JP2005309742A

JP2005309742A - 環境計測装置

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Publication number: JP2005309742A
Application number: JP2004125581A
Authority: JP
Inventors: Hideki Suzumura; 英記鈴村
Original assignee: Takachiho Sangyo KK
Current assignee: Takachiho Sangyo KK
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-04
Also published as: US20050236571A1

Abstract

【課題】センサ接続用に用意したコネクタに任意のセンサを接続することが可能な環境計測装置を提供する。
【解決手段】サーバラックあるいはサーバルームの環境を検出する複数の検出手段と、当該検出手段からの信号に基づいてサーバラックあるいはサーバルームの環境状態を計測する計測装置とで構成された環境計測装置であって、検出手段は、検知量を変換したアナログ電圧と、検出手段の種類を特定可能な識別信号とを計測装置に出力する。そして計測装置は、前記識別信号に基づいて、予め識別信号に対応させて記憶している電圧−物理量変換テーブルを選択し、選択した電圧−物理量変換テーブルに基づいて前記アナログ電圧に対応する物理量を出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、サーバを収容するサーバラック、サーバルームの温度、供給電源等の環境状態を計測する環境計測装置に関する。

上記した環境計測装置に関する技術が特許文献１及び特許文献２に開示されている。
特許文献１に記載のサーバ収納ボックスでは、省スペース、省力化、低発熱、セキュリティ、耐震等に配慮したサーバ収納ボックスが提案されている。そして環境監視装置（環境計測装置）には、温度センサ、湿度センサ、ファン等の種々のセンサ類が接続され、種々の環境状態が監視されている。
また、特許文献２に記載のネットワーク環境監視装置（環境計測装置）では、環境状態を監視するための基板ボードが挿抜自在なボード差込口を複数備えたネットワーク環境監視装置が提案されている。
特開２０００−０１０６６３号公報特開２００２−１３５２１８号公報

特許文献１に記載のサーバ収納ボックスに収容される環境監視装置には種々のセンサが接続され、環境監視装置にはセンサ毎に対応するインターフェース及び接続端子が設けられている。従って、例えばセンサ接続用の端子を１６個用意していたとしても、その１６個の端子に任意のセンサを自由に選択して接続することができず、温度センサは４個の端子のいずれかにしか接続することができない等の制限がある。つまり、特許文献１に記載の従来の環境監視装置では、予め使用するセンサの種類と数が決まってしまっている。
また、特許文献２に記載のネットワーク環境監視装置では、センサの種類に応じて基板ボードを差し替えるように構成しており、例えば温度センサを接続する場合には、温度センサ用の基板ボードを差すことで、センサに応じたインターフェース及び端子を備えた基板ボードに差し替えることができる。しかし当該温度センサ用の基板ボードに用意された全てのコネクタに温度センサを接続するとは限らず、一般的には空きコネクタが発生する。そして、空きコネクタに他の種類のセンサ（ファン回転数センサ、ドア施錠センサ等）の接続を所望しても、その空きコネクタの基板ボードではインターフェースが合わずに接続できない場合もある。
以上に説明したように、従来はセンサに合わせて環境監視装置内のインターフェースを用意していたため、上記の問題が発生する可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、センサ接続用に用意したコネクタに任意のセンサを接続することが可能な環境計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するための手段として、本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの環境計測装置である。
請求項１に記載の環境計測装置は、サーバラックあるいはサーバルームの環境を検出する複数の検出手段と、当該検出手段からの信号に基づいてサーバラックあるいはサーバルームの環境状態を計測する計測装置とで構成された環境計測装置であって、検出手段は、検知量を変換したアナログ電圧と、検出手段の種類を特定可能な識別信号とを計測装置に出力する。そして計測装置は、前記識別信号に基づいて、予め識別信号に対応させて記憶している電圧−物理量変換テーブルを選択し、選択した電圧−物理量変換テーブルに基づいて前記アナログ電圧に対応する物理量を出力する。

また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの環境計測装置である。
請求項２に記載の環境計測装置は、請求項１に記載の環境計測装置であって、検出手段から出力される識別信号は、計測装置に接続されるコネクタ内の複数のピンにて設定され、識別信号の出力に用いられる少なくとも１つのピンからは検出手段の種類に対応させたアナログ電圧が出力される。

