JP2019002591A - 設備制御装置、設備制御システム、及び設備制御方法 - Google Patents

設備制御装置、設備制御システム、及び設備制御方法 Download PDF

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元明 山崎
Motoaki Yamazaki
元明 山崎
一徳 笠井
Kazunori Kasai
一徳 笠井
林 隆浩
Takahiro Hayashi
隆浩 林
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【課題】建物を建設する際のイニシャルコスト、およびメンテナンスコストを低減することができる設備制御装置、設備制御システム、及び設備制御方法を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態の設備制御装置は、建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御装置であって、前記複数の居室それぞれの少なくとも温度を含む環境情報を、ネットワークを介して取得する取得部と、前記環境情報に基づいて、複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御情報を生成する制御部と、前記設備制御情報を、ネットワークを介して複数の居室の各々の設備の稼働装置に出力する出力部と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、設備制御装置、設備制御システム、及び設備制御方法に関する。
従来の建物の設備の制御は、一般的に、内部に制御機器(ハードウェア)を集約した設備制御盤を設備の近傍に設置することにより行われている。例えば空調設備では、CP(シーピー:Control Panel)盤と呼ばれる制御盤や、空調自動制御盤により行われている。CP盤には、例えば、居室内の温度や湿度を設定された温度、湿度に保たれるように空調設備の運転制御を行う制御機器(ハードウェア)が集約されている。
特開2016−195555号公報
当然ながら建物ごと、居室(制御が必要機器の設置されている空間)ごとの設備はその建物に専用として設置される設備である。建物の中では、それぞれの設備を制御する設備制御盤をそれらの設備付近に個々に設置しなければならない。このため、建物を建設する際のイニシャルコスト、および制御ロジック設定コストや定期的な保守コスト(以下、メンテナンスコストと称する)が増加する原因となる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、建物を建設する際の設備に対するイニシャルコスト、および設備のメンテナンスコストを低減することができる設備制御装置、設備制御システム、及び設備制御方法を提供することである。
上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の設備制御装置は、建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御装置であって、前記複数の居室それぞれの少なくとも温度を含む環境情報を、ネットワークを介して取得する取得部と、前記環境情報に基づいて、複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御情報を生成する制御部と、前記設備制御情報を、ネットワークを介して複数の居室の各々の設備の稼働装置に出力する出力部と、を備える。
上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の設備制御装置は、前記制御部は、各々の設備に対する制御を統一させた制御ロジックを用いて、複数の居室の各々における設備の設備制御情報を生成する。
また、本発明の一実施形態の設備制御装置は、前記取得部により取得された前記制御ロジックの変更に関する変更情報に基づいて、当該制御ロジックを変更する変更部を更に備え、前記取得部は、外部から前記変更情報を取得し、取得した前記変更情報を前記変更部に出力する。
また、本発明の一実施形態の設備制御システムは、上記に記載の設備制御装置と、建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ稼働させる稼働装置であって、前記制御装置とネットワークを介して通信可能な稼働装置と、を備える。
また、本発明の一実施形態の設備制御システムは、複数の建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ稼働させる稼働装置とネットワークを介して通信可能である。
また、本発明の一実施形態の設備制御方法は、建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御方法であって、取得部が、前記複数の居室それぞれの温度、又は湿度の少なくともいずれかを示す環境情報を、ネットワークを介して取得する工程と、制御部が、前記環境情報に含まれる情報に基づいて、複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御情報を生成する工程と、出力部が、前記設備制御情報を、ネットワークを介して複数の居室の各々の設備に出力する工程と、を有する。
