基于BIM的数据中心智慧运维管理平台

吴家炜 韩劭恒 俞 蓝

1.江苏金寓信息科技有限公司；2.金陵科技学院

0 引言

传统的数据中心运维管理涉及多个专业系统，数据分散，缺少融合统一呈现，现有平台在日常管理、应急处置、巡控守护等方面都需要专业的人员分析，过程监控复杂、管理效率不高，基础设备运行维护管理有待提升。在资产管理方面，缺少机房各专业间联动策略，缺乏空间规划，缺乏资产的便捷查询、定位、导航可视化工具。在动环控制管理方面，机房各子系统众多而且孤立、运维协同性差，这导致安全预警机制分散不统一，无法实现联动预警。在环境安全管理方面，机房环境缺乏立体数据信息、对机房温度无法精确到点的程度，可能导致机房高负荷运维、高耗能，严重可能导致宕机事故。在客户管理方面，传统的线下销售耗费人力成本大，难以实现营收的快速提升。

BIM即建筑信息模型，它融合了建筑物及相关设备设施的三维空间数据、信息数据、管理数据等，具有虚拟仿真、动态模拟、全景展示、快速定位等诸多技术优势。基于BIM打造智慧运维平台，能够高效融合多元数据，实现对各类信息的可视化管理，大大提升了运维管理的实用性和易用性，管理人员能够大幅提升操控效率、加快响应速度、缩短处理时间、同时减少管理成本。采用虚拟化场景，增加视觉的交互性且界面操作简单，提高管理人员对运维管理的空间感知，管理人员可快速获知相关概况。增强运维数据的直观可视性，形象化的虚拟场景和真实数据相结合，提高管理人员对运维数据的反应速度。目前，基于BIM打造智慧运维平台已经在建筑、通信、电力、交通、水利等行业开展了诸多项目实践。

充分发挥BIM可以实现多源数据融合的优势，实现对数据中心的远程集中监控管理，消除信息孤岛，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，实现数据中心所有关联系统协调统一管理以及智能分析、事故处置、模型预测等目标。在营销获客方面，通过虚拟化实时场景向客户展示数据中心良好的动力环境状态，让客户不用到现场，就可以充分了解现场现状，快速获得客户认可。

1 基于BIM的数据中心智慧运维管理平台建设目标

1.1 提升空间管理效率

充分发挥三维可视化的空间优势，将实物资源与三维数字化资源相关联，降低资源管理的知识成本，实现统一空间规划，为资源管理赋能，提升资源管理效率。

1.2 降低数据中心能耗

建立统一监控、统一预警，对能耗高的设备建立一机一档的可视化台账，建立数据中心各类设施设备的健康台账，实时分析发现能耗异常的设备，对高负荷、高耗能的设备采取及时有效的措施，降低设备设施的能耗。

1.3 实现安防智能管理

将安防智能AI分析模块融入BIM一张图中，对人员、环境、设备的安全状态实时感知、实时分析，快速分析各类异常事件并精准定位，实现智能化的数据中心安防管理。

1.4 提升获客管理效益

基于BIM打造的数据中心运维管理平台，帮助营销人员实现任意时间、任意地点都可以向客户全方位地展示数据中心的运营状态，结合平台分析挖掘汇总的各类数据，提升客户在数据中心持续购买相关业务服务的动力，进而提升数据中心的整体获客效益。

