一种机房IT设备故障机柜U位定位系统及方法与流程

本发明涉及数据中心运维管理技术领域，具体涉及一种机房it设备故障机柜u位定位系统及方法。

背景技术：

随着云计算、大数据的发展，数据中心规模越来越大，机房it设备越来越多，为了掌握大量it设备的整体健康状况，对故障设备及时进行维护和替换，保障设备的正常运行，对能及时检测并定位it设备故障尤为重要。

传统方法是通过人工巡检机房里每个机柜每台it设备的故障灯，从而靠肉眼识别故障灯所处在机柜的哪个u位，运维人员需要定期巡检和反馈，工作量大，非常耗费时间和人力，如果人为因素未能及时记录故障信息，容易漏检或错检，同时没有对每次巡检结果进行存档。由于上述原因，近年来，有一种采用带升降机械臂的机房巡检移动设备替代人工巡检，通过机械臂上安装的摄像头从下往上逐排扫描拍摄机柜中的设备，然后使用图像处理技术来检测图像中的故障灯，这样同样可以实现检测和定位it设备故障。但是机械臂成本高、操作复杂，一个机柜需要对机械臂设置多个高度来逐个对设备拍照，配置工作量大、操作复杂，同时移动设备在机柜前停留时间较长、巡检效率低。

技术实现要素：

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种机房it设备故障机柜u位定位系统，本发明还提供了一种基于所述机房it设备故障机柜u位定位系统的方法。

本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：

一种机房it设备故障机柜u位定位系统，包括巡检控制模块、图像处理模块、故障灯u位计算模块以及至少一个机器人，所述巡检控制模块用于对机器人进行巡检任务调度、控制机器人采集机柜图像以及将采集的机柜图像传输给图像处理模块，所述图像处理模块用于检测机柜图像中故障灯的位置并反馈给巡检控制模块，所述巡检控制模块还用于将故障灯的位置坐标信息传输给故障灯u位计算模块，所述故障灯u位计算模块用于计算故障灯所在机柜的u位信息并将故障灯所在机柜的u位信息反馈给巡检控制模块。

进一步地，所述巡检控制模块内至少设有巡检任务调度模块和机器人路径规划模块。

进一步地，每个机器人上设有：

导航模块，用于实现机器人的导航；

测距装置，用于测量机器人与待测机柜之间的距离；

至少一列摄像头，每一列摄像头自下而上等间距设有若干个，用于对待测机柜进行拍摄；以及，

工控机，用于接收巡检控制模块的巡检任务调度指令和采集图像指令，控制摄像头进行拍摄以及将摄像头拍摄的机柜图像反馈给巡检控制模块。

进一步地，摄像头设有两列，该两列摄像头背对且对称设置。

本发明还提供了一种基于上述所述的机房it设备故障机柜u位定位系统的u位定位方法，包括如下步骤：

s1、机器人移动至待测机柜的前方；

s2、机器人测量机器人与待测机柜之间的距离；

s3、机器人上的摄像头对待测机柜进行拍摄，获得待测机柜的图像；

s4、判断拍摄的机柜图像中是否有故障灯亮起，若有，检测故障灯的位置并执行下一步；

s5、计算故障灯所在机柜的u位。

进一步地，步骤s1具体包括：机器人通过内部导航模块导航至待测机柜的正前方，并使得其中一列摄像头正对待测机柜。

进一步地，步骤s2具体包括：机器人通过安装于机器人上的测距装置测量测距装置与待测机柜的柜门之间的距离，记为d1。

进一步地，步骤s4具体包括：通过图像处理模块检测机柜图像中故障灯的位置，并具体到故障灯在机柜图像中的垂直方向像素，将故障灯在机柜图像中的垂直方向像素记为yp。

进一步地，步骤s5具体包括：

s51、设摄像头安装位置与地面之间的高度为hf，摄像头安装偏移角度为β，摄像头垂直方向的广角和分辨率参数分别为α和pt，

s52、根据测距装置与摄像头之间的横向距离d2，以及机柜中it设备与机柜柜门的距离d3，计算出摄像头与it设备之间的横向距离d：

d＝d1-d2+d3

s53、根据图像坐标与空间坐标转换算法，计算故障灯离地面的高度：

根据摄像头安装偏移夹角β和摄像头与it设备之间的横向距离d，计算出摄像头与图像中心点的横向距离d4：

d4＝d·cosβ

求出摄像头与图像中心点的连线与故障灯位置的夹角α1：

α1＝arctan(tan(α/2)·(pt/2-yp)/(pt/2))

