JP5511698B2 - Air conditioner linkage control system, air conditioner linkage control method, and air conditioner linkage control program - Google Patents
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Description
本発明は、空調機連係制御システム、空調機連係制御方法および空調機連係制御プログラムに関し、データセンタ内に設置されている空調機とサーバ等の情報処理装置とを対象にして、周辺環境の温湿度や情報処理装置の負荷情報を用いて、あらかじめ定めた温湿度の規定範囲内において情報処理装置および空調機の消費電力を最適な状態に制御する空調機連係制御システム、空調機連係制御方法および空調機連係制御プログラムに関する。 The present invention relates to an air conditioner linkage control system, an air conditioner linkage control method, and an air conditioner linkage control program. The present invention relates to an air conditioner installed in a data center and an information processing device such as a server. An air conditioner linkage control system, an air conditioner linkage control method for controlling the power consumption of the information processing device and the air conditioner to an optimum state within a predetermined temperature and humidity range using humidity and load information of the information processing device, and The present invention relates to an air conditioner linkage control program.
多数のサーバなどの情報処理装置が設置されているデータセンタにおいては、該情報処理装置があらかじめ定めた規定範囲内の温湿度環境の下で正常に動作するように、温湿度センサなどを用いて温湿度を計測した結果に基づいて、空調機の設定条件を調整して運用することが必要である。ここで、或る時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間経過後においても規定範囲内の温湿度環境に収まっているか否かを推定する方法として、空調性能評価などにおいて一般に用いられている熱流体解析ソフトによって推定する方法があるが、評価結果を得るまでの計算に長時間を要するため、空調機の設定条件をオンラインで制御する仕組みとしては利用することができない。 In a data center where information processing apparatuses such as a large number of servers are installed, temperature / humidity sensors are used so that the information processing apparatus operates normally in a temperature / humidity environment within a predetermined range. It is necessary to adjust the air conditioner setting conditions based on the temperature and humidity measurement results. Here, as a method for estimating whether or not the temperature / humidity environment is within a specified range even after a predetermined time has elapsed from a certain time (for example, the current time), heat generally used in air conditioning performance evaluation or the like is used. There is a method of estimation by using fluid analysis software, but since it takes a long time to calculate until the evaluation result is obtained, it cannot be used as a mechanism for controlling the setting conditions of the air conditioner online.
一方、データセンタにおける多数のサーバなどの情報処理装置の消費電力を削減するための負荷配分方法の一つとして、多数のサーバそれぞれが低い稼働率で分散して処理を行う代わりに、一部のサーバに処理を集約させるという仮想化技術が検討されている。しかしながら、かくのごとき仮想化技術においては、発熱も局所的に集中することになるため、データセンタの室内を無駄なく効果的に冷却することが困難になる。 On the other hand, as one of the load distribution methods for reducing the power consumption of information processing devices such as a large number of servers in a data center, A virtualization technology that consolidates processing on a server is being studied. However, in such a virtualization technology, heat generation is also concentrated locally, making it difficult to effectively cool the data center room without waste.
このような状況下においては、空調機の故障や停電時におけるデータセンタの室内温度の上昇によるサーバなどの情報処理装置の高温障害の発生リスクを回避するために、データセンタ内の冷却温度を過剰に低く設定することが一般的になっている。 Under these circumstances, the cooling temperature in the data center is excessive in order to avoid the risk of high-temperature failures in information processing equipment such as servers due to air conditioner failure or a rise in the data center room temperature during a power failure. It has become common to set it to a low value.
また、空調機の故障や停電時における情報処理装置の高温障害の発生リスクを回避しつつ、省エネ性の向上を図るために、特許文献1の特開2010−133626号公報「空調設備とICT機器の連係制御方法」においては、データセンタ内に設置される空調機の設定温度とサーバなどの情報処理装置の処理負荷(消費電力)とを連係させて、所定のタイムスパンごとに、サーバなどの情報処理装置に配分される処理負荷に対して、空調機が運転停止しても、標準復旧時間内には、当該空調機の冷却対象ゾーンが許容限界温度を超えない温度以下に設定するように制御しようとする技術が開示されている。 In order to improve the energy saving performance while avoiding the risk of high temperature failure of the information processing apparatus at the time of failure of the air conditioner or power failure, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-133626 “Air conditioning equipment and ICT equipment” In the “linkage control method”, the set temperature of the air conditioner installed in the data center and the processing load (power consumption) of the information processing device such as a server are linked, and the server or the like is linked every predetermined time span. Even if the air conditioner stops operating for the processing load allocated to the information processing device, the cooling target zone of the air conditioner should be set below the temperature that does not exceed the allowable limit temperature within the standard recovery time. A technique to be controlled is disclosed.
