VR技術(shù)在信息機(jī)房智能綜合管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

江門市新會(huì)機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)校 余夭貴

0.引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，IT企業(yè)中的基礎(chǔ)設(shè)施不斷得到優(yōu)化和轉(zhuǎn)變，運(yùn)維部門的主要工作便是保障信息運(yùn)維，使其能夠充分符合相關(guān)業(yè)務(wù)需求，但是在以往傳統(tǒng)的人工運(yùn)維中，受時(shí)間與空間上的制約明顯。而3D建模與VR技術(shù)的搭配而成的智能綜合管理系統(tǒng)，能夠使這一問題得到良好的解決，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制與操作，進(jìn)而使運(yùn)維效率得到極大的提升。

1.智能綜合管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要包括動(dòng)環(huán)控制、數(shù)據(jù)采集、資產(chǎn)管理、系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等功能，屬于機(jī)房管理系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的統(tǒng)一性與集中性。其中，數(shù)據(jù)采集功能主要是通過各種傳感器對(duì)機(jī)房中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，涉及到風(fēng)量、溫度、濕度等多個(gè)方面，然后借助服務(wù)器端軟件的力量，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集，如內(nèi)存使用情況、CPU的使用情況、告警信息、硬盤的使用情況等，將采集到的信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器相連接，并且在3D建模端中對(duì)上述數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更新和優(yōu)化，使運(yùn)維人員能夠時(shí)刻掌握機(jī)房當(dāng)前狀態(tài)，為運(yùn)維工作提供極大的便利[1]。

2.3D機(jī)房的作用與應(yīng)用

3D機(jī)房是在真實(shí)環(huán)境的基礎(chǔ)上建成的3D建模，各個(gè)部位與真實(shí)環(huán)境十分相似，采用真實(shí)數(shù)據(jù)，以更加簡(jiǎn)潔、直接的方式展現(xiàn)出來(lái)，一旦運(yùn)維人員發(fā)現(xiàn)其中存在異常數(shù)據(jù)，或者系統(tǒng)中出現(xiàn)告警信息，都能夠在實(shí)際環(huán)境中找到相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，為故障的快速處理提供極大便利。

借助3D動(dòng)畫制作軟件的力量，在計(jì)算機(jī)中建立虛擬機(jī)房的模型，然后根據(jù)想要展現(xiàn)內(nèi)容的形狀、尺寸等構(gòu)建模型和場(chǎng)景，按照實(shí)際規(guī)定的要求假設(shè)所建模型的運(yùn)動(dòng)軌跡與其他動(dòng)畫參數(shù)，并且在模型上使用特定的材質(zhì)，再將燈光應(yīng)用其中。最后，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)算，形成最終的畫面并將實(shí)際數(shù)據(jù)與模型相結(jié)合，而運(yùn)維人員在其他地點(diǎn)，通過使用VR設(shè)備便能夠?qū)C(jī)房中的各個(gè)位置的數(shù)據(jù)與設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3D機(jī)房在實(shí)際工作中的應(yīng)用，能夠真實(shí)的展示出設(shè)備區(qū)、數(shù)據(jù)中心的安裝情況，并且將環(huán)境中的其他輔助設(shè)備進(jìn)行三維展示，從360°的全方位視角對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行展示。3D機(jī)房的應(yīng)用不但能夠發(fā)揮出數(shù)據(jù)中心信息監(jiān)測(cè)與管理的作用，而且還能夠?yàn)樾畔⒒ㄔO(shè)提供新的突破口。對(duì)3D機(jī)房進(jìn)行研究的主要內(nèi)容為：一是開發(fā)人員按照真實(shí)場(chǎng)景構(gòu)建三維模型；二是借助軟件的力量將實(shí)際數(shù)據(jù)與機(jī)房模型相結(jié)合；三是對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與更新速率進(jìn)行檢測(cè)和分析[2]。

3.VR技術(shù)簡(jiǎn)介與VR巡檢應(yīng)用

3.1 VR技術(shù)

VR是Virtual Reality的英文縮寫，翻譯過來(lái)是虛擬現(xiàn)實(shí)，主要是指通過計(jì)算機(jī)與傳感器技術(shù)創(chuàng)造出一種新型的人機(jī)交互手段。在VR技術(shù)中，集計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、顯示技術(shù)、圖形技術(shù)、傳感器技術(shù)于一身，在信息空間的基礎(chǔ)上創(chuàng)建一個(gè)虛擬的信息環(huán)境，為用戶帶來(lái)身臨其境之感，能夠與環(huán)境之間實(shí)現(xiàn)有效的交互與融合，為啟發(fā)與構(gòu)思提供便利，因此虛擬技術(shù)的關(guān)鍵在于建模與仿真，其主要的特征體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是交互性：在虛擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，用戶能夠獲取與真實(shí)場(chǎng)景一般無(wú)二的感受，并且與VR環(huán)境中的人物、設(shè)備、場(chǎng)景等進(jìn)行交互，在這過程中，以用戶自身為主體，以VR環(huán)境中的對(duì)象為課題，二者之間在交互作用中是全方面的。