根据摄像头与图像中心点的连线与故障灯位置的夹角α1以及摄像头偏移角β，得出故障灯与摄像头水平方向的夹角α2：

α2＝α1+β

根据三角正切函数从而计算出故障灯与摄像头之间的水平物理高度h1：

h1＝d·tanα2

再加上摄像头安装高度hf，计算出故障灯离地面高度h：

h＝h1+hf

综上得出：

h＝(d1-d2+d3)·tan(arctan(tan(α/2)·(pt/2-yp)/(pt/2))+β)+hf

s54、根据故障灯离地面高度h、机柜底座高度hr以及每1u的高度hu，计算出故障灯所在u位：

n＝(h-hr)/hu。

进一步地，当摄像头的中心点偏移朝上，设偏移角β为正数；当摄像头的中心点偏移朝下，设偏移角β为负数；当摄像头的中心点不偏移，则偏移角β为零。

本发明的有益效果是：

1、可以实现对it设备故障的检测和u位快速定位，降低故障定位所花费的时间，提高数据中心it设备故障定位效率。

2、与带机械臂的巡检机器人相比，故障定位效率可以提高5倍以上。

3、与带机械臂的巡检机器人相比，可以节省30％以上成本。

4、无需调整摄像头的拍摄高度，配置简单，实施方便。

5、减少摄像头拍摄照片的数量，同时降低了计算配置资源，提高机器人巡检效率。

6、同一个机器人不仅可以实现故障u位定位，还可以实现日常巡检等功能，减轻运维人员故障定位巡检压力。

附图说明

图1为本发明的机房it设备故障机柜u位定位系统的原理图。

图2为本发明的机柜及机器人的结构示意图。

图3为本发明的机器人采集其中一个故障灯时的结构示意图。

图4为本发明的机房it设备故障机柜u位定位系统的u位定位方法的流程示意图。

图中，1、地面；2、待测机柜；3、机器人；4、测距装置；5、摄像头；6、故障灯；7、1u高度；8、机柜底座。

具体实施方式

为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。

实施例1、

如图1所示，本实施例所述的一种机房it设备故障机柜u位定位系统，包括巡检控制模块、图像处理模块、故障灯u位计算模块以及至少一个机器人，所述巡检控制模块用于对机器人进行巡检任务调度、控制机器人采集机柜图像以及将采集的机柜图像传输给图像处理模块，所述图像处理模块用于检测机柜图像中故障灯的位置并反馈给巡检控制模块，所述巡检控制模块还用于将故障灯的位置坐标信息传输给故障灯u位计算模块，所述故障灯u位计算模块用于计算故障灯所在机柜的u位信息并将故障灯所在机柜的u位信息反馈给巡检控制模块。

本实施例中，所述巡检控制模块内至少设有巡检任务调度模块和机器人路径规划模块，所述巡检任务调度模块用于对机器人进行巡检任务调度，所述机器人路径规划模块用于对机器人的路径进行规划。

本实施例中，如图2所示，每个机器人3上设有：

导航模块，用于实现机器人的导航；

测距装置4，用于测量机器人与待测机柜2之间的距离；

至少一列摄像头5，每一列摄像头自下而上等间距设有若干个，用于对待测机柜2进行拍摄；以及，

工控机，用于接收巡检控制模块的巡检任务调度指令和采集图像指令，控制摄像头进行拍摄以及将摄像头拍摄的机柜图像反馈给巡检控制模块。

其中，所述巡检任务调度模块和机器人路径规划模块均与工控机的信号输入端通信连接，导航模块、测距装置4和摄像头5均与工控机的信号输出端连接。

作为一种优选的方案，摄像头5设有两列，该两列摄像头背对且对称设置，因为一般情况下，机房的机柜都是一列一列的面对面放置，当机器人3移动至两列待测机柜2之间时，两列摄像头5分别正对一列机柜同时进行拍摄，大大节约了时间，提高了机器人巡检的效率。

