專利名稱：：一種全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，具體是一種全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
：在廣播電臺(tái)或電視臺(tái)中，上百個(gè)設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)支持著每一個(gè)頻道從信號(hào)輸入到輸出的整個(gè)過(guò)程，一旦其中某一個(gè)設(shè)備發(fā)生異常，將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，但是電臺(tái)和電視直播不能因?yàn)樵O(shè)備發(fā)生異常而中斷。因此，目前類似于電臺(tái)這種需要一直保持在線的龐大系統(tǒng)，都使用兩套管理系統(tǒng)，一套是監(jiān)控系統(tǒng)，一套是備用系統(tǒng)。當(dāng)某個(gè)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，就啟動(dòng)備用系統(tǒng)，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)能夠告知值班人員確切發(fā)生異常的設(shè)備信息，并協(xié)助值班人員在最短的時(shí)間內(nèi)把設(shè)備異常解決，恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。目前國(guó)內(nèi)所使用的監(jiān)控系統(tǒng)基本都是監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)的二維流程圖，一般都是簡(jiǎn)單地顯示出系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的前后級(jí)連接關(guān)系，并且通過(guò)顏色變化和文字顯示來(lái)表示每個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電臺(tái)的設(shè)備越來(lái)越多，如果在原有的二維實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中顯示整個(gè)系統(tǒng)流程，每個(gè)設(shè)備會(huì)縮小到肉眼無(wú)法辨識(shí)的大小，就喪失了監(jiān)控系統(tǒng)的功能。就算有巨大的屏幕能支持所有設(shè)備的正常顯示，現(xiàn)有系統(tǒng)也只包含了設(shè)備間簡(jiǎn)單的連接關(guān)系，沒(méi)有包含設(shè)備在實(shí)際環(huán)境中的位置。對(duì)于值班人員需要在第一時(shí)間在如此多的機(jī)房中找到某一個(gè)設(shè)備，現(xiàn)有系統(tǒng)的協(xié)助能力就非常小。另外，目前國(guó)內(nèi)外的一些示意圖，如機(jī)場(chǎng)中的示意圖，公園內(nèi)的導(dǎo)航地圖等都是手工繪制出的圖片，對(duì)于乘客或游客只起到地圖的作用，往往還是不能有效地幫助使用者找到目的地。而且，當(dāng)機(jī)場(chǎng)中某一處的設(shè)施發(fā)生改建后，示意圖就需要通過(guò)人工進(jìn)行重新繪制，更新。本發(fā)明將二維示意圖改成全三維實(shí)時(shí)智能布局圖后，根據(jù)服務(wù)器更新的設(shè)備連接信息，在客戶端對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)地布局和布線，不僅使得各個(gè)設(shè)備的連接關(guān)系更清晰，更直觀，而且加入了布局的概念，改善了流程圖只有連接關(guān)系的單一功能，使得每個(gè)設(shè)備都包含確切的實(shí)時(shí)位置信息，便于對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，并通過(guò)在三維空間中的導(dǎo)航顯示和智能分析協(xié)助使用人員更有效地判斷問(wèn)題和解決問(wèn)題。對(duì)于機(jī)場(chǎng)示意圖等的改善，本發(fā)明將機(jī)場(chǎng)設(shè)施的智能布局后再加入第一人稱導(dǎo)航功能，有效地幫助使用者找到目的地。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，將現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)的二維流程圖改為三維實(shí)時(shí)智能布局圖，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)智能布局，并且在設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，利用自動(dòng)布局后的設(shè)備位置信息，通過(guò)三維交互技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航，快速定位到異常設(shè)備，利用智能分析算法，將異常信息與經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，得出可能的異常分析報(bào)告，協(xié)助使用人員更快，更有效地判斷問(wèn)題和解決問(wèn)題。