以上説明したように、この発明によれば、建物を建設する際の設備に対するイニシャルコスト、および設備のメンテナンスコストを低減することができる。
実施形態における空調制御装置3が適用される空調制御システム1の構成例を示す図である。 実施形態における空調制御装置3の構成例を示す図である。 実施形態におけるDC2のCP盤22の構成例を示す図である。 実施形態の変形例1における空調制御装置3Aの構成例を示す図である。 実施形態の変形例2における空調制御システム1Aの構成例を示す図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることがある。
明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。
以下、実施形態の設備制御装置、設備制御システム、および設備制御方法を、図面を参照して説明する。
(実施形態)
まず、実施形態の空調制御システム1(「設備制御システム」の一例)、および空調制御装置3(「設備制御装置」の一例)について説明する。
図1は、実施形態の空調制御装置3が適用される空調制御システム1の例を示す第1図である。空調制御システム1は、例えば、データセンタ(以下、DCという)2(「建物」の一例と、空調制御装置3と、を備える。空調制御システム1において、DC2と空調制御装置3とは、例えば、通信網Bを介して接続される。DC2と空調制御装置3との間の通信は、例えば、通信網Bおよびネットワーク5(図5参照)を介して行われる。
DC2は、例えば、複数のサーバ室20(サーバ室20−1〜20−N(Nは任意の自然数))(「居室」の一例)を備える。各々のサーバ室20は、例えば、複数の空調設備21(「設備」の一例)と、CP盤22と、複数のサーバラック23と、を備える。
サーバ室20は、サーバが設置される空間である。各々のサーバ室20のCP盤22は、空調設備21を制御する空調制御情報(「設備制御情報」の一例)を、通信網Bを介して空調制御装置3から取得する。また、各々のサーバ室20のCP盤22には、それぞれ自身のサーバ室20の温度等を示す環境情報を、通信網Bを介して空調制御装置3に出力する。
空調設備21は、CP盤22からの稼働情報に従って稼働又は停止してサーバ室20の冷却を含む空調処理を行う。CP盤22は、空調制御情報に基づき、自身が設置されたサーバ室20の空調設備21を稼働、出力調整、または停止させる稼働情報を出力する。サーバラック23には、サーバなどのコンピュータ、およびコンピュータに接続される電源ケーブル、ルータ、ネットワークケーブル等が配置される。
また、サーバ室20は、サーバ室20の温度や湿度等の環境に関する情報(環境情報)を検出する図示しない環境センサを複数備える。環境センサは、例えば、温度センサ、湿度センサ、風量センサ等である。サーバ室20のCP盤22は、上記環境センサにより検出された温度等の検出結果を示す環境情報を、通信網Bを介して空調制御装置3に出力する。
なお、図1の例では、各々のサーバ室20に三台の空調設備21、一台のCP盤22、および4列のサーバラック23が設置されているが、これに限定されない。各々のサーバ室20には、少なくとも1台の空調設備21と、その空調設備21の運転を制御するCP盤22が備わっていればよい。サーバ室20に設置される空調設備21、CP盤22、およびサーバラック23の構成は、各々のサーバ室20の状況に応じて決定されてよい。また、空調設備21、CP盤22、およびサーバラック23のそれぞれが、サーバ室20の室内のいずれ箇所に設置されていてもよいし、各々のサーバ室20で、空調設備21、CP盤22、およびサーバラック23それぞれの台数が異なっていてもよい。
空調制御装置3は、DC2における複数のサーバ室20の各々の空調設備21を統合的に制御する。空調制御装置3には、各々のサーバ室20のCP盤22からの環境情報が、通信網Bを介して入力される。また、空調制御装置3は、空調制御情報を、各々のサーバ室20に通信網Bを介して出力する。
図2は、実施形態における空調制御装置3の構成例を示す構成図である。空調制御装置3は、例えば、取得部30と、記憶部31と、制御部32と、出力部33と、を備える。
取得部30は、通信網Bおよびネットワーク5を介して、DC2からの情報を受信する。取得部30には、DC2における各々のサーバ室20の環境情報が、入力される。取得部30は、入力された環境情報を、各々のサーバ室20を識別する識別情報に対応づけて記憶部31に記憶させる。
記憶部31は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、又はそれらの任意の組み合わせである。記憶部31は、制御部32において用いられる空調制御情報を生成するための実行プログラム、および制御部32において用いられる種々の変数を記憶する。制御部32において用いられる種々の変数には、各々のサーバ室20の環境情報、各々のサーバ室20に対して設定された温度を示す設定温度情報等が含まれる。
