基于数字孪生的移动网络机房数智化管控应用研究

关键词：数字孪生；网络机房；数智化管控

中图分类号：TN929.5；TP308 文献标识码：A

0 引言

本文旨在通过对技术与应用方案的研究，提升移动网络机房的进出和现场操作的数智化管控能力。研究目标为实现机房进出管理流程的线上化与智能化，并探索如何运用视频采集、人工智能（artificial intelligence，AI）识别等技术，构建一套从事前预防、事中监控到事后处理的全方位、数智化的机房运营管理框架，从而提升机房的综合管控效能。通过构建全新的机房智能化管控流程体系，增强对机房的监控能力，为机房的安全运营与高效管理提供坚实的支撑和保障[1]。

1 基于数字孪生的移动网络机房数智化管控的整体架构

基于数字孪生的移动网络机房数智化管控应用主要基于移动APP、安全管控平台个人计算机（personal computer，PC）端、门禁系统、监控系统等进行数据拉通及流程穿越，用于事前出入申请、事中管控、事后归档，从而实现机房数智随工、施工行为合规、机房管理安全可控。

1.1 软件架构

软件整体架构可以分为进出管控APP、数智化安全管控平台PC 端、AI 能力中心、告警中心。进出管控APP 有助于管理机房出入、来访人员以及施工申请和审批流程，实现门禁权限与人员进入的匹配，同时对异常情况进行告警通知和处置。数智化安全管控平台PC 端可对门禁认证建档、施工申请流程建档、施工前后建档、数字孪生和视频监控建档等进行管理，帮助用户实现对机房的安全管控。AI 能力中心则通过自动巡检、设备状态识别、声光告警监控、人员行为监控和环境识别等功能，为管理人员提供更加智能化的安全管理方案。告警中心以告警通知和处置为核心功能，帮助管理人员及时发现并应对异常情况，形成闭环管理[2]。

1.2 硬件架构

上层机房运维管控离不开基础硬件的支撑，为了保证硬件设备在未来几年内不被淘汰，采用较为先进的硬件设备来支撑机房运维工作。硬件整体架构如图1 所示，主要包括人脸识别装置、边缘服务器、图形处理单元（graphics processing unit，GPU）、机房安全管控服务器和机房监控摄像头。人脸识别装置负责识别人员是否可以进出机房；机房监控摄像头负责识别人员施工过程中的异常行为；边缘服务器及GPU 则主要用于支撑视频流抽取与存储，以及AI 视频分析与告警。

人脸识别装置采用杭州海康威视数字技术股份有限公司的DS-K1T642 Series 3D 人脸识别终端，通过3D 深度感知技术和活体检测功能提高了设备的准确性，降低了误认率。边缘服务器采用华为技术有限公司的FusionServer X 系列产品，其具有大内存容量和高速存储选项，以满足计算密集型任务和大规模数据处理需求。GPU 采用英伟达公司（NVIDIA）的RTX A6000，这是一款高性能专业工作站级别的图形处理单元，支持硬件加速的光线追踪，适用于专业的计算机图形和设计应用。同时，使用3 台机房安全管控服务器，分别用于AI 视频分析、视频流抽取、机房数字孪生前后端部署。机房监控摄像头则是利用原有摄像头，通过摄像头与AI 视频分析技术相结合，实现机房运维的安全管控。整个硬件架构的各个部分都有高性能和先进的技术支持，旨在确保机房安全和高效运行[3]。

2 基于数字孪生的移动网络机房数智化管控的功能分析

2.1 生产运维

在生产运维方面，系统展现了全面的智能化管理能力，涵盖了资源管理、出入审批、施工管理、智能巡检和机房可视化等多个关键环节。

（1）资源管理。资源管理主要提供包括资源所在区域、站点、机楼、机房、机架等在内的相关信息，该功能用于管理机房的配套资源。对出入流程申请、电子围栏管控、告警通知具有链路打通的联动作用。

（2）出入审批。在APP 端发起机房进入审批流程，申请流程分为日常施工和绿色通道两种模式，日常施工申请由机房进行操作，按照配置好的审批流程进行逐级审批和施工申请归档；绿色通道申请由第三方施工厂家进行操作，以便用户快速进场并且完成设备抢修。在安全管控平台PC 端，用户可以按照审批流程节点进行申请和逐级审批，主要功能包括查看“我的申请”状态、处理“我的待办”事项以及管理“我的经办”流程，这些功能确保了流程的透明化和高效性。

