CN107133286A - 一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法和系统。本发明将温度传感器提供的各点温度数据渲染为分布场三维图的形式，不但可以给予机房管理人员直观可见、容易识别判断的可视化显示，而且便于对机房温度分布和变化趋势进行模式识别和预测分析，从而将现在基于异常点值的反馈式温度调节转变为基于整体分布场的具有预见性和定点精确性的温度调节策略，提升了将机房温度维持在最优状态的平稳性。

Description

一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法和系统

技术领域

本发明涉及通信机房设备领域，尤其涉及一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法和系统。

背景技术

通信机房内有服务器、通讯设备、网络管理设备、电源等各种重要的电子设施，这些电子设施的性能与其所在的环境温度具有密切的关联，同时在其运行过程中也释放大量的热量。电子设施理想的工作环境温度是20-25摄氏度，环境温度过高则会增加故障率、缩短使用寿命甚至直接造成设备损毁，相反，环境温度过低也会给电子设备的正常工作带来负面影响。

用于维护通信机房合适的工作环境温度的手段主要包括：各种电子设施自带或外配的独立控温设备，以及机房空调通风系统。其中，电子设施自带或外配的独立控温设备包括例如风冷或水冷机柜、独立风扇等，专门用于为机房中发热量大的电子设施重点实施温度控制；对整个机房环境的总体温度控制则要依靠机房空调通风系统来实现。另外，越来越多的机房电子设施具备了智能调控功能，可以适时进入休眠状态或降低设备工作功率。

从节约能源消耗和维持机房良好温度环境的双重角度考虑，对机房的工作环境温度需要进行实时、精密的监测，一方面避免各类温度控制设备和措施不适当地、低效能地、重复地运行造成能源浪费，并且无法把机房工作环境温度维持在稳定和最优的水平；另一方面，也要避免温控设备和措施对机房温度变化响应滞后所带来的不利影响。

目前，工作环境温度监测的手段是在机房空间各点布设温度传感器，周期性汇总各个温度传感器感应的温度数据，然后由机房温度监测与控制系统向管理人员显示机房各点的温度，并且对其中的异常点进行报警提示，由管理人员根据监测情况决定启动或者终止相应的温度控制设备和措施；或者，对于自动化程度较高的机房温度监测与控制系统，可以根据异常点的具体情况而自动下达对温度控制设备和措施的指令，例如，当温度过高的异常点数量超过一定比例时即自动加大空调功率，等等。

然而，现有的机房工作环境温度监测手段存在直观性差、预测性差、定点精确性低的缺陷。首先，如上文所述，由于温度传感器感应的温度数据都是以数字的形式呈现给管理人员，因而，虽然可以附加上异常报警等功能，但是仍然难以就整个机房的环境温度状态、特别是环境温度在机房空间的分布状态给予管理人员直接明了的指示。第二，现有技术难以在积累环境温度空间分布规律的基础上，对未来有限时段的温度变化模式做出预见性的判断，达到防患于未然的效果；现有的温度监测手段都只是在发现异常值的基础上进行尽可能快速的事后响应，只能使温度异常被及时消解而不至于趋于严重，但反复的异常－响应过程也使得机房温度始终存在波动而缺乏平稳。第三，机房的空间布局和设备摆放安装所需要考虑的因素非常之多，各种作为发热源的电子设备犬牙交错而相互影响，另外机房内的热量传递以空气对流的形式为主，绝大多数的降温设备也是以加大冷热空气对流的方式而发挥作用。而现有技术即便能够针对机房局部空间的温度异常而采取定点措施，也只是单纯基于空间位置的对应关系来实现定点的温度调控，例如，当发现某个服务器附近的温度传感器报送异常时，即开启距离该服务器最近的风扇或加大距离该服务器最近的空调风量等。但是，单纯基于空间位置接近而实现的定点温控不能综合衡量和模拟热量随空气对流而给整个机房环境产生的影响，而且仅选择距离最近的降温设备也不一定能够达到最优的效果，需要依据机房整个的环境温度分布及机房特定环境下温度分布的变化规律而采取最优化的控制策略。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的以上问题，本发明提出一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法和系统。本发明将温度传感器提供的各点温度数据渲染为分布场三维图的形式，不但可以给予机房管理人员直观可见、容易识别判断的可视化显示，而且便于对机房温度分布和变化趋势进行模式识别和预测分析，从而将现在基于异常点值的反馈式温度调节转变为基于整体分布场的具有预见性和定点精确性的温度调节策略，提升了将机房温度维持在最优状态的平稳性。

