一种基于数字孪生技术的应急调度系统及应急调度方法

摘要

本发明涉及一种基于数字孪生技术的应急调度系统及应急调度方法，所述应急调度系统包括：数据获取模块，用于获取数据中心基础设施实时运行数据；数据分析模块，用于利用预先存储的算法模型，对所述运行数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果获得异常节点及异常影响范围；数字孪生展示模块，用于展示异常节点、异常影响范围、处理建议和应急调度方案，所述应急调度方案基于异常节点、异常影响范围、处理建议以及可用资源信息，采用自动寻径算法获得。与现有技术相比，本发明具有有效提高效率、可执行性高等优点。

说明书

技术领域

本发明涉及数据中心运维技术领域，尤其是涉及一种基于数字孪生技术的应急调度系统及应急调度方法。

背景技术

数据中心(简称IDC，Internet Data Center)，其作用可以简单概况为是一个提供资源服务的基地。随着信息技术的发展，数据中心已经被广泛应用于人们的工作和生活中。

要保障数据中心的稳定运行，需要大量的人员对数据中心进行运维。数据中心的运维保障工作是一个系统的、复杂的工作，涉及面很广同时也很精细，要求面面俱到、安全零事故，这需要更精准的预测性分析，才能满足其管理要求。而当前数据中心的应急调度只是预先设定发生故障、问题的可能性后，给出相应的纸质处理方案，这导致数据中心需要预设大量的方案，但在具体执行时，从这些方案中找到合适的来执行，费时费力，缺少时效性和可执行性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种有效提高效率、可执行性高的基于数字孪生技术的应急调度系统及应急调度方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于数字孪生技术的应急调度系统，包括：

数据获取模块，用于获取数据中心基础设施实时运行数据；

数据分析模块，用于利用预先存储的算法模型，对所述运行数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果获得异常节点及异常影响范围；

数字孪生展示模块，用于展示异常节点、异常影响范围、处理建议和应急调度方案，所述应急调度方案基于异常节点、异常影响范围、处理建议以及可用资源信息，采用自动寻径算法获得。

进一步地，所述运行数据基于IoT技术获取。

进一步地，所述预先存储的算法模型包括暖通冷机运行模型和电力输出节能模型。

进一步地，所述数据分析模块包括：

算法分析单元，用于将所述运行数据与所述算法模型的历史分析结果进行多维度比较，获得分析结果；

告警类型甄别单元，用于根据分析结果获得异常信号，基于所述异常信号调出其影响范围内的运行设施，对各运行设施的告警进行类型甄别；

异常合并单元，用于根据各运行设施间的关系模型，遍历到发生异常的根节点，并对所有同类的告警进行异常情况合并，实现异常或故障收敛；

输出单元，用于输出异常节点及异常影响范围。

进一步地，所述分析结果包括设备运行状态预测和/或当前异常情况。

进一步地，所述自动寻径算法具体为：基于确定的起点和终点，根据预设的可行进区域，自动计算最优路径。

进一步地，所述数字孪生展示模块中，展示异常节点时，标记对应的处理优先级。

本发明还提供一种基于数字孪生技术的应急调度方法，包括以下步骤：

获取数据中心基础设施实时运行数据；

利用预先存储的算法模型，对所述运行数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果异常节点及异常影响范围；

展示异常节点、异常影响范围、处理建议和应急调度方案，所述应急调度方案基于异常节点、异常影响范围、处理建议以及可用资源信息，采用自动寻径算法获得。

进一步地，所述运行数据基于IoT技术获取。

进一步地，所述预先存储的算法模型包括暖通冷机运行模型和电力输出节能模型。

进一步地，根据分析结果获得异常节点及异常影响范围具体为：

根据分析结果获得异常信号，基于所述异常信号调出其影响范围内的运行设施，对各运行设施的告警进行类型甄别；

根据各运行设施间的关系模型，遍历到发生异常的根节点，并对所有同类的告警进行异常情况合并，实现异常或故障收敛；

输出异常节点及异常影响范围。

进一步地，所述自动寻径算法具体为：基于确定的起点和终点，根据预设的可行进区域，自动计算最优路径。

进一步地，展示所述异常节点时，同时展示对应的处理优先级。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明基于三维技术的数字孪生平台的应用，直观、立体的展示了数据中心基础设施的运行状况，提高应急调度处理的效率，实现数据中心实体设备与虚拟显示的统一；

2、基于基础设施实时运行数据的采集、模型化分析，及时体现了当前设备的运行状况和设备的未来状态的可能性，提高异常分析的可靠性；

3、本发明基于IoT相关技术的设施实时运行数据获取、分析，对异常设施的快速感知，并对异常的相关设施及其影响范围快速定位，使得整个运维保障工作具有高效性，提高可执行性；

4、本发明通过应急调度处理方案的实时生成、及时指导，有效的规避了以往设施出现异常时，无法根据已制定的处理方案执行的情况，能够实现更加及时、精确的现场调度，实现资源的充分利用和运维工作的整体性能提升；

5、本发明在产生异常时，采用自动寻径算法获得应急调度处理方案的行进路线，提高异常处理速度，保证数据中心的安全可靠。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为实时数据采集示意图；

