CN106657906A - 具有自适应场景虚拟现实功能的信息设备监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信息设备监控系统，包括设置于机房侧的图像采集系统，传感器阵列，机柜阵列，以及设置于远程控制侧的标准数据库，和显示交互界面系统。控制处理系统连接到图像采集系统，传感器阵列，机柜阵列和标准数据库，根据图像采集系统传回的信号和标准数据库内的标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，同时根据图像采集系统，传感器阵列和机柜阵列所传回的信号，参照标准数据库的数据进行处理，生成机房现场监控数据。信息设备监控系统能够以较低的系统开销，在显示交互界面中以三维渲染虚拟现实形式真实呈现现场信息和机房工作状态，又能够随时根据需要切换现场视频，能直观地监控当前机房的环境和设备状态。

Description

具有自适应场景虚拟现实功能的信息设备监控系统

技术领域

本发明涉及电子系统领域。更具体地，本发明涉及信息设备监控系统。

背景技术

随着信息技术特别是互联网技术的不断进步发展，各行业数据中心、机房(含变电站机房，后统称机房)的建设发展速度迅猛，机房点位和机柜设备等数量急剧增加，呈现出了越来越好的发展势头。但是同时各行业机房也突出存在着机房突击建设缺乏统筹及长远规划、新老设备并存、兼容性差等原因导致目前机房运维管控能力偏弱、自动化程度较低。具体来说存在如下问题：

1、机房管理系统目前大多采用传统的文字或二维图形交互界面，管理人员无法直观全面了解当前机房的环境和运行状态信息，不利于便利地进行远程管理。

2、对于无人值守的机房，在发生故障时，现有机房管理系统只能了解到发生问题的设备编号，无法快速定位故障设备的具体位置和现场情况，维护人员需要在机房对设备进行排查，增大了维护人员暴露在强电磁环境下的发生伤害的可能性。

3、对于机房所发生的设备变动以及配置变动，无法自动在系统中进行变更，需要人工进行更新，加大了人工成本。

发明内容

针对现有技术中的一个或多个问题，本发明提供了一种具有自适应场景虚拟现实功能的信息设备监控系统。

本发明的一个方面，提出了一种信息设备监控系统，其特征在于，所述信息设备监控系统包括：图像采集系统，设置于机房侧，用于采集机房内部环境画面，用于为机房虚拟现实场景的交互界面建模提供依据，以及用于机房现场视频和环境参数的监控；传感器阵列，设置于机房侧，用于对机房环境参数进行监控；机柜阵列，设置于机房侧，包括机柜本体和置于机柜内的机架式设备组，用于组成本地信息设备系统；标准数据库，设置于远程控制侧，用于存储现场环境组件的标准三维模型与标准监控参数；控制处理系统，设置于远程控制侧，连接到所述图像采集系统，所述传感器阵列，所述机柜阵列和所述标准数据库，用于根据所述图像采集系统传回的信号和所述标准数据库内的所述标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，同时根据所述图像采集系统，所述传感器阵列和所述机柜阵列所传回的信号，参照所述标准数据库的数据进行处理，生成机房现场监控视频和数据；显示交互界面系统，设置于远程控制侧，连接到所述控制处理系统，用于显示虚拟现实交互界面，机房现场监控数据和视频，并接收来自于用户的交互控制指令。

在一个实施例中，所述显示交互界面系统为具有输入功能与虚拟现实（VR）呈现功能的设备，用于根据需要在三维渲染模型的虚拟现实控制界面与实时拍摄合成的三维监控视频界面中进行切换。

在一个实施例中，所述图像采集系统包含至少两个摄像头，组成双目视觉系统，控制处理系统接收来自于图像采集系统的图像信息，进行图像的景深计算和边缘检测，依据得到的图像轮廓，色彩和距离，分离出现场环境组件，获得现场环境的三维重建信息，并与来自标准数据库的现场环境组件的标准三维模型进行比对和识别，自动渲染生成机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，所述图像采集系统进一步作为机房日常监控视频的拍摄装置。

在一个实施例中，所述信息设备监控系统默认采用初始建模的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，在机房初始建模完成之后，不再实时更新机房内的虚拟现实三维渲染模型；当机房内设备发生变更后，更换位于机柜阵列上的二维识别码，并命令所述信息设备监控系统刷新，系统即重新自动进行三维建模，替代初始建模完成的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，并完成监控系统中的机房设备信息更新。