2 基于BIM的数据中心智慧运维管理平台建设内容

2.1 数据中心一张图总览

在平台上虚拟化展示数据中心三维模型。展示信息包括：机房信息、设备信息、资产信息、告警信息、监控信息、温湿度信息、能耗信息等。如图1所示。

图1 数据中心一张图总览

（1）直观展示机房温度、湿度、面积等信息，通过鼠标点击机房、配电房北、配电房南，可快速定位模型区域。

（2）可视化呈现设备运行状态信息，可以通过饼状图或者统计数据信息和三维模型进行互动。

（3）可视化呈现资产信息，通过柱状图统计数据信息和三维模型进行互动。

（4）可视化呈现告警信息，通过柱状图显示告警设备及数量，按照周、月、年的统计维度进行统计分析。

（5）可视化呈现机房摄像头信息，实时联动模型，可以任意切换摄像头，显示实时画面。

（6）可视化呈现机房温湿度信息，可根据需要进行温度信息及湿度信息的查看。

（7）整体展示路由器、机柜、交换机、服务器、空调、门禁等耗电设备信息损耗情况。

2.2 空间管理

在三维场景中，提供关键字搜索功能，能够快速定位数据中心设备设施的空间位置。用户可以通过设备索引直接查看平台中所有资产以及设备情况，并可一目了然地查看其所属位置信息，点击可实现视角定位到相应层级设备。用户可根据实际查找要求输入检索名称、检索位置以及可自定义添加检索条件，实现可视化查找定位。在空间管理过程中，实现虚拟场景与物理实际场景一一对应。如图2所示。

图2 三维场景搜索功能

对不同的空间资源进行标签化管理，实现设备的自动更新。对设备通过二维码的方式进行管理，资产信息发生变化时，用户无需在电脑端进行操作，在机房进行上下架设备过程中，直接对设备进行扫码，更新设备相关台账信息，包括登记时间、设备编号、设备品牌、设备名称、保修期、售后公司名称、联系电话、启用时间、变动情况、空间位置等。

空间资源可以进行查询，查询到的信息以列表显示在下方，点击列表信息可以定位到具体三维模型上。

在数据中心容量管理方面，通过容量计算，智能推荐资产可以存放的位置。数据中心机房容量包含空间（Space）、电力（Power）、制冷（Cooling）等几方面，这几项重要指标共同支撑了数据中心IT设备最大上架率。由于空间、电力、制冷三项指标对IT设备上架具有木桶效应，很多数据中心的空间、电力、制冷能力并不匹配，导致某系统的容量闲置高达30%，运营成本增加，能源效率低下。随着业务的增长，IT需求也在变化，要求在越来越短的时间内作出IT部署决策，导致了容量碎片化，这些碎片化容量很难被重新利用，造成容量的损失。智慧运维管理平台可以通过精准计算容量情况，便于管理人员决策管理机架设备信息。

建立数据中心空间可视化台账，对空间资源的登记时间、设备编号、品牌型号、数量、保修期、售后公司名称、联系电话、启用日期、变动情况等进行管理，通过可视化界面实现信息的新增、修改、删除等操作。

2.3 能耗管理

对数据中心各部分耗能设备进行能耗统计分析，帮助管理人员清晰了解机房消耗和分布情况，建立各类设备的全生命周期健康台账，科学高效评估设备健康状态。

实现空调的动态管理，实现空调节能；对电池性能开展AI大数据管理，实现电池的备电时长预测，提出智能发电决策；利用AI分析针对隐患电池提前预警，同时能进行远程核容操作。

能耗管理主要功能包含如下：

（1）能源概况：显示当前数据中心的PUE、各分类能耗、各分类能耗占比、分类能耗实时功率。

（2）能效分析：按年、月统计分析数据中心的PUE、总能耗、总能耗标煤折算值、总二氧化碳排放量、总用电费用情况。

（3）能源构成：统计分析数据中心中各个分类的耗电情况和占比情况。

（4）能效趋势：统计分析数据中心中的用电趋势。

（5）远程抄表：显示配置的各个电能表的当前功率（kW）、当前电度读数（kwh）、昨日耗能（kwh）、今日耗能（kwh）。

（6）能效统计：统计并显示数据中心一年中每月和一个月中每日的总能耗（kwh）。

（7）费用统计：统计并显示数据中心一年中每月的总能耗（kwh）和总费用（元）。

2.4 安防管理

在人员行为安全管理方面，通过深度学习、卷积神经算法等实现违规行为智能识别，打造智能安全数据中心。传统数据中心管理过程中，需要管理人员跟随运维人员到现场进行处理，跟踪事情进展。在基于BIM的数据中心智慧运维管理平台中，管理人员只需要通过门禁把运维人员送入机房现场，就可以通过平台观察到运维现场情况，通过视频AI识别技术，系统自动捕捉违章图片提供给管理人员，提升人员行为安全管理效率。

