限，出现问题不能及时解决，且难以完成作业记录。同时传统的拓扑管理类软件，设备的配置管理和设备的物理位置管理不能对应，不利于资产的调配和优化。对于具体的IT机房，在运维过程中，整个机房的配置、服务器、网络系统等物理设备的变更也是再所难免，目前的管理手段大多是一种人工的方法，即发生了变动就更改整个机房的设计图纸和机房的配置表，这样不仅浪费了大量人力物力，而且很不方便管理，同时对整个机房变更记录的准确性也无法保证。

另外，伴随着新一代数据中心和通讯中心的建设，对电网信息机房稳定可靠运行的要求也越来越高，未来的电网信息机房的运维必须实现自动化和智能化，而现在传统意义上的电网信息机房运维相关的工作都是以人为核心的，整个机房资产管理、设计部署等都需要人工管理，费时费力，而且很难做到实时性，显然自动化和智能化是远远不能达到的。最后，目前电网信息机房的可视化管理多停留在2D层面，通过节点化建模机房设备，还原拓扑结构来模拟机房。这种方式优势在于管理机房拓扑结构时，非常简洁明了，操作简单；缺点在于难以描述设备的空间关系以及无法和3D的设计图纸结合。因此需要有三维可视化管理平台来克服这一缺点，使电网信息机房的拓扑结构管理和机房自身可视化管理得到一体化的管理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台，以实现电网信息机房的拓扑结构管理和机房自身可视化管理的一体化管理。

为实现上述发明目的，本发明基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台，其特征在于，包括：

一用户交互模块，由登陆模块、窗口管理模块和用户操作模块组成；

登陆模块负责拦截用户请求并且要求验证用户身份，在输入用户名和密码后，通过数据通信模块连接至后台服务模块验证，验证通过后方可进入管理平台；

窗口管理模块负责维护一个主界面，并在主界面窗口中实现切换显示四个3D可视化管理模块即3D可视化模型管理模块、3D可视化模板管理模块、3D可视化机房管理模块和3D可视化拓扑管理模块的独立界面，即四个3D可视化管理模块的数据可视化部分托管于窗口管理模块；窗口管理模块通过数据通信模块与四个3D可视化管理模块建立起连接，并实时交互数据，同时视它们为独立子窗口，并分配独立管理空间，再通过数据通信模块直接调用3D引擎模块为以四个3D可视化管理模块绘图，以完成各个3D可视化管理模块的独立界面管理和显示工作；

用户操作模块则是用户使用操作各个3D可视化管理模块的接口模块，以配合用户完成所需操作；

一数据通信模块，由前台内部通信模块和BlazeDS前后台通信模块组成；

前台内部通信模块负责处理可视化管理平台所有前台模块即用户交互模块和四个3D可视化管理模块的通信事务，包括前台模块之间的数据交互事务和前台请求后台数据的事务；前台内部通信模块基于Flex事件驱动编写，构建一个事件中心，从而处理来自各个前台模块的通信请求，判断是否需要后台服务模块的服务，若不需要，则直接转发事件至目标模块，若需要后台服务模块的服务，则调用BlazeDS前后台通信模块进行通信；

BlazeDS前后台通信模块负责处理来自前台内部通信模块的通信请求，并转化为BlazeDS远程调用，等待后台服务模块返回数据后再将数据反馈给前台内部通信模块进行分发；该模块基于BlazeDS技术编写，增加了转换功能，并规定了返回数据的XML格式，以便和后台服务模块正确通信；

一3D引擎模块，由3D引擎驱动模块、3D视角管理模块和3D引擎服务接口模块组成；

3D引擎驱动模块负责驱动开源3D引擎，将来自3D引擎服务接口模块的命令转换为3D引擎的API并执行，从而构建3D场景，显示机房；

3D视角管理模块负责在3D引擎驱动模块基础上，控制3D场景视角，给用户提供视角控制服务；

3D引擎服务接口模块则负责将3D引擎驱动模块提供的功能进行封装并形成接口，直接提供给用户交互模块调用，为用户交互模块完成数据可视化任务服务；

一后台服务模块，由命令转换模块、后台数据缓存模块、数据库中间件和数据库组成；

命令转换模块负责将接受到的BlazeDS远程调用(请求)转换为数据库操作和数据整理操作，并请求后台数据缓存模块完成数据库操作相关操作，然后将最终所有结果整理成数据通信模块指定的XML格式，返回给数据通信模块，完成任务。

后台数据缓存模块负责执行来自命令转换模块的数据库相关操作，对于查询操作，则先检查缓存区是否已经有该结果，若有则立即返回；若是没有命中，则将命名转达给数据库中间件，并等待返回后，将数据返回并缓存；对于非查询操作则直接传达给数据库中间件。

数据库中间件由JDBC(JavaDataBaseConnectivity，即java数据库连接)，对数据库的基本操作进行了简单封装，保存了数据库连接信息、数据库配置等，满足来自上层的操作需求；

数据库选用开源的MySQL；

一3D可视化模型管理模块，由模型管理模块、服务接口模块组成；

模型管理模块负责管理模型数据，它通过数据通信模块，从后台服务模块读写数据，并将数据解析为3D可视化所需数据和模型属性数据，并与用户交互模块同步，从而实现模型3可视化显示服务；在模型3D可视化显示服务基础上，实现新建模型、编辑模型、删除模型功能；这些功能的实现，是通过处理来自数据通信模块的用户命令，将命令转换为向导，启动向导，引导用户完成模型操作，在引导完成模型操作后，将数据和操作通过数据通信模块与后台服务模块同步，等待结果返回后再将结果通过数据通信模块显示在用户交互模块上；