本发明另一方面，提出了一种信息设备监控方法，包括：通过图像采集装置采集机房内图像；根据采集的所述图像和标准数据库内的标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面；根据所述图像采集系统，传感器阵列和机柜阵列所传回的信号，参照标准数据库的标准数据进行处理，生成机房现场监控视频和数据；显示所述虚拟现实交互界面，机房现场监控数据和视频，并接收来自于用户的交互控制指令。

信息设备监控系统能够以较低的系统开销，在显示交互界面中以三维渲染虚拟现实形式真实呈现现场信息和机房工作状态，又能够随时根据需要切换现场视频，有利于全面直观准确地监控当前机房的环境和设备状态。

附图说明

下列附图涉及有关本发明非限制性和非穷举性的实施例的描述。除非另有说明，否则同样的数字和符号在整个附图中代表同样或相似的部分。实施例中的尺寸比例可不同于附图所示比例。另外，实施例中的尺寸可能不同于图中所示相关部分尺寸。为更好地理解本发明，下述细节描述以及附图将被提供以作为参考。

图1示出了依据本发明的一个实施例的信息设备监控系统100的框架图；

图2示出了根据本发明一个优选实施例的图像采集系统101的结构示意图；

图3示出了根据本发明一个优选实施例的摄像模组205的结构示意图；

图4示出了依据本发明实施例的信息设备监控系统100在三维渲染虚拟现实建模的效果图；

图5示出了依据本发明一个实施例的一种信息设备监控方法。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路结构、系统或方法。

图1示出了依据本发明的一个实施例的信息设备监控系统100的框架图。如图1所示，信息设备监控系统100包括：图像采集系统101，设置于机房侧，用于采集机房内部环境图像，为机房虚拟现实场景的交互界面建模提供依据，以及用于机房现场视频和环境参数的监控；传感器阵列102，位于机房侧，用于对机房环境参数进行监控；机柜阵列103，位于机房侧，包括机柜本体1031和置于机柜内的机架式设备组1032，用于组成本地信息设备系统；标准数据库104，位于远程控制侧，用于存储现场环境组件的标准三维模型与标准监控参数；控制处理系统105，位于远程控制侧，连接到图像采集系统101，传感器阵列102，机柜阵列103和标准数据库104，用于根据图像采集系统101传回的信号和标准数据库104内的标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，同时根据图像采集系统101，传感器阵列102和机柜阵列103所传回的信号，参照标准数据库104的标准监控参数进行处理，生成机房现场监控数据和视频；显示交互界面系统106，位于远程控制侧，连接到控制处理系统105，用于显示虚拟现实场景，机房现场监控数据和视频，并接收来自于用户的交互控制指令。

其中，图像采集系统101包含至少两个摄像头，组成双目视觉系统，控制处理系统105接收来自于图像采集系统101的图像信息，进行图像的景深计算和边缘检测，依据得到的图像轮廓，色彩和距离，分离出现场环境组件，获得现场环境的三维重建信息，并与来自标准数据库104的现场环境组件的标准三维模型进行比对和识别，自动渲染生成三维图形化的虚拟现实场景。

除为虚拟现实界面的建模提供依据外，图像采集系统101可以进一步作为机房日常监控视频的拍摄装置，实现复用，以降低成本。在一个实施例中，显示交互界面系统106优选为具有输入功能的虚拟现实（VR）呈现功能的VR设备（例如VR头盔），可以根据需要，在三维渲染模型的虚拟现实控制界面与实时拍摄合成的三维监控视频界面中进行切换。

本领域内普通技术人员能够理解，以上叙述中的景深计算可以依据现有技术中常见的双摄测距原理完成，边缘检测可以采用现有技术中的Sobel算子或Canny算子等等实现，此处不再赘述。

在一个实施例中，机柜本体1031表面还具有二维码标识区，用于标识机柜信息与置于机柜内的机架式设备组1032信息的二维识别码。图像采集系统101拍摄二维识别码传回控制处理系统105，识别出二维识别码所包含的信息，用于辅助确定机柜本体1031和置于机柜内的机架式设备组1032所应当调用的三维模型。