請求項１に記載の環境計測装置を用いれば、センサからの検知量は全てアナログ電圧にて計測装置に入力される。そして計測装置は接続されたセンサに対応する（識別信号に対応する）電圧−物理量変換テーブルを用いて入力されたアナログ電圧を物理量（温度、回転数等）に変換する。
従来はセンサに合わせて計測装置内のインターフェースを用意していたが、本発明では計測装置のインターフェース（アナログ電圧入力に統一）に合わせてセンサの検知量をアナログ電圧に変換して計測装置に入力する。このように、センサからの入力をアナログ電圧に統一することで、センサ接続用に用意したコネクタに任意のセンサを接続することが可能となる。
これにより、空きコネクタがあっても所望するセンサを接続できない状態を回避することができる（所望センサの検知量をアナログ電圧に変換して計測装置に入力し、計測装置に所望センサの電圧−物理量変換テーブルを記憶させればよい）。
従って、センサ接続用に用意したコネクタを有効利用することができる。

請求項２に記載の環境計測装置を用いれば、識別信号による種類の数を効果的に増加させることができる。例えば識別信号の出力用に３つのピンしか使用できない場合、この３つのピンをＨｉレベルまたはＬｏｗレベルに設定すると８通りの識別信号しか構成することができない。しかしＨｉレベルまたはＬｏｗレベルの設定に２つのピンを使用し、１つのピンから例えば８通りのアナログ電圧を出力させると、３２通りの識別信号を構成することができる。
また、計測装置は請求項１に記載したようにアナログ電圧のインターフェースを備えているので、そのインターフェースを利用することができる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて説明する。本発明の環境計測装置１０は、計測装置２０と検出手段３０とで構成される。図１（Ａ）は本発明の計測装置２０の概略外観図である。
●［計測装置の外観（図１（Ａ））］
計測装置２０の幅（W）、高さ（Ｈ）、奥行き（Ｄ）はサーバラックに収容可能なサイズに収められている。
また、計測装置２０の前面にはセンサ接続用のコネクタＣＨ１〜ＣＨ８、ＣＨ９〜ＣＨ１６が設けられており、図示しないが背面にも同様にセンサ接続用のコネクタＣＨ１７〜ＣＨ２４、ＣＨ２５〜ＣＨ３２が設けられている。なお、コネクタＣＨ１〜ＣＨ３２は全て同一形状にしている（例えばＬＡＮコネクタの形状にしている）。
また、計測装置２０には、管理装置（パーソナルコンピュータ等）に接続するためのコネクタＲ１（ＬＡＮコネクタ等）、複数台の計測装置２０を相互に接続するためのコネクタＲ３及びＲ４（ＲＳ４８５を用いた通信用コネクタ等）、計測装置２０内のプログラムやデータ等を書き替えるとき等に書替えツールと接続するコネクタＲ２（ＲＳ２３２Ｃを用いた通信用コネクタ等）を備えている（図５参照）。

●［検出手段の外観（図１（Ｂ））］
検出手段３０は、検知量を出力する検知部３２と、検知量をアナログ電圧に変換した変換信号を出力する変換部３４と、検出手段の種類を特定可能な識別信号を設定する設定部（この例では変換部３４に含まれている）と、計測装置２０に接続するコネクタ部３８とで構成されている。
また、検出手段３０は、検知する環境の種類に応じて種々の検知部３２、及び変換部３４がある。例えば温度を検知する場合、検知部３２は温度に応じて抵抗値が変化するサーミスタ等であり、変換部３４は抵抗値に応じた電圧を出力する回路等で構成される。また、例えば換気ファンの回転数を検知する場合、検知部３２は回転数に応じた周期のパルスを発生する回路等であり、変換部３４はパルスの周期に応じた電圧を出力するＦ−Ｖ変換回路等で構成される。
なおコネクタ部３８は、どの検知手段も同一形状かつ同一ピン配列にしている。本実施の形態では形状はＬＡＮコネクタに統一し、ピン１〜３には計測装置２０から＋１２［Ｖ］、基準電位（ＧＮＤ）、−１２［Ｖ］を提供し、ピン５〜６は検出手段の出力電圧を、ピン４、７、８には検出手段の種類を特定可能な識別信号（以降、検出手段ＩＤと記載する）を割り付けている。