二是構(gòu)想性：在VR技術(shù)中，能夠促使用戶通過啟發(fā)和構(gòu)想產(chǎn)生創(chuàng)造性的活動(dòng)，這不但能夠使用戶獲得外界的啟發(fā)，還能夠使用戶自身的感性與理性認(rèn)識(shí)得到進(jìn)一步提升，進(jìn)而形成新的思路與想法。

三是動(dòng)作性：在VR技術(shù)中，用戶可以使用現(xiàn)實(shí)中的實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行操作，使用戶真正的感受到這屬于一個(gè)真實(shí)存在的現(xiàn)實(shí)環(huán)境。

四是沉浸性：在VR技術(shù)中，能夠使用戶產(chǎn)生進(jìn)入另一個(gè)世界的感覺，并且也能夠使其想象在虛擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境總，自己也屬于真實(shí)存在的個(gè)體，在整個(gè)使用的過程中，都能夠充分發(fā)揮相應(yīng)的作用，與現(xiàn)實(shí)世界十分相似[3]。

3.2 VR巡檢

VR巡檢功能的實(shí)現(xiàn)需要具備三個(gè)要素，分別為動(dòng)作捕捉套件、數(shù)字頭盔、VR軟件，將這三大主要模塊相結(jié)合后才能夠?qū)R巡檢功能進(jìn)行應(yīng)用。

（1）動(dòng)作捕捉，主要是對(duì)技術(shù)涉及到的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、物體在物理環(huán)境下的定位、物體位置的測(cè)定等等，均是通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接處理。將跟蹤器設(shè)置在運(yùn)動(dòng)物體的重要部位，采用Motion capture系統(tǒng)對(duì)跟蹤器所處區(qū)域進(jìn)行定位，然后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理后，獲得三維空間坐標(biāo)，當(dāng)坐標(biāo)數(shù)據(jù)被識(shí)別以后，人體頭部的移動(dòng)畫面將被展現(xiàn)。從原理方面來(lái)看，動(dòng)作捕捉的類型可分為電磁式、聲學(xué)式、機(jī)械式、光學(xué)式等多種傳感器。

（2）數(shù)字頭盔，在用戶的頭部需要佩戴特定的數(shù)字頭盔，通過兩個(gè)顯示器對(duì)準(zhǔn)用戶的兩只眼睛，并且為其展示相應(yīng)圖像，利用計(jì)算機(jī)對(duì)圖像進(jìn)行分別驅(qū)動(dòng)，二者之間存在較小的區(qū)別，與人類雙眼的視差相類似。

（3）VR軟件，該軟件的主要作用在于將監(jiān)測(cè)軟件、傳感器中采集到的數(shù)據(jù)信息與3D機(jī)房建模進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而形成能夠在機(jī)房中使用的VR技術(shù)。

在3D機(jī)房建模與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持的基礎(chǔ)上，構(gòu)建VR場(chǎng)景，利用VR技術(shù)對(duì)模型進(jìn)行定義與操縱，并且將其投入到相應(yīng)的場(chǎng)景當(dāng)中。同時(shí)，與真實(shí)的數(shù)據(jù)信息之間相互結(jié)合，使模型功能得到有效的展現(xiàn)，將設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)也實(shí)時(shí)的展現(xiàn)出來(lái)，進(jìn)而直觀形象的現(xiàn)實(shí)出機(jī)房?jī)?nèi)部設(shè)備的狀態(tài)，使運(yùn)維人員能夠打破時(shí)間與空間上的制約，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程巡檢的目的，對(duì)機(jī)房系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行全方位、精確的檢查，對(duì)于其中存在的故障問題，也能夠在最短的時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)，并且明確故障發(fā)生的位置，給予相應(yīng)有效的處理和解決。對(duì)于VR巡檢機(jī)房的應(yīng)用主要流程為：（1）根據(jù)實(shí)際需求對(duì)VR設(shè)備進(jìn)行調(diào)試；（2）將監(jiān)測(cè)軟件與傳感器所采集的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)當(dāng)中；（3）借助VR軟件的力量將數(shù)據(jù)信息與虛擬機(jī)房相結(jié)合，以此來(lái)模擬出真實(shí)的機(jī)房場(chǎng)景，為運(yùn)維人員的巡檢工作提供極大便利。