本發(fā)明的技術(shù)解決方案全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，主要采用C/S架構(gòu)，服務(wù)器端存放實(shí)時(shí)監(jiān)控獲得的設(shè)備信息，客戶端根據(jù)設(shè)備信息，在三維空間中進(jìn)行實(shí)時(shí)智能布局和布線，并且當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航和智能分析，本方法步驟如下(a)全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真；(b)對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理；(c)基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示；(d)實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線；(e)在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析。上述的步驟(a)全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真的具體方法是A)通道，機(jī)房和設(shè)備都是實(shí)時(shí)三維顯示的；B)設(shè)備間的線路也是在三維空間中進(jìn)行連接的；C)通道，機(jī)房和設(shè)備的狀態(tài)通過(guò)三維特效進(jìn)行仿真模擬。上述的步驟(b)對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的具體方法是A)為每個(gè)大型設(shè)備添加一套嵌入式系統(tǒng)，主要功能是獲取設(shè)備的溫濕度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息等并將數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器中；B)全三維智能虛擬機(jī)房系統(tǒng)所在的計(jì)算機(jī)客戶端獲得服務(wù)器中的各個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，通過(guò)三維虛擬化的人機(jī)界面對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。上述的步驟(C)基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示的具體方法是A)為每個(gè)大型設(shè)備添加一套嵌入式系統(tǒng)，主要功能是獲取設(shè)備的溫濕度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息等，建立C/S架構(gòu)的系統(tǒng)，各個(gè)設(shè)備和全三維智能虛擬機(jī)房所在的計(jì)算機(jī)都是客戶端，嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)接入到同一個(gè)服務(wù)器，并且通過(guò)TCP/IP協(xié)議將獲得的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在服務(wù)器端；B)各個(gè)設(shè)備端的采集系統(tǒng)定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的采集并存儲(chǔ)到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括環(huán)境狀態(tài)參數(shù)如溫度，濕度等，運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)如斷電，短路，斷路，異常，待機(jī)，報(bào)警等；C)全三維智能虛擬機(jī)房所在的計(jì)算機(jī)客戶端，通過(guò)向服務(wù)器提出申請(qǐng)，獲取需要的信息包括設(shè)備的連接關(guān)系，分布信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)布局布線，并且在設(shè)備發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)通過(guò)三維虛擬化的形式進(jìn)行表現(xiàn)。上述的步驟(d)實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線的步驟是A)讀取服務(wù)器端的設(shè)備連接信息網(wǎng)絡(luò)傳輸將設(shè)備結(jié)點(diǎn)和連接關(guān)系進(jìn)行分離，本方法首先要為每個(gè)設(shè)備結(jié)點(diǎn)保存連接信息，讀取的信息包括設(shè)備ID號(hào)，行號(hào)，列號(hào)，輸入信號(hào)流隊(duì)列和輸出信號(hào)流隊(duì)列，設(shè)備所處的通道和機(jī)房信息等；B)設(shè)備位置確定首先，定義由左至右方向作為信號(hào)流的方向；其次，為了高效和準(zhǔn)確布線，我們將位于同一級(jí)信號(hào)流的設(shè)備結(jié)點(diǎn)定位在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的同一列。如果一個(gè)設(shè)備位于多條信號(hào)流鏈路，則取列號(hào)最大值，這樣可以避免回線造成布線交錯(cuò)；最后，統(tǒng)計(jì)每一列的設(shè)備結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并根據(jù)不同數(shù)目按預(yù)定義的位置設(shè)置模式布局。