●［検出手段と計測装置の動作（図２）］
図２の例は、温度センサを備えた検出手段３０を用いて、計測装置２０が温度を計測するまでの動作を示している。
検知部３２（この例では温度センサ）は検知量に応じて特性の変化を示す（この例では温度に応じて「特性グラフＡ」に示すように抵抗値が変化する）。
そして変換部３４は特性をアナログ電圧に変換して計測装置２０に出力する（特性グラフＢ）。
計測装置２０は、予め内部の記憶装置に特性グラフＣ（各検出手段ＩＤに対応させた電圧−物理量変換テーブル）を記憶しており、入力されたアナログ電圧と特性グラフＣとに基づいて、接続された検出手段３０が検出した物理量に換算する。
なお、検出手段３０は検知量のアナログ電圧の他にも、検出手段ＩＤ（検出手段３０の種類を特定するデジタル信号、またはアナログ信号、またはデジタル信号とアナログ信号）も出力している。計測装置２０は、この検出手段ＩＤに基づいて検出手段３０を特定し、検出手段ＩＤに対応させて記憶している複数の電圧−物理量変換テーブルの中から、１つの電圧−物理量変換テーブルを選択する。

●［計測装置のブロック構成（図３）］
次に、図３を用いて計測装置２０のブロック構成について説明する。
検出手段３０が接続されるＣＨ１〜ＣＨ３２のピン１〜３には電源回路２６からの出力が接続される（この例ではピン１〜３に＋１２［Ｖ］、基準電位（ＧＮＤ）、−１２［Ｖ］が接続される）。ピン４（検出手段ＩＤにおけるアナログ電圧）は選択回路Ｓ２に接続され、ピン７、８（検出手段ＩＤにおけるデジタル値（ＯＮまたはＯＦＦ））は選択回路Ｓ３に接続される。なお本実施の形態では、検出手段ＩＤについては図４の「識別信号」に示すように、ピン４のアナログ電圧とピン７、８のデジタル値との組み合わせで各検出手段ＩＤが決定する。
ピン５、６（検知量に基づいて変換したアナログ電圧）は、それぞれアンプＡ１〜Ａ３２を介して選択回路Ｓ１に入力される。選択回路Ｓ１と選択回路Ｓ２の出力は選択回路Ｓ４に入力される。
ＣＰＵ２２は、選択信号ＣＳ１２にて選択回路Ｓ１及び選択回路Ｓ２の出力をＣＨ１〜ＣＨ３２の任意の１つに選択することができる。またＣＰＵ２２は、選択信号ＣＳ４にて選択回路Ｓ４の出力を、選択回路Ｓ１または選択回路Ｓ２のどちらかを選択することができる。選択回路Ｓ４の出力はＡ／Ｄ変換回路２５に入力され、Ａ／Ｄ変換回路２５は変換結果をＣＰＵ２２に出力する。
またＣＰＵ２２は、選択信号ＣＳ３にて選択回路Ｓ３の出力をＣＨ１〜ＣＨ３２の任意の１つに選択することができる。

ＣＰＵ２２にはRandom Access Memory（ＲＡＭ２３）、Read Only Memory（ＲＯＭ２４）が接続され、ＣＰＵ２２はＲＯＭ２４に記憶されたプログラム及びデータ（電圧−物理量変換テーブル等）を用いて種々の処理を実行する。なお、ＲＯＭ２４はＥＥＰＲＯＭ、ＦｌａｓｈＲＯＭ等の電気的に書替え可能なＲＯＭで構成しておくと、プログラム及びデータを適宜変更することができるので好ましい（センサの追加または変更に応じて書替えが必要になる場合があるため）。
また、ＣＰＵ２２は外部機器と通信を行うための種々のインターフェース及びコネクタを用意している。ＣＰＵ２２は変換回路ＩＦ３、ＩＦ４（例えばＲＳ４８５を用いた通信信号に変換する回路）、及び変換回路ＩＦ３４（例えばＲＳ４８５からＲＳ２３２Ｃに変換する回路）、及び変換回路ＩＦ２（例えばＲＳ２３２Ｃを用いた通信信号に変換する回路）、及び変換回路ＩＦ１（例えばＲＳ２３２ＣからＬＡＮに変換する回路）を備えている。そしてコネクタＲ１（この例ではＬＡＮコネクタ）、コネクタＲ２（この例ではＲＳ２３２Ｃ用コネクタ）、コネクタＲ３、Ｒ４（この例ではＲＳ４８５用コネクタ）から種々の通信を行うことができる。
ＬＥＤは変換回路ＩＦ１の状態に応じて点灯、消灯、点滅等の動作を行い、シャットダウンスイッチＳｓｗは変換回路ＩＦ１に接続されている。

