数据中心机房智能巡检机器人的设计探究,本文是数据中心毕业论文提纲范文与巡检和机器人和设计探究类毕业论文提纲范文.
数据中心论文参考文献：
中国工商银行数据中心（上海） 张正培 陈庆 陆君杰 金斌
数据中心机房巡检是数据中心日常运维工作之一,通过对各类生产设备状态的巡查和检视,能够第一时间发现故障或故障隐患,并及时加以维修和防范,确保生产的安全和稳定.在实际操作过程中,机房巡检往往通过人工巡检的方式进行,巡检周期1~3 次/ 天.人工巡检存在如下弊端：巡检周期长且存在长时间的间断期；存在漏看、错看的可能；增加巡检频次或精细度会带来更高的人力成本.
随着互联网时代数据的爆炸性增长,数据中心机房的设备数量急剧上升,机房巡检的工作量大大增加.在这种形势下,用智能巡检机器人代工巡检能够进一步提升运维工作的安全和稳定,是未来发展的趋势.目前业内智能巡检机器人应用领域比较少,在国内,仅仅在变电站、高压输电线路等的巡检上有所应用,针对数据中心机房的应用仍然是空白.化、专门化的数据中心机房智能巡检机器人设计和应用有其独到性和实用性.
本文设计了一种数据中心智能巡检机器人的系统,结合目前成熟的图像识别技术、传感器技术、无线通信技术等,对数据中心机房进行定时巡检,识别、存储各种生产设备的位置、运行状态并且做出初步处理,定时收集温度、湿度、洁净度、气流速度等机房环境数据,用于分析机房的环境情况分布,以及统计机柜使用率等指标,形成设备、机房整体运行状态综合评价,为数据中心运维提供及时有效的数据,实现机房的无人化和智能化管理.
一、智能巡检机器人总结构
数据中心机房智能巡检机器人完成的功能包括行走、收集机房内告警、收集机房内环境数据、数据传输以及充电续航.为满足以上基本功能,笔者共设计9 个模块予以实现：路径导航模块001、环境采集模块002、机柜及设备状态采集模块003、数据存储模块004、告警处理模块005、数据统计模块006、输出控制模块007、巡检机器人充电模块008 以及巡检计划控制模块009（如图1 所示,左侧为各个模块关系图,右侧为各个模块在巡检机器人中的位置图）.
各模块功能见表1.九个模块分成三条线路：行走、采集—存储—处理—输出、充电续航.巡检计划模块用来安排三条线路在时序上的先后关系.各模块构成了一个有机的整体.
二、各模块功能具体介绍
1. 路径导航模块001
该模块用于引导巡检机器人按照指定的路线行进,包括前置摄像模块101、路径导航存储模块102、机器人路径识别模块103、机器人行进控制模块104（如图2所示）.导航标识为机房中事先布置好的有色条形导航线,用于为机器人的行进提供路线指引.各子模块功能见表2.
2. 环境采集模块002
该模块主要完成巡检机器人周围机房“四度”（温度、湿度、洁净度和气流速度）的采集,包括采集计数模块201,温度采集模块202、湿度采集模块203、洁净度采集模块204、气流速度检测模块205 和数据存储模块206（如图3 所示）.各子模块的功能见表3.
根据机房环境各个传感器的测量特性不同,需要对各个采集过程的周期予以分别处理.采集计数模块201在每次巡检开始时计数值初始化为零,在每次机器人改变状态（停止或者启动）时计数值加1,当计数值为奇数时（即机器人停下来）激活温度采集器和湿度传感器,实施采集；在计数值为偶数时（即机器人处于行进状态）停止采集.由于洁净度和气流速度采集耗时较长,因此可人为设定计数值为kn+1（k 为常值,可根据实际需求初始设定为2,3,……后续可调整）次时启动采集.这样处理能够人为增大采集周期并且实现周期可调.
3. 机柜及设备状态采集模块003
该模块主要完成机柜定位、机柜使用情况采集与机柜中设备识别和状态采集工作,包括定位识别模块301,采集模块302、信息识别模块303 和机柜及设备数据存储模块304（如图4 所示）.各子模块的功能见表4.
在实际中,机柜往往安装有机柜门,会遮挡机柜内设备的告警灯,影响机器人识别.使用中,通过安装导光条,将各个机器的报警灯引导至机柜门上,按照机柜内的机器上下顺序排布导光条的上下显示顺序,形成每个机柜上的定位标识区域,供机器人拍摄.
4. 数据存储模块004
该模块主要用于模块002、模块003 中数据的集中存储与导出,包含总控模块401、数据导入模块402、数据存储模块403、数据导出模块404（如图5 所示）.
各子模块的功能见表5.