制御部32は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサに記憶部31に記憶された実行プログラムを実行させることにより、空調制御情報を生成する処理を行う。制御部32は、例えば、記憶部31に記憶されたサーバ室20の環境情報、およびそのサーバ室20の設定温度情報を、記憶部31から取得する。そして、制御部32は、例えば、環境情報に示されるサーバ室20の温度が、設定温度情報に示される設定温度よりも高い場合には、サーバ室20の温度を設定温度に調整するように当該サーバ室20の空調設備21を制御する空調制御情報を生成する。制御部32は、生成した空調制御情報を出力部33に出力する。
サーバ室20の空調設備21に求められる基本的な制御ロジックは、サーバ室20の違いによらずほぼ同一の制御ロジックが利用可能である。このため、制御部32は、各々の空調設備21に対する制御を統一させた制御ロジックを用いて、複数のサーバ室20の各々の空調設備21の空調制御情報を生成する。例えば、制御部32は、サーバ室20−1の空調設備21に対する空調制御情報を生成する場合と、サーバ室20−2の空調設備21に対する空調制御情報を生成する場合とでは、同じ制御ロジックをベースとして空調制御情報を生成する。
出力部33は、通信網Bおよびネットワーク5を介して、DC2に情報を送信する。出力部33は、制御部32により生成された空調制御情報を対応するサーバ室20に対して出力する。
図3は、実施形態におけるDC2のCP盤22の構成例を示す図である。CP盤22は、通信制御部220と、空調稼働部221と、を備える。
通信制御部220は、環境センサにより取得されたサーバ室20の環境情報を、空調制御装置3の取得部30に出力する。また、通信制御部220は、空調制御装置3の出力部33により出力されたサーバ室20の空調制御情報を取得する。通信制御部220は、取得した空調制御情報を、空調稼働部221に出力する。空調稼働部221は、通信制御部220から出力された空調制御情報に基づいて、空調設備21を稼働、出力調整、または停止させる空調稼働情報を空調設備21に出力する。すなわち、CP盤22は、自身が空調設備21の制御を設定温度等に基づいて制御ロジックを用いて行うのではなく、空調制御装置3の空調制御情報に基づいて、空調設備21の稼働、出力調整、または停止を行う。
以上説明したように、実施形態の空調制御装置3は、DC2における複数のサーバ室20の各々の空調設備21をそれぞれ制御する空調制御装置3であって、複数のサーバ室20それぞれの温度を少なくとも含む環境情報を、通信網Bおよびネットワーク5を介して取得する取得部30と、環境情報に基づいて複数のサーバ室20の各々の空調設備をそれぞれ制御する空調制御情報を生成する制御部32と、空調制御情報を、通信網Bおよびネットワーク5を介して複数のサーバ室20の各々の空調設備21のCP盤22(「稼働装置」の一例)に出力する出力部33と、を備える。
これにより、実施形態の空調制御装置3は、DC2を建設する際のイニシャルコスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。実施形態の空調制御装置3が各々のサーバ室20の温度を調整させる空調制御情報を一括して生成し、各々のサーバ室20のCP盤22に出力させることができるため、個々のCP盤22に空調設備21を制御する制御ロジックを備える必要がないためである。
また、実施形態の空調制御装置3では、制御部32は、各々の空調設備20に対して、統一させた制御ロジックを用いて、複数のサーバ室20の各々の空調設備21の空調制御情報を生成する。これにより、実施形態の空調制御装置3は、DC2を建設する際のイニシャルコストおよびメンテナンスコストを低減することができる。空調制御装置3内の制御ロジックに統一してまとめることができ、個々のCP盤22に構築していた制御ロジックを必要としないためである。
また、実施形態の空調制御システム1は、空調制御装置3と、DC2における複数のサーバ室20の各々の空調設備21をそれぞれ稼働させるCP盤22であって、空調制御装置3と通信網Bおよびネットワーク5を介して通信可能なCP盤22と、を備える。これにより、実施形態の空調制御システム1は、複数のサーバ室20の各々のCP盤22に制御ロジックを実行させるLSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、またはPLC(Programmable Logic Controller)等のハードウェアを実装する場合より、CP盤22を簡素化することができ、DC2を建設する際のイニシャルコスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。
(実施形態の変形例1)
次に、図4を用いて、実施形態の変形例1における空調制御装置3Aについて説明する。図4は、実施形態の変形例1における空調制御装置3Aの構成例を示す図である。空調制御装置3Aは、上記実施形態の取得部30に代えて取得部30Aを備える点、および変更部34を備える点において、上記実施形態と相違する。また、空調制御装置3Aには、DC2や外部装置から制御ロジックの変更に関する変更情報が入力される点において、上記実施形態と相違する。また、以下に説明する以外の構成は、上記実施形態と同様である。