本实施例中，每列摄像头中每相邻两个摄像头5在待测机柜高度方向上的拍摄区域恰好无缝连接或存在重叠区域，优选每相邻两个摄像头5在待测机柜高度方向上的拍摄区域存在重叠区域，这样可以确保待测机柜完全被拍摄到，进一步优选，所述重叠区域的高度为每个摄像头5在待测机柜高度方向上拍摄区域总高度的至少1％。

实施例2、

本实施例提供了一种基于实施例1所述的机房it设备故障机柜u位定位系统的u位定位方法，如图3和4所示，包括如下步骤：

s1、机器人移动至待测机柜的前方：

具体是，机器人3通过内部导航模块导航至待测机柜2的正前方，并使得其中一列摄像头5正对待测机柜2。

s2、机器人测量机器人与待测机柜2之间的距离：

具体是，机器人3通过安装于机器人上的测距装置4测量测距装置4与待测机柜2的柜门之间的距离，记为d1。

s3、机器人上的摄像头对待测机柜进行拍摄，获得待测机柜的图像：

具体是，机器人上的摄像头5同时对待测机柜进行拍摄，获得待测机柜的图像，保证每相邻两个摄像头5在待测机柜高度方向上的拍摄区域存在重叠区域。

s4、判断拍摄的机柜图像中是否有故障灯亮起，若有，检测故障灯6的位置并执行下一步：

具体是，通过图像处理模块检测机柜图像中故障灯的位置，并具体到故障灯在机柜图像中的垂直方向像素，将故障灯在机柜图像中的垂直方向像素记为yp。

s5、计算故障灯所在机柜的u位：

由于摄像头安装工艺存在偏差，会导致摄像头5不能完全平行于机柜，直接导致图像像素与实际距离为非线性关系，设摄像头安装偏移角度为β(即，摄像头中心线与水平线的夹角)，当摄像头5中心点偏移朝上，设偏移角β为正数，当摄像头的中心点偏移朝下，设偏移角β为负数，当摄像头的中心点不偏移，则偏移角β为零。

本实施例以偏移角β为正数且检测的故障灯像素在某一个摄像头5拍摄的图像的上半部分为例进行说明，如图3所示，具体包括如下：

s51、设摄像头安装位置与地面之间的高度为hf，摄像头安装偏移角度为β，摄像头垂直方向的广角和分辨率参数分别为α和pt。

s52、根据测距装置与摄像头之间的横向距离d2，以及机柜中it设备与机柜柜门的距离d3，计算出摄像头与it设备之间的横向距离d：

d＝d1-d2+d3

s53、根据图像坐标与空间坐标转换算法，计算故障灯离地面的高度：

根据摄像头安装偏移夹角β和摄像头与it设备之间的横向距离d，计算出摄像头与图像中心点的横向距离d4：

d4＝d·cosβ

求出摄像头与图像中心点的连线与故障灯位置的夹角α1：

α1＝arctan(tan(α/2)·(pt/2-yp)/(pt/2))

根据摄像头与图像中心点的连线与故障灯位置的夹角α1以及摄像头偏移角β，得出故障灯与摄像头水平方向的夹角α2：

α2＝α1+β

根据三角正切函数从而计算出故障灯与摄像头之间的水平物理高度h1：

h1＝d·tanα2

再加上摄像头安装高度hf，计算出故障灯离地面高度h：

h＝h1+hf

综上得出：

h＝(d1-d2+d3)·tan(arctan(tan(α/2)·(pt/2-yp)/(pt/2))+β)+hf

s54、根据故障灯离地面高度h、机柜底座高度hr以及每1u的高度hu，计算出故障灯所在u位：

n＝(h-hr)/hu。

依照上述步骤，依次对每个机柜进行重复操作，能够快速定位设备故障所在的u位，提高巡检效率。

以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述做出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。