服务接口模块则是为3D可视化模板管理模块设计的服务模块，它通过封装模型数据和模型列表，建立起模型索引，从而通过数据通信模块为3D可视化模板管理模块提供需要的模型数据列表数据和模型详细数据；

一3D可视化模板管理模块，由模板管理模块和服务接口模块组成；

模板管理模块提供的3D可视化模板显示服务与3D可视化模型管理模块相同；在3D可视化模板显示服务的基础上，提供模板的新建、删除和编辑功能，实现方式为接收来自数据通信模块的操作，并将操作化为基于模型组装的模板编辑功能，如将几个模型组合成一个新的模板，然后将数据通过数据通信模块，同步至后台服务模块和用户交互模块，实现模板的3D可视化管理服务；

服务接口模块则负责管理并维护模板列表，建立模板索引和数据引用接口，为3D可视化机房管理模块提供所需的模板数据服务；

一3D可视化机房管理模块，包括机房3D可视化模块、前台数据缓存模块、机房布局管理模块、设备查询模块、机房级设备管理模块、机柜级设备管理模块、生命周期管理模块、可用空间管理模块和实时告警模块；

机房3D可视化模块，负责提供基础的机房3D可视化服务，并独立化管理各个不同的场景；在进入某个机房时或者进入机房中某个具体的机柜时，它通过前台数据缓存模块获取数据，读取相关数据，解析为模板引用数据和具体对象实例的集合，并且同步至用户交互模块，完成机房场景或机柜内部场景的3D可视化显示，从而实现了2个层级的机房3D可视化服务，即用户既可以查看机房级别的设备，也能够进入某个机柜，查看机柜内部某个具体的设备、设备的端口、端口连接信息等，真正实现机房的3D可视化展示服务；

前台数据缓存模块，负责给3D可视化机房管理模块中的其它模块提供数据服务，若其它模块请求的数据已经在缓存中，则立即返回给该模块；若请求数据未在缓存中，则通过数据通信模块向后台服务模块请求数据，等待返回后存入缓存并反馈给请求模块；

机房布局管理模块，负责在机房3D可视化模块的基础上，为用户提供机房的布局管理服务；它通过将机房划分为一个个用户可以自定义的位置，等待用户确认后，将数据同步至后台服务模块和用户交互模块，从而实现3D可视化的机房布局管理；

设备查询模块则提供一个查询输入接口，用户通过用户交互模块输入想查询的设备后，通过数据通信模块传达到查询模块，查询模块则通过数据缓存模块查询，得到数据后调用机房3D可视化模块进行定位和显示；

机房级设备管理模块，在机房3D可视化模块基础上和机房布局管理模块基础上，实现的对机房级设备的管理模块；它通过用户交互模块，接收用户的添加、删除和编辑机柜的命令，然后将命令转换为对机房3D可视化模块数据的操作并执行，最后将处理结果同步至后台服务模块和用户交互模块；

机柜级设备管理模块，在机房3D可视化模块基础上和机房布局管理模块基础上，实现的对机柜级设备的管理模块；它通过用户交互模块，接收用户的添加、删除和编辑机柜内设备、设备的端口、端口连接信息的命令，然后将命令转换为对机房3D可视化模块数据的操作并执行，最后将处理结果同步至后台服务模块和用户交互模块；

生命周期管理模块，是在机房3D可视化模块基础上，对所有机房中机柜、机柜内设备生命周期进行管理的模块；它为每一个机柜、机柜内申报定义了一个生命周期标记，包括：规划中，在建，准备就绪，投运中，结束使用5个状态，并保存在数据库中，由机房3D可视化模块在初始加载时读取；在此基础上，生命周期管理模块实现了显示机柜、机柜内设备生命周期和编辑机柜、机柜内设备生命周期的功能；显示生命周期是通过调用机房3D可视化模块，把各个机柜、机柜内设备的生命周期映射为不同的颜色并叠加在机柜、机柜内设备的显示效果上而实现的；

可用空间管理模块，是在机房3D可视化模块基础上，对机房中所有机柜的可用空间进行可视化的模块；在用户从用户交互模块调用可用空间管理模块功能后，它通过从前台数据缓存模块读取机柜剩余空间，再控制机房3D可视化模块将机柜暂时隐藏，并在原机柜的位置，绘制高低不同的柱状体来表示机柜的占用率，从而实现机柜可用空间的可实现显示；

实时告警模块，是在机房3D可视化模块基础上，对机房中所有机柜和设备的运行告警状态进行实时显示的模块；用户从用户交互下达显示实时告警命令后，实时告警模块通过从数据缓存模块读取数据，并控制机房3D可视化模块，在机柜和设备上方，分别显示一个标记，来表示正常对象、警告的对象、紧急故障的对象，并且由数据缓存模块提供实时数据支持，从而实现实时告警的显示；

一3D可视化拓扑管理模块，由拓扑自动布局模块、拓扑可视化模块、拓扑管理模块、拓扑故障模拟模块和拓扑故障反推演模块组成；

拓扑可视化模块，负责在用户从用户交互模块进入到某个机房的拓扑管理界面后，从数据通信模块读取出某个机房的拓扑结构数据，并调用拓扑自动布局模块得到各个节点即机柜、设备以及端口的合理摆放位置，最后生成3D场景数据返回到用户交互模块并显示，从而完成机房的拓扑结构可视化；