上述的步驟(e)在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析的步驟是A)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，根據(jù)設(shè)備的ID，查找設(shè)備列表，然后定位到設(shè)備具體所處的機(jī)房及通道；B)通過(guò)三維交互技術(shù)，以第一人稱視角導(dǎo)航到發(fā)生異常的設(shè)備，先進(jìn)入設(shè)備所處的通道或樓層，再進(jìn)入設(shè)備所處的機(jī)房，最后查看設(shè)備的詳細(xì)信息，包括設(shè)備的狀態(tài)信息，注冊(cè)信息，管理信息以及設(shè)備在機(jī)房中的詳細(xì)位置等；C)通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的傳感器獲得的詳細(xì)數(shù)據(jù)，與故障數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行配比，分析出該設(shè)備發(fā)生的具體異常狀態(tài)包括延遲，短路，斷路，待機(jī)，報(bào)警等；同時(shí)以文字形式給出該異常狀態(tài)對(duì)該設(shè)備的前級(jí)和后級(jí)設(shè)備的影響的分析結(jié)果，并通過(guò)三維交互的形式輔助顯示出來(lái)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)(1)目前設(shè)備監(jiān)控都是使用二維的設(shè)備流程圖，本方法使用全三維交互系統(tǒng)是一種創(chuàng)新的方法；(2)本方法將二維連接轉(zhuǎn)換成三維后再加入了布局的概念，使得每個(gè)設(shè)備都包含確切的位置信息，便于在設(shè)備發(fā)生異常時(shí)進(jìn)行迅速定位；(3)本方法中的第一人稱三維導(dǎo)航的功能，幫助使用人員以最直觀的方法定位到現(xiàn)實(shí)世界中發(fā)生異常的設(shè)備；(4)本方法中的智能分析方法，給出設(shè)備異常狀態(tài)的分析結(jié)果，協(xié)助使用人員更有效地判斷問(wèn)題和解決問(wèn)題。(5)該方法不僅適用于虛擬機(jī)房的監(jiān)控，還可以通過(guò)擴(kuò)展和衍生，將機(jī)場(chǎng)示意圖，公園示意圖等室內(nèi)外布局圖進(jìn)行三維虛擬化，不僅可以提供三維設(shè)施的布局信息，同時(shí)優(yōu)勢(shì)在于第一、布局圖是實(shí)時(shí)三維繪制的，一旦某處設(shè)施發(fā)生改建，只需要通過(guò)服務(wù)器告知系統(tǒng)，系統(tǒng)就能實(shí)時(shí)更新改建設(shè)施的模型、路徑和位置信息；第二、當(dāng)使用人員身處某個(gè)位置時(shí)，或想達(dá)到某個(gè)位置時(shí)，本方法具有三維導(dǎo)航功能，不僅能幫助規(guī)劃出路徑，而且能夠在三維空間中，以第一人稱視角模擬從現(xiàn)處位置行走到目的位置的整個(gè)過(guò)程。徹底改革了這一類單一功能的二維示意圖。圖1是全三維智能虛擬機(jī)房系統(tǒng)總體框圖。圖2是布局布線網(wǎng)格模型。圖3是幾種連接線的幾何模型。圖4是同行設(shè)備布線遇障和排障示意圖。圖5是一對(duì)多線路遇障和排障示意圖。圖6是線路添加位置偏移變量示意圖。圖7是全三維智能虛擬機(jī)房設(shè)計(jì)的效果圖。圖8是三維機(jī)場(chǎng)智能布局圖的設(shè)計(jì)效果圖。圖9是實(shí)現(xiàn)的全三維智能虛擬機(jī)房效果截圖。圖10是設(shè)備智能布局布線效果截圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合如下實(shí)施例一本全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法的步驟如下a.全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真；b.對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理；c.基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示；d.實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線；e.在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析。實(shí)施例二本實(shí)施例與實(shí)施例一相同，特別之處如下所述的步驟(a)全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真的具體方法是A)通道，機(jī)房和設(shè)備都是實(shí)時(shí)三維顯示的；B)設(shè)備間的線路也是在三維空間中進(jìn)行連接的；C)通道，機(jī)房和設(shè)備的狀態(tài)通過(guò)三維特效進(jìn)行仿真模擬；所述的步驟(b)對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的步驟是A)為每個(gè)大型設(shè)備添加一套嵌入式系統(tǒng)，獲取設(shè)備的溫濕度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息并將數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器中；B)全三維智能虛擬機(jī)房系統(tǒng)所在的計(jì)算機(jī)客戶端獲得服務(wù)器中的各個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，通過(guò)三維虛擬化的人機(jī)界面對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。