本发明提供了一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法，该方法包括：

1）从机房空间内各个采样点所布设的温度传感器获得每个采样点的温度数据；并且，确定各个采样点的空间位置坐标；

2）定义代表机房空间的三维模拟空间，并且在该三维模拟空间确定对应于所述采样点的采样位置点，以及与于作为发热源和制冷源的机房设备空间区域相对应的设备位置点；根据所述采样位置点和设备位置点的空间位置坐标，确定所述三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标；

3）根据各个采样点的温度数据以及空间位置坐标，计算在代表机房空间的三维模拟空间中各表示点的温度值；

4）取得机房空间内各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数；

5）根据各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，确定每个发热源和制冷源的有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值；

6）根据各表示点的温度值生成温度值分布场三维图；

7）提取所述温度值分布场三维图的分布特征值；将所述温度值分布场三维图的分布特征值与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值进行匹配计算，确定匹配度最高的机房温度分布状态模板；根据匹配度最高的机房温度分布状态模板确定预定时间范围内的温度预测值分布场。

优选的是，通过如下步骤确定三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标：将所述三维模拟空间均匀划分为若干个三维子空间，并且确定每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量；根据每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量，决定该三维子空间中表示点分布密度，并且在三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量越多，则该三维子空间中表示点分布密度越大；按照为各个三维子空间分别确定的表示点分布密度，在各三维子空间中均匀设置表示点，并为所设置的各个表示点确定其空间位置坐标。

优选的是，通过如下步骤计算各表示点的温度值：针对每一个表示点，确定在以该表示点为中心、预定义的半径范围内存在的采样位置点及其温度数据，并且根据采样位置点与该表示点的距离计算权重因数，距离越远则该权重因数越小；以各采样位置点的温度值通过权重因数进行加权平均计算，获得表示点的温度值。

优选的是，按照如下方式的任意一种生成所述温度值分布场三维图：绘制连接具有相同温度值的表示点的等温面，并且对各条等温面之间的间隔区域按照温度变化的趋势和梯度以不同颜色进行渲染；或者，在三维模拟空间中为每个表示点确定其所对应的一个空间分格，以各表示点的温度值决定该空间分格内渲染的温度颗粒的颜色和密度，从而以渲染的温度颗粒分布表示温度值分布场。

优选的是，采用如下方式进行所述温度值分布场三维图的分布特征值的提取：确定分布在以设备位置点为中心、距设备位置点预定距离以内空间范围作为特征提取区域；确定所述特征提取区域内的表示点与邻近特征提取区域内的表示点；计算特征提取区域内的表示点的温度均值；计算特征提取区域内的表示点的温度值与邻近特征提取区域内的表示点的温度值的变化梯度值；将上述温度均值和变化梯度值作为该设备位置点的分布特征值；为每一个设备位置点确定其分布特征值；将全部设备位置点的分布特征值的集合作为温度值分布场三维图的分布特征值。

另一方面，本发明提供了一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，其特征在于，包括：

采样数据获取模块，用于从机房空间内各个采样点所布设的温度传感器获得每个采样点的温度数据，并且用于确定各个采样点的空间位置坐标；

三维模拟空间温度值表示模块，用于定义代表机房空间的三维模拟空间，并且在该三维模拟空间确定对应于所述采样点的采样位置点，以及与于作为发热源和制冷源的机房设备空间区域相对应的设备位置点；以及，用于根据所述采样位置点和设备位置点的空间位置坐标，确定所述三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标；根据各个采样点的温度数据以及空间位置坐标，计算在代表机房空间的三维模拟空间中各表示点的温度值；

修正模块，用于取得机房空间内各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，并且根据各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，确定每个发热源和制冷源的有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值；

温度值分布场三维图渲染模块，用于根据各表示点的温度值生成温度值分布场三维图；

特征提取匹配模块，用于提取所述温度值分布场三维图的分布特征值；将所述温度值分布场三维图的分布特征值与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值进行匹配计算，确定匹配度最高的机房温度分布状态模板；根据匹配度最高的机房温度分布状态模板确定预定时间范围内的温度预测值分布场。