拓扑自动布局模块，是一个输入为拓扑结构数据，输出为每个节点3D位置信息数据的模块；

拓扑管理模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现用户可以对拓扑节点直接的链路进行新建、改连接和删除连接的操作的模块；它通过提供给用户交互模块接口，让用户可以操作拓扑节点之间的连接，并控制拓扑可视化模块修改数据，并同步至后台服务模块和交互模块，从而完成用户对拓扑连接的管理；

拓扑故障模拟模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现对拓扑故障模拟并且显示的模块；用户从用户交互模块，选定了一个或几个需要模拟故障的逻辑节点后，下达拓扑节点故障模拟命令，拓扑故障模拟模块收到命令后，通过数据通信模块向后台服务模块查询因为这些节点故障，会影响到的设备，并获取设备列表，然后调用拓扑可视化模块，将选中设备和受影响设备对象叠加上特定颜色，从而实现拓扑故障的可视化模拟；

拓扑故障反演模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现已知拓扑故障节点，反推故障源的模块；在用户从用户交互模块，选中了已经故障节点，并下达反推故障源命令后，拓扑故障反演模块会通过数据通信模块向后台服务模块请求可能的故障源节点，并获取列表，再控制拓扑可视化模块，将可能的源节点涂色为指定颜色，从而实现拓扑故障的可视化反演。

本发明的目的是这样实现的

本发明基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台，通过用户交互模块作为操作和显示，以数据通信模块为中心与3D可视化模型管理模块、3D可视化模板管理模块、3D可视化机房管理模块和3D可视化拓扑管理模块建立连接，实时交互数据，实现电网信息机房的三维可视化管理。在本发明中，采用可视化拓扑管理模块来生成3D场景数据，返回到用户交互模块进行显示，从而实现机房的拓扑结构可视化即机房、机房内设备、设备的端口、端口连接信息的空间关系的3D可视化显示，实现了与3D的设计图纸一致的管理，使电网信息机房的拓扑结构管理和机房自身可视化管理得到一体化的管理。此外，本发明通过可用空间管理模块从前台数据缓存模块读取机柜剩余空间，再控制机房3D可视化模块将机柜暂时隐藏，并在原机柜的位置，绘制高低不同的柱状体来表示机柜的占用率，从而实现机柜可用空间的可实现显示。

附图说明

图1是本发明基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台一种具体实施方式原理框图；

图2是图1所示3D可视化机房管理模块一种具体实施方式效果图；

图3是图1所示3D可视化机房管理模块中生命周期管理模块机房内的一种具体实施方式效果图；

图4是图1所示3D可视化机房管理模块中生命周期管理模块机柜内的一种具体实施方式效果图；

图5是图1所示3D可视化机房管理模块中可用空间管理模块一种具体实施方式效果图；

图6是图1所示3D可视化机房管理模块中实时告警模块机房内的一种具体实施方式效果图；

图7是图1所示3D可视化机房管理模块中实时告警模块机柜内的一种具体实施方式效果图；

图8是图1所示3D可视化拓扑管理模块一种具体实施方式效果图；

图9是图1所示3D可视化拓扑管理模块中拓扑故障模拟模块、拓扑故障反演模块具体实施方式效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

图1是本发明基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台一种具体实施方式原理框图。

在本实施例中，如图1所示，本发明基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台包括用户交互模块1、数据通信模块2、3D引擎模块3以及后台服务模块块4、3D可视化模型管理模块5、3D可视化模板管理模块6、3D可视化机房管理模块7和3D可视化拓扑管理模块8。下面对每一个组成模块进行详细说明。

1、用户交互模块

在本实施例中，如图1所示，用户交互模块1包括登陆模块、窗口管理模块和用户操作模块。在具体实施过程中，用户交互模块1可以由一台或多台计算机上的浏览器终端组成，用户可以通过交互模块进入管理平台，开始使用。

用户在浏览器终端，输入管理平台部署的地址后，登陆模块负责拦截用户请求并且要求验证用户身份；在输入用户名和密码后，通过数据通信模块连接至后台验证，验证通过后方可进入管理平台。

窗口管理模块负责维护一个主界面，并在主窗口中实现切换显示3D可视化模型管理模块5、3D可视化模板管理模块6、3D可视化机房管理模块7和3D可视化拓扑管理模块8的独立界面，即以上模块的数据可视化部分托管于窗口管理模块。窗口管理模块通过数据通信模块与以上模块建立起连接，并实时交互数据，同时视它们为独立子窗口，并分配独立管理空间，再直接调用3D引擎模块为各个模块绘图，以完成各个3D可视化管理模块的独立界面管理和显示工作。

用户操作模块则是用户使用操作各个3D可视化管理模块的接口模块。在本实施例中，它主要由主菜单、模块独立菜单、右键菜单及一些按钮等组成，主菜单嵌入在各个3D可视化管理模块的主界面，是用户操作的主要入口，从主菜单中可以切换到各个3D可视化管理模块的子模块。其它菜单和按钮则嵌入在窗口管理模块的各个独立子窗口，以配合用户完成所需操作。

2、数据通信模块

在本实施例中，如图1所示，数据通信模块2包括前台内部通信模块和BlazeDS前后台通信模块。

前台内部通信模块负责处理可视化管理平台所有前台模块即用户交互模块1和四个3D可视化管理模块5、6、7、8的通信事务，包括前台模块之间的数据交互事务和前台请求后台数据的事务。它基于Flex事件驱动编写，构建了一个时间中心，从而处理来自前台各个模块的通信请求，判断是否需要后台服务模块的服务，若不需要，则直接转发事件至目标模块，若需要后台服务模块的服务，则调用BlazeDS前后台通信模块进行通信。

