CN108243247B - 一种数据中心机器人智能巡视系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据中心机器人智能巡视系统，包括巡检机器人、带有智能眼镜的穿戴设备、无线传感器网络以及监控中心；所述的无线传感器网络汇聚实时采集的监测数据，并将监测数据上传至监控中心；所述的监控中心用于存储各数据中心物理设备的增强信息，包括检修记录、台账信息、历史巡检信息、无线传感器网络上传的监测数据；所述的巡检机器人设置于穿戴设备上，用于访问监控中心获取待巡检数据中心物理设备的增强信息，并采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，将增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像并传输到智能眼镜中显示。

Description

一种数据中心机器人智能巡视系统

技术领域

本发明涉及数据中心设备巡检技术领域，具体涉及一种数据中心机器人智能巡视系统。

背景技术

相关技术中，增强现实技术，是一种实时地计算机摄影的位置及角度并加上相应图像的技术，这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。近年来发展迅速的可穿戴设备，如智能眼镜，与增强现实技术相结合，具有可以帮助人们理解和操纵物理环境、为复杂的工业任务提供详细指导、增强即时通信和协作等优点，因此，如何利用可穿戴增强现实技术为数据中心设备巡检人员提供可视化帮助，提高巡检工作的效率性，推进无纸化巡检的发展，具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种数据中心机器人智能巡视系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了一种数据中心机器人智能巡视系统，包括巡检机器人、带有智能眼镜的穿戴设备、无线传感器网络以及监控中心；所述的无线传感器网络汇聚实时采集的监测数据，并将监测数据上传至监控中心，其中监测数据包括各数据中心物理设备的环境参数、设备运行及状态参数；所述的监控中心用于存储各数据中心物理设备的增强信息，包括无线传感器网络4上传的监测数据、检修记录、台账信息、历史巡检信息；所述的巡检机器人设置于穿戴设备上，用于访问监控中心获取待巡检数据中心物理设备的增强信息，并采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，将增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像并传输到智能眼镜中显示。

优选地，所述的巡检机器人包括相连接的图像采集模块、图像增强处理模块，图像采集模块用于采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，所述的图像增强处理模块用于将待巡检数据中心物理设备的增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像；还包括通信模块，用于实现与监控中心的信息交互。通过图像增强处理模块将从监控中心获取的增强信息叠加到巡检机器人采集的图像中，能够使得佩戴该穿戴设备的人员能够更直观地了解待巡检数据中心物理设备的运行情况。

优选地，所述的图像采集模块为双摄像头，所述的穿戴设备上设有控制装置，用于控制双摄像头运动以及控制双摄像头的镜头的放大或缩小。

本发明的有益效果为：结合无线传感器网络和增强现实技术，为巡检人员提供便捷、直观的可视化帮助，有效提高了巡检作业的安全性、实时性、效率性，其中利用无线传感器网络4技术进行待巡检数据中心物理设备的实时监测数据采集，能够为巡检人员进行现场设备的综合状况评估提供可靠依据。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明一个实施例的结构连接框图；

图2是本发明一个实施例的巡检机器人的结构连接框图。

附图标记：

巡检机器人1、智能眼镜2、穿戴设备3、无线传感器网络4、监控中心5、图像采集模块10、图像增强处理模块20、通信模块30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供了一种数据中心机器人智能巡视系统，包括巡检机器人1、带有智能眼镜2的穿戴设备3、无线传感器网络4以及监控中心5；所述的无线传感器网络4汇聚实时采集的监测数据，并将监测数据上传至监控中心5，其中监测数据包括各数据中心物理设备的环境参数、设备运行及状态参数；所述的监控中心5用于存储各数据中心物理设备的增强信息，包括无线传感器网络4上传的监测数据、检修记录、台账信息、历史巡检信息；所述的巡检机器人1设置于穿戴设备3上，用于访问监控中心5获取待巡检数据中心物理设备的增强信息，并采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，将增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像并传输到智能眼镜2中显示。

