JP2019002590A

JP2019002590A - 設備管理システムおよび設備管理システムの制御方法

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Publication number: JP2019002590A
Application number: JP2017115296A
Authority: JP
Inventors: 元明山崎; Motoaki Yamazaki; 一徳笠井; Kazunori Kasai; 林　隆浩; Takahiro Hayashi; 隆浩林
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2017-06-12
Filing date: 2017-06-12
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-06-12
Also published as: JP7121473B2

Abstract

【課題】制御部の温度センサと、運用時の温度監視部の温度センサとを併用可能にできる設備管理システムおよび設備管理システムの制御方法を提供する。【解決手段】設備管理システムは、操作量に基づいて冷却空気を機器に対して給気する空調機と、前記機器が前記冷却空気を吸入する吸気口の近傍に設置され、設置された位置の温度を計測し、無線方式により計測値を出力する温度センサと、前記温度センサの計測値の変化量に基づいて前記操作量を算出し、前記操作量を前記空調機に対して出力する制御部と、前記温度センサの計測値を蓄積し、分析する温度監視部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、設備管理システムおよび設備管理システムの制御方法に関する。

従来のデータセンター・電算センター（以下ＤＣとする）のサーバ室（電算室）の空調を行う空調システム（設備管理システム）では、コールドアイルと呼ばれるサーバへの冷気供給経路に有線接続の温度センサを本設工事にて設置し、温度環境をモニタリングし、空調制御に反映することで、空調温度を維持している（例えば、特許文献１参照）。
また最近では、サーバ室の運用状況（温度環境）を詳細に把握したいというＤＣ事業者のニーズもでてきて、本設の設備とは別に、温度モニタリングシステムを別途持込んで、サーバ室の冷房状況を詳細に把握しようとする事例が増えている。

図２は、従来の設備管理システムの構成例を示す図である。図２に示す設備管理システム９は、空調システム９００と、温度監視（モニタリング）部９７（温度モニタリングシステム）とにより構成される。また、図２に示す空調システム９００は、サーバ室４、二重床５、空調室６、制御部９６を含んで構成される。また、本設工事にて設置される空調システム９００とは別に、サーバ室の詳細温度の監視を目的として温度監視（モニタリング）部９７が持ち込まれる場合もある。図２に示すように、空調システム９００は、サーバ（図２において不図示）を収容したサーバラックが設置されたサーバ室４を対象とする空調システムである。サーバ室４は、二重床５の上に複数のサーバラック（図２におけるサーバラックＲ１、Ｒ２）が設置されている。また、サーバ室４の隣には、空調室６が設置され、空調室６には、サーバ室４の二重床５の内部に冷気Ａ１を供給可能な空調機７が設置されている。

サーバ室４においては、サーバ等の機器がラックＲ１、Ｒ２に格納され、その各ラックが同じ向きに横一列に配置される。この時、隣接するラック列で、吸気口側と吸気口側とを、および排気口側と排気口側、または排気口側とサーバ室４の壁とを向かい合わせに配置することで、サーバを冷却するための冷気Ａ１が通過するＣＯＬＤアイル（コールドアイル）としての給気ゾーン１１、およびサーバを冷却した後の暖気Ａ２が通過するＨＯＴアイル（ホットアイル）としての還気ゾーン１２が形成される。このような給気ゾーン１１および還気ゾーン１２が形成されることで、サーバ（機器）の排気と吸気とが混ざらないようにすることができ、冷却効率が向上する。

給気ゾーン１１は、下方の二重床５にグレーチングなどの孔あきパネルが設けられていて、孔あきパネルを通して二重床５の内部から給気ゾーン１１に冷気Ａ１が供給されている。還気ゾーン１２の暖気Ａ２は、空調室６に移動して、空調機７に吸引されるように構成されている。
また、給気ゾーン１１には、給気ゾーン１１の空気温度を測定する温度センサＴｙ１、Ｔｙ２、Ｔｙ３が設けられている。