优选的是，所述三维模拟空间温度值表示模块如下确定三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标：将所述三维模拟空间均匀划分为若干个三维子空间，并且确定每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量；根据每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量，决定该三维子空间中表示点分布密度，并且在三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量越多，则该三维子空间中表示点分布密度越大；按照为各个三维子空间分别确定的表示点分布密度，在各三维子空间中均匀设置表示点，并为所设置的各个表示点确定其空间位置坐标。

优选的是，所述三维模拟空间温度值表示模块如下计算各表示点的温度值：针对每一个表示点，确定在以该表示点为中心、预定义的半径范围内存在的采样位置点及其温度数据，并且根据采样位置点与该表示点的距离计算权重因数，距离越远则该权重因数越小；以各采样位置点的温度值通过权重因数进行加权平均计算，获得表示点的温度值。

优选的是，所述温度值分布场三维图渲染模块如下生成所述温度值分布场三维图：绘制连接具有相同温度值的表示点的等温面，并且对各条等温面之间的间隔区域按照温度变化的趋势和梯度以不同颜色进行渲染；或者，在三维模拟空间中为每个表示点确定其所对应的一个空间分格，以各表示点的温度值决定该空间分格内渲染的温度颗粒的颜色和密度，从而以渲染的温度颗粒分布表示温度值分布场。

优选的是，所述特征提取匹配模块如下进行所述温度值分布场三维图的分布特征值的提取：确定分布在以设备位置点为中心、距设备位置点预定距离以内空间范围作为特征提取区域；确定所述特征提取区域内的表示点与邻近特征提取区域内的表示点；计算特征提取区域内的表示点的温度均值；计算特征提取区域内的表示点的温度值与邻近特征提取区域内的表示点的温度值的变化梯度值；将上述温度均值和变化梯度值作为该设备位置点的分布特征值；为每一个设备位置点确定其分布特征值；将全部设备位置点的分布特征值的集合作为温度值分布场三维图的分布特征值。

可见，本发明将温度传感器提供的各点温度数据渲染为分布场三维图的形式，提供了机房空间内温度分布的直观可见、容易识别判断的可视化显示；基于作为发热源和制冷源的设备的工作状态和影响范围而进行温度值分布的修正；在分布场三维图的基础上，以设备为中心进行特征提取，对机房温度分布和变化趋势进行模式识别和预测分析，从而将现在基于异常点值的反馈式温度调节转变为基于整体分布场的具有预见性和定点精确性的温度调节策略，提升了将机房温度维持在最优状态的平稳性。

说明书附图

图1是本发明优选实施例的机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法流程示意图；

图2是本发明优选实施例的三维模拟空间及其采样位置点、设备位置点示意图；

图3是本发明优选实施例的三维子空间表示点分布示意图；

图4是本发明优选实施例的表示点温度值计算方式示意图；

图5是本发明优选实施例的温度值分布场三维图分布特征值提取示意图；

图6是本发明优选实施例的系统结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

本发明提供了一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法和系统。本发明将温度传感器提供的各点温度数据渲染为分布场三维图的形式，并且，充分考虑了作为发热源的机房设备以及作为制冷源的空调系统、独立风扇、制冷机柜的位置与工作状态对温度分布的影响，并且利用特征提取与模式识别的方式，机房温度分布和变化趋势进行了基于预测性的分析，为具有预见性和定点精确性的温度调节策略奠定了基础。

图1是本发明优选实施例的机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法流程示意图。下面就该方法的各个具体步骤进行详细说明。

步骤101，从机房空间内各个采样点所布设的温度传感器获得每个采样点的温度数据；并且，确定各个采样点的空间位置坐标。根据监测需要和机房空间布局情况，在机房空间内选取采样点，用于安装温度传感器。理想情况下，采样点可以在机房空间内平均分布并且具有足够大的分布密度，从而能够采样数量足够多和分布足够密集的温度信息；不过采样点数量的增多也会提高布设温度传感器带来的硬件成本，而且考虑到机房布局需要和施工难度方面的因素，也往往无法均匀布设传感器。因此，采样点位置的确定过程中，可以将作为发热源的机房设备所在空间区域作为重点监测对象而提高这些空间区域的采样点分布密度，同时，适当降低非设备区域（例如机房的过道、人员活动空间等）的采样点分布密度。在确定采样点的分布和位置之后，在各个采样点布设温度传感器，并利用温度传感器定时地取得每个采样点的温度数据。