例えばＣＨ１に温度センサ（検出手段ＩＤ：２、図４参照）を備えた検出手段３０を接続した場合における、ＣＰＵ２２がＣＨ１に接続した検出手段３０が検知した物理量を計測する手順の例について説明する。
まずＣＰＵ２２は所定時間毎（３０［ｍｓ］毎等）に、ＣＨ１からの識別信号（検出手段ＩＤに対応した信号）を取り込み、検出手段３０の種類を特定する。例えばＣＰＵ２２は、ＣＨ１〜ＣＨ３２に接続された検出手段３０の出力信号（検出手段ＩＤ及び検知量に基づいたアナログ電圧）を、３０［ｍｓ］毎に順次取り込むことで、１［ｓｅｃ］程度で一通りの検出結果を得ることができる。

ＣＰＵ２２は、選択信号ＣＳ１２、ＣＳ３からＣＨ１に対応した信号を出力し、選択信号ＣＳ４から選択回路Ｓ２側を選択する信号を出力する。すると選択回路Ｓ２ではＣＨ１のピン４のアナログ電圧が選択され、選択回路Ｓ４では選択回路Ｓ２のアナログ電圧が選択される。従ってＡ／Ｄ変換回路２５にはＣＨ１のピン４のアナログ電圧が入力される。この場合Ａ／Ｄ変換回路２５は０［Ｖ］に対応するデジタル値をＣＰＵ２２に出力する（図４の検出手段ＩＤ：２、温度センサを参照）。
また、選択回路Ｓ３ではＣＨ１のピン７、８のデジタル入力が選択され、ＣＰＵ２２にはＣＨ１のピン７、８のデジタル値が入力される。この場合、選択回路Ｓ３からＣＰＵ２２にはピン７、８がＯＦＦ、ＯＮの状態で入力される（図４の検出手段ＩＤ：２、温度センサを参照）。
ＣＰＵ２２は、ピン４が０［Ｖ］、ピン８がＯＮ、ピン７がＯＦＦであると判定し、図４に従い、ＣＨ１には「検出手段ＩＤ：２の温度センサ」が接続されていることを認識する。

次に、ＣＰＵ２２は選択信号ＣＳ１２からＣＨ１に対応した信号を出力した状態にて、選択信号ＣＳ４から選択回路Ｓ１側を選択する信号に切替える。すると選択回路Ｓ４の出力には選択回路Ｓ１のアナログ電圧が選択される。従ってＡ／Ｄ変換回路２５にはＣＨ１のピン５、６のアナログ電圧が入力される。この場合、Ａ／Ｄ変換回路２５はＣＨ１に接続された検出手段３０が検知量に基づいて出力するアナログ電圧をデジタル値に変換してＣＰＵ２２に出力する。
ＣＰＵ２２は、Ａ／Ｄ変換回路２５から入力されたデジタル値と、先に認識した検出手段ＩＤに対応させて選択した電圧−物理量変換テーブル（図２における特性グラフＣ）とに基づいて、例えばＣＨ１に接続された検出手段３０の計測結果は温度であり、計測値は４０［℃］である、と判定することができる。
更にＣＰＵ２２は、判定した結果を定期的にコネクタＲ１等から外部機器に送信したり、異常（例えば６０［℃］以上）と判定した場合は警報手段Ｋ（ブザー、ランプ等）から警報を出力するようにすることもできる。
また、スイッチＩｓｗは複数の計測装置２０を接続する場合に、各計測装置２０を識別するための装置ＩＤを設定するスイッチである。なお、計測装置２０の複数接続については後述する。