所述的步驟(C)基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示的具體方法是A)為每個(gè)大型設(shè)備添加一套嵌入式系統(tǒng)，獲取設(shè)備的溫濕度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息，建立C/S架構(gòu)的系統(tǒng)，各個(gè)設(shè)備和全三維智能虛擬機(jī)房所在的計(jì)算機(jī)都是客戶端，嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)接入到同一個(gè)服務(wù)器，并且通過(guò)TCP/IP協(xié)議將獲得的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在服務(wù)器端；B)各個(gè)設(shè)備端的采集系統(tǒng)定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的采集并存儲(chǔ)到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括環(huán)境狀態(tài)參數(shù)如溫度，濕度，運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)——斷電、短路、斷路、異常、待機(jī)和報(bào)警；C)全三維智能虛擬機(jī)房所在的計(jì)算機(jī)客戶端，通過(guò)向服務(wù)器提出申請(qǐng)，獲取需要的信息包括設(shè)備的連接關(guān)系，分布信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)布局布線，并且在設(shè)備發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)通過(guò)三維虛擬化的形式進(jìn)行表現(xiàn)。所述的步驟(d)實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線的步驟是A)讀取服務(wù)器端的設(shè)備連接信息網(wǎng)絡(luò)傳輸將設(shè)備結(jié)點(diǎn)和連接關(guān)系進(jìn)行分離，首先要為每個(gè)設(shè)備結(jié)點(diǎn)保存連接信息，讀取的信息包括設(shè)備ID號(hào)、行號(hào)、列號(hào)、輸入信號(hào)流隊(duì)列和輸出信號(hào)流隊(duì)列，設(shè)備所處的通道和機(jī)房信息；B)設(shè)備位置確定首先，定義由左至右方向作為信號(hào)流的方向；其次，為了高效和準(zhǔn)確布線，將位于同一級(jí)信號(hào)流的設(shè)備結(jié)點(diǎn)定位在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的同一列；如果一個(gè)設(shè)備位于多條信號(hào)流鏈路，則取列號(hào)最大值，這樣可以避免回線造成布線交錯(cuò)；最后，統(tǒng)計(jì)每一列的設(shè)備結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并根據(jù)不同數(shù)目按預(yù)定義的位置設(shè)置模式布局。所述的步驟(e)在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析的步驟是Α)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，根據(jù)設(shè)備的ID，查找設(shè)備列表，然后定位到設(shè)備具體所處的機(jī)房及通道；B)通過(guò)三維交互技術(shù)，以第一人稱視角導(dǎo)航到發(fā)生異常的設(shè)備，先進(jìn)入設(shè)備所處的通道或樓層，再進(jìn)入設(shè)備所處的機(jī)房，最后查看設(shè)備的詳細(xì)信息，包括設(shè)備的狀態(tài)信息、注冊(cè)信息、管理信息以及設(shè)備在機(jī)房中的詳細(xì)位置；通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的傳感器獲得的詳細(xì)數(shù)據(jù)，與故障數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行配比，分析出該設(shè)備發(fā)生的具體異常狀態(tài)包括延遲、短路、斷路、待機(jī)和報(bào)警；同時(shí)以文字形式給出該異常狀態(tài)對(duì)該設(shè)備的前級(jí)和后級(jí)設(shè)備的影響的分析結(jié)果，并通過(guò)三維交互的形式輔助顯示出來(lái)。實(shí)施例三本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，這個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)總體框圖如圖1，特別之處如下第一步對(duì)設(shè)備模型，機(jī)房模型進(jìn)行建模。