（3）施工管理。施工人员可以利用APP 进行现场操作建档，在进入机房施工后，对施工前后的现场信息进行采集，机房管理人员利用AI 自动识别技术对图像进行统一识别。将分析异常的结果告知第三方施工厂家，及时进行异常处理。

（4）智能巡检。智能巡检系统通过预设监控区域的关键识别点，实现对这些特定区域的精准布控。每个布控区域拥有相应的AI 能力，如人脸识别、行为分析、物体检测等，能够针对不同需求进行深度解析，从而多角度、高精准地提升巡检效率与准确性，确保监控目标的时效性与安全性。

（5）机房可视化。机房可视化系统通过集成摄像头数据与先进的Alphamind 技术，实现了对机房环境的智能监控。一旦机房内的摄像头捕捉到画面变化，该系统能够即时抽取关键帧，并将包含位置坐标、人员数量等关键信息的数据流传输至AI分析模块及后端处理系统。后台通过办公自动化（office automation，OA）系统对提交的机房进入申请数据进行分析。这些OA 申请数据包括但不限于申请人员、申请时间、申请事项等关键信息。当分析数据时发现人员所在位置不合规，则产生告警，并将人员告警位置及人员进入机房所在位置实时在大屏中打点呈现。此外，大屏展示的信息还包括告警详情信息、机房预约信息、进入机房人员的信息、告警事件信息等。

2.2 安防管控

在安防管控方面，系统具备门禁协同、视频实时监控、异常行为识别、智能随工和告警管理等功能。门禁协同功能可以实现机房安全管控平台与硬件门禁系统的数据双向拉通。视频实时监控功能利用摄像头和视频处理系统进行全天候实时监控。异常行为识别和智能随工功能则利用摄像头和AI 技术，对异常行为进行全方位识别监测，并对视频画面的安全区域和入侵区域进行标注。智能随工解决方案实施流程为：系统获取各个摄像头的监控区域，并允许管理员手动标注安全区域和入侵区域；视频处理系统会根据摄像头的画面变化进行实时抽帧，并将抽帧的画面推送至AI 入侵检测模块；AI入侵检测模块会识别画面中的人员个数和位置，并实时进行入侵判断，一旦检测到异常行为或入侵事件，系统会立即触发告警机制。告警管理功能则是通过安全管控平台从机房的摄像头画面中抽帧动态画面，并将这些画面转化为多张图片。随后，通过AI 分析技术，将图片中人员的相关信息转化为数据，并发送至数字孪生平台，以便进行更深入的分析和管理。这样，告警管理功能能够实现对机房安全的全面监控和快速响应。

2.3 辅助功能

在辅助功能方面，系统拥有12 个AI 能力，包括无线及核心网机房杂物识别、机房机架走线规范性图像识别等。此外，孪生低代码平台也是系统的重要辅助平台，其配备3D 模型渲染功能、多源数据快捷接入功能等多种功能，并具备可视化低代码平台的工具组件和3D 模型资源，可以低成本、高效率地完成数字孪生3D 场景搭建等[4]。

3 基于数字孪生的移动网络机房数智化管控的优势

3.1 机房管控安全系数提升

在机房安全方面，采用了多重安全措施，包括机房进出申请APP、人脸识别装置以及AI 人员尾随识别系统，大大提升了机房的安全系数。这意味着只有经过授权的人员才能进入机房，未经授权者将被拒绝进入，有效降低了未经授权访问机房的风险。

3.2 机房进出流程简化有度

在机房进出流程方面，采用手机APP 申请审批的方式，简化了进入机房的流程。相关人员仅需通过手机APP 进行申请审批。整个流程留有完整的痕迹，从申请到进入机房平均耗时不超过2 h，使流程更加高效和便捷。

3.3 异常报警响应时间缩短

在异常报警响应方面，系统具有自动检测异常行为的功能，包括未经授权的设备或人员出现在机房内，以及设备的异常操作等。这有助于快速识别并应对潜在问题，异常行为警报的平均响应时间缩短至30 min，大大减少了发现和解决问题的时间，保障了机房设备的安全和稳定运行[5]。

4 结语

本文深入探讨了基于数字孪生的移动网络机房数智化管控应用，详细介绍了其整体架构和功能分析，包括软件架构、硬件架构，以及生产运维、安防管控、辅助能力等方面。同时，本文还分析了该应用的优势，包括机房管控安全系数提升、机房进出流程简化有度和异常报警响应时间缩短。研究发现，基于数字孪生的移动网络机房数智化管控应用在实际管理中发挥了重要作用，提高了移动网络运营效率和安全性。