如图2所示，本发明定义一个代表现实中机房空间的三维模拟空间。该三维模拟空间是一个有边界的有限封闭空间，代表了机房空间的有限立体区域，因而该三维模拟空间与机房空间存在映射关系；并且，为该三维模拟空间建立X－Y－Z三维坐标系，从而可以用坐标值（x,y,z）表征该三维模拟空间中的任意一点；对应于现实中的机房空间，可以将该机房空间中的一个空间区域映射为该三维模拟空间中以坐标值（x,y,z）表征的一点。具体来说，本发明将机房空间内的各个机房设备所在空间区域均抽象为三维模拟空间中一个点；例如，可以确定机房设备所在空间区域的区域中心点，并将该点按照映射关系对应为三维模拟空间的一点，从而，三维模拟空间的一点就代表了机房设备所在空间区域，将该点称之为设备位置点。对于上述温度数据的采样点，也将其对应为三维模拟空间中的一个以其空间位置坐标值（x,y,z）表征的点，称之为采样位置点。如图2所示,其中示出了三维模拟空间中表征机房设备区域的设备位置点E1-E6以及表征采样点的采样位置点C1-C10。

步骤102，定义代表机房空间的三维模拟空间以及其中的表示点；并根据各个采样点的温度数据以及空间位置坐标，计算在三维模拟空间中各表示点的温度值。

所述表示点是在三维模拟空间中人为定义的、用于表示该三维模拟空间中的温度值分布状态的虚拟的点，以三维模拟空间中的空间位置坐标值（x,y,z）表征各个表示点的位置。在定义表示点的过程中，首先明确上述三维模拟空间中对应于采样点和机房设备所在空间区域的设备位置点E1－E6和采样位置点C1－C10的坐标；并且，考虑到作为发热源的机房设备对周边温度的辐射性影响，为了全面反映机房空间内的温度分布情况，需要进一步定义表示点；并且，相比于使表示点均匀分布，使表示点根据设备位置点E1－E6和采样位置点C1－C10的分布而差异化分布对精确描述机房空间的温度分布具有更有利的影响。作为定义表示点的方式，本发明将三维模拟空间均匀划分为若干个三维子空间，例如，如图2的虚线所示，均匀划分为四个三维子空间；并且确定每个三维子空间中存在的对应于采样点和机房设备所在空间区域的设备位置点和采样位置点的数量。根据每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量，决定该三维子空间中表示点分布密度；在三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量越多，则该三维子空间中表示点分布密度越大，即；其中，为任一个三维子空间中表示点分布密度，与分别表示该三维子空间中设备位置点和采样位置点的数量，为线性转换系数。根据为各个三维子空间分别确定的表示点分布密度，在各三维子空间中均匀设置表示点，并为所设置的各个表示点确定其表示点位置坐标。作为示例，如图3所示的两个三维子空间P1、P2中，假设P1子空间中的设备位置点和采样位置点的数量大于P2子空间，则分别在三维子空间P1、P2中均匀设立表示点S，其中P1子空间的表示点用黑色圆点表示，P2子空间的表示点以白色圆点表示，P1子空间的表示点密度大于P2子空间中的表示点密度。

在定义了三维模拟空间中的表示点的基础上，根据各个采样点的温度数据以及采样位置点C1－C10的空间位置坐标，以距离权重算法计算各表示点位置上的温度值。具体来说，针对每一个表示点，确定在以该表示点为中心、预定义的半径范围内存在的采样位置点及其温度数据，并且根据采样位置点与该表示点的距离计算权重因数，距离越远则该权重因数越小；以各采样位置点的温度值通过权重因数进行加权平均计算，获得表示点的温度值。如图4所示，对于表示点Sn，在预定义的半径R范围内存在的采样位置点C1－C4，采样位置点C1－C4各自的温度值为T1－T4，并且采样位置点C1－C4与表示点Sn的距离分别为L1－L4，因此，表示点Sn的温度值，其中至为与距离呈反比的权重因数，为转换系数。

