JP2010154403A - 遠隔監視制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】処理速度の低下がなく、監視ユニットの接続ポートに無駄が生じない遠隔監視制御システムを提供する。
【解決手段】入力ユニット１６と出力ユニット１７とを監視ユニット１１に接続し、監視サーバ１０により監視及び制御を行う。監視ユニット１１はこれらユニットが接続される多数の汎用ポート１４と、入力ユニット１６からの電文に監視ユニット１１のＩＰアドレスとポート番号情報を付加すると共に、監視サーバ１０からの電文に含まれるポート番号情報に示された出力ユニット１７に制御情報を含む電文を送信する各汎用ポート共通の通信モジュール１５とＬＡＮ端子２とを備える。入力ユニット１６は入力機器からの信号を電文に変換して通信モジュール１５に送信するインターフェースを備え、出力ユニット１７は通信モジュール１５から受信した電文を制御信号に変換して接続された出力機器に出力するインターフェースを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、工場設備やデータセンター等の電力や温度等をインターネットに代表されるネットワークを介して監視及び制御する遠隔監視制御システムに関するものである。

工場設備やデータセンター等においては、多数の計測ポイントで温度を計測及び記録することで省エネルギーの意識を高めるとともに、炭酸ガス削減量を計測する需要がある。またデータセンター等では多数の設備を少人数で管理する場合が多く、単に温度や電力を計測するだけではなく、例えば温度の異常上昇等が計測された場合には、対応する機器を自動的に制御し、空調制御、滞留熱のファンによる放出、ブザーやランプ等の警報器の作動等を行わせることが望まれている。このため特許文献１に示すように、ネットワークを介して監視装置と計測器（特許文献１では電力モニタ）とを接続した遠隔監視制御システムが提案されている。

このような遠隔監視制御システムにおいては、ネットワーク上の監視サーバに計測データを送信したり、監視サーバから制御信号を受信したりする必要があり、これらは全て電文（デジタル型式の通信文）の形式で行われる。しかし遠隔監視制御システムに接続される機器には、ランプやブザーのような接点出力ユニット、ドアスイッチのような接点入力ユニットのほか、温度センサ、電流センサ等のアナログ計測ユニットが含まれている。このためデジタル出力、デジタル入力、アナログ入力のそれぞれについて異なるインターフェースが必要となる。

そこで従来は図１に示すように、監視ユニット１にデジタル出力ポート２、デジタル入力ポート３、アナログ入力ポート４を設け、上記した３種類の入力機器や出力機器を接続可能とするとともに、各ポートと通信モジュール５との間にそれぞれインターフェース６、７、８を設け、センサ等で計測された計測信号を電文に変換する作業を行わせていた。
特開２００４−７２８６５号公報

しかし各インターフェースは、対応するポートに接続される全ての機器に対応するものとしなければならず、またデジタル出力ポート２のインターフェース６は接続された機器の制御も行う必要がある。このためにインターフェースが複雑化し、処理速度が低下するという問題があった。この処理速度の低下によって大規模ネットワークの構築が困難となっていた。また新しい機器を接続しようとしても、既存のインターフェースでは対応することが困難となることがあった。さらに接続する機器の種類に偏りがあり、例えば温度センサの数が多くアナログ入力ポート４が満杯になった場合には、他のポートに空きがあっても別の監視ユニットを用意しなければならないという問題もあった。

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、処理速度の低下をなくして大規模ネットワークの構築を可能とし、新規な機器にも対応が容易であり、監視ユニットの接続ポートに無駄が生じない遠隔監視制御システムを提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、入力機器が接続された入力ユニットと、出力機器が接続された出力ユニットとを監視ユニットに接続し、ネットワーク上に配置された監視サーバにより、監視ユニットを通じて監視及び制御を行う遠隔監視制御システムであって、監視ユニットは入力ユニット及び出力ユニットが接続される多数の汎用ポートと、入力ユニットからの電文に監視ユニットのＩＰアドレスとポート番号情報を付加すると共に、監視サーバからの電文に含まれるポート番号情報に示された出力ユニットに制御情報を含む電文を送信する各汎用ポート共通の通信モジュールと、監視サーバとの通信のためのＬＡＮ端子とを備え、入力ユニットはこれに接続された入力機器からの信号を電文に変換して監視ユニットの通信モジュールに送信するインターフェースを備え、出力ユニットは監視ユニットの通信モジュールから受信した電文を制御信号に変換して接続された出力機器に出力するインターフェースを備えたことを特徴とするものである。