しかしながら、従来の技術においては、前記特許文献1のような技術を用いたとしても、データセンタに設置された空調機の設定条件の変更などにより、サーバなどの情報処理装置の温湿度環境がどのように変化するかということをきめ細かくリアルタイムに推定することは困難である。したがって、その結果として、データセンタにおいては、空調機が運転停止しても、復旧に要する標準的な時間内に、サーバなどの情報処理装置の温湿度環境が規定範囲としてあらかじめ定めた許容限界値を超えることがないことを保証するために、必要以上に低い温度で運用することが多くなるなど、効率的な空調運転が難しいといった課題が依然として残っている。 However, in the conventional technique, even if the technique as in Patent Document 1 is used, the temperature and humidity environment of the information processing apparatus such as the server is changed by changing the setting condition of the air conditioner installed in the data center. It is difficult to estimate in detail in real time whether or not it will change. Therefore, as a result, in the data center, even if the air conditioner is shut down, within the standard time required for recovery, the temperature and humidity environment of the information processing device such as a server is set as a predetermined allowable limit value. However, there remains a problem that efficient air-conditioning operation is difficult. For example, it is frequently operated at a temperature lower than necessary in order to ensure that the temperature does not exceed.
また、一部のサーバに処理を集約して消費電力を低減しようとする仮想化技術については、サーバなどの情報処理装置の消費電力を削減することができるという一般的な方法を考慮しただけのものであって、前述したように、データセンタの室内を無駄なく効果的に冷却することが困難であるのみならず、情報処理装置が設置されているデータセンタの空調機の設定条件と当該情報処理装置の負荷とを連係させて効率的な冷却を行うことを考慮していないため、空調機と情報処理装置との双方に必要とする消費電力を最適な状態に制御することも困難である。 In addition, with regard to virtualization technology that attempts to reduce power consumption by consolidating processing to some servers, it only takes into account the general method of reducing power consumption of information processing devices such as servers. As described above, not only is it difficult to effectively cool the room of the data center without waste, but also the setting conditions of the air conditioner of the data center where the information processing device is installed and the information It is difficult to control the power consumption required for both the air conditioner and the information processing device to an optimum state because it does not consider efficient cooling by linking with the load of the processing device. .
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間経過した時点における、1つ以上の箇所の温湿度、すなわち、情報処理装置が設置されているデータセンタ内のあらかじめ任意に定めた1つ以上の箇所の温湿度を高速に推定し、それぞれの温湿度があらかじめ定めた規定範囲内に収まっている環境下において情報処理装置を運用するという制約条件を満たす中で、情報処理装置と空調機とのトータルの消費電力を最小にするための最適な情報処理装置の負荷配分と空調機の設定条件との組合せをリアルタイムで抽出して制御することが可能な空調機連係制御システム、空調機連係制御方法および空調機連係制御プログラムを提供することを、その目的としている。 The present invention has been made in view of the problems as described above, and the temperature and humidity at one or more locations at the time when a predetermined time has elapsed from an arbitrarily designated time (for example, the current time), that is, In an environment in which the temperature and humidity of one or more predetermined locations in the data center where the information processing device is installed are estimated at high speed, and each temperature and humidity is within a predetermined range. While satisfying the constraint of operating the information processing device, the optimum combination of the load distribution of the information processing device and the setting conditions of the air conditioner to minimize the total power consumption of the information processing device and the air conditioner To provide an air conditioner linkage control system, an air conditioner linkage control method, and an air conditioner linkage control program that can be extracted and controlled in real time. That.
本発明は、前述の課題を解決するために、以下のごとき各技術手段から構成されている。 The present invention comprises the following technical means in order to solve the above-mentioned problems.