传感器阵列102可包括位于机柜本体1031机架位上的压力传感器阵列，位于机房内的烟雾传感器、温度传感器、湿度传感器、漏水传感器，以及位于机房门窗上的门窗磁传感器。其中，压力传感器阵列用于感测当前机房内机柜的机架位（U位）的承载状态与空置情况，烟雾传感器用于机房火灾报警，漏水传感器用于机房渗水报警，门窗磁传感器用于未经许可的闯入报警，温度传感器和湿度传感器用于日常环境监控。在另一实施例中，传感器阵列102还包括机房电力消耗传感器，用于监测机房和机架的电力消耗情况。

机柜阵列103可向控制处理系统105回传机柜阵列103中的信息设备使用情况信息，例如当前数据存储的比例，机柜的启动比例（可以与电力消耗传感器形成冗余对照保障可靠性），机柜内机架位（U位）使用与空置情况（可与压力传感器形成冗余对照以保障可靠性）等。

为降低系统开销，信息设备监控系统100不采用实时三维视频的模式建立控制交互界面，而采用预存的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面。在机房初始建模完成之后，不再实时更新机房内的虚拟现实三维渲染模型。这样，虚拟现实的交互界面对于硬件的要求大大降低。当机房内设备发生变更后，只需要重更换位于机柜阵列上的二维识别码，并命令信息设备监控系统100刷新，系统即重新自动进行三维建模，即可完成监控系统中的机房设备信息更新，无需人工干预。

图1所示的实施例的信息设备监控系统100，能够在显示交互界面中以三维渲染虚拟现实形式真实呈现现场信息和机房工作状态，有利于全面直观准确地监控当前机房的环境和设备状态。对于无人值守的机房，维护人员能够根据虚拟现实的交互界面，快速确定维保对象的位置。同时，在机房设备发生变更之后，只需要更换二维识别码，并控制系统刷新，系统即可自动重新进行三维建模，完成机房设备信息更新，无需人工干预。

图2示出了根据本发明一个优选实施例的图像采集系统101的结构示意图。如图2所示，图像采集系统101包括运行轨道201，可动滑轮组202，驱动电机箱203，升降设备204和摄像模组205。其中运行轨道201可安装于机房天花板上方。滑轮组202设置于运行轨道201上，可以沿着运行轨道201进行移动。驱动电机箱203连接可动滑轮组202，用于根据来自控制处理系统105的指令，驱动可动滑轮组202沿运行轨道201运动。升降设备204一端连接到驱动电机箱203，另一端连接到摄像模组205。升降设备204可以在驱动电机箱203的驱动下，进行水平旋转和垂直升降动作，调整摄像模组205的高度和方向。在图示实施例中，摄像模组205由防护外罩包裹。

在图示实施例中，升降设备204为液压伸缩杆结构。在其他实施例中，升降设备204也可以具有其它现有技术中常见的升降结构，例如在旋转转盘上设置的竹节式升降机结构。

上述实施例中的图像采集系统101允许摄像模组205在机房内以预先设定的范围移动并实现水平360度旋转拍摄，能够在虚拟现实场景的三维建模阶段避免出现建模死角或者失真，更加准确呈现现场的情景。同时，当切换到视频监控模式下时，又可以实现虚拟现实视频的实时播放，并依照用户操作进行移动，使用户无需暴露在机房内部的高电磁辐射环境下，即可产生在机房内部走动观察的沉浸式体验，有利于维护人员更快更准确的对机房内的情况作出判断。

在其他实施例中，图像采集系统101也可以仅包括摄像模组205，安装固定位置进行拍摄。

图3示出了根据本发明一个优选实施例的摄像模组205的结构示意图。如图3所示，摄像模组205包括：第一彩色（RGB）摄像头301，第二彩色RGB摄像头302，并行设置于拍摄云台303上。第一RGB摄像头301和第二RGB摄像头302的成像平面位于同一平面上。优选的，第一RGB摄像头301和第二RGB摄像头302均具有光学变焦功能。第一RGB摄像头的变焦范围位于广角端，第二RGB摄像头的变焦范围覆盖长焦端。两摄像头焦段可以存在重叠，且重叠焦段的等效焦距范围中包含50mm焦距。这样，第一RGB摄像头和第二RGB摄像头同时以相同的焦距（例如50mm）在重叠焦段在正常工作时，可以模拟人眼透视的效果，使获得的虚拟现实监控视频达到最为自然的效果。而在需要放大或缩小的视场时，又可以通过变焦功能，获得所需的图像。同时，采用两摄像头分别覆盖广角焦段和长焦焦段，使得每个摄像头的变焦比都不需要过大，有利于降低摄像模组205的体积。