5. 告警处理模块005
该模块主要完成告警信息的甄别和级别确认.告警信息分为两种：环境告警以及生产机器告警.该模块包括数据提取模块501、设备告警处理模块502、告警白名单存储模块503、环境告警处理模块504、环境阈值存储模块505、告警定级模块506 和格式化输出模块507（如图6 所示）.各子模块的功能见表6.
一般情况下设备告警灯颜色有很多种,按照告警灯颜色的不同,一般按照如下准则来判别：红——特别紧急；黄——一般紧急；绿、蓝、黑——无告警.
若是环境告警,只要超出阈值,即视为告警信号,根据超出阈值的程度,分为以下几种：超出30% 以上——特别紧急；超出0%~30%——一般紧急；未超出——无告警.
6. 数据统计模块006
该模块用于统计机器人采集的各类数据,包括数据提取模块601、指标统计模块602 和格式化输出模块603（如图7 所示）.各子模块的功能见表7.
根据机器人在机柜门上拍摄到的导光条排布情况,与机器人内存储的各机柜内设备信息列表进行对比,得出各个机柜内设备存续情形（存在或者不存在）,依据存在的设备以每个设备所占的U 数为权值核算出值.
7. 输出控制模块007
该模块通过无线通信方法,将数据从机器人发送到机房中指定的无线接收端,然后通过无线接收端通过机房内外间有线通信网络发送到机房区域以外.该模块包括输出数据提取模块701、无线发送模块702、无线接收模块703（如图8 所示）.各子模块的功能见表8.
8. 巡检机器人充电模块008
该模块用于巡检机器人充电续航,分为充电桩接口模块801、电池组模块802、在机房指定位置固定安装配备的充电桩模块803.充电桩接口模块801 与充电桩模块803 配合使用,在巡检机器人运行到充电位后给机器人充电确保巡检机器人能够持续运作（如图9所示）.
9. 巡检计划控制模块009
该模块用于制定和调整巡检机器人的巡检计划.在整个巡检时间轴中,巡检机器人存在三种状态：巡检、待命和充电状态.巡检和待命交替进行,在进行若干次巡检—待命—巡检运作后,需要进入充电状态确保巡检机器人有足够电量保障续航.另外,处于待命和充电状态时可以进行人机交互.执行流程如图10 所示.
三、设计核心点和特点
1. 设计核心点
（1）机房巡检的路径选择,不采用路径规划而是采用指定路径来简化设计,这是因为机房的环境为已知而且短期变动不大,制定路径巡检能够减少机器人巡检的时间消耗,降低成本.
（2）考虑到机柜门会影响到机器人对于机柜内报警信息的识别,同时为了方便统计,在机柜门上安装了导光条供巡检机器人识别.
（3）在数据传输方面,由于机房内一般设计为信号屏蔽,机房内的无线信号不能发送到机房外,因此在机房内采用无线传输,机房内外间通过数据中心内部网络传输,无线转有线的方式能够在保障数据传输可靠的同时不影响机器人的运行.
（4）考虑到各个传感器采样特性的不同,如洁净度的检测较温湿度需要较长的时间,巡检中各个传感器的采样周期设置为可调节,这样区别处理能够为数据采集预留足够的时间,确保采样数据的精确性.
（5）巡检机器人添加巡检计划控制,把巡检中的各个阶段按照时序关系结合在一起,加强了对巡检过程的把控.
2. 设计特点
（1）用途的专一性：本文设计的智能巡检机器人专门针对数据中心机房这一应用场景,填补了业界的空白.
（2）功能的实用性：本文设计的智能巡检机器人实现的功能是按照数据中心机房的实际需求选择的,其中机柜中设备告警监测及处理为机房IT 设备告警信息的及时处理提供保障,是巡检的首要目的；机房环境四项主要指标（温度、湿度、洁净度、气流速度）的监控确保机房环境安全可控；机房机柜使用率指标用于反映机房使用饱和度情况.
（3）设计的可实现性：本文设计的各个模块所采用的技术均以成熟的技术为依托；核心功能所选取的方案都根据机房实际情况确定,能够较好地运用于数据中心机房生产环境.
本文提出了一种数据中心机房智能巡检机器人的系统设计方法,通过整合机房巡检的各种需求,判断设备状态和机柜使用情况,实时掌握设备的运行状况,第一时间处理故障告警信息；通过统计机房各类数据,为智能运维提供多样化的源数据和指标.智能巡检机器人的使用能够大大节约人力成本,消除人工巡检带来的误差,是智能化运维的有益尝试.由于目前市场上尚没有类似的产品,智能巡检机器人各个模块的协调工作还需要进一步研究,其使用效果也还需要后续的实践来验证.
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