取得部30Aは、DC2または外部装置から入力された変更情報を取得する。ここでの外部装置は、例えば、空調制御装置3やDC2に備えられた、あるいは空調制御装置3とネットワーク5を介して通信可能なコンピュータなどである。変更情報には、例えば、制御ロジックのアルゴリズムの変更や、制御ロジックが用いる設定温度や閾値などの変数の変更を示す情報が含まれる。取得部30Aは、取得した変更情報を変更部34に出力する。
変更部34は、取得部30Aから取得した変更情報に基づいて、例えば、記憶部31に記憶させた実行プログラムを書き換えたり、記憶部31に記憶された変数を書き換えたりする。
以上説明した実施形態の変形例1の空調制御装置3Aは、取得部30Aにより取得された制御ロジックの変更に関する変更情報に基づいて、当該制御ロジックを変更する変更部34を更に備え、取得部30Aは、外部から変更情報を取得し、取得した変更情報を変更部34に出力する。これにより、実施形態の変形例1の空調制御装置3Aは、DC2を建設する際のイニシャルコスト、およびメンテナンスコストを低減することができる。制御ロジックが更新された場合であっても、各々のCP盤22に実装した制御ロジックを変更する手間をかけることなく、外部から変更情報に基づいて制御ロジックを更新するだけで、DC2における複数のサーバ室20の各々の空調設備21のすべての制御を更新後の制御ロジックに基づいて制御できるためである。
(実施形態の変形例2)
次に、図4を用いて、実施形態の変形例2における空調制御装置3Aについて説明する。変形例2は、空調制御装置3Aの記憶部31が、運転情報記憶部310を備える点において、上記実施形態と相違する。本変形例において、空調制御装置3Aは、過去の空調運転に関する情報(運転情報)を運転情報記憶部310に記憶させる。過去の空調運転に関する情報は、例えば、サーバ室20各々の環境情報と空調制御情報とを時刻に対応付けた情報である。以下に説明する以外の構成は、上記実施形態と同様である。
変形例2において、制御ロジックは、入力としての環境情報と、出力としての空調制御情報とを用いて機械学習が実行されることにより生成された学習モデルである。ここでいう環境情報と空調制御情報とは、例えば上記実施形態の制御ロジックに基づいて生成された情報であってもよいし、他のサーバ室20における過去の運転情報に含まれる情報であってもよい。
変更部34は、定期的に、あるいは外部(DC2または外部装置)から更新タイミングを示す信号が入力された場合に、運転情報記憶部310に記憶された運転情報を用いて機械学習を実行することにより、学習モデルを更新する。
これにより、空調制御装置3Aは、取得部30(30A)により取得された環境情報を、変更部34により更新された学習モデルに入力させた場合に、当該更新された学習モデルから出力された結果を空調制御情報とする制御ロジックに変更する。これにより、空調制御装置3Aは、運転情報記憶部310に記憶された過去の運転情報から学習した内容を含む制御ロジックに変更することができる。例えば、空調制御装置3Aは、運転情報に空調設備21が消費した消費電力に関する情報が含まれている場合には、運転情報記憶部310に記憶された過去の運転情報から、少ない消費電力で効率的に設定温度に調整されたパターンを抽出し、抽出した運転情報を用いて学習モデルを更新させる。これにより、変形例2の空調制御装置3Aは、上述した効果を奏する他、効率的でかつ省エネルギーを実現するような空調制御情報を出力ことができる。
(実施形態の変形例3)
次に、図5に基づいて、実施形態の変形例3における空調制御システム1Aについて説明する。図5は、実施形態の変形例3における空調制御システム1Aの構成例を示す図である。空調制御システム1Aは、複数のDC2(DC2−1〜2−M、Mは任意の自然数)を備える点において、上記実施形態の空調制御システム1と相違する。また、以下に説明する以外の構成は、上記実施形態と同様である。
空調制御システム1Aにおいて、空調制御装置3は、複数のDC2各々における複数のサーバ室20の各々の空調設備21を制御する空調制御情報を生成する。空調制御装置3は、生成した空調制御情報を、ネットワーク5を介して対応するDC2におけるサーバ室20の各々の空調設備21に対して出力する。例えば、空調制御システム1Aの空調制御装置3は、ネットワーク上に設けられた複数のクラウドサーバを互いに連携させることで、空調制御情報を生成する。そして、空調制御システム1Aの空調制御装置3が空調制御情報を生成するサービスを、クラウドサーバ上のWebサービスとして機能させてもよい。例えば、空調制御装置3は、クラウドサーバに実装された空調制御の制御ロジックを実行させることにより、空調制御情報を生成し、生成した空調制御情報を複数のDC2における複数のサーバ室20の各々のCP盤22に提供する。