步骤103，取得机房空间内各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数。对机房空间内的服务器、通讯设备、网络管理设备、电源等设备，因其在工作过程中会不同程度地向外散发热量，因此将其视作为发热源；而机房内的空调、制冷机柜、独立风扇等设备，其目的是为机房空间中的特定区域进行降温，因此将其视为制冷源。如上文所述，机房空间内的各个设备空间区域均已经被表示为设备位置点E1－E6，因而可以设备位置点E1－E6的位置坐标表征各个发热源和制冷源的空间位置坐标；其中，将E1－E3假设为发热源，而将E4－E6假设为制冷源。进而，取得各发热源和制冷源设备的工作状态参数。对于发热源，可将其在距当前时刻预定时长以内的平均用电功率作为其工作状态参数，该参数表示了发热源在距现在预定时长内累积的散热量。对于制冷源，可根据其不同的类型而分别确定相应的工作状态参数；例如，对于空调，可以将其出风量和调控室温设置值作为工作状态参数；对于制冷机柜，可以将其制冷温度设置值作为工作状态参数；对于独立风扇，可将其送风量和工作功率作为工作状态参数。

步骤104，根据各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，确定每个发热源和制冷源的有效范围。对于发热源，可以根据其作为工作状态参数的平均用电功率，根据预先测定的平均用电功率对应的散热量转换系数，确定该发热源能够造成温度上升的有效升温半径，将该有效升温半径内的区域作为所述有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，同样基于所述散热量转换系数确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值。对于制冷源，视其不同的类型，分别根据相应的工作状态参数确定每个制冷源的有效范围。例如，对于空调，可根据作为其工作状态参数的出风量，根据预先测定的与出风量相对应的降温覆盖区域，确定该制冷源能够造成温度下降的有效覆盖区域，作为所述有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，基于空调的调控室温设置值确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值。对于制冷机柜，由于其是针对机柜内的特定设备实现制冷，则首先确定机柜内的特定设备在三维模拟空间内所对应的所述设备位置点，进而将以该设备位置点为中心、预定降温影响半径以内的区域作为制冷机柜的有效范围，因为制冷机柜会导致相应设备对外散热量下降，最终影响一定半径内的温度；基于制冷机柜的制冷温度设置值确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值。对于独立风扇，可根据作为其工作状态参数的送风量，根据预先测定的与送风量相对应的降温覆盖区域，确定该制冷源能够造成温度下降的有效覆盖区域，作为所述有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，基于风扇的工作功率，确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值。由于不论是发热源的散热，还是制冷源的冷却，都是一个循序渐变的过程，因此，利用各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数对传感器感应的实时温度进行修正，能够提高之后生成的温度值分布场三维图的预测性。

对于通过步骤102的计算并通过步骤104的修正之后取得的各个表示点的温度值，在步骤105中，根据各表示点的温度值生成温度值分布场三维图。可采用的温度值分布场三维图渲染方法包括：绘制连接具有相同温度值的表示点的等温面，并且对各条等温面之间的间隔区域按照温度变化的趋势和梯度以不同颜色进行渲染；或者，在三维模拟空间中为每个表示点确定其所对应的一个空间分格，以各表示点的温度值决定该空间分格内渲染的温度颗粒的颜色和密度，从而以渲染的温度颗粒分布表示温度值分布场。

步骤106，提取所述温度值分布场三维图的分布特征值。由于机房空间的温度分布变化主要是由作为发热源和制冷源的设备的工作状态变化引起的，因此，本发明以温度值分布场三维图当中的各个设备位置点为中心，确定设备位置点周边有限空间区域的温度均值，以及该区域边缘的温度变化梯度，以此作为温度值分布场三维图的分布特征值，因为以上分布特征值表示了发热源和制冷源的热量影响状态以及其对机房空间温度分布的影响程度，如果两个温度值分布场三维图当中，设备位置点周边空间区域的温度值及区域边缘的温度变化梯度彼此高度近似，则可以预期两幅三维图所代表的温度值分布场将具有相同的分布及变化趋势规律。