在一个实施例中，所述的巡检机器人1包括相连接的图像采集模块10、图像增强处理模块20，图像采集模块10用于采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，所述的图像增强处理模块20用于将待巡检数据中心物理设备的增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像；还包括通信模块30，用于实现与监控中心5的信息交互。通过图像增强处理模块20将从监控中心5获取的增强信息叠加到巡检机器人1采集的图像中，使得佩戴该穿戴设备3的人员能够更直观地了解待巡检数据中心物理设备的运行情况。

在一个实施例中，所述的图像采集模块10为双摄像头，所述的穿戴设备3上设有控制装置，用于控制双摄像头运动以及控制双摄像头的镜头的放大或缩小。

本发明上述实施例结合无线传感器网络4和增强现实技术，为巡检人员提供便捷、直观的可视化帮助，有效提高了巡检作业的安全性、实时性、效率性，其中利用无线传感器网络4技术进行待巡检数据中心物理设备的实时监测数据采集，能够为巡检人员进行现场设备的综合状况评估提供可靠依据。

在一个实施例中，所述的无线传感器网络4包括基站以及部署于设定的数据中心物理设备监测区域内的多个传感器节点，并采用网络模型为：将数据中心物理设备监测区域划分为多个大小相等的虚拟的正方形监测子区域，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过分簇路由协议竞选出一个簇头节点，剩余的传感器节点作为成员监测节点，其中簇头节点用于接收并融合所在正方形监测子区域内成员监测节点采集的监测数据，然后将监测数据传送至基站。

在一个实施例中，传感器节点以设定的密度λ泊松分布于数据中心物理设备监测区域内，并按照下列公式设定正方形监测子区域的数目：

式中，ε_mp为簇头节点向基站传输监测数据时的能量损耗系数，ε_fs为成员监测节点向簇头节点发送监测数据时的能量损耗系数，S为数据中心物理设备监测区域面积，R_max为传感器节点中的最大通信半径。

本实施例根据数据中心物理设备监测区域的面积、传感器节点的通信范围以及能量损耗的实际情况控制正方形监测子区域划分的规模，从而优化控制簇头节点的数目，相对于随机选举簇头节点的方式，有利于均匀分簇，能够减少因簇的分布不合理造成的网络损耗，并在保证每个成员监测节点与所属的簇头节点能够相互通信的前提下尽可能节省通信能量消耗，从而节约无线传感器网络4的监测数据收集成本。

在一个实施例中，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过分簇路由协议竞选出一个簇头节点，具体包括：

(1)对于正方形监测子区域i，设其覆盖范围内的传感器节点数目为n_i，基站计算与i内各传感器节点的距离，将距离从小到大的顺序排列，找出前个传感器节点，并计算前个传感器节点的几何中心，即个传感器节点坐标的平均值；

(2)设该几何中心为O_i，i内各传感器节点按照下列公式计算自身的竞争能力值：

式中，表示i内第j个传感器节点的竞争能力值，分别为i内第j个传感器节点的当前剩余能量、初始能量，为i内传感器节点的平均剩余能量，D(j,O_i)表示i内第j个传感器节点与O_i之间的距离，D(sink,O_i)表示O_i与基站之间的距离，μ为设定的权重因子，μ的取值范围为[0.8,1]；

(3)选出为最大的传感器节点作为i内的簇头节点，i内的其余传感器节点作为成员监测节点。

本实施例设计了简单有效的簇头节点的选举机制，该选举机制通过综合考虑传感器节点的几何位置以及剩余能量来优化簇头节点的选取，从中设计了竞争能力值的计算公式，将竞争能力值最大的传感器节点作为簇头节点，使得选举出的簇头节点在满足能量要求的同时能够与成员监测节点之间的距离较近，并且尽量靠近基站，有利于降低传感器节点间的通信能耗，降低监测数据收集的能量成本，延长无线传感器网络4的生命周期，保障能够长期有效地获取各数据中心物理设备的环境参数、设备运行及状态参数，从而确保能够为巡检人员进行现场设备的综合状况评估提供可靠依据。

在一个实施例中，成员监测节点通过直接或者多跳转发的形式与簇头节点通信，具体为：

(1)对于正方形监测子区域i，其覆盖范围内的成员监测节点数目为n_i-1，设簇头节点为p，i内各成员监测节点9的坐标为(x_k,y_k)，9＝1,…,n_i-1，p的坐标为(x_p,y_p)，按照下列公式设定通信距离阈值：