第1の技術手段は、データセンタ内に設置された1つ以上の空調機と1つ以上の情報処理装置との消費電力を計測する消費電力計測部と、あらかじめ定めた1つ以上の箇所の温湿度を計測する温湿度計測部とを少なくとも備えて、前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPU(Central Processing Unit)の負荷配分との双方を連係させて制御する空調機連係制御システムであって、任意に指定した時点からあらかじめ定めた所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力を推定して、推定消費電力として出力する消費電力推定モデルと、任意に指定した時点から前記所定時間が経過した後における1つ以上の前記箇所の温湿度をそれぞれ推定して、それぞれの前記箇所の推定温湿度として出力する温湿度推定モデルと、前記消費電力計測部によって計測された消費電力の計測情報および前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報を、前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルの機械学習用の訓練データとして格納する学習データベース部と、前記学習データベース部に格納された前記消費電力の計測情報および前記温湿度の計測情報を機械学習用の前記訓練データとして用いて、前記消費電力推定モデルのパラメータおよび前記温湿度推定モデルのパラメータをあらかじめ調整する機械学習部と、任意に指定した時点の温湿度環境下において前記情報処理装置にて負荷を処理しようとする場合に、前記機械学習部にてパラメータを調整済みの前記温湿度推定モデルが出力する前記推定温湿度があらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという条件下で、前記機械学習部にてパラメータを調整済みの前記消費電力推定モデルが出力する前記推定消費電力が最小となる、前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分との組合せを最適な組合せ状態として探索して、探索した該最適な組合せ状態になるように前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分とを制御する最適探索部と、を少なくとも備え、前記第1の技術手段に記載の空調機連係制御システムにおいて、前記消費電力推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力の値または該消費電力の確率分布を推定して、前記推定消費電力として出力し、また、前記温湿度推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過後の1つ以上の前記箇所それぞれの温湿度の値または該温湿度の確率分布を推定して、前記推定温湿度として出力することを特徴とする。 The first technical means includes a power consumption measuring unit that measures power consumption of one or more air conditioners and one or more information processing apparatuses installed in the data center, and one or more predetermined locations. An air conditioner linkage control system that includes at least a temperature and humidity measurement unit that measures temperature and humidity, and controls both the setting conditions of the air conditioner and load distribution of a CPU (Central Processing Unit) of the information processing apparatus in a linked manner A power consumption estimation model for estimating power consumption between the air conditioner and the information processing device within a period from a time point arbitrarily designated until a predetermined time elapses, and outputting the estimated power consumption, The temperature / humidity is estimated by estimating the temperature / humidity of one or more of the locations after the predetermined time has elapsed since the arbitrarily designated time, and outputting the estimated temperature / humidity of each location. A machine model for the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model, the constant model, the power consumption measurement information measured by the power consumption measurement unit, and the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit. A learning database unit that stores the training data, and the measurement information of the power consumption and the measurement information of the temperature and humidity stored in the learning database unit as the training data for machine learning. A machine learning unit for adjusting parameters and parameters of the temperature / humidity estimation model in advance, and the machine learning unit for processing a load in the information processing apparatus in a temperature / humidity environment at an arbitrarily designated time. The estimated temperature / humidity output from the temperature / humidity estimation model with adjusted parameters is within a predetermined range. The condition of setting the air conditioner and the CPU of the information processing device that minimize the estimated power consumption output by the power consumption estimation model whose parameters have been adjusted in the machine learning unit Optimal search unit for searching for a combination with the load distribution of the air conditioner as an optimal combination state and controlling the setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU of the information processing apparatus so as to be the optimal combination state searched In the air conditioner linkage control system according to the first technical means, the power consumption estimation model includes temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit and setting of the air conditioner. The information and the CPU load information in each information processing device are used as inputs, and within a period from the time point arbitrarily specified until the predetermined time elapses. The value of power consumption between the air conditioner and the information processing device or the probability distribution of the power consumption is estimated and output as the estimated power consumption, and the temperature and humidity estimation model is measured by the temperature and humidity measurement unit One or more after a predetermined time elapses from an arbitrarily designated time point, using as input the measured temperature and humidity measurement information, the setting information of the air conditioner, and the CPU load information in each information processing device A temperature / humidity value or a probability distribution of the temperature / humidity at each location is estimated and output as the estimated temperature / humidity .