利用3Dmax建模軟件，對(duì)設(shè)備模型，機(jī)房模型進(jìn)行建模，并且導(dǎo)出成xml格式存放于客戶端，便于三維引擎進(jìn)行調(diào)用和渲染。第二步建立C/S架構(gòu)數(shù)據(jù)接收。交互式三維應(yīng)用中的布局布線信息由服務(wù)器端負(fù)責(zé)物理層監(jiān)聽，并發(fā)送至客戶端，客戶端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)解析。應(yīng)用中涉及到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包括設(shè)備信息和設(shè)備連接關(guān)系。它們的定義分別由結(jié)構(gòu)體VRDEVICEVIEW和VRDSWITCH表示，與本方法相關(guān)的信息描述如下DEVICEVIEW的成員有設(shè)備編號(hào)，輸入接口數(shù)，輸出接口數(shù)，設(shè)備信息；VRDSWITCH的成員有源連接設(shè)備編號(hào)，目的連接設(shè)備編號(hào)。第三步全三維智能布局和布線。首先，需要對(duì)布局和布線算法制定約束條件。具體布局布線設(shè)計(jì)約束如下客戶端接收到所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，根據(jù)設(shè)備信息和設(shè)備連接關(guān)系在3D空間內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)布線，布通率要高；有避開障礙物的能力，包括設(shè)備和已敷設(shè)的連接線；布線速度要快，滿足實(shí)時(shí)渲染；同時(shí)兼顧空間美感。其次，三維布局與布線的建模。首先，將布局布線區(qū)域分解為網(wǎng)格，網(wǎng)格左上頂點(diǎn)坐標(biāo)為(1，1)，右下頂點(diǎn)坐標(biāo)為(m，n)。如圖2所示。為了不失一般性并且滿足多終端網(wǎng)絡(luò)，定義最左列為信號(hào)輸入列，最右列為信號(hào)輸出列；定義連接線段為右而上或右而下。布局布線算法均使用上述網(wǎng)格模型。由于是三維交互式應(yīng)用，不同于布線在其他研究領(lǐng)域的應(yīng)用，必須對(duì)連接線進(jìn)行幾何建模。本方法使用3dsMax建模軟件，根據(jù)連接線兩終端在網(wǎng)格模型中的坐標(biāo)位置關(guān)系進(jìn)行概率統(tǒng)計(jì)，對(duì)幾種基本線型進(jìn)行建模，如圖3所示。接著，布局算法的設(shè)計(jì)。布局算法設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)格化后的三維空間內(nèi)選取合適的結(jié)點(diǎn)作為設(shè)備的位置。我們定義的標(biāo)準(zhǔn)為以信號(hào)流的方向作為最高優(yōu)先級(jí)，空間位置均勻化和居中作為次優(yōu)先級(jí)。(1)設(shè)備讀取連接信息網(wǎng)絡(luò)傳輸將設(shè)備結(jié)點(diǎn)和連接關(guān)系進(jìn)行分離，客戶端首先要為每個(gè)設(shè)備結(jié)點(diǎn)保存連接信息。除此以外，還要保存其他有用信息以便顯示。本方法中的設(shè)備由類TEquipment抽象表示。其中與本方法算法有關(guān)的數(shù)據(jù)成員包括設(shè)備ID號(hào)，行號(hào)，列號(hào)，輸入信號(hào)流隊(duì)列和輸出信號(hào)流隊(duì)列。(2)設(shè)備列位置確定首先，我們定義由左至右方向作為信號(hào)流的方向。其次，為了高效和準(zhǔn)確布線，我們將位于同一級(jí)信號(hào)流的設(shè)備結(jié)點(diǎn)定位在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的同一列。如果一個(gè)設(shè)備位于多條信號(hào)流鏈路，則我們?nèi)×刑?hào)最大值，這樣可以避免回線造成布線交錯(cuò)。最后，統(tǒng)計(jì)每一列的設(shè)備結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并根據(jù)不同數(shù)目按預(yù)定義的位置設(shè)置模式布局。整個(gè)算法我們對(duì)設(shè)備結(jié)點(diǎn)進(jìn)行遞歸算法計(jì)算列位置。(3)設(shè)備行位置確定根據(jù)網(wǎng)格行列排布信息及預(yù)定義映射關(guān)系確定每個(gè)設(shè)備的行位置。映射關(guān)系如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中，i表示第i個(gè)設(shè)備，第j級(jí)對(duì)應(yīng)網(wǎng)格空間的中心點(diǎn)(^!！切！^，第j級(jí)設(shè)備數(shù)為m，定義網(wǎng)格y方向大小為GridSizey,hrand(i,j,m)服從區(qū)間]內(nèi)的高斯分布。再次，布線算法設(shè)計(jì)。(1)布線基礎(chǔ)算法布線遇障定義如下同行布線時(shí)，假設(shè)兩終端網(wǎng)格坐標(biāo)為(m，n-i)、(m，n-j)，其中i>j，從n_i+l到n-j_l循環(huán)查詢網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)是否被占用，若占用，則判斷為遇障。