なお監視サーバは、入力ユニットからの信号に対応して動作する出力ユニットを登録したデータベースを有することが好ましい。さらに入力機器が計測センサであり、入力ユニットは計測センサを内蔵するか、デジタル型の計測センサを外部接続可能なものであることが好ましく、また出力ユニットは出力機器を内蔵するか、デジタル型の出力機器を外部接続可能なものであることが好ましい。

本発明によれば、従来は監視ユニット内部に設けられていたインターフェースを入力ユニットと出力ユニット側に移動させ、監視ユニットは多数の汎用ポートと各汎用ポートに共通の通信モジュールのみを備えたものとした。このためにインターフェースの複雑化による処理速度の低下を防止することができ、大規模ネットワークの構築も可能となった。また新規な機器を接続する場合にも、その機器に対応できる入力ユニットまたは出力ユニットを用意すればよい。さらに監視ユニットには多数の汎用ポートを設けたので各種の機器を接続することができ、接続する機器の種類に偏りがある場合にも、接続ポートに無駄が生じないという利点がある。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。この実施形態はデータセンター内部の温度や電流、ドアスイッチなどを遠隔監視制御するシステムに関するものである。データセンターはサーバを収納した多数のラックを室内に配置しており、その温度や電流、ラックの開錠等を監視するための多数の機器（監視用機器及び制御用機器）が多数設置されている。

図２は本発明の実施形態の説明図であり、１０はネットワーク上に配置された監視サーバ、１１はデータセンター側に配置された監視ユニットである。ここでは説明を簡略化するために２個の監視ユニットのみを図示したが、その数は増減可能であることはいうまでもない。各監視ユニット１１はそれぞれＬＡＮ端子１２を備えており、インターネット等のネットワーク１３を介して監視サーバ１０と接続されている。このため監視サーバ１０は監視対象であるデータセンターから遠隔の場所に配置することができる。

監視サーバ１０には後述するデータベースを記憶させ、またデータ登録などを行わせることができる。
なお、ネットワーク上には計測状況を確認するための監視用のモニタが接続され、温度や電流などの計測ポイントが二次元的に表示できるようになっている。データセンター内のラックの配置に対応させた表示を行えるようにしておけば、温度上昇や不正開錠などの異常が計測されたポイントを監視員が瞬時に把握できる。

各監視ユニット１１は多数の汎用ポート１４と、各汎用ポート１４に共通の通信モジュール１５とを備えている。これらの汎用ポート１４には、入力ユニット１６や出力ユニット１７が通信線により接続される。監視ユニット１１の通信モジュール１５は、汎用ポートに接続された入力ユニット１６又は出力ユニット１７と監視サーバ１０との間の通信を制御するものである。通信モジュール１５は、監視ユニット１１の各汎用ポート１４に接続された入力ユニット１６又は出力ユニット１７の固有識別番号を後述するメモリ部２２より読み取る識別番号読取部と、入力ユニット又は出力ユニットが監視ユニットの汎用ポートのどの位置に接続されたかを示すポート番号情報を記憶する記憶部を備えている。そして、汎用ポート１４に接続された入力ユニット１６から後述する計測情報を含む電文が入力された場合は、該電文に監視ユニット１１のＩＰアドレス、固有識別番号、ポート番号情報等からなるアドレス情報を付加して監視サーバ１０に送信する。また、監視サーバ１０から電文の入力があった場合、電文内に含まれているポート番号情報、固有識別番号、接続位置情報を読み取り、該ポート番号情報に対応する出力ユニットに制御情報を含む電文を送信する。

入力ユニット１６には、個別入力ユニット１８と、外部接続用のデジタル入力（ＤＩ）ユニット１９とがある。図３に示すように、個別入力ユニット１８は入力部２０とインターフェース部２１とメモリ部２２とを備えている。入力部２０はこの実施形態では入力ユニット１８に内蔵された計測センサであり、温度、湿度、電流、電力等の監視対象となる物理量が入力される。これらの物理量の計測値は通常はアナログ値であるため、インターフェース部２１がデジタル信号に変換し、メモリ部２２に記憶されている入力ユニットに固有の識別番号を付した電文（デジタル通信文）として監視ユニット１１に出力する。

