基于信息机房设计系统的可视化研究与实现

李望，史卓（桂林电子科技大学，桂林　541004）

基于信息机房设计系统的可视化研究与实现

李望，史卓
（桂林电子科技大学，桂林541004）

1　信息机房数据可视化研究现状

现在对于信息机房数据可视化研究主要集中在对已建成机房管理方面，研究一种可以使机房监控系统高效满足用户个性化需求的用户自定制技术已经成为研究热点［1］，而市场上目前最常见的产品是信息机房监控管理系统，大多侧重于信息机房运作时机房环境、机房门禁等方面的监控，个别产品可以做到机房内温度、湿度、照明等信息实时预警功能。相关管理系统的研究方向主要集中在机房实现远程集中监控管理，实时动态呈现设备告警信息及设备参数，快速定位出故障设备，目的是使维护和管理从人工被动看守的方式向计算机集中控制和管理的模式转变［2］。

但是对这类系统进行分析后发现，目前多数相关研究均未对信息机房中各类设备相互之间关系的数据可视化予以太多关注，通常的做法都是将已经建成的信息机房直接转换成数据模型，根据特定需求不断添加、更改、删除机房中信息设备，在这一系列操作过程中不会对设备摆放等方面按照国家规范、标准进行合法性检查，这样就容易出现信息机房在设计效果与实际结果不符的情况或设计图纸与现场实际情况不一致造成施工难度增加等情况。

综上所述，本文认为可以利用数据可视化技术的特点，建立一种具备信息机房设计工作合法性检查功能的可视化设计管理系统［3］，或者在现有研究成果基础上增加相关合法性判断功能。这样既能减少信息机房建设前期工作中不必要的需求变更所带来的不良后果，又能保障在机房设计的过程中不会出现常识性错误。而且具备这类功能的相关系统对于刚刚接触信息机房设计工作，专业能力还不够高的初学者来说，还可以作为信息机房设计学习平台。

2　实验开发平台介绍

本文中主要采用Unity3D工具作为开发测试平台，利用Unity3D引擎可以动态生成模型的特点，事先将机房建设所需各类设备建立模型，并将机房建设中可能遇到的设计要求［4］、规范集成到数据模型中。在Unity3D中编写相应脚本算法进行软件实现，将机房设计、建设的相关工作转换成一套可以直观反映在计算机系统中的3D虚拟现实系统［5］。

3　机房设备关系的数据可视化研究与实现

本文主要以探究机房中各类设备之间的关系的数据可视化为目标，但是信息机房建设中涉及相关内容多，各部分关系复杂，因文章篇幅所限将仅通过举例信息机房设备的布置相关工作，在国家相关标准要求下，其设备之间关系的合法性处理的数据可视化实现过程来进行说明。

根据 《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）中“机房位置与设备布置”一节对于机房设备的数量、外形尺寸和布置方式的相关规定，可以得出以下规则并转换成算法。

（1）根据《规范》4.2.2条中的计算公式A=KΣS，可以得到确定机房中可添加设备的最大值计算方法，假设建模机房面积A=100，系数K=6，则设备最大数S为16。

（2）根据《规范》4.3.4机房中机柜或机架、机柜与墙体之间距离不宜小于1.2米，因此转换成可视化模型后，其设备位置信息以此做相应处理。

（3）根据《规范》4.3.4，当机柜成行排列时且长度超过6米时，需要在其两端设置长度大于1米的通道。据此，我们就需要判断当机柜数大于2时，机柜是否成行排列。如非成行排列，则两机柜间距离不得小于1.2米。

根据以上规则，设计机柜放置相关的流程图如下所示:

图1　

接下来我们讨论如何在Unity3D环境下进行实现。从流程图中我们可以发现，机柜放置相关规则除添加机柜的最大值外，其他主要依赖机柜位置信息、机柜尺寸信息、机房墙体位置信息三者之间的关系。反映在Unity3D的软件环境中，则可画出如图2进行具体分析。

图2　

从图2可以看出设备投影面积实际应等于机柜长度a与宽度b的乘积，这样我们可以根据相关规定得到机房中可放置最大设备数，即在给定机房大小的情况下，可安放设备的最大值N应如计算公式（1）所示，其中A表示机房面积，K为系数，an、bn分别为机柜边长。

然后我们设机柜在X、Y轴上的投影中点为On，On在X、Y轴上的坐标为（xn，yn），假设图2中X、Y轴所在位置有墙体，则容易得到判断机柜位置与墙体距离是否合法的计算公式（2）。式中的xn、yn如图2所示，分别表示机柜背面距离墙体距离和机柜侧面距离墙体距离，an、bn则为机柜边长。可以看到根据《电子信息系统机房设计规范》相关规定，当使用公式（2）进行合法性判断时，，仅当xn、yn均大于（2）时，其返回值为1，其他情况应进行对应的报错处理。