このうち、温度センサＴｙ１、Ｔｙ２は、空調機７を制御する制御部９６（本設の設備）と有線方式により接続されている。そして、制御部９６は、温度センサＴｙ１、Ｔｙ２で検知された温度を基に空調機７が有する給気ファンを制御し、空調機７から吹き出される冷気Ａ１の量を調整している。
また、温度センサＴｙ３は、温度センサＴｙ３で検知された温度を蓄積、分析する温度監視部９７（温度モニタリングシステム）と有線方式により接続されている。

しかし、稼働中のサーバ室に、温度監視部９７を構成する温度監視装置９７ａおよび温度センサＴｙ３を持込むに当たっては、以下のような問題点があった。
（１）サーバ室４内への入室は限られた関係者に限定されており、稼働中のサーバ室への持ち込んだ温度センサＴｙ３の関係者以外による設置工事が難しい。
（２）持ち込み型の温度監視部９７において、温度センサＴｙ３の購入費用および温度センサＴｙ３を温度監視部９７に有線接続するための設置工事費用が比較的高価となるため、温度センサＴｙ３の設置箇所、設置台数が限定される、或いはモニタリングが実施できない、というケースがあった。
（３）制御部９６の温度センサＴｙ１、Ｔｙ２と、後から持ち込んだ温度センサＴｙ３との、性能や配置が異なるため、蓄積された温度センサＴｙ３によるセンシングデータと温度センサＴｙ１、Ｔｙ２によるセンシングデータとの比較が難しい。

特開２０１２−１４５２７６号公報

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、制御部の温度センサと、運用時の温度監視部の温度センサとを併用可能にできる設備管理システムおよび設備管理システムの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の一態様は、操作量に基づいて冷却空気を機器に対して給気する空調機と、前記機器が前記冷却空気を吸入する吸気口の近傍に設置され、設置された位置の温度を計測し、無線方式により計測値を出力する温度センサと、前記温度センサの計測値の変化量に基づいて前記操作量を算出し、前記操作量を前記空調機に対して出力する制御部と、前記温度センサの計測値を蓄積し、分析する温度監視部と、を備える設備管理システムである。

また、本発明の一態様は、上記設備管理システムであって、前記機器は複数のラックに格納され、各ラックは同じ向きに一列に配置され、隣接するラック列において、吸気口側と吸気口側とを、および排気口側と排気口側とを向かい合わせに配置することでコールドアイルおよびホットアイルが形成され、前記空調機は、前記機器内で熱せられた排気が前記ホットアイルを介して吸引され、吸引される排気を前記操作量だけ冷却し、冷却した空気を、前記コールドアイルを介して前記機器へ給気することを特徴とする。

また、本発明の一態様は、上記設備管理システムであって、前記温度センサは複数台設置される、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様は、空調機が、操作量に基づいて冷却空気を機器に対して給気する吸気工程と、温度センサが、前記機器が前記冷却空気を吸入する吸気口の近傍に設置され、設置された位置の温度を計測し、無線方式により計測値を出力する温度出力工程と、制御部が、前記温度センサの計測値の変化量に基づいて前記操作量を算出し、前記操作量を出力する制御工程と、温度監視部が、前記温度センサの計測値を蓄積し、分析する温度監視工程と、を備える設備管理システムの制御方法である。

本発明によれば、無線方式によりセンシングデータ（計測値）を出力する温度センサを有するため、制御部の温度センサと、運用時の温度監視部の温度センサとを、併用可能にすることができる。