なお、メモリ部は監視ユニットに接続される入力ユニット及び出力ユニットにそれぞれ設けられており、各ユニットの種類に応じた固有識別番号を記憶している。例えば、デジタル入力（ＤＩ）ユニットの固有識別番号は０１、デジタル出力（ＤＯ）ユニットの固有識別番号は０２であり、監視ユニット１１の通信モジュール１５で前記固有識別番号を読み取ることにより、汎用ポート１４に接続されているユニットの種類を認識できる仕組みとなっている。また、監視ユニット１１は通信モジュール１５にてこの電文にアドレス情報（監視ユニットのＩＰアドレスや固有識別番号及びポート番号情報等）を付加し、ＬＡＮ端子１２を経由して監視サーバ１０に送信する。なお温度センサはサーバを収納したラックの吸気部に設置されており、サーバに供給される冷却空気の温度を検出し、一定時間ごとに計測値を出力する。また電流センサは各ラック単位での電流値を計測し、一定時間ごとに計測値を出力する。

デジタル入力ユニット１９はデジタル型の計測センサを外部接続可能なものであり、図４に示すように、接点入力部２３と接点管理部２４とインターフェース部２５とメモリ部２６とを備えている。メモリ部２６は入力ユニット固有の識別番号を記憶している。このデジタル入力ユニット１９には計測結果を接点入力（オンオフ入力）するデジタル入力機器が接続され、特定の状況または入力を検出する。特定の状況または入力とは、例えばファン停止、ＵＰＳ異常、ラック扉の不正開錠などの異常信号を意味する。接点入力部２３にはドアスイッチ、ファン制御ユニット等のデジタル入力機器が接続され、接点入力部２３にはこれらのデジタル入力機器の接点信号が入力される。なおファン停止の監視装置は床下に設置されたファンやラック内に設置されたファンの故障を監視している。

接点管理部２４は接点入力部２３に入力があった接点の接続位置を検出し、オンオフが切り替わったときにその信号を接続位置情報としてインターフェース部２５に出力する。例えば、図２に示すドアスイッチがデジタル入力（ＤＩ）ユニットの接点入力部の２番目の接続位置に接続されハンドルが解錠された場合には、解錠されたことを示す（ＯＮ）情報と、ドアスイッチの接続位置を示す接続位置情報（０２）を出力する。インターフェース部２５は接続位置の情報とオンオフ情報とを含む電文を作成し、監視ユニット１１に出力する。監視ユニット１１はこの電文をＬＡＮ端子１２を経由して監視サーバ１０に送信する。

出力ユニット１７にも、個別出力ユニット２７とデジタル型の出力機器を外部接続可能なデジタル出力（ＤＯ）ユニット２８とがある。図５に示すように、個別出力ユニット２７は出力部２９とインターフェース部３０とメモリ部３１とを備えている。この個別出力ユニット２７は出力機器の制御がオン／オフ以外で行われる場合に使用されるもので、例えば回転数、冷却能力、設定温度等を制御するような場合である。この実施形態では出力部２９はファン回転数制御装置や空調機温度制御装置である。インターフェース部３０は監視サーバ１０から送られてきた電文から制御情報を取り出し、出力部２９はこの制御情報に応じた制御信号を出力してファンや空調装置などを制御し、データセンター内の熱滞留を解消する。なおメモリ部３１は個別出力ユニット２７に固有の識別番号を記憶している。

デジタル出力ユニット２８は図６に示すように、接点制御部３２とインターフェース部３３とポート管理部３４とメモリ部３５とを備えている。このデジタル出力ユニット２８には、制御を接点のオンオフによって行うデジタル出力ユニットが接続され、例えば接点のオンオフによってランプ点灯や電子錠の開閉などを行わせる。この実施形態では、デジタル出力ユニットは警報ランプ、警報ブザー、ファン、電子錠などである。警報ランプや警報ブザーは、監視対象機器が異常な状態になったときに警報を発し、監視者に通報を行う。インターフェース部３３は監視サーバ１０から送られてきた電文を制御信号に変換し、接点制御部３２は電文に含まれる接続位置情報に対応する接続部の出力ユニットの接点を開閉制御する。なおメモリ部３５はデジタル出力ユニット２８に固有の識別番号を記憶している。

上記したように、入力ユニット１６はこれに接続された入力機器からの信号を電文に変換して監視ユニット１１の通信モジュール１５に送信するインターフェースを備え、出力ユニット１７は監視ユニット１１の通信モジュール１５から受信した電文を制御信号に変換して接続された出力機器に出力するインターフェースを備える。そして監視ユニット１１の通信モジュール１５は監視サーバ１０との間で、電文の送受信を行う。

監視サーバ１０は、入力ユニット１６からの信号に対応して動作する出力ユニット１７を登録したデータベースを備えている。このデータベースには、入力ユニット１６と出力ユニット１７との対応関係が登録されており、入力ユニット１６から送信されてくる電文に含まれる計測情報に基づき、対応する出力ユニット１７に制御情報を電文で送信する。