图3为实时分析示意图；

图4为基于数字孪生的应急调度展示过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种基于数字孪生技术的应急调度系统，包括数据获取模块、数据分析模块和数字孪生展示模块，其中，数据获取模块用于获取数据中心基础设施实时运行数据，运行数据基于IoT技术获取；数据分析模块用于利用预先存储的算法模型，对所述运行数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果获得异常节点及异常影响范围；数字孪生展示模块用于展示异常节点、异常影响范围、处理建议和应急调度方案，所述应急调度方案基于异常节点、异常影响范围、处理建议以及可用资源信息，采用自动寻径算法获得。该系统通过实时获取数据中心基础设施的运行数据后，通过算法模型进行分析、处理，再通过数字孪生平台展示、应急调度后，再获取最新的运行数据，得到应急处理后的结果，循环实现对数据中心应急调度的处理。

数据获取模块获取数据中心基础设施实时运行数据的具体过程包括：

(1)基于物联网传输协议，完成数据中心基础设施间的组网和通信；

(2)基于TCP/IP协议的物联网通信协议，实现数据中心基础设施与控制平台之间的数据交换和通信；

(3)基于实时数据库，完成数据中心基础设施同一时间片的运行数据获取。

参考图2所示，数据获取模块包括多个数据采集器，该数据采集器从物联网传感器获取基础设施的当前运行情况，包括数值和状态。为了保证数据采集被高效执行，要求每个采集器根据接收数据端口和数据包大小，对传感器监测点，可根据采集频次和速率，进行配置。采集器所收集的数据包，通过解包服务进行数据解析；数据解析服务应根据数据采集的频次，进行分布式、多线程配置，保证数据解析的高效性。然后分布式系统将数据解析结果，通过网络写入内存数据库中暂存，以便实时被引用。在下一次数据被覆盖前，采集数据存于归档数据库中。

所述数据分析模块包括：算法分析单元，用于将所述运行数据与所述算法模型的历史分析结果进行多维度比较，获得分析结果；告警类型甄别单元，用于根据分析结果获得异常信号，基于所述异常信号调出其影响范围内的运行设施，对各运行设施的告警进行类型甄别；异常合并单元，用于根据各运行设施间的关系模型，遍历到发生异常的根节点，并对所有同类的(如电压跃变等)告警进行异常情况合并；输出单元，用于输出异常节点及异常影响范围。通过上述各单元的协同处理，对实时数据及历史数据进行多维度比较，输出设备运行状态预测或当前异常情况，实现异常或故障收敛，即定位到具体设施及其影响范围。

参考图3所示，数据分析模块在接收到数据中心基础设施实时运行数据后，分析其中的异常信号，具体是：从内存数据库或根据算法程序从历史归档数据中，补充提出数据，进行实时计算，输出数据(异常)分析结果。

数据分析模块存储有多个算法模型，预先存储的算法模型包括但不限于暖通冷机运行模型和电力输出节能模型。

参考图4所示，数据分析模块根据数据(异常)分析结果，定位到具体设施及其影响范围，并展示，数字孪生展示模块中，展示异常节点时，标记对应的处理优先级。数字孪生平台是基于基础设施信息镜像，以三维成像技术为基础的可视化展示平台，包括但不限于基础设施的物理、空间虚拟化展示，基础设施的实时运行情况、分析结果展示等。

收敛结果通过数字孪生展示平台进行智能化分析、组合自动生成应急调度方案，具体步骤为：a)接收到收敛结果后，定位异常节点，通过异常节点及其关联关系，在数字孪生平台展开其影响范围，标注其处理的优先级；调用虚拟设施对象组件库、虚拟设施关系库、现场工具、人力资源和备品备件等，结合虚拟现场三维技术，虚拟还原现场受影响区域和生成应急调度方案；b)数字孪生平台以可视化场景展示现场受影响区域，并开始执行应急调度方案；c)现场工作人员接收到执行指令后，根据自动寻径算法给出的最优行进路线，到现场执行异常(故障)排查及修复，工作人员根据应急调度方案的可视化视图，执行应急处理。

上述自动寻径算法具体为：明确起点(指挥大厅或具体某个设施)和终点(指挥大厅或具体某个设施)，根据预设的可行进区域，自动计算最优路径：a)明确目标点(可以是多个)，把起点和目标点之间所有的点位坐标放到队列中；b)遍历目标点周围的可行进点位，得出最佳行进方向的点位作为最新目标点，并从队列中读取出；c)将刚得到的方向的点作为新的目标点开始扩散；d)直到整个队列为空，即生成行进路线。

实施例2

本实施例提供一种基于数字孪生技术的应急调度方法，包括以下步骤：获取数据中心基础设施实时运行数据；利用预先存储的算法模型，对所述运行数据进行分析处理，获得分析结果，并根据分析结果异常节点及异常影响范围；展示异常节点、异常影响范围、处理建议和应急调度方案，所述应急调度方案基于异常节点、异常影响范围、处理建议以及可用资源信息，采用自动寻径算法获得。其余同实施例1。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。