本発明の設備管理システムの構成例を示す図である。従来の設備管理システムの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の設備管理システムの構成例を示す図である。図１に示す設備管理システム１は、空調システム１００と、温度監視（モニタリング）部１７（温度モニタリングシステム）とにより構成される。また、図１に示す空調システム１００は、サーバ室４、二重床５、空調室６、制御部１６を含んで構成される。また本設工事にて設置される空調システム１００とは別に、サーバ室の詳細温度の監視を目的として温度監視（モニタリング）部１７が持ち込まれる場合もある。図１に示すように、空調システム１００は、サーバ（図１において不図示）を収容したサーバラックが設置されたサーバ室４を対象とする空調システムである。サーバ室４は、二重床５の上に複数のサーバラック（図１におけるサーバラックＲ１、Ｒ２）が設置されている。また、サーバ室４の隣には、空調室６が設置され、空調室６には、サーバ室４の二重床５の内部に冷気Ａ１を供給可能な空調機７が設置されている。なお、図１においては、ラックとして、ラックＲ１、Ｒ２の２台を示しているが、これは例示であって、ラックの台数は３台以上であってもよい。

サーバ室４においては、サーバ等の機器がラックＲ１、Ｒ２に格納され、その各ラックが同じ向きに横一列に配置される。この時、隣接するラック列で、吸気口側と吸気口側とを、および排気口側と排気口側、または排気口側とサーバ室４の壁とを向かい合わせに配置することで、サーバを冷却するための冷気Ａ１が通過するＣＯＬＤアイル（コールドアイル）としての給気ゾーン１１、およびサーバを冷却した後の暖気Ａ２（熱せられた排気）が通過するＨＯＴアイル（ホットアイル）としての還気ゾーン１２が形成される。このような給気ゾーン１１および還気ゾーン１２が形成されることで、サーバ（機器）の排気と吸気とが混ざらないようにすることができ、冷却効率が向上する。なお、ラック列における吸気口側を、図１においては、給気ゾーン１１とラックＲ１、Ｒ２との間を結ぶ矢印で示している。また、ラック列における排気口側を、図１においては、ラックＲ１、Ｒ２と還気ゾーン１２との間を結ぶ矢印で示している。

また、給気ゾーン１１は、下方の二重床５にグレーチング（鋼材を格子状に組んだ溝蓋）などの孔あきパネルが設けられていて、孔あきパネルを通して二重床５の内部から給気ゾーン１１に冷気Ａ１が供給されている。還気ゾーン１２の暖気Ａ２は、空調室６に移動して、空調機７に吸引されるように構成されている。

すなわち、空調システム１００では、空調機７から吹き出された冷気Ａ１が、二重床５の内部に供給され、二重床５の孔あきパネルを通して床上の給気ゾーン１１へ供給される。そして、この冷気Ａ１は、給気ゾーン１１からラックＲ１、Ｒ２に収容されたサーバ（機器）の周囲を通過して還気ゾーン１２へ移動することにより、サーバを冷却している。そして、この冷気Ａ１は、サーバ２の熱を帯びて暖気Ａ２となっている。また、還気ゾーン１２へ移動した暖気Ａ２は、還気ゾーン１２から空調室６に移動して、空調機７に吸引されている。

また、給気ゾーン１１には、給気ゾーン１１付近の空気温度を計測し、無線方式により計測値（センシングデータ）を出力する温度センサＴｍ１、Ｔｍ２が設けられている。図１では温度センサＴｍ１、Ｔｍ２の設置例として、温度センサＴｍ１はラックＲ１付近に設置され、温度センサＴｍ２はラックＲ２付近に設置されているが、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２の設置箇所・設置高さ・設置台数は任意に設定されてよい。一般的に複数台設置される温度センサＴｍ１、Ｔｍ２は、給気ゾーン１１の上部側の空気温度を測定できるように、給気ゾーン１１の上部側に設置されている例が多いが、センサが無線であるので、例えば「ラック下側に設置された重要なサーバ付近の温度を測定する」などのように設置場所に自由度を与えることができる。