図９は前記データベースの一例であり、データベースの各レコードは項目Ａ〜Ｐで構成されている。項目Ａ〜Ｇには入力ユニットに関する情報が登録されている。項目Ｉ〜Ｐには入力ユニットで計測された計測信号に応じて制御される出力ユニットに関する情報が登録されている。また、項目Ｈにはサーバが電文を受信した場合に、制御する電文を出力するための条件が記載されている。

入力ユニットに関する情報としては、Ａはデータベースへの登録者が任意に付与する計測機器名、Ｂは前記計測機器である入力ユニットの種類、Ｃは入力ユニットの種類に応じて付与される固有識別番号、Ｄは入力ユニットが接続されている監視ユニット名、Ｅは前記監視ユニットのＩＰアドレス、Ｆは入力ユニットが接続されている監視ユニットのポート番号情報、Ｇはデジタル入力（ＤＩ）ユニットの接続位置情報が登録されている。

出力ユニットに関する情報としては、Ｉはデータベースへの登録者が任意に付与する出力機器名、Ｊは前記出力機器である出力ユニットの種類、Ｋは出力ユニットの種類に応じて付与される固有識別番号、Ｌは出力ユニットが接続されている監視ユニット名、Ｍは前記監視ユニットのＩＰアドレス、Ｎは出力ユニットが接続されている監視ユニットのポート番号情報、Ｏはデジタル出力（ＤＯ）ユニットの接続位置情報、Ｐは出力機器に対する制御情報が登録されている。また、Ｈは監視サーバ１０が制御情報を各監視ユニットに出力するための制御条件（計測情報）である。

以下に、本発明において用いられる電文の構成を示す。図７に示す第１の例は、監視ユニット１（監視ユニットＩＰアドレス：aaa.bbb.ccc.ddd)のポート番号１（ポート番号情報：０１）に接続されたデジタル入力ユニット(固有識別番号：０１）の接点接続位置１（接続位置情報：０１）に接続されたドア検出スイッチから、ドア開放を意味するＯＮ信号が出力された場合である。この場合に対応する出力機器は警報ランプであり、この警報ランプは監視ユニット２（監視ユニットＩＰアドレス：aaa.bbb.ccc.eee)のポート番号３（ポート番号情報：０３）に接続されたデジタル出力ユニット(固有識別番号０２）の接点接続位置２（接続位置情報：０２）に接続されている。

この場合、デジタル入力ユニットのインターフェースで作成される電文は図７（ａ）に示されるとおり、接続位置情報（０１）と入力電文信号（ＯＮ）とからなる。この電文が監視ユニットの通信モジュールで受信されると図７（ｂ）に示されるあて先（監視サーバ）、監視ユニットＩＰアドレス（aaa.bbb.ccc.ddd)、ポート番号情報（０１）、固有識別番号（０１）及び送信日時が付加され、図７（ｃ）に示される電文となってネットワークを通じて監視サーバ１０に送信される。

監視サーバ１０はこの電文より入力ユニットに関する情報を抽出し、登録されているデータベースと照合する。すなわち、監視ユニットのＩＰアドレス（aaa.bbb.ccc.ddd)、ポート番号情報（０１）、固有識別番号（０１）、接続位置情報（０１）の情報を抽出し、計測信号の入力があった入力ユニットを特定する。

次に、電文に記述されている計測値を読み取る。この場合は入力電文信号（ＯＮ）であるので、制御条件Ｈを参照しこれに対応する制御対象を特定する。すなわち、監視サーバ１０は上述のようにドアが開放されたことを認識し、警報ランプを点灯するように監視ユニット２に対して応答電文を送信する。その構成は図７（ｄ）に示すとおりであり、あて先（監視ユニット２）、そのＩＰアドレス（aaa.bbb.ccc.eee)、ポート番号情報（０３）、固有識別番号（０２）、接点接続位置（０２）、出力電文信号（ＯＮ）、送信日時を含む。この電文を受信した監視ユニット２はポート番号３に接続されたデジタル出力ユニットに対して図７（ｅ）に示すような電文を送り、デジタル出力ユニットのインターフェースはその接点接続位置に接続された警報ランプに対して最下段の制御信号を出力して警報ランプを点灯させる。

次に示す第２の例は、監視ユニット１（監視ユニットＩＰアドレス：aaa.bbb.ccc.ddd)のポート番号２に接続された温度センサユニット(固有識別番号０３）が、温度が３５℃以上になったとの信号が出力された場合である。この場合に対応する出力機器はファンであり、このファンは監視ユニット２（監視ユニットＩＰアドレス：aaa.bbb.ccc.eee)のポート番号８に接続されたファン制御ユニット(固有識別番号０５）により高速回転される。