具体来说，本发明采用如下方式进行分布特征值的提取：首先，确定在温度值分布场三维图的三维模拟空间中，表示发热源和制冷源的各个设备位置点；如图5所示，对于其中任何一个设备位置点E，确定以该设备位置点E为中心、与设备位置点E的距离在预定距离L以内的空间范围作为特征提取区域；确定所述特征提取区域内的表示点S1，以及邻近特征提取区域的表示点S2，邻近特征提取区域的表示点S2是与特征提取区域内的表示点直接相邻的表示点；统计特征提取区域内的各个表示点S1的温度值，计算各个表示点S1的温度均值；计算特征提取区域内的表示点S1的温度值T1与邻近特征提取区域内的表示点S2的温度值T2的变化梯度值，即（T1-T2）／T1；将上述温度均值和变化梯度值作为该设备位置点的分布特征值；为每一个设备位置点确定其分布特征值；将全部设备位置点的分布特征值的集合作为温度值分布场三维图的分布特征值。

进而，在步骤107中，将所述温度值分布场三维图的分布特征值与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值进行匹配计算，确定匹配度最高的机房温度分布状态模板。机房温度分布状态模板集当中存储了大量的机房温度分布状态模板，每个机房温度分布状态模板包括典型性温度分布状态下的温度值分布场三维图及按照步骤106的方式提取的分布特征值。典型性温度分布状态是根据机房长期运行过程中提取的温度值分布场三维图及其分布特征值，按照现有的聚类算法所抽取的代表性的温度值分布场三维图及其分布特征值，作为机房温度分布状态模板集当中的机房温度分布状态模板。对于步骤106所计算出来的当前的温度值分布场三维图的分布特征值，采用数组近似度算法（如计算均方差值）计算与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值的匹配度，将匹配度最高的机房温度分布状态模板作为当前有效的机房温度分布状态模板。当将本发明应用于对未来预定时间范围内的机房温度分布预测时，可以根据机房长期运行过程中提取的温度值分布场三维图及其分布特征值，进行与每个机房温度分布状态模板相关联的未来预定时间范围内的温度分布预测，从而根据当前有效的机房温度分布状态模板，确定预定时间范围内的温度预测值分布场。该温度预测值分布场可以作为对机房设备特别是制冷设备进行基于预测的温度控制的依据。

本发明提供了用于实现上述方法的机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，如图6所示，具体包括以下模块。

采样数据获取模块601，用于从机房空间内各个采样点所布设的温度传感器获得每个采样点的温度数据，并且用于确定各个采样点的空间位置坐标。

三维模拟空间温度值表示模块602，用于定义代表机房空间的三维模拟空间，并且在该三维模拟空间确定对应于所述采样点的采样位置点，以及与于作为发热源和制冷源的机房设备空间区域相对应的设备位置点；以及，用于根据所述采样位置点和设备位置点的空间位置坐标，确定所述三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标；根据各个采样点的温度数据以及空间位置坐标，计算在代表机房空间的三维模拟空间中各表示点的温度值。具体来看，所述三维模拟空间温度值表示模块602如下确定三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标：将所述三维模拟空间均匀划分为若干个三维子空间，并且确定每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量；根据每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量，决定该三维子空间中表示点分布密度，并且在三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量越多，则该三维子空间中表示点分布密度越大；按照为各个三维子空间分别确定的表示点分布密度，在各三维子空间中均匀设置表示点，并为所设置的各个表示点确定其空间位置坐标。所述三维模拟空间温度值表示模块602如下计算各表示点的温度值：针对每一个表示点，确定在以该表示点为中心、预定义的半径范围内存在的采样位置点及其温度数据，并且根据采样位置点与该表示点的距离计算权重因数，距离越远则该权重因数越小；以各采样位置点的温度值通过权重因数进行加权平均计算，获得表示点的温度值。

修正模块603，用于取得机房空间内各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，并且根据各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，确定每个发热源和制冷源的有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值；

温度值分布场三维图渲染模块604，用于根据各表示点的温度值生成温度值分布场三维图；所述温度值分布场三维图渲染模块604如下生成所述温度值分布场三维图：绘制连接具有相同温度值的表示点的等温面，并且对各条等温面之间的间隔区域按照温度变化的趋势和梯度以不同颜色进行渲染；或者，在三维模拟空间中为每个表示点确定其所对应的一个空间分格，以各表示点的温度值决定该空间分格内渲染的温度颗粒的颜色和密度，从而以渲染的温度颗粒分布表示温度值分布场。