在一个实施例中，摄像模组205还包括红外（IR）摄像头304，设置于拍摄云台上，用于在低光照度或者发生可见光被阻挡（例如机房室内充满烟雾）时，单独成像，或者与第一RGB摄像头301，第二RGB摄像头302一起融合成像，以便在任何极端环境下，都能够获得室内的清晰图像。同时，红外摄像头304还可以与温度传感器，烟雾传感器和门窗磁传感器配合，辅助监控机房内的温度异常情况和闯入情况，避免因传感器失灵发生误报。

在又一实施例中，除IR摄像头304外，摄像模组205还包括了红外格栅投影器305，设置于拍摄云台上，用于向外投射红外线格点组成的格栅。IR摄像头304通过捕捉到红外线格点投影所形成的红外格栅，通过计算红外格点之间的间距畸变情况，可以计算出红外格点投影范围内各物体的景深，形状与边界位置，有利于在虚拟现实的三维渲染建模过程中，更加准确的还原机房现场的环境。

图4示出了依据本发明实施例的信息设备监控系统100在三维渲染虚拟现实建模的效果图。如图4所示，在效果图中，机柜阵列的在交互界面中的摆放和布置，与真实环境下相同，而通过三维渲染虚拟现实建模并不要求实时的影像传输，因此系统开销非常小。同时，位于机柜阵列顶部表面的二维识别码，可以帮助将交互界面中的机柜模型同真实环境中机柜阵列传来的数据进行映射，使得当点击交互界面的机柜模型时，交互界面即可现实对于的机柜的实时运行参数，方便管理。

图5示出了依据本发明一个实施例的一种信息设备监控方法。如图5所示，信息设备监控方法包括：

1、通过图像采集装置采集机房内图像；

2、根据采集的图像和标准数据库内的标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面；

3、根据图像采集系统，传感器阵列和机柜阵列所传回的信号，参照标准数据库的数据进行处理，生成机房现场监控视频和数据；

4、显示虚拟现实交互界面，机房现场监控数据和视频，并接收来自于用户的交互控制指令。

在一个实施例中，根据采集的图像和标准数据库内的标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面这一步骤具体包括：通过双目视觉系统，控制处理系统接收来自于图像采集系统的图像信息，进行图像的景深计算和边缘检测，依据得到的图像轮廓，色彩和距离，分离出现场环境组件，获得现场环境的三维重建信息，并与来自标准数据库的现场环境组件的标准三维模型进行比对和识别，自动渲染生成机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面。

在一个实施例中，该方法还包括：根据需要在三维渲染模型的虚拟现实控制界面与实时拍摄合成的三维监控视频界面中进行切换。

在一个实施例中，该方法还包括：拍摄位于机柜阵列中的机柜本体表面的二维识别码，识别出二维识别码所包含的信息，用于辅助确定机柜阵列中的机柜本体和置于机柜内的机架式设备组所应当调用的三维模型。

在一个实施例中，该方法还包括：默认采用初始建模的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，在机房初始建模完成之后，不再实时更新机房内的虚拟现实三维渲染模型；

当机房内设备发生变更后，更换位于机柜阵列上的二维识别码，并命令所述信息设备监控系统刷新，重新自动进行三维建模，替代初始建模完成的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，并完成监控系统中的机房设备信息更新。

在一个实施例中，该方法还包括：通过识别二维识别码，在机架式设备所产生的监控数据和虚拟现实交互界面中的三维渲染模型之间建立映射关系。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种信息设备监控系统，其特征在于，所述信息设备监控系统包括：

图像采集系统，设置于机房侧，用于采集机房内部环境画面，用于为机房虚拟现实场景的交互界面建模提供依据，以及用于机房现场视频和环境参数的监控；

传感器阵列，设置于机房侧，用于对机房环境参数进行监控；

机柜阵列，设置于机房侧，包括机柜本体和置于机柜内的机架式设备组，用于组成本地信息设备系统；

标准数据库，设置于远程控制侧，用于存储现场环境组件的标准三维模型与标准监控参数；

控制处理系统，设置于远程控制侧，连接到所述图像采集系统，所述传感器阵列，所述机柜阵列和所述标准数据库，用于根据所述图像采集系统传回的信号和所述标准数据库内的所述标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，同时根据所述图像采集系统，所述传感器阵列和所述机柜阵列所传回的信号，参照所述标准数据库的数据进行处理，生成机房现场监控视频和数据；