異行異列布線時(shí)，假設(shè)兩種結(jié)點(diǎn)為(m-k，n-i)、(m-l，n-j)，其中i>j、k>1，先從η-i+l到n-j進(jìn)行網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)占用情況查詢，若占用，直接判斷為遇障；若否，從(m-k，n-j)到(m-l，n-j)循環(huán)查詢網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)是否被占用，若占用，則判斷為、遇障。布線基礎(chǔ)算法主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)體VRDSWITCH中的DeviceId和LinkDevice確定連接線的源設(shè)備結(jié)點(diǎn)和目的設(shè)備結(jié)點(diǎn)。然后，查詢兩者的網(wǎng)格位置屬性。根據(jù)位置屬性特征，根據(jù)同行、同列、異行異列三種情況做相應(yīng)處理。同行，則進(jìn)行布線遇障判斷，若結(jié)果為否，則直接進(jìn)行布線；反之，則對(duì)該結(jié)點(diǎn)進(jìn)行遇障標(biāo)識(shí)，進(jìn)行排障優(yōu)化。同列情況與同行類似。異行異列時(shí)，可能出現(xiàn)目的結(jié)點(diǎn)行數(shù)大于或小于源結(jié)點(diǎn)行數(shù)兩種情況。分別進(jìn)行布線遇障判斷，若通過(guò)，則進(jìn)行布線。(2)布線排障優(yōu)化在布線基礎(chǔ)算法執(zhí)行完畢后，將根據(jù)布線基礎(chǔ)算法中所標(biāo)識(shí)的遇障標(biāo)志對(duì)整體布線進(jìn)行排障優(yōu)化?？赡艹霈F(xiàn)的錯(cuò)誤布線大致分為以下兩種情況兩設(shè)備結(jié)點(diǎn)位于網(wǎng)格同一行時(shí)，如圖4(a)中的A和C結(jié)點(diǎn)。初步布線結(jié)果會(huì)受到障礙物B設(shè)備結(jié)點(diǎn)的阻礙，造成信息理解歧義。如圖4(b)所示。兩設(shè)備結(jié)點(diǎn)位于網(wǎng)格異行異列時(shí)，如圖5(a)中的A和C結(jié)點(diǎn)。該圖實(shí)為設(shè)備結(jié)點(diǎn)A同時(shí)與設(shè)備結(jié)點(diǎn)B和設(shè)備結(jié)點(diǎn)C連接。設(shè)備結(jié)點(diǎn)B成為連接線路AC的障礙結(jié)點(diǎn)，造成BC連接的歧義假象。本方法利用三維布線的高維特性，在Z方向坐標(biāo)軸進(jìn)行布線結(jié)點(diǎn)搜索，并檢驗(yàn)是否已被占用，若已被占用，則Z方向偏移值增加，如此進(jìn)行循環(huán)搜索，若空閑，則進(jìn)行布線。排障后的結(jié)果如圖4(b)和圖5(b)所示。在模擬設(shè)備之間多端口互聯(lián)時(shí)，通過(guò)在設(shè)備和線之間添加位置偏移變量來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備結(jié)點(diǎn)間多端口傳輸模式，如圖6所示。抽象工廠模式應(yīng)用本方法在實(shí)現(xiàn)上述算法思想時(shí)，大量利用了抽象工廠模式。抽象工廠模式是一種常見的軟件設(shè)計(jì)模式。該模式為一個(gè)產(chǎn)品族提供了統(tǒng)一的創(chuàng)建接口。當(dāng)需要這個(gè)產(chǎn)品族的某一系列的時(shí)候，可以從抽象工廠中選出相應(yīng)的系列創(chuàng)建一個(gè)具體的工廠類。它具有如下優(yōu)點(diǎn)1)具體產(chǎn)品從客戶代碼中被分離出來(lái)。2)容易改變產(chǎn)品的系列。3)將一系列產(chǎn)品統(tǒng)一到一起創(chuàng)建。實(shí)現(xiàn)策略如下把設(shè)備和連接線看成產(chǎn)品蔟，分別定義一個(gè)抽象基類。每個(gè)特定產(chǎn)品負(fù)責(zé)具體實(shí)現(xiàn)，包括綁定特定產(chǎn)品模型，設(shè)置相應(yīng)產(chǎn)品屬性等。然后，分別定義一個(gè)工廠創(chuàng)建類，根據(jù)上述算法計(jì)算得到的結(jié)果動(dòng)態(tài)創(chuàng)建對(duì)應(yīng)產(chǎn)品。第四步三維智能交互式顯示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程是使用實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的Cora3D虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎(原信息產(chǎn)業(yè)部重大項(xiàng)目課題)，它底層圖形API是DirectX9.0c。通過(guò)接收網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器傳送的數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)使用本方法提出的算法進(jìn)行處理，獲得實(shí)時(shí)有效數(shù)據(jù)并利用Cora3D圖形引擎進(jìn)行渲染。