特征提取匹配模块605，用于提取所述温度值分布场三维图的分布特征值；将所述温度值分布场三维图的分布特征值与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值进行匹配计算，确定匹配度最高的机房温度分布状态模板；根据匹配度最高的机房温度分布状态模板确定预定时间范围内的温度预测值分布场。所述特征提取匹配模块605如下进行所述温度值分布场三维图的分布特征值的提取：确定分布在以设备位置点为中心、距设备位置点预定距离以内空间范围作为特征提取区域；确定所述特征提取区域内的表示点与邻近特征提取区域内的表示点；计算特征提取区域内的表示点的温度均值；计算特征提取区域内的表示点的温度值与邻近特征提取区域内的表示点的温度值的变化梯度值；将上述温度均值和变化梯度值作为该设备位置点的分布特征值；为每一个设备位置点确定其分布特征值；将全部设备位置点的分布特征值的集合作为温度值分布场三维图的分布特征值。

可见，本发明将温度传感器提供的各点温度数据渲染为分布场三维图的形式，提供了机房空间内温度分布的直观可见、容易识别判断的可视化显示；基于作为发热源和制冷源的设备的工作状态和影响范围而进行温度值分布的修正；在分布场三维图的基础上，以设备为中心进行特征提取，对机房温度分布和变化趋势进行模式识别和预测分析，从而将现在基于异常点值的反馈式温度调节转变为基于整体分布场的具有预见性和定点精确性的温度调节策略，提升了将机房温度维持在最优状态的平稳性。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

1）从机房空间内各个采样点所布设的温度传感器获得每个采样点的温度数据；并且，确定各个采样点的空间位置坐标；

2）定义代表机房空间的三维模拟空间，并且在该三维模拟空间确定对应于所述采样点的采样位置点，以及与于作为发热源和制冷源的机房设备空间区域相对应的设备位置点；根据所述采样位置点和设备位置点的空间位置坐标，确定所述三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标；

3）根据各个采样点的温度数据以及空间位置坐标，计算在代表机房空间的三维模拟空间中各表示点的温度值；

4）取得机房空间内各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数；

5）根据各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，确定每个发热源和制冷源的有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值；

6）根据各表示点的温度值生成温度值分布场三维图；

7）提取所述温度值分布场三维图的分布特征值；将所述温度值分布场三维图的分布特征值与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值进行匹配计算，确定匹配度最高的机房温度分布状态模板；根据匹配度最高的机房温度分布状态模板确定预定时间范围内的温度预测值分布场。

2.根据权利要求1所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法，其特征在于，所述三维模拟空间温度值表示模块如下确定三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标：将所述三维模拟空间均匀划分为若干个三维子空间，并且确定每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量；根据每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量，决定该三维子空间中表示点分布密度，并且在三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量越多，则该三维子空间中表示点分布密度越大；按照为各个三维子空间分别确定的表示点分布密度，在各三维子空间中均匀设置表示点，并为所设置的各个表示点确定其空间位置坐标。

3.根据权利要求1所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法，其特征在于，通过如下步骤计算各表示点的温度值：针对每一个表示点，确定在以该表示点为中心、预定义的半径范围内存在的采样位置点及其温度数据，并且根据采样位置点与该表示点的距离计算权重因数，距离越远则该权重因数越小；以各采样位置点的温度值通过权重因数进行加权平均计算，获得表示点的温度值。

4.根据权利要求1所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法，其特征在于，按照如下方式的任意一种生成所述温度值分布场三维图：绘制连接具有相同温度值的表示点的等温面，并且对各条等温面之间的间隔区域按照温度变化的趋势和梯度以不同颜色进行渲染；或者，在三维模拟空间中为每个表示点确定其所对应的一个空间分格，以各表示点的温度值决定该空间分格内渲染的温度颗粒的颜色和密度，从而以渲染的温度颗粒分布表示温度值分布场。