制御部１６（本設の設備）は、制御装置１６ａと無線アンテナ１６ｂを含んで構成される。
すなわち、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２は、空調機７を制御する制御装置１６ａと無線アンテナ１６ｂを介して、無線方式により接続されている。そして、制御装置１６ａは、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２で検知された温度（温度センシング）を基に空調機７が有する給気ファンを制御し、空調機７から吹き出される冷気Ａ１の量を調整している。
実際には、制御装置１６ａは、給気ゾーン１１の温度が上昇すると、空調機７から吹き出される冷気Ａ１を給気ゾーン１１の温度上昇に対応して徐々に増量させる。また、制御装置１６ａは、給気ゾーン１１の温度が下降すると、空調機７から吹き出される冷気Ａ１を徐々に減量させる。
すなわち、制御部１６は、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２の計測値の変化量に基づいて操作量を算出し、算出した操作量（空調制御指示）を空調機７に対して出力する。そして、空調機７は、操作量に基づいて冷気Ａ１（冷却空気）を、ラックＲ１、Ｒ２内に設置されるサーバ（機器）に対して、コールドアイルとしての給気ゾーン１１を介して給気する。

一方、温度監視部１７（温度モニタリングシステム）は、温度監視装置１７ａと無線アンテナ１７ｂを含んで構成される。
すなわち、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２は、温度監視装置１７ａと無線アンテナ１７ｂを介して、無線方式により接続されている。なお、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２と温度監視部１７における無線アンテナ１７ｂとの無線センサの方式は、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２と制御部１６における無線アンテナ１６ｂとの無線センサの方式に合致したものとするのが好ましい。また、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２の無線プロトコルは、Ｗｉｆｉ（登録商標）、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）ＬｏｗＥｎｅｒｇｙ）、ＥｎＯｃｅａｎ（登録商標）など比較的汎用的なものを採用するのが好ましい。

そして、温度監視装置１７ａは、温度センサＴｍ１、Ｔｍ２で検知された温度（温度センシング）を蓄積し、分析する。ここで、温度監視装置１７ａにおける温度分析について述べる。制御装置１６ａは空調制御を目的として温度センシングを実施している。これに対して温度監視装置１７ａの温度センシングは、給気ゾーン１１の空間的な温度性能保証の意味合いを含んでいる。温度監視装置１７ａの温度センシングによりサーバ室４の運用状況（温度環境）を詳細に把握することが可能となる。さらに温度監視装置１７ａでの温度分析結果と制御装置１６ａの制御状況を突き合わせることにより、空調運用の適正化（例えば、ＣＯＬＤアイルにおける温度が所定の温度に対して上下する期間が少なく、空調機７の吹き出す冷気Ａ１の量が所定量に対して上下する期間が少なくなること）を検証できる。

以上述べたように、本実施形態における空調システム１００は、空調機７と、温度センサＴｍ１，Ｔｍ２と、制御部１６を備え、温度監視部１７と併用することでその機能を発揮する。
空調機７は、操作量に基づいて冷却空気をサーバ（機器）に対して給気する。
温度センサＴｍ１，Ｔｍ２は、空調機７と、サーバが冷却空気を吸入する吸気口の近傍に設置され、設置された位置の温度を計測し、無線方式により計測値（センシングデータ）を出力する。
制御部１６は、温度センサＴｍ１，Ｔｍ２の計測値の変化量に基づいて上記操作量を算出し、操作量を空調機７に対して出力する。
温度監視部１７は、温度センサＴｍ１，Ｔｍ２の計測値を蓄積し、分析する。

また、空調システム１００においては、サーバ（機器）は複数のラックＲ１、Ｒ２に格納され、各ラックは同じ向きに一列に配置され、隣接するラック列において、吸気口側と吸気口側とを、および排気口側と排気口側とを向かい合わせに配置することでコールドアイル（ＣＯＬＤアイル）およびホットアイル（ＨＯＴアイル）が形成される。そして、空調機７は、機器内で熱せられた排気がホットアイルを介して吸引され、吸引される排気を操作量だけ冷却し、冷却した空気を、コールドアイルを介して機器へ給気する。

これにより、本実施形態における空調システム１００と温度監視部１７は、無線方式によりセンシングデータ（計測値）を出力する温度センサＴｍ１，Ｔｍ２を有するため、制御部１６の温度センサと、運用時の温度監視部１７の温度センサとを、併用可能にすることができる。