三維智能交互顯示包括1)三維機(jī)房模型，設(shè)備模型按照智能布局算法計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)布局和顯示；2)設(shè)備與設(shè)備間的連線通過(guò)智能布線算法計(jì)算出的結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)布線和顯示；3)當(dāng)某個(gè)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，通過(guò)三維動(dòng)畫技術(shù)，快速定位并將異常設(shè)備所處的機(jī)房的進(jìn)行實(shí)時(shí)布局布線和顯示；4)通過(guò)與故障經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的比對(duì)，分析出該設(shè)備的異常分析報(bào)告，通過(guò)各種已定義的三維效果以及文字進(jìn)行顯示，由于顯示焦點(diǎn)是設(shè)在該設(shè)備上的，所以顯示內(nèi)容很清晰，也很直觀；5)添加路徑搜索算法，通過(guò)三維空間中第一人稱視角的漫游，導(dǎo)航到目標(biāo)設(shè)備所在確切位置，其位置和路徑的表現(xiàn)都是完全根據(jù)實(shí)際環(huán)境進(jìn)行模擬。實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們?cè)赪indowsXPSP2系統(tǒng)下，對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，目前在進(jìn)行后期的美工制作和上線測(cè)試，全三位虛擬機(jī)房的實(shí)時(shí)運(yùn)行可以達(dá)到50FPS以上，測(cè)試平臺(tái)的配置如表1。全三維智能虛擬機(jī)房設(shè)計(jì)的效果圖如圖7，三維機(jī)場(chǎng)智能布局圖的設(shè)計(jì)效果如圖8；目前實(shí)現(xiàn)的全三維智能虛擬機(jī)房效果截圖如圖9，某一個(gè)機(jī)房中的設(shè)備智能布局布線效果截圖如圖10。表1測(cè)試平臺(tái)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>權(quán)利要求一種全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于其步驟如下a.全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真；b.對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理；c.基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示；d.實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線；e.在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟(a)全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真的具體方法是A)通道，機(jī)房和設(shè)備都是實(shí)時(shí)三維顯示的；B)設(shè)備間的線路也是在三維空間中進(jìn)行連接的；C)通道，機(jī)房和設(shè)備的狀態(tài)通過(guò)三維特效進(jìn)行仿真模擬。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟(b)對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理的步驟是A)為每個(gè)大型設(shè)備添加一套嵌入式系統(tǒng)，獲取設(shè)備的溫濕度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息并將數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器中；B)全三維智能虛擬機(jī)房系統(tǒng)所在的計(jì)算機(jī)客戶端獲得服務(wù)器中的各個(gè)設(shè)備的實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)，通過(guò)三維虛擬化的人機(jī)界面對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟(c)基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示的具體方法是A)為每個(gè)大型設(shè)備添加一套嵌入式系統(tǒng)，獲取設(shè)備的溫濕度信息和運(yùn)行狀態(tài)信息，建立C/S架構(gòu)的系統(tǒng)，各個(gè)設(shè)備和全三維智能虛擬機(jī)房所在的計(jì)算機(jī)都是客戶端，嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部局域網(wǎng)接入到同一個(gè)服務(wù)器，并且通過(guò)TCP/IP協(xié)議將獲得的信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在服務(wù)器端；B)各個(gè)設(shè)備端的采集系統(tǒng)定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)的采集并存儲(chǔ)到服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫(kù)中，包括環(huán)境狀態(tài)參數(shù)如溫度，濕度，運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)——斷電、短路、斷路、異常、待機(jī)和報(bào)m.