显示交互界面系统，设置于远程控制侧，连接到所述控制处理系统，用于显示虚拟现实交互界面，机房现场监控数据和视频，并接收来自于用户的交互控制指令。

2.如权利要求1所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述图像采集系统包含至少两个摄像头，组成双目视觉系统，控制处理系统接收来自于图像采集系统的图像信息，进行图像的景深计算和边缘检测，依据得到的图像轮廓，色彩和距离，分离出现场环境组件，获得现场环境的三维重建信息，并与来自标准数据库的现场环境组件的标准三维模型进行比对和识别，自动渲染生成机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，所述图像采集系统进一步作为机房日常监控视频的拍摄装置。

3.如权利要求2所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述显示交互界面系统为具有输入功能与虚拟现实（VR）呈现功能的设备，用于根据需要在三维渲染模型的虚拟现实控制界面与实时拍摄合成的三维监控视频界面中进行切换。

4.如权利要求1所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述机柜本体表面还具有二维码标识区，具有用于标识机柜信息与置于机柜内的所述机架式设备组信息的二维识别码，所述图像采集系统拍摄所述二维识别码传回所述控制处理系统，识别出二维识别码所包含的信息，用于辅助确定机柜本体和置于机柜内的机架式设备组所应当调用的三维模型。

5.如权利要求4所述的信息设备监控系统，其特征在于：

所述信息设备监控系统默认采用初始建模的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，在机房初始建模完成之后，不再实时更新机房内的虚拟现实三维渲染模型；

当机房内设备发生变更后，更换位于机柜阵列上的二维识别码，并命令所述信息设备监控系统刷新，系统即重新自动进行三维建模，替代初始建模完成的三维渲染模型作为虚拟现实交互界面，并完成监控系统中的机房设备信息更新。

6.如权利要求1所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述图像采集系统包括：

运行轨道，安装于机房天花板上方；

滑轮组，设置于所述运行轨道上，可以沿着运行轨道进行移动；

驱动电机箱，连接所述可动滑轮组，用于根据来自所述控制处理系统的指令，驱动所述可动滑轮组沿所述运行轨道运动；

升降设备，一端连接到所述驱动电机箱，所述升降设备可以在所述驱动电机箱的驱动下，进行水平旋转和垂直升降动作，

摄像模组，连接到所述升降设备另一端，由防护外罩包裹，用于采集图像视频，并随所述升降设备调整摄像高度和方向。

7.如权利要求6所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述摄像模组包括第一彩色（RGB）摄像头和第二彩色RGB摄像头，并行设置于拍摄云台上，所述第一RGB摄像头和所述第二RGB摄像头的成像平面位于同一平面上。

8.如权利要求7所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述第一RGB摄像头和第二RGB摄像头均具有光学变焦功能，所述第一RGB摄像头的变焦范围位于广角端，所述第二RGB摄像头的变焦范围覆盖长焦端，两摄像头焦段存在重叠。

9.如权利要求7所述的信息设备监控系统，其特征在于，所述摄像模组还包括：

红外（IR）摄像头，设置于拍摄云台上，用于在低光照度或者发生可见光被阻挡时，单独成像，或者与所述第一RGB摄像头，第二RGB摄像头一起融合成像，用于在任何极端环境下，都能够获得室内的清晰图像，以及辅助监控机房内的温度异常情况和闯入情况；

红外格栅投影器，设置于拍摄云台上，用于向外投射红外线格点组成的格栅，用于通过所述IR摄像头捕捉到红外线格点投影所形成的红外格栅，通过计算红外格点之间的间距畸变情况，得出红外格点投影范围内各物体的景深，形状与边界位置。

10.一种信息设备监控方法，包括：

通过图像采集装置采集机房内图像；

根据采集的所述图像和标准数据库内的标准三维模型，生成初始的机房三维渲染模型作为虚拟现实交互界面；

根据所述图像采集系统，传感器阵列和机柜阵列所传回的信号，参照标准数据库的标准数据进行处理，生成机房现场监控视频和数据；

显示所述虚拟现实交互界面，机房现场监控数据和视频，并接收来自于用户的交互控制指令。