在环境安全管理方面，通过和动环C接口对接，获取动环设备实时运转数据，主要包括发电机、变压器、ups、蓄电池、列头柜、防雷监测、空调监测、漏水监测、门禁监测。对动环信息进行大数据分析，并生成预警信息，告警信息按照等级、严重程度进行区分，实时在屏幕下方滚动显示。

数据中心健康度是数据中心安防管理的一个重要内容，设备健康度和人体健康度一样，需要通过监测各设备与环境变量的各项运行参数来判断。比如市电电压是不是过高导致电力不稳定、蓄电池的内阻是不是超标导致容量下降、环境温度是不是过高而影响计算机系统的运行、空调是不是漏水或忘关机等等。采用AI分析和人工大数据学习平台对接入的动环数据进行多维分析，基于根因对故障告警进行聚类分析，保证告警的准确性和设备运行的稳定性，获得设备的健康度信息，对劣化的设备进行预警和告警，将数据中心告警数据与三维场景关联，自动设置处置方案，在三维场景中自动生成最优路径，方便管理人员快速到达告警位置，及时排查并解决问题。

对设备故障信息建立知识库，提供解决方案。在设备发生故障时，运维管理人员通过系统知识库进行诊断，降低对运维人员的专业要求，可以快速有效地解决问题。

2.5 获客管理

在三维可视化模型中，对各类客户数据进行多维度智能统计分析，提升客户价值，增加机房运营效益。其包含数据总览、客户管理及统计管理三个部分。

数据总览部分由楼栋总览、楼层总览、机房总览三个部分组成。

楼栋总览通过数据中心名称指示标进入楼栋总览页面，展示数据中心楼栋三维模型；展示该楼栋机架资源信息，包括机架总数、已占用、空闲数量；展示该楼栋中的每个楼层客户数。

楼层总览通过选择楼栋模型上的楼层，展示楼层总览模型；展示该楼层机架资源信息，包括机架总数、已占用、空闲机架数量；展示该楼层每个机房的客户数。

机房总览通过点击楼层模型上的机房编号，进入机房内部，展示机房三维模型；展示机架业务状态占比、客户机架资源TOP排名；提供机架状态搜索功能。

客户管理提供了客户名称、数据中心位置、机架编号三种条件组合进行过滤查询；通过实时监测实际电流，自动计算实际功率超过额定功率的机柜和实际功率超过合同功率的机柜，并通过弹窗告警的方式通知用户；此外还统计并展示每个月超合同功率和超额定功率的机架数；统计并展示了客户超额电流和超合同电流的机柜数量，可点击月份选择框查看不同月份的统计情况。

统计管理对数据中心的机柜资源信息进行统计分析，包括机架业务状态占比、机架使用情况、租用类型等八个图表进行展示；默认显示全部数据中心的汇总数据，通过顶部选择框可查看不同数据中心的信息；可以按月输出EXCEL、WORD、PDF、PNG格式的报告。以不同的维度统计数据中心的客户信息数据，包括客户机架资源、客户机架动态、客户机架总电量排名等八个图表进行展示；月份选择框可自由选择时间段进行查看，也可以通过快捷选择框选择近一个月或近一年进行过滤筛选；可以选择查看任意数据中心的统计分析数据；可以按月输出EXCEL、WORD、PDF、PNG等格式的报告。

3 结束语

随着5G、物联网、云计算、信息化等技术的不断发展，各行业的信息化、智能化水平不断提升，数据中心机房的数量不断增加，机房的规模不断扩大，维护设备越来越多，要求越来越高，出入数据中心的设备维护和工程人员也急剧增加，这对于日常运维的综合维护管理工作提出了更高、更先进、更智慧的要求。通过建立基于BIM的数据中心智慧运维管理平台，一方面提高了维护质量，确保数据中心安全，提高了人员管理和运维效率，降本增效。另一方面，通过三维数字化平台，为数据中心获客提供新鲜数字化工具，提升数据中心盈利能力。