θ，C)全三維智能虛擬機(jī)房所在的計(jì)算機(jī)客戶端，通過(guò)向服務(wù)器提出申請(qǐng)，獲取需要的信息包括設(shè)備的連接關(guān)系，分布信息和實(shí)時(shí)狀態(tài)信息等進(jìn)行實(shí)時(shí)布局布線，并且在設(shè)備發(fā)生異常狀態(tài)時(shí)通過(guò)三維虛擬化的形式進(jìn)行表現(xiàn)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟(d)實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線的步驟是A)讀取服務(wù)器端的設(shè)備連接信息網(wǎng)絡(luò)傳輸將設(shè)備結(jié)點(diǎn)和連接關(guān)系進(jìn)行分離，首先要為每個(gè)設(shè)備結(jié)點(diǎn)保存連接信息，讀取的信息包括設(shè)備ID號(hào)、行號(hào)、列號(hào)、輸入信號(hào)流隊(duì)列和輸出信號(hào)流隊(duì)列，設(shè)備所處的通道和機(jī)房信息；B)設(shè)備位置確定首先，定義由左至右方向作為信號(hào)流的方向；其次，為了高效和準(zhǔn)確布線，將位于同一級(jí)信號(hào)流的設(shè)備結(jié)點(diǎn)定位在網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的同一列；如果一個(gè)設(shè)備位于多條信號(hào)流鏈路，則取列號(hào)最大值，這樣可以避免回線造成布線交錯(cuò)；最后，統(tǒng)計(jì)每一列的設(shè)備結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，并根據(jù)不同數(shù)目按預(yù)定義的位置設(shè)置模式布局。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述的步驟(e)在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析的步驟是A)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，根據(jù)設(shè)備的ID，查找設(shè)備列表，然后定位到設(shè)備具體所處的機(jī)房及通道；B)通過(guò)三維交互技術(shù)，以第一人稱視角導(dǎo)航到發(fā)生異常的設(shè)備，先進(jìn)入設(shè)備所處的通道或樓層，再進(jìn)入設(shè)備所處的機(jī)房，最后查看設(shè)備的詳細(xì)信息，包括設(shè)備的狀態(tài)信息、注冊(cè)信息、管理信息以及設(shè)備在機(jī)房中的詳細(xì)位置；通過(guò)監(jiān)控設(shè)備的傳感器獲得的詳細(xì)數(shù)據(jù)，與故障數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行配比，分析出該設(shè)備發(fā)生的具體異常狀態(tài)包括延遲、短路、斷路、待機(jī)和報(bào)警；同時(shí)以文字形式給出該異常狀態(tài)對(duì)該設(shè)備的前級(jí)和后級(jí)設(shè)備的影響的分析結(jié)果，并通過(guò)三維交互的形式輔助顯示出來(lái)。全文摘要本發(fā)明涉及一種全三維智能虛擬機(jī)房的實(shí)現(xiàn)方法，屬于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，其步驟為(1)全三維系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)仿真；(2)對(duì)各類大型機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理；(3)基于C/S架構(gòu)的信號(hào)實(shí)時(shí)偵聽、傳輸與三維顯示；(4)實(shí)時(shí)的三維空間系統(tǒng)自動(dòng)布局布線；(5)在三維空間，對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，三維導(dǎo)航與智能分析。本發(fā)明將二維示意圖改成全三維實(shí)時(shí)智能布局圖后，根據(jù)服務(wù)器更新的設(shè)備連接信息，在客戶端對(duì)所有的設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)地布局和布線，不僅使得各個(gè)設(shè)備的連接關(guān)系更清晰，更直觀，而是加入了布局的概念，改善了流程圖只有連接關(guān)系的單一功能，使得每個(gè)設(shè)備都包含確切的實(shí)時(shí)位置信息，便于對(duì)異常設(shè)備進(jìn)行迅速定位，并通過(guò)在三維空間中的導(dǎo)航顯示和智能分析協(xié)助使用人員更有效地判斷問(wèn)題和解決問(wèn)題。文檔編號(hào)H04N13/00GK101820532SQ20101012673公開日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年3月17日優(yōu)先權(quán)日2010年3月17日發(fā)明者萬(wàn)旺根,余小清,徐鴻瑋,成效申請(qǐng)人:上海大學(xué)