また、本実施形態における空調システム１００と温度監視部１７は、次のような効果を有する。
（１）サーバ室４稼働後の温度監視部１７による温度モニタリング実施時の負担が軽減できる。すなわち、従来の空調システム９００では、サーバ室内への入室は限られた関係者に限定されており、稼働中のサーバ室への持ち込んだ温度監視部９７における温度センサＴｙ３の関係者以外による設置工事が難しかった。これに対し、本実施形態の空調システム１００では、温度監視部１７における温度センサは不要となるため、温度センサの設置工事が不要となり、温度監視部１７による温度モニタリング実施時の負担を軽減できる。（２）また、温度センサＴｍ１，Ｔｍ２の制御部１６と温度監視部１７とによる共用化により、設備投資の無駄を削減することが可能となる。すなわち、温度監視部１７による温度モニタリング実施時に用いる温度センサを、制御部１６による空調制御に用いる温度センサと共用できるので、温度監視部１７による温度モニタリング実施時に用いる温度センサ（従来の空調システム９００における温度センサＴｙ３）は不要となり、かかる温度センサの設置個所、設置台数が限定されることはなく、モニタリングが実施できないというケースはなくなる。
（３）また、温度モニタリング実施による、サーバ室４における空調運用の適正化を実現できる。すなわち、制御部１６の温度センサと、温度監視部１７の温度センサとを、性能や配置が同じ温度センサＴｍ１、Ｔｍ２とできる。これにより、温度監視部１７に入力されるセンシングデータと制御部１６に入力されるセンシングデータとの比較を行う比較部を温度監視部１７に設けるようにすることで、比較を精度よく行えることが可能となるため、上述したように、温度モニタリング実施による、サーバ室４における空調運用の適正化を実現できる。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。

例えば、上述した実施形態における制御部１６および温度監視部１７をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
また建物用途はデータセンター・電算センターに限らず、一般のオフィスビル・工場・病院等のサーバ室であってもよい。

１，９設備管理システム
４サーバ室
５二重床
６空調室
７空調機
１１給気ゾーン
１２還気ゾーン
１６，９６制御部
１６ａ，９６ａ制御装置
１６ｂ，１７ｂ無線アンテナ
１７，９７温度監視部
１７ａ，９７ａ温度監視装置
Ｒ１，Ｒ２サーバラック
Ｔｍ１，Ｔｍ２，Ｔｙ１，Ｔｙ２，Ｔｙ３温度センサ
Ａ１冷気
Ａ２暖気
１００、９００空調システム

Claims

操作量に基づいて冷却空気を機器に対して給気する空調機と、
前記機器が前記冷却空気を吸入する吸気口の近傍に設置され、設置された位置の温度を計測し、無線方式により計測値を出力する温度センサと、
前記温度センサの計測値の変化量に基づいて前記操作量を算出し、前記操作量を前記空調機に対して出力する制御部と、
前記温度センサの計測値を蓄積し、分析する温度監視部と、
を備える設備管理システム。
前記機器は複数のラックに格納され、各ラックは同じ向きに一列に配置され、
隣接するラック列において、吸気口側と吸気口側とを、および排気口側と排気口側とを向かい合わせに配置することでコールドアイルおよびホットアイルが形成され、
前記空調機は、前記機器内で熱せられた排気が前記ホットアイルを介して吸引され、吸引される排気を前記操作量だけ冷却し、冷却した空気を、前記コールドアイルを介して前記機器へ給気することを特徴とする請求項１に記載の設備管理システム。
前記温度センサは複数台設置される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の設備管理システム。
空調機が、操作量に基づいて冷却空気を機器に対して給気する吸気工程と、
温度センサが、前記機器が前記冷却空気を吸入する吸気口の近傍に設置され、設置された位置の温度を計測し、無線方式により計測値を出力する温度出力工程と、
制御部が、前記温度センサの計測値の変化量に基づいて前記操作量を算出し、前記操作量を出力する制御工程と、
温度監視部が、前記温度センサの計測値を蓄積し、分析する温度監視工程と、
を備える設備管理システムの制御方法。