4.VR技術(shù)在機(jī)房綜合管理系統(tǒng)中的應(yīng)用

以往機(jī)房防盜采用的是紅外線自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，如若有物體遮擋住紅外線，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)陰影進(jìn)而啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，但是由于報(bào)警的信息量太少，范圍較為狹窄等，誤報(bào)的頻率較高。而將VR技術(shù)應(yīng)用其中，形成機(jī)房綜合防盜管理系統(tǒng)以后，則能夠有效避免上述問題產(chǎn)生，起到極大的防盜效果。

4.1 人臉圖像合成與識(shí)別

對(duì)于會(huì)議室、機(jī)房等較為重要的場(chǎng)所，應(yīng)對(duì)特定人員的臉部圖像進(jìn)行檢測(cè)、跟蹤與識(shí)別，使報(bào)警系統(tǒng)確定服務(wù)對(duì)象，對(duì)人員的情緒、意圖等進(jìn)行分析，并且提取人員的臉部特征，例如，利用人臉圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)運(yùn)維管理人員的身份進(jìn)行管理等。

4.1.1 眼睛模型

在圖像識(shí)別的基礎(chǔ)上對(duì)人臉圖像進(jìn)行研究，由于人物的動(dòng)作、表情、時(shí)間、佩帶物等因素影響，對(duì)人臉認(rèn)知產(chǎn)生較大的影響，因此關(guān)鍵在于速認(rèn)，需要以此建立基本的二維人臉模型，通過輸入不同人像特征的方式對(duì)模型進(jìn)行修正，并且通過對(duì)表情進(jìn)行的分析，改正模型表情的變化區(qū)間，最終經(jīng)過映射形成一個(gè)多樣化的面部表情圖像，在眼睛方面建立的模型為：

4.1.2 嘴巴模型

嘴巴模型的建立與眼睛模型較為相似，使用兩條拋物線的方式，對(duì)上唇線進(jìn)行擬合，再采用另外一條拋物線對(duì)下唇線進(jìn)行擬合，在方程上與眼睛的方程幾乎不存在差別[4]。

4.1.3 臉部模型

選擇較下的部分作為基準(zhǔn)點(diǎn)，也就是三角形的頂點(diǎn)位置，眼球的球心，眼角之間距離、眼角點(diǎn)之間的距離，與X軸和Y軸相平行的位置作直線，與頭部外部輪廓相交的位置形成三角頂點(diǎn)，從而構(gòu)建成一個(gè)基本的臉部二維模型。

4.2 手勢(shì)與物品的識(shí)別

4.2.1 手勢(shì)模型

為了對(duì)人的手勢(shì)、身體動(dòng)作、表情等進(jìn)行直觀形象的利用，將受眾的物品與人的意圖進(jìn)行識(shí)別，將手劃分為關(guān)節(jié)與手指段兩個(gè)部分，而手勢(shì)上發(fā)生的變化則可以通過關(guān)節(jié)狀態(tài)與手指段狀態(tài)的變化進(jìn)行描述。

4.2.2 手勢(shì)捕捉

采用攝像儀和攝像機(jī)的對(duì)視區(qū)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在目標(biāo)上具有較強(qiáng)的完整性、可靠性與穩(wěn)定性，并且使用目標(biāo)邊緣信息能夠?qū)π畔⒌母黜?xiàng)特征進(jìn)行提取。

4.2.3 手勢(shì)識(shí)別

通過BP網(wǎng)能夠?qū)в刑卣鞯男畔⑦M(jìn)行分析，關(guān)鍵在于突顯學(xué)習(xí)自組性，并且構(gòu)建高階網(wǎng)絡(luò)，使不變部分的識(shí)別水平得到顯著提升。

4.2.4 物品識(shí)別

將危險(xiǎn)品放置到基本模型當(dāng)中，然后對(duì)人們手中的物品進(jìn)行識(shí)別，如若手中的基本模型與特征信息相符合，例如刀、槍等物品，則需要判斷是否需要立即報(bào)警處理。

5.結(jié)論

綜上所述，隨著機(jī)房中服務(wù)器數(shù)量的不斷增加，對(duì)運(yùn)維工作的開展變得更加嚴(yán)格，需要快速、準(zhǔn)確的判斷和解決所發(fā)生的故障問題，保障機(jī)房信息系統(tǒng)的健康平穩(wěn)運(yùn)行。對(duì)此，需要將3D技術(shù)與VR技術(shù)相結(jié)合，對(duì)機(jī)房的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解，并且打破了時(shí)間和地域上的差異，能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程的運(yùn)維和巡檢，使管理效率與水平得到顯著的增強(qiáng)。