接下来我们继续讨论机柜成行排列的情况，首先需要对机柜是否成行排列进行判断，当两相邻机柜侧面距离小于1.2米时，本系统可以认为其应成行排列，则系统自动将其中点Y轴坐标对其即可。然后，从《电子信息系统机房设计规范》中我们可以看出，当机柜成行排列时，除了上述关于机柜与墙体间距离的规则仍然适用外，这样就还需要增加一项关于机柜两端通道的判断。计算方法如公式（3）所示，设A为机柜组的长度，当机柜正面边长an之和大于6时系统对通道是否合法进行判断。Dx为机柜一侧墙体X轴方向上的坐标值，Omax（x）为机柜组中最大编号机柜中点的X轴坐标值，两坐标之间的距离d就是机柜与墙体间通道的宽度。从式子中得到，对于机柜组附近通道宽度的判断，仅当d大于1，A大于6时，其返回值为1。

至此我们就得到了对于机柜摆放规则的数据可视化工作涉及的一些基本算法，之后的工作是将这些算法转换成流程图，通过流程图再进一步分析程序控制的过程，再利用Unity3D软件系统予以实现即可。

根据上述流程图和计算公式，对机房中可安放的机柜最大数量、机柜安放的合法性判断等代码实现进行说明。根据机房面积计算公式，机房面积等于设备投影面积乘以相应系数的算法，此处需要先确定对象机房的可使用面积。这个值可以作为系统参数让软件使用者在初始时输入或根据机房模型参数计算得到，为便于说明此处采用参数初始的方法。具体的代码实现如下：

至此对于机柜摆放合法性的相关关键值判断工作已经完成。当然，在Unity3D开发环境中代码实现由于涉及各类模型的参数记录、计算、转换等处理，实际程序代码远比上述要复杂，但限于篇幅仅摘取其中关键部分进行阐述、说明。

4　结语

本文在从实际工作时遇到的问题出发，提出希望利用数据可视化技术，对信息机房设计过程进行可视化模拟，通过软件模拟信息机房设计过程来减少信息机房设计阶段可能出现的错误。并选取机房设计相关规范中的部分内容进行算法分析，将其转换成具体算法、流程，最终在Unity3D软件开发平台中进行了代码实现。由于信息机房设计的可视化开发涉及到各个不同的专业内容，对其进行数据可视化转换工作既需要计算机虚拟设计方面的知识，又要熟悉机房设计施工方面的相关知识，因此本文所述软件项目最终可利用数据可视化技术使信息机房设计工作全面朝着动态化、准确化、高效化的方向发展和提升。

［1］高军，陈维斌，孙成柱.通用性机房集中监控系统的设计与实现［J］.计算机工程与设计，2011，32（4）:1499-1502.

［2］朱明武.机房监控系统用户自定制技术研究与实现［D］.华南理工大学，2013.

［3］Nathan Yau.鲜活的数据:数据可视化指南［M］.人民邮电出版社，2012:134-146.

［4］杨彦波，刘滨，祁明月.信息可视化研究综述［J］.河北科技大学学报，2014，35（01）:91-102.

［5］王洪源.Unity3D人工智能编程精粹［M］.清华大学出版社，2014:189-234.

Data visualization；Virtual Reality；Information System Construction

Research and Implementation of Information Room Virtual Design System

LI Wang，SHI Zhuo
（Guilin University of Electronic Technology，Guilin 541004）

1007-1423（2016）18-0079-04

10.3969/j.issn.1007-1423.2016.18.019

李望（1983-），男，硕士研究生，工程师，研究方向为图形图像处理、数字媒体

2016-03-29

2016-05-16

在信息机房建设过程中，机房规划设计工作的可视化程度较低，对于建设方来说，传统的设计图纸的可读性、可用性不高，要解决这一问题，最直接的手段就是利用数据可视化技术，将信息机房设计的结果以三维数据可视化的方法直观演示，使用虚拟场景模拟信息机房建设中用户实施的各种操作，并在国家信息系统建设各项标准的指导下，对用户添加的各类设备的安放、布局等情况进行监控、检查。

数据可视化；虚拟现实；信息系统建设

广西科技开发项目（No.2015BC19022）

史卓（1978-），男，副教授，硕士研究生导师，研究方向为图形图像处理、数字媒体、移动软件开发技术

When people build electronic information system rooms or data centers，they always use blueprints，which is hard to read and comprehended for most non-professionals.We can solve this problem by using virtual visualization information technology.This system simulates the process of electronic information system rooms'design，like add equipment，move equipment.Then by studying in national standard，this system realizes some kind of framework，which can reflect influence between the different equipment.And system will warm the error of electronic information system rooms design works.