●［検出手段の種類を特定する検出手段ＩＤ（識別信号）の例（図４）］
次に、図４を用いて検出手段の種類を特定する検出手段ＩＤの例について説明する。本実施の形態の説明では、コネクタＣＨ１〜ＣＨ３２にＬＡＮコネクタ（８ピン）を使用しており、センサ信号、電源等に必要なピンを除くと、検出手段ＩＤとして使用可能なピンが３本（ピン４、７、８）である。この３本をＯＮ（Ｈｉレベル）またはＯＦＦ（Ｌｏｗレベル）のデジタル値として使用すると８通り（２＊２＊２＝８）の検出手段ＩＤを構成することができる。しかし図４に示す例ではピン４をアナログ電圧、ピン７、８をデジタル値としており、例えばピン４から８通りのアナログ電圧を出力可能に設定し、ピン７、８をＯＮまたはＯＦＦのデジタル値に設定すれば、３２通り（８＊２＊２＝３２）の検出手段ＩＤを構成することができる。
また、本実施の形態では、ピン４のアナログ電圧の判定には誤差を考慮した幅を持たせている。例えば１［Ｖ］設定の判定では、０．８〜１．２［Ｖ］の場合を１［Ｖ］設定と判定している。なお、例えばＯＮ（Ｈｉレベル）に設定するにはピン１（＋１２［Ｖ］）に接続し、ＯＦＦ（Ｌｏｗレベル）に設定するにはピン２（基準電位（ＧＮＤ））に接続すればよい。またアナログ電圧を設定するにはピン１とピン２の間を２個の抵抗で分圧すればよい。

また、アナログ電圧を出力するピンを２つ以上にすることもできる。例えばピン４とピン７を各々８通りのアナログ電圧を出力可能に設定し、ピン８をＯＮまたはＯＦＦのデジタル値に設定すれば、１２８通り（８＊８＊２）の検出手段ＩＤを構成することができ、３つのピンを全て８通りのアナログ電圧を出力可能に設定すれば５１２通り（８＊８＊８＝５１２）の検出手段ＩＤを構成することができる。これにより、検出手段ＩＤの設定に使用可能なピン数に制限があっても、効果的に検出手段ＩＤの数を増加させることができる。また、計測装置２０は既にアナログ電圧のインターフェース（検知量を変換したアナログ電圧を検出するＡ／Ｄ変換回路２５）を備えているので、このインターフェースを利用すればよい。
なお、本実施の形態ではピン４をアナログ電圧としたが、ピン４をデジタル値と使用してもよい（この場合、検出手段ＩＤは８通りになる）。なお、ピン４、７、８をデジタル値として使用した場合、図３のブロック図において、選択回路Ｓ２及びＳ４を省略し、選択回路Ｓ３にピン４を新たに入力するブロック構成となり、回路がやや簡素化される。

●［環境計測装置を複数台接続する例（図５）］
次に、図５を用いてサーバルーム等の複数のサーバラックに対して複数台の環境計測装置１０を接続する方法の例について説明する。
図５に示すように、「行」方向及び「列」方向に環境計測装置１０を接続する。このように複数の環境計測装置１０を接続し、１０００個程度の検出手段３０を使用することができる。
計測結果は、ＬＡＮに接続された管理装置Ｓ（パーソナルコンピュータ等）にて収集することができ、管理装置Ｓにて集中管理することができる。また、各環境計測装置１０には、装置ＩＤ設定スイッチＩｓｗにて固有の装置ＩＤが設定可能である。図５の例ではＡ行ａ列の環境計測装置１０の装置ＩＤ＝００：００に設定し、以下Ａ行の装置ＩＤ＝０１：００、０２：００と順に設定している。またＢ行ａ列の環境計測装置１０の装置ＩＤ＝００：０１に設定し、以下Ｂ行の装置ＩＤ＝０１：０１、０２：０１と順に設定している。同様にＣ行では装置ＩＤ＝００：０２、０１：０２、０２：０２と順に設定している。