以上説明した実施形態の変形例3の空調制御システム1Aでは、空調制御装置3は、複数のDC2における複数のサーバ室20の各々の空調設備21をそれぞれ稼働させるCP盤22とネットワーク5を介して通信可能である。これにより、実施形態の変形例3の空調制御システム1Aでは、空調制御装置3は、複数のDC2の複数のサーバ室20の各々の空調設備21をまとめて制御することができ、一つのDC2に対して一つの空調制御装置3により空調設備21の制御を行う場合よりも、イニシャルコストを低減することができる。また、例えば、空調制御システム1Aの空調制御装置3が行う制御機能をクラウドサーバに置くことができる。この場合、空調制御システム1Aの規模を拡大するには、クラウドサーバを増設すればよいため、システムの規模を容易に拡大することができる。また、DC2から空調制御装置3へのアクセスを複数のクラウドサーバに分散させることができ、1つの空調制御装置3にアクセスが集中して機能不全に陥ることを防止することができる。
上述した実施形態における空調制御システム1、1A、および空調制御装置3、3Aの全部または一部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。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
また、上述した実施形態において、空調制御装置3は、サーバ室20の設定温度を、外部から取得するようにしてもよい。この場合、取得部30は、DC2や外部装置などから送信された設定温度を示す情報を取得し、記憶部31に記憶させる。これにより、制御部32は、記憶部31に記憶されている設定温度に基づいて、空調制御情報を生成することができる。このため、空調制御システム1、空調制御装置3は、変更されたサーバ室20の設定温度を反映させた空調制御情報を容易に生成することができる。
また、上述した実施形態において、空調制御装置3は、各々のサーバ室20に応じた設定温度を個別に設定できるようにしてもよい。この場合、取得部30は、DC2や外部装置などにより送信された個別の設定温度を取得し、サーバ室20に対応づけて記憶部31に記憶させる。これにより、制御部32は、記憶部31に記憶されているサーバ室20ごとの設定温度に基づいて、空調制御情報を生成することができる。このため、空調制御システム1、空調制御装置3は、個々のサーバ室20の設定温度に対応させた空調制御情報を容易に生成することができる。
特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
1、1A…空調制御システム、2、2−1〜2−M…DC、3、3A…空調制御装置、30、30A…取得部、31…記憶部、32…制御部、33…出力部、34…変更部、5…ネットワーク。

Claims (6)

  1. 建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御装置であって、
    前記複数の居室それぞれの少なくとも温度を含む環境情報を、ネットワークを介して取得する取得部と、
    前記環境情報に基づいて、複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御情報を生成する制御部と、
    前記設備制御情報を、ネットワークを介して複数の居室の各々の設備の稼働装置に出力する出力部と、
    を備える設備制御装置。
  2. 前記制御部は、各々の設備に対する制御を統一させた制御ロジックを用いて、複数の居室の各々における設備の設備制御情報を生成する、
    請求項1に記載の設備制御装置。
  3. 前記取得部により取得された前記制御ロジックの変更に関する変更情報に基づいて、当該制御ロジックを変更する変更部を更に備え、
    前記取得部は、外部から前記変更情報を取得し、取得した前記変更情報を前記変更部に出力する
    請求項2に記載の設備制御装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の設備制御装置と、
    前記設備制御装置とネットワークを介して接続された建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ稼働させる稼働装置と、
    を備える設備制御システム。
  5. 前記設備制御装置は、複数の建物の各々における複数の居室それぞれの設備を稼働させる稼働装置とネットワークを介して通信可能である
    請求項4に記載の設備制御システム。
  6. 建物における複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御方法であって、
    取得部が、前記複数の居室それぞれの温度、又は湿度の少なくともいずれかを示す環境情報を、ネットワークを介して取得する工程と、
    制御部が、前記環境情報に含まれる情報に基づいて、複数の居室の各々の設備をそれぞれ制御する設備制御情報を生成する工程と、
    出力部が、前記設備制御情報を、ネットワークを介して複数の居室の各々の設備に出力する工程と、
    を有する設備制御方法。
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