第2の技術手段は、前記第1の技術手段に記載の空調機連係制御システムにおいて、前記温湿度計測部によって計測された前記温湿度の計測情報の他に、熱流体解析ソフトウェアを用いた熱流体シミュレーションの条件およびシミュレーション結果を前記学習データベース部に格納して、格納した該熱流体シミュレーションの条件およびシミュレーション結果を前記機械学習部における前記温湿度推定モデルの機械学習用の前記訓練データとして用いることを特徴とする。 According to a second technical means, in the air conditioner linkage control system according to the first technical means, in addition to the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit, heat using thermal fluid analysis software is used. The conditions and simulation results of fluid simulation are stored in the learning database unit, and the stored conditions and simulation results of the thermal fluid simulation are used as the training data for machine learning of the temperature and humidity estimation model in the machine learning unit. It is characterized by.
第3の技術手段は、前記第1または第2の技術手段に記載の空調機連係制御システムにおいて、前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルを統合して、前記推定消費電力および前記推定温湿度を出力する多出力のニューラルネットワークとして構成することを特徴とする。 According to a third technical means, in the air conditioner linkage control system according to the first or second technical means, the estimated power consumption and the estimated temperature are integrated by integrating the estimated power consumption model and the temperature / humidity estimation model. It is configured as a multi-output neural network that outputs humidity.
第4の技術手段は、データセンタ内に設置された1つ以上の空調機と1つ以上の情報処理装置との消費電力を計測する消費電力計測部と、あらかじめ定めた1つ以上の箇所の温湿度を計測する温湿度計測部とを少なくとも備えて、前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPU(Central Processing Unit)の負荷配分との双方を連係させて制御する空調機連係制御方法であって、任意に指定した時点からあらかじめ定めた所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力を推定して、推定消費電力として出力する消費電力推定モデルと、任意に指定した時点から前記所定時間が経過した後における1つ以上の前記箇所の温湿度をそれぞれ推定して、それぞれの前記箇所の推定温湿度として出力する温湿度推定モデルと、を有し、前記消費電力計測部によって計測された消費電力の計測情報および前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報を、前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルの機械学習用の訓練データとして記憶し、記憶した前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルの機械学習用の訓練データを用いて、前記消費電力推定モデルのパラメータおよび前記温湿度推定モデルのパラメータをあらかじめ調整し、任意に指定した時点の温湿度環境下において前記情報処理装置にて負荷を処理しようとする場合に、パラメータを調整済みの前記温湿度推定モデルが出力する前記推定温湿度があらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという条件下で、パラメータを調整済みの前記消費電力推定モデルが出力する前記推定消費電力が最小となる、前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分との組合せを、最適な組合せ状態として探索して、探索した該最適な組合せ状態になるように前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分とを制御し、前記消費電力推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力の値または該消費電力の確率分布を推定して、前記推定消費電力として出力し、また、前記温湿度推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過後の1つ以上の前記箇所それぞれの温湿度の値または該温湿度の確率分布を推定して、前記推定温湿度として出力することを特徴とする。 The fourth technical means includes a power consumption measuring unit that measures power consumption of one or more air conditioners and one or more information processing apparatuses installed in the data center, and one or more predetermined locations. An air conditioner linkage control method comprising at least a temperature / humidity measuring unit for measuring temperature and humidity, and controlling both the setting condition of the air conditioner and load distribution of a CPU (Central Processing Unit) of the information processing apparatus in a linked manner A power consumption estimation model for estimating power consumption between the air conditioner and the information processing device within a period from a time point arbitrarily designated until a predetermined time elapses, and outputting the estimated power consumption, Estimating the temperature and humidity of one or more of the locations after the predetermined time has elapsed from the arbitrarily specified time, and outputting the estimated temperature and humidity as the estimated temperature and humidity of the locations The power consumption measurement information measured by the power consumption measurement unit and the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit, the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model Using the training data for machine learning of the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model stored as training data for machine learning, the parameters of the power consumption estimation model and the parameters of the temperature / humidity estimation model are stored. The estimated temperature / humidity output by the temperature / humidity estimation model whose parameters have been adjusted when the load is to be processed by the information processing apparatus in a temperature / humidity environment at an arbitrarily designated time is determined in advance. The power consumption estimation model with adjusted parameters is output under the condition that it is within the specified range. The combination of the setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU of the information processing device that minimizes the estimated power consumption is searched as an optimal combination state, and the searched optimal combination state is obtained. The setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU of the information processing device are controlled, and the power consumption estimation model includes temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit and setting information of the air conditioner. And CPU load information in each of the information processing devices as an input, or a value of power consumption between the air conditioner and the information processing device in a period until a predetermined time elapses from an arbitrarily designated time point or The probability distribution of the power consumption is estimated and output as the estimated power consumption, and the