管理装置Ｓは装置ＩＤ＝００：００の環境計測装置１０とのみ接続されており、通信回線は例えばＬＡＮにて接続される。Ａ行の環境計測装置１０は、変換回路ＩＦ３（例えばＲＳ４８５を用いた通信回路）にて「行」方向に順次接続される。また、Ｂ行以降の「列」方向には変換回路ＩＦ３にて環境計測装置１０が順次接続され、Ａ行の環境計測装置１０とＢ行の環境計測装置１０とは、それぞれ変換回路ＩＦ４（例えばＲＳ４８５を用いた通信回路）と変換回路ＩＦ３にて接続されている。なお、変換回路ＩＦ１とＩＦ３４は、本実施の形態ではＡ行ａ列の環境計測装置１０のみに搭載させている（本実施の形態では他の環境計測装置１０ではＩＦ１とＩＦ３４を使用しないため）。
上記に説明した接続により、Ａ行の各環境計測装置１０は、自身以下の「行」方向の環境計測装置１０の計測結果を収集して、収集した計測結果を装置ＩＤ＝００：００側の環境計測装置１０に送信する。そして装置ＩＤ＝００：００の環境計測装置１０は、全ての環境計測装置１０の計測結果を収集し、収集した計測結果を管理装置Ｓに送信する。
図５に示す例では、管理装置Ｓと装置ＩＤ＝００：００との間の通信をＬＡＮで行い、環境計測装置１０の間の通信を変換回路ＩＦ３及びＩＦ４による通信（この例ではＲＳ４８５による通信）で行うため、ＬＡＮの通信量を低減し、ＬＡＮ及び管理装置Ｓの負荷を低減することができる（図示していないがＬＡＮには通常、種々の機器が接続され相互に通信を行っている）。

本発明の環境計測装置（計測装置２０及び検出手段３０）は、本実施の形態で説明した外観、構成、動作、接続等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
検出手段３０における、検知部３２の外観及び特性グラフＡ、変換部３４の外観及び特性グラフＢ、計測装置２０内の特性グラフＣ（電圧−物理量変換テーブル）は、図２に示す例に限定されるものではない。また、電圧−物理量変換テーブルは、図２の特性グラフＣに示すようなグラフに限定されず、換算式や換算表等、入力された電圧を物理量に変換できるものであればよい。
本実施の形態の説明に用いた数値等は一例であり、この数値等に限定されるものではない。
センサの種類及び各センサのＩＤの設定は図４に示すものに限定されるものではない。

本発明の環境計測装置における計測装置２０及び検出手段３０の一実施の形態の概略外観図である。検出手段３０が検知量を電圧に変換して出力し、計測装置２０が入力された電圧から物理量に変換する動作を説明する図である。計測装置２０のブロック構成を説明する図である。検出手段３０を識別する検出手段ＩＤの割付けの例を説明する図である。複数台の計測装置２０を接続する例を説明する図である。

符号の説明

１０環境計測装置
２０計測装置
３０検出手段
３２検知部
３４変換部
３８コネクタ部
ＣＨ１〜ＣＨ３２コネクタ
Ｓ管理装置

Claims

サーバラックあるいはサーバルームの環境を検出する複数の検出手段と、
当該検出手段からの信号に基づいてサーバラックあるいはサーバルームの環境状態を計測する計測装置とで構成された環境計測装置であって、
検出手段は、検知量を変換したアナログ電圧と、検出手段の種類を特定可能な識別信号とを計測装置に出力し、
計測装置は、前記識別信号に基づいて、予め識別信号に対応させて記憶している電圧−物理量変換テーブルを選択し、選択した電圧−物理量変換テーブルに基づいて前記アナログ電圧に対応する物理量を出力する、
ことを特徴とする環境計測装置。
請求項１に記載の環境計測装置であって、
検出手段から出力される識別信号は、計測装置に接続されるコネクタ内の複数のピンにて設定され、識別信号の出力に用いられる少なくとも１つのピンからは検出手段の種類に対応させたアナログ電圧が出力される、
ことを特徴とする環境計測装置。