この場合、個別入力ユニットのインターフェースで作成される電文は図８（ａ）に示されるとおり、入力電文信号（３５℃）である。この電文が監視ユニットの通信モジュールで受信されると図８（ｂ）に示されるあて先（監視サーバ）、監視ユニットＩＰアドレス（aaa.bbb.ccc.ddd)、ポート番号情報（０２）、固有識別番号（０３）及び送信日時が付加され、図８（ｃ）に示される電文となってネットワークを通じて監視サーバ１０に送信される。

監視サーバ１０はこの電文により温度上昇を認識し、ファンを高速回転させるように監視ユニット２に対して応答電文を送信する。その構成は図８（ｄ）に示すとおりであり、あて先（監視ユニット２）、そのＩＰアドレス（aaa.bbb.ccc.eee)、ポート番号情報（０８）、固有識別番号（０５）、出力電文信号（高速回転）、送信日時を含む。この電文を受信した監視ユニット２はポート番号８に接続されたファン制御ユニットに対して図８（ｅ）に示すような電文を送り、そのインターフェースはファンに対して最下段の制御信号を出力して高速回転を行わせる。

以上に説明したように、本発明は従来監視ユニット内部に設けられていたインターフェースを入力ユニットと出力ユニット側に分散移動させたもので、監視ユニットのインターフェースに負荷が集中することがなくなった。このため処理速度の低下がなくなり、大規模ネットワークの構築も可能となる。また新規な機器についてもそのためのユニットを準備すれば対応が容易である。また、監視ユニットの接続ポートは汎用ポートであるから無駄が生じないなどの利点がある。

従来例の説明図である。 本発明の実施形態の説明図である。 個別入力ユニットの回路構成図である。 デジタル入力ユニットの回路構成図である。 個別出力ユニットの回路構成図である。 デジタル出力ユニットの回路構成図である。 電文の構成例の説明図である。 他の電文の構成例の説明図である。 データベースの構造を説明する図である。

符号の説明

１ 監視ユニット
２ デジタル出力ポート
３ デジタル入力ポート
４ アナログ入力ポート
５ 通信モジュール
６ インターフェース
７ インターフェース
８ インターフェース
１０ 監視サーバ
１１ 監視ユニット
１２ ＬＡＮ端子
１３ ネットワーク
１４ 汎用ポート
１５ 通信モジュール
１６ 入力ユニット
１７ 出力ユニット
１８ 個別入力ユニット
１９ デジタル入力（ＤＩ）ユニット
２０ 入力部
２１ インターフェース部
２ メモリ部
２３ 接点入力部
２４ 接点管理部
２５ インターフェース部
２６ メモリ部
２７ 個別出力ユニット
２８ デジタル出力（ＤＯ）ユニット
２９ 出力部
３０ インターフェース部
３１ メモリ部
３２ 接点制御部
３３ インターフェース部
３４ ポート管理部
３５ メモリ部

Claims (4)

1. 入力機器が接続された入力ユニットと、出力機器が接続された出力ユニットとを監視ユニットに接続し、ネットワーク上に配置された監視サーバにより、監視ユニットを通じて監視及び制御を行う遠隔監視制御システムであって、
   監視ユニットは入力ユニット及び出力ユニットが接続される多数の汎用ポートと、入力ユニットからの電文に監視ユニットのＩＰアドレスとポート番号情報を付加すると共に、監視サーバからの電文に含まれるポート番号情報に示された出力ユニットに制御情報を含む電文を送信する各汎用ポート共通の通信モジュールと、監視サーバとの通信のためのＬＡＮ端子とを備え、
   入力ユニットはこれに接続された入力機器からの信号を電文に変換して監視ユニットの通信モジュールに送信するインターフェースを備え、
   出力ユニットは監視ユニットの通信モジュールから受信した電文を制御信号に変換して接続された出力機器に出力するインターフェースを備えることを特徴とする遠隔監視制御システム。
2. 監視サーバは、入力ユニットからの信号に対応して動作する出力ユニットを登録したデータベースを有することを特徴とする請求項１記載の遠隔監視制御システム。
3. 入力機器が計測センサであり、入力ユニットは計測センサを内蔵するか、デジタル型の計測センサを外部接続可能なものであることを特徴とする請求項１記載の遠隔監視制御システム。
4. 出力ユニットは出力機器を内蔵するか、デジタル型の出力機器を外部接続可能なものであることを特徴とする請求項１記載の遠隔監視制御システム。

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