式中，d_T为设定的通信距离阈值；

(2)设成员监测节点9与簇头节点p之间的距离为d_kp，成员监测节点9的最大通信半径为R_k，若d_kp≤d_T且d_kp≤R_k，则成员监测节点9与簇头节点p直接通信，否则成员监测节点9以多跳转发的形式与簇头节点p通信。

本实施例设置了正方形监测子区域内传感器节点间的通信方式，对于位于设定的通信距离阈值范围内且最大通信半径大于设定的通信距离阈值的成员监测节点采用直接通信的方式与簇头节点通信，对于不满足条件的其余成员监测节点采用多跳转发的方式与簇头节点通信，能够保障传感器节点之间的通信有效度，且相对于所有成员监测节点与簇头节点直接通信的方式，能够一定程度上减少监测数据传输的能量消耗，并且相对于所有成员监测节点与簇头节点多跳转发通信的方式，能够提高监测数据传输的效率，因此使得本实施例的无线传感器网络4在结构上具有更好的拓展性能，保障能够长期有效地获取各数据中心物理设备的环境参数、设备运行及状态参数，为巡检人员进行现场设备的综合状况评估提供可靠依据。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种数据中心机器人智能巡视系统，其特征是，包括巡检机器人、带有智能眼镜的穿戴设备、无线传感器网络以及监控中心；所述的无线传感器网络汇聚实时采集的监测数据，并将监测数据上传至监控中心，其中监测数据包括各数据中心物理设备的环境参数、设备运行及状态参数；所述的监控中心用于存储各数据中心物理设备的增强信息，包括检修记录、台账信息、历史巡检信息、无线传感器网络上传的监测数据；所述的巡检机器人设置于穿戴设备上，用于访问监控中心获取待巡检数据中心物理设备的增强信息，并采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，将增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像并传输到智能眼镜中显示；所述的无线传感器网络包括基站以及部署于设定的数据中心物理设备监测区域内的多个传感器节点，并采用网络模型为：将数据中心物理设备监测区域划分为多个大小相等的虚拟的正方形监测子区域，每个正方形监测子区域内的传感器节点通过分簇路由协议竞选出一个簇头节点，剩余的传感器节点作为成员监测节点，其中簇头节点用于接收并融合所在正方形监测子区域内成员监测节点采集的监测数据，然后将监测数据传送至基站；成员监测节点通过直接或者多跳转发的形式与簇头节点通信，具体为：

(1)对于正方形监测子区域i，其覆盖范围内的成员监测节点数目为n_i-1，设簇头节点为p，i内各成员监测节点k的坐标为(x_k,y_k)，k＝1,…,n_i-1，p的坐标为(x_p,y_p)，按照下列公式设定通信距离阈值：

式中，d_T为设定的通信距离阈值；

(2)设成员监测节点k与簇头节点p之间的距离为d_kp，成员监测节点k的最大通信半径为R_k，若d_kp≤d_T且d_kp≤R_k，则成员监测节点k与簇头节点p直接通信，否则成员监测节点k以多跳转发的形式与簇头节点p通信；

传感器节点以设定的密度λ泊松分布于数据中心物理设备监测区域内，并按照下列公式设定正方形监测子区域的数目：

式中，ε_mp为簇头节点向基站传输监测数据时的能量损耗系数，ε_fs为成员监测节点向簇头节点发送监测数据时的能量损耗系数，S为数据中心物理设备监测区域面积，R_max为传感器节点中的最大通信半径。

2.根据权利要求1所述的一种数据中心机器人智能巡视系统，其特征是，所述的巡检机器人包括相连接的图像采集模块、图像增强处理模块，图像采集模块用于采集待巡检数据中心物理设备的真实空间图像，所述的图像增强处理模块用于将待巡检数据中心物理设备的增强信息叠加于所述真实空间图像中，形成增强现实图像；还包括通信模块，用于实现与监控中心的信息交互。

3.根据权利要求2所述的一种数据中心机器人智能巡视系统，其特征是，所述的图像采集模块为双摄像头，所述的穿戴设备上设有控制装置，用于控制双摄像头运动以及控制双摄像头的镜头的放大或缩小。