5.根据权利要求1所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析方法，其特征在于，采用如下方式进行所述温度值分布场三维图的分布特征值的提取：确定分布在以设备位置点为中心、距设备位置点预定距离以内空间范围作为特征提取区域；确定所述特征提取区域内的表示点与邻近特征提取区域内的表示点；计算特征提取区域内的表示点的温度均值；计算特征提取区域内的表示点的温度值与邻近特征提取区域内的表示点的温度值的变化梯度值；将上述温度均值和变化梯度值作为该设备位置点的分布特征值；为每一个设备位置点确定其分布特征值；将全部设备位置点的分布特征值的集合作为温度值分布场三维图的分布特征值。

6.一种机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，其特征在于，该系统包括：

采样数据获取模块，用于从机房空间内各个采样点所布设的温度传感器获得每个采样点的温度数据，并且用于确定各个采样点的空间位置坐标；

三维模拟空间温度值表示模块，用于定义代表机房空间的三维模拟空间，并且在该三维模拟空间确定对应于所述采样点的采样位置点，以及与于作为发热源和制冷源的机房设备空间区域相对应的设备位置点；以及，用于根据所述采样位置点和设备位置点的空间位置坐标，确定所述三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标；根据各个采样点的温度数据以及空间位置坐标，计算在代表机房空间的三维模拟空间中各表示点的温度值；

修正模块，用于取得机房空间内各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，并且根据各个发热源和制冷源的空间位置坐标及其工作状态参数，确定每个发热源和制冷源的有效范围；针对所述有效范围内的各个表示点，确定每个表示点的修正因子，并根据所述修正因子修正有效范围内的表示点的温度值；

温度值分布场三维图渲染模块，用于根据各表示点的温度值生成温度值分布场三维图；

特征提取匹配模块，用于提取所述温度值分布场三维图的分布特征值；将所述温度值分布场三维图的分布特征值与机房温度分布状态模板集当中各个机房温度分布状态模板的分布特征值进行匹配计算，确定匹配度最高的机房温度分布状态模板；根据匹配度最高的机房温度分布状态模板确定预定时间范围内的温度预测值分布场。

7.根据权利要求6所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，其特征在于，所述三维模拟空间温度值表示模块如下确定三维模拟空间中的表示点的空间位置坐标：将所述三维模拟空间均匀划分为若干个三维子空间，并且确定每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量；根据每个三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量，决定该三维子空间中表示点分布密度，并且在三维子空间中存在的设备位置点和采样位置点的数量越多，则该三维子空间中表示点分布密度越大；按照为各个三维子空间分别确定的表示点分布密度，在各三维子空间中均匀设置表示点，并为所设置的各个表示点确定其空间位置坐标。

8.根据权利要求6所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，其特征在于，所述三维模拟空间温度值表示模块如下计算各表示点的温度值：针对每一个表示点，确定在以该表示点为中心、预定义的半径范围内存在的采样位置点及其温度数据，并且根据采样位置点与该表示点的距离计算权重因数，距离越远则该权重因数越小；以各采样位置点的温度值通过权重因数进行加权平均计算，获得表示点的温度值。

9.根据权利要求6所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，其特征在于，所述温度值分布场三维图渲染模块如下生成所述温度值分布场三维图：绘制连接具有相同温度值的表示点的等温面，并且对各条等温面之间的间隔区域按照温度变化的趋势和梯度以不同颜色进行渲染；或者，在三维模拟空间中为每个表示点确定其所对应的一个空间分格，以各表示点的温度值决定该空间分格内渲染的温度颗粒的颜色和密度，从而以渲染的温度颗粒分布表示温度值分布场。

10.根据权利要求6所述的机房温度参数分布场三维图的生成与分析系统，其特征在于，，所述特征提取匹配模块如下进行所述温度值分布场三维图的分布特征值的提取：确定分布在以设备位置点为中心、距设备位置点预定距离以内空间范围作为特征提取区域；确定所述特征提取区域内的表示点与邻近特征提取区域内的表示点；计算特征提取区域内的表示点的温度均值；计算特征提取区域内的表示点的温度值与邻近特征提取区域内的表示点的温度值的变化梯度值；将上述温度均值和变化梯度值作为该设备位置点的分布特征值；为每一个设备位置点确定其分布特征值；将全部设备位置点的分布特征值的集合作为温度值分布场三维图的分布特征值。