BlazeDS前后台通信模块负责处理来自前台内部通信模块的通信请求，并转化为BlazeDS远程调用，等待后台服务模块返回数据后再将数据反馈给前台内部通信模块进行分发；该模块基于BlazeDS技术编写，增加了转换功能，并规定了返回数据的XML格式，以便和后台服务模块正确通信。

BlazeDS是一个基于服务器的Java远程调用(remoting)和Web消息传递(messaging)技术，使得后台的Java应用程序和运行在浏览器上的Flex应用程序能够相互通信。

3、3D引擎模块

在本实施例中，如图3所示，引擎模块3包括3D引擎驱动模块、3D视角管理模块和3D引擎服务接口模块。

3D引擎驱动模块负责驱动开源3D引擎，将来自3D引擎服务接口模块的命令转换为3D引擎的API并执行，从而构建3D场景，显示机房。

3D视角管理模块负责在3D引擎驱动模块基础上，控制3D场景视角，给用户提供视角控制服务，包括鸟瞰视角，自由视角和旋转视角。

3D引擎服务接口模块则负责将3D引擎驱动模块提供的功能进行封装并形成接口，直接提供给用户交互模块调用，为用户交互模块完成数据可视化任务服务。

4、后台服务模块

在本实施例中，如图1所示，后台服务模块4包括命令转换模块、后台数据缓存模块、数据库中间件和数据库。

命令转换模块负责将接受到的BlazeDS远程调用(请求)转换为数据库操作和数据整理操作，并请求后台数据缓存模块完成数据库操作相关操作，然后将最终所有结果整理成数据通信模块2指定的XML格式，返回给数据通信模块2，完成任务。

后台数据缓存模块负责执行来自命令转换模块的数据库相关操作，对于查询操作，则先检查缓存区是否已经有该结果，若有则立即返回；若是没有命中，则将命名转达给数据库中间件，并等待返回后，将数据返回并缓存。对于非查询操作则直接传达给数据库中间件。

数据库中间件基于JDBC(JavaDataBaseConnectivity，即java数据库连接)开发，对数据库的基本操作进行了简单封装，保存了数据库连接信息、数据库配置等，满足来自上层的操作需求。

数据库选用开源的MySQL(关系型数据库管理系统)。

5、3D可视化模型管理模块，

在本实施例中，如图1所示3D可视化模型管理模块5包括模型管理模块、服务接口模块。

模型管理模块负责管理模型数据，它通过数据通信模块，从后台服务模块读写数据，并将数据解析为3D可视化所需数据和模型属性数据，并与用户交互模块同步，从而实现模型3D可视化显示服务。

在模型3D可视化显示服务基础上，实现了新建模型、编辑模型、删除模型功能。这些功能的实现是通过处理来自数据通信模块2的用户命令，将命令转换为向导，如新建一个模型，则启动新建向导，引导用户命名模型、上传贴图资源、设置大小、选择基础形状等模型操作，在引导模型操作完成后，将数据和操作通过数据通信模块2与后台服务模块4同步，如将新建的模型存入后台服务模块4的数据库，等待结果返回后再将结果通过数据通信模块2显示在用户交互模块1上。

服务接口模块则是为3D可视化模板管理6模块设计的服务模块，它通过封装模型数据和模型列表，建立起模型索引，从而通过数据通信模块2为3D可视化模板管理模块6提供需要的模型数据列表数据和模型详细数据。

6、3D可视化模板管理模块

在本实施例中，如图1所示，3D可视化模板管理模块6包括模板管理模块和服务接口模块。

3D可视化模板管理模块6提供的3D可视化模板显示服务原理与模型管理模块相同。在3D可视化模板显示服务的基础上，提供了模板的新建、删除和编辑功能，实现方式为接收来自数据通信模块的操作，并将操作化为基于模型组装的模板编辑功能，如将几个模型组合成一个新的模板，然后将数据通过数据通信模块2，同步至后台服务模块4和用户交互模块1(以下文中“将数据同步至后台服务模块4和用户交互模块1”均是指“通过数据通信模块2，将数据同步至后台服务模块4和用户交互模块1”)，实现模板的3D可视化管理服务。

服务接口模块则负责管理并维护模板列表，建立模板索引和数据引用接口，为3D可视化机房管理模块提供所需的模板数据服务。

7、3D可视化机房管理模块

在本实施例中，如图1所示，3D可视化机房管理模块7包括机房3D可视化模块、前台数据缓存模块、机房布局管理模块、设备查询模块、机房级设备管理模块、机柜级设备管理模块、生命周期管理模块、可用空间管理模块和实时告警模块。3D可视化机房管理模块的效果如图2所示。

机房3D可视化模块负责提供基础的机房3D可视化服务，并独立化管理各个不同的场景，如某个机房的场景和某个机柜内部的场景。在进入某个机房时或者进入机房中某个具体的机柜时，它通过前台数据缓存模块获取数据，读取相关数据，解析为模板引用数据和具体对象实例的集合，并且同步至用户交互模块1，完成机房场景或机柜内部场景的3D可视化显示，从而实现了2个层级的机房3D可视化服务，即用户既可以查看机房级别的设备，如机柜、空调、电源和机房模板本身等，也能够进入某个机柜，查看机柜内部某个具体的设备、设备的端口、端口连接信息等，真正实现了机房的3D可视化展示服务。

在本实施例中，机房3D可视化模块中采用“伪层次和懒加载相结合的方法”来进行，以提高平台的初始加载速度并提升用户的综合等待体验。

在本实施例中，所述的“伪层次与懒加载结合方法”，是一种嵌入在机房3D可视化模块的优化方法。因为机房数据本身是树形的，如机房->机柜->设备->端口，这样的树型结构，若采用自然算法，则在初始加载时，需要加载整棵树的数据，会导致管理平台的初始加载速度变得非常缓慢，因此在此引入了懒加载算法，使得初始加载时，只需要加载机房->机柜，从而快速完成系统的初始化加载。但是单纯引入懒加载算法，存在一个问题，就是用户进入某个具体的机柜后，若要查询并显示某个设备的某个端口所连接的另一个端口及设备的信息时，若该对端设备不在该机柜中，则需要重新加载对端设备的另一颗完整子树才能显示该设备信息，导致虽然用户初始加载速度得到了提高，但是操作时候的响应速度却大大降低。因此引入了伪层次算法，在三维可视化管理平台本身的树形结构基础上，将数据再封装一层，形成机房集、机柜集、设备集和端口集，在形成解耦数据之间的强关联关系，构成伪层次结构，从而让用户在某个机柜中获取某个设备的连接对端时，可以脱离耦合关联，直接加载对端设备数据并显示，减少了用户操作的响应时间。综上，通过引入“伪层次与懒加载结合算法”，有效提高了管理平台的用户综合等待体验。

在本实施例中，首先加载基础框架即机房数据，然后构建伪层次结构，再采用懒加载方法加载机房->机柜数据，最后根据用户操作和伪层次结构，加载设备和端口数据，完成机房场景或机柜内部场景的3D可视化显示。

前台数据缓存模块，负责给3D可视化机房管理模块中的其它模块提供数据服务，若其它模块请求的数据已经在缓存中，如某个机房的模板数据，则立即返回给该模块；若请求数据未在缓存中，则通过数据通信模块向后台服务模块请求数据，等待返回后存入缓存并反馈给请求模块。

机房布局管理模块，负责在机房3D可视化模块的基础上，为用户提供机房的布局管理服务。它通过将机房划分为一个个用户可以自定义的位置，如用户可以通过它在机房3D可视化的场景中，定义机房的中哪些位置能够放置机柜，哪些位置能够放置电源、空调等，或者是将某个机柜挪动到某个新的位置，等待用户确认后，将数据同步至后台服务模块4和用户交互模块1，从而实现3D可视化的机房布局管理。

设备查询模块则提供一个查询输入接口，用户通过用户交互模块1输入想查询的设备后，通过数据通信模块2传达到查询模块，查询模块则通过数据缓存模块查询，得到数据后调用机房3D可视化模块进行定位和显示。

机房级设备管理模块是在机房3D可视化模块基础上和机房布局管理模块基础上，实现的对机房级设备的管理模块。它通过用户交互模块，接收用户的添加、删除和编辑机柜设备的命令，如新建一个机柜，添加一个空调等，然后将命令转换为对机房3D可视化模块数据的操作并执行，最后将处理结果同步至后台服务模块和用户交互模块。

机柜级设备管理模块其原理相似，不再赘述。

生命周期管理模块，是在机房3D可视化模块基础上，对所有机房中对象生命周期进行管理的模块。它为每一个对象定义了一个生命周期标记，包括：规划中，在建，准备就绪，投运中，结束使用5个状态，并保存在数据库中，由机房3D可视化模块在初始加载时读取。在此基础上，生命周期管理模块实现了显示设备生命周期和编辑设备生命周期的功能。显示生命周期是通过调用机房3D可视化模块，把各个对象的生命周期映射为不同的颜色并叠加在对象的显示效果上而实现的。编辑设备生命周期则是为用户准备了一个右键菜单，用户只需选中对象，右键编辑生命周期即可。生命周期管理模块效果图如图3、4所示。

可用空间管理模块，是在机房3D可视化模块基础上，对机房中所有机柜的可用空间进行可视化的模块。在用户从用户交互模块调用了可用空间管理模块功能后，它通过从数据缓存模块读取机柜剩余空间，再控制机房3D可视化模块将机柜暂时隐藏，并在原机柜的位置，绘制高低不同的柱状体来表示机柜的占用率，从而实现机柜可用空间的可实现显示。可用空间管理模块的效果图如图5所示。

实时告警模块，是在机房3D可视化模块基础上，对机房中所有机柜和设备的运行告警状态进行实时显示的模块。用户从用户交互下达显示实时告警命令后，实时告警模块通过从数据缓存模块读取数据，并控制机房3D可视化模块，在机柜和设备上方，分别显示一个标记，来表示正常对象、警告的对象、紧急故障的对象，并且由数据缓存模块提供实时数据支持，从而实现实时告警的显示。实时告警模块效果(机房、机柜内)如图6、7所示

8、3D可视化拓扑管理模块

在本实施例中，如图1所示，3D可视化拓扑管理模块8包括拓扑自动布局模块、拓扑可视化模块、拓扑管理模块、拓扑故障模拟模块和拓扑故障反推演模块。

拓扑可视化模块，负责在用户从用户交互模块进入到某个机房的拓扑管理界面后，从数据通信模块读取出某个机房的拓扑结构数据，并调用拓扑自动布局模块得到各个节点即机柜、设备以及端口的合理摆放位置，最后生成3D场景数据返回到用户交互模块并显示，从而完成机房的拓扑结构可视化，其效果如图8所示。

拓扑自动布局模块，是一个输入为拓扑结构数据，输出为每个节点3D位置信息数据的模块。所述的拓扑自动布局为：

(1)、在输入拓扑结构数据后，识别所有节点即即机柜、设备以及端口，并读取它们的父子关系，从而按照父子关系，把所有节点分层，在最底层即端口是辈分最低的节点，也就是叶子节点，并规定这一层叫主层；

(2)、在确定了所有节点的层级后，再对每层中的节点进行分组，即隶属于同一个父亲的节点归为一组，若某个节点有多个父节点，则对指定排第一的父节点为主父节点并归为该组；

(3)、首先为主层组分配位置:首先根据将主层组的数量N_Group，将平面空间划分为X和Z方向上Group_Array行列的网格的棋盘，再找出主层中节点数最多的组，其中：

根据其节点数N_Node_Group确定棋盘中网格的宽度：

其中，Node_Gap和Node_Width分别是主层组内节点间安放间距和节点本身占据的宽度，是预设好的，用户可修改；

在此基础上，第k列，第l行组的起始坐标可表示为：

Group_Pos(k,l)＝<(k-1)*Group_Width,(l-1)*Group_Width>

在确定了主层组的位置之后，主层内某个组内，第i列，第j行节点坐标可以表示为：

Node_Pos(i,j)＝＜(i-1)*Node_Gap,(j-1)*Node_Gap＞+Group_Pos

其中Group_Pos表示节点所在组的起始坐标；

所有节点的Y坐标，即是所在层的高度，可以统一表达为:

Node_Pos_Y＝-(level-1)*Level_Gap；

其中level表示节点在第几层，Level_Gap为每层的距离间隔，是预设定好的值，用户也可编辑；

至此，便完全确定了主层节点的绝对坐标，那么非主层节点的X和Z平面上的坐标可表示为其孩子组成的Group的坐标的中心加上所在层的位置；若非主层节点没有孩子，则将位置分配至其兄弟节点旁。至此所有节点的位置都已分配完毕，完成了拓扑3D自动布局的一种实现方式。

拓扑管理模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现了用户可以对拓扑节点直接的链路进行新建、改连接和删除连接的操作的模块。它通过提供给用户交互模块接口，让用户可以操作拓扑节点之间的连接，并控制拓扑可视化模块修改数据，并同步至后台服务模块和交互模块，从而完成用户对拓扑连接的管理。

拓扑故障模拟模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现了对拓扑故障模拟并且显示的模块。用户从用户交互模块，选定了1个或几个需要模拟故障的逻辑节点后，下达拓扑节点故障模拟命令，拓扑故障模拟模块收到命令后，会通过数据通信模块向后台服务模块查询因为这些节点故障，会影响到的设备，并获取设备列表，然后调用拓扑可视化模块，将选中设备和受影响设备对象叠加上特定颜色，从而实现拓扑故障的可视化模拟，其效果如图9所示。

拓扑故障反演模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现了已知拓扑故障节点，反推故障源的模块。在用户从用户交互模块，选中了已经故障节点，并下达反推故障源命令后，拓扑故障反演模块会通过数据通信模块向后台服务模块请求可能的故障源节点，并获取列表，再控制拓扑可视化模块，将可能的源节点涂色为指定颜色，从而实现拓扑故障的可视化反演，其效果如图9所示。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种基于B/S架构的电网信息机房三维可视化管理平台，其特征在于，包括：

一用户交互模块，由登陆模块、窗口管理模块和用户操作模块组成；

登陆模块负责拦截用户请求并且要求验证用户身份，在输入用户名和密码后，通过数据通信模块连接至后台服务模块验证，验证通过后方可进入管理平台；

窗口管理模块负责维护一个主界面，并在主界面窗口中实现切换显示四个3D可视化管理模块即3D可视化模型管理模块、3D可视化模板管理模块、3D可视化机房管理模块和3D可视化拓扑管理模块的独立界面，即四个3D可视化管理模块的数据可视化部分托管于窗口管理模块；窗口管理模块通过数据通信模块与四个3D可视化管理模块建立起连接，并实时交互数据，同时视它们为独立子窗口，并分配独立管理空间，再通过数据通信模块直接调用3D引擎模块为以四个3D可视化管理模块绘图，以完成各个3D可视化管理模块的独立界面管理和显示工作；

用户操作模块则是用户使用操作各个3D可视化管理模块的接口模块，以配合用户完成所需操作；

一数据通信模块，由前台内部通信模块和BlazeDS前后台通信模块组成；

前台内部通信模块负责处理可视化管理平台所有前台模块即用户交互模块和四个3D可视化管理模块的通信事务，包括前台模块之间的数据交互事务和前台请求后台数据的事务；前台内部通信模块基于Flex事件驱动编写，构建一个事件中心，从而处理来自各个前台模块的通信请求，判断是否需要后台服务模块的服务，若不需要，则直接转发事件至目标模块，若需要后台服务模块的服务，则调用BlazeDS前后台通信模块进行通信；

BlazeDS前后台通信模块负责处理来自前台内部通信模块的通信请求，并转化为BlazeDS远程调用，等待后台服务模块返回数据后再将数据反馈给前台内部通信模块进行分发；该模块基于BlazeDS技术编写，增加了转换功能，并规定了返回数据的XML格式，以便和后台服务模块正确通信；

一3D引擎模块，由3D引擎驱动模块、3D视角管理模块和3D引擎服务接口模块组成；

3D引擎驱动模块负责驱动开源3D引擎，将来自3D引擎服务接口模块的命令转换为3D引擎的API并执行，从而构建3D场景，显示机房；

3D视角管理模块负责在3D引擎驱动模块基础上，控制3D场景视角，给用户提供视角控制服务；

3D引擎服务接口模块则负责将3D引擎驱动模块提供的功能进行封装并形成接口，直接提供给用户交互模块调用，为用户交互模块完成数据可视化任务服务；

一后台服务模块，由命令转换模块、后台数据缓存模块、数据库中间件和数据库组成；

命令转换模块负责将接受到的BlazeDS远程调用(请求)转换为数据库操作和数据整理操作，并请求后台数据缓存模块完成数据库操作相关操作，然后将最终所有结果整理成数据通信模块指定的XML格式，返回给数据通信模块，完成任务。

后台数据缓存模块负责执行来自命令转换模块的数据库相关操作，对于查询操作，则先检查缓存区是否已经有该结果，若有则立即返回；若是没有命中，则将命名转达给数据库中间件，并等待返回后，将数据返回并缓存；对于非查询操作则直接传达给数据库中间件。

数据库中间件由JDBC(JavaDataBaseConnectivity，即java数据库连接)，对数据库的基本操作进行了简单封装，保存了数据库连接信息、数据库配置等，满足来自上层的操作需求；

数据库选用开源的MySQL；

一3D可视化模型管理模块，由模型管理模块、服务接口模块组成；

模型管理模块负责管理模型数据，它通过数据通信模块，从后台服务模块读写数据，并将数据解析为3D可视化所需数据和模型属性数据，并与用户交互模块同步，从而实现模型3可视化显示服务；在模型3D可视化显示服务基础上，实现新建模型、编辑模型、删除模型功能；这些功能的实现，是通过处理来自数据通信模块的用户命令，将命令转换为向导，启动向导，引导用户完成模型操作，在引导完成模型操作后，将数据和操作通过数据通信模块与后台服务模块同步，等待结果返回后再将结果通过数据通信模块显示在用户交互模块上；

服务接口模块则是为3D可视化模板管理模块设计的服务模块，它通过封装模型数据和模型列表，建立起模型索引，从而通过数据通信模块为3D可视化模板管理模块提供需要的模型数据列表数据和模型详细数据；

一3D可视化模板管理模块，由模板管理模块和服务接口模块组成；

模板管理模块提供的3D可视化模板显示服务与3D可视化模型管理模块相同；在3D可视化模板显示服务的基础上，提供模板的新建、删除和编辑功能，实现方式为接收来自数据通信模块的操作，并将操作化为基于模型组装的模板编辑功能，如将几个模型组合成一个新的模板，然后将数据通过数据通信模块，同步至后台服务模块和用户交互模块，实现模板的3D可视化管理服务；

服务接口模块则负责管理并维护模板列表，建立模板索引和数据引用接口，为3D可视化机房管理模块提供所需的模板数据服务；

一3D可视化机房管理模块，包括机房3D可视化模块、前台数据缓存模块、机房布局管理模块、设备查询模块、机房级设备管理模块、机柜级设备管理模块、生命周期管理模块、可用空间管理模块和实时告警模块；

机房3D可视化模块，负责提供基础的机房3D可视化服务，并独立化管理各个不同的场景；在进入某个机房时或者进入机房中某个具体的机柜时，它通过前台数据缓存模块获取数据，读取相关数据，解析为模板引用数据和具体对象实例的集合，并且同步至用户交互模块，完成机房场景或机柜内部场景的3D可视化显示，从而实现了2个层级的机房3D可视化服务，即用户既可以查看机房级别的设备，也能够进入某个机柜，查看机柜内部某个具体的设备、设备的端口、端口连接信息等，真正实现机房的3D可视化展示服务；

前台数据缓存模块，负责给3D可视化机房管理模块中的其它模块提供数据服务，若其它模块请求的数据已经在缓存中，则立即返回给该模块；若请求数据未在缓存中，则通过数据通信模块向后台服务模块请求数据，等待返回后存入缓存并反馈给请求模块；

机房布局管理模块，负责在机房3D可视化模块的基础上，为用户提供机房的布局管理服务；它通过将机房划分为一个个用户可以自定义的位置，等待用户确认后，将数据同步至后台服务模块和用户交互模块，从而实现3D可视化的机房布局管理；

设备查询模块则提供一个查询输入接口，用户通过交互模块输入想查询的设备后，通过数据通信模块传达到查询模块，查询模块则通过数据缓存模块查询，得到数据后调用机房3D可视化模块进行定位和显示；

机房级设备管理模块，在机房3D可视化模块基础上和机房布局管理模块基础上，实现的对机房级设备的管理模块；它通过用户交互模块，接收用户的添加、删除和编辑机柜的命令，然后将命令转换为对机房3D可视化模块数据的操作并执行，最后将处理结果同步至后台服务模块和用户交互模块；

机柜级设备管理模块，在机房3D可视化模块基础上和机房布局管理模块基础上，实现的对机柜级设备的管理模块；它通过用户交互模块，接收用户的添加、删除和编辑机柜内设备、设备的端口、端口连接信息的命令，然后将命令转换为对机房3D可视化模块数据的操作并执行，最后将处理结果同步至后台服务模块和用户交互模块；

生命周期管理模块，是在机房3D可视化模块基础上，对所有机房中机柜、机柜内设备生命周期进行管理的模块；它为每一个机柜、机柜内申报定义了一个生命周期标记，包括：规划中，在建，准备就绪，投运中，结束使用5个状态，并保存在数据库中，由机房3D可视化模块在初始加载时读取；在此基础上，生命周期管理模块实现了显示机柜、机柜内设备生命周期和编辑机柜、机柜内设备生命周期的功能；显示生命周期是通过调用机房3D可视化模块，把各个机柜、机柜内设备的生命周期映射为不同的颜色并叠加在机柜、机柜内设备的显示效果上而实现的；

可用空间管理模块，是在机房3D可视化模块基础上，对机房中所有机柜的可用空间进行可视化的模块；在用户从用户交互模块调用可用空间管理模块功能后，它通过从前台数据缓存模块读取机柜剩余空间，再控制机房3D可视化模块将机柜暂时隐藏，并在原机柜的位置，绘制高低不同的柱状体来表示机柜的占用率，从而实现机柜可用空间的可实现显示；

实时告警模块，是在机房3D可视化模块基础上，对机房中所有机柜和设备的运行告警状态进行实时显示的模块；用户从用户交互下达显示实时告警命令后，实时告警模块通过从数据缓存模块读取数据，并控制机房3D可视化模块，在机柜和设备上方，分别显示一个标记，来表示正常对象、警告的对象、紧急故障的对象，并且由数据缓存模块提供实时数据支持，从而实现实时告警的显示；

一3D可视化拓扑管理模块，由拓扑自动布局模块、拓扑可视化模块、拓扑管理模块、拓扑故障模拟模块和拓扑故障反推演模块组成；

拓扑可视化模块，负责在用户从用户交互模块进入到某个机房的拓扑管理界面后，从数据通信模块读取出某个机房的拓扑结构数据，并调用拓扑自动布局模块得到各个节点的合理摆放位置，最后生成3D场景数据返回到用户交互模块并显示，从而完成机房的拓扑结构可视化；

拓扑自动布局模块，是一个输入为拓扑结构数据，输出为每个节点3D位置信息数据的模块；

拓扑管理模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现用户可以对拓扑节点直接的链路进行新建、改连接和删除连接的操作的模块；它通过提供给用户交互模块接口，让用户可以操作拓扑节点之间的连接，并控制拓扑可视化模块修改数据，并同步至后台服务模块和交互模块，从而完成用户对拓扑连接的管理；

拓扑故障模拟模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现对拓扑故障模拟并且显示的模块；用户从用户交互模块，选定了一个或几个需要模拟故障的逻辑节点后，下达拓扑节点故障模拟命令，拓扑故障模拟模块收到命令后，通过数据通信模块向后台服务模块查询因为这些节点故障，会影响到的设备，并获取设备列表，然后调用拓扑可视化模块，将选中设备和受影响设备对象叠加上特定颜色，从而实现拓扑故障的可视化模拟；

拓扑故障反演模块，是在拓扑可视化模块基础上，实现已知拓扑故障节点，反推故障源的模块；在用户从用户交互模块，选中了已经故障节点，并下达反推故障源命令后，拓扑故障反演模块会通过数据通信模块向后台服务模块请求可能的故障源节点，并获取列表，再控制拓扑可视化模块，将可能的源节点涂色为指定颜色，从而实现拓扑故障的可视化反演。

2.根据权利要求1所述的三维可视化管理平台，其特征在于，所述的3D可视化机房管理模块中，机房3D可视化模块采用伪层次与懒加载结合的方法来实现机房场景或机柜内部场景的3D可视化显示，具体为：

首先加载基础框架即机房数据，然后构建伪层次结构，再采用懒加载方法加载机房->机柜数据，最后根据用户操作和伪层次结构，加载设备和端口数据；

所述构建伪层次结构为：在三维可视化管理平台本身的树形结构基础上，将数据再封装一层，形成机房集、机柜集、设备集和端口集，在形成解耦数据之间的强关联关系，构成伪层次结构，从而让用户在某个机柜中获取某个设备的连接对端时，可以脱离耦合关联，直接加载对端设备数据并显示，减少了用户操作的响应时间。

3.根据权利要求1所述的三维可视化管理平台，其特征在于，所述的3D可视化拓扑管理模块中拓扑自动布局模块的拓扑自动布局为：

(1)、在输入拓扑结构数据后，识别所有节点即即机柜、设备以及端口，并读取它们的父子关系，从而按照父子关系，把所有节点分层，在最底层即端口是辈分最低的节点，也就是叶子节点，并规定这一层叫主层；

(2)、在确定了所有节点的层级后，再对每层中的节点进行分组，即隶属于同一个父亲的节点归为一组，若某个节点有多个父节点，则对指定排第一的父节点为主父节点并归为该组；

(3)、首先为主层组分配位置:首先根据将主层组的数量N_Group，将平面空间划分为X和Z方向上Group_Array行列的网格的棋盘，再找出主层中节点数最多的组，其中：

根据其节点数N_Node_Group确定棋盘中网格的宽度：

其中，Node_Gap和Node_Width分别是主层组内节点间安放间距和节点本身占据的宽度，是预设好的，用户可修改；

在此基础上，第k列，第l行组的起始坐标可表示为：

Group_Pos(k,l)＝<(k-1)*Group_Width,(l-1)*Group_Width>

在确定了主层组的位置之后，主层内某个组内，第i列，第j行节点坐标可以表示为：

Node_Pos(i,j)＝＜(i-1)*Node_Gap,(j-1)*Node_Gap＞+Group_Pos

其中Group_Pos表示节点所在组的起始坐标；

所有节点的Y坐标，即是所在层的高度，可以统一表达为:

Node_Pos_Y＝-(level-1)*Level_Gap；

其中level表示节点在第几层，Level_Gap为每层的距离间隔，是预设定好的值，用户也可编辑；

至此，便完全确定了主层节点的绝对坐标，那么非主层节点的X和Z平面上的坐标可表示为其孩子组成的Group的坐标的中心加上所在层的位置；若非主层节点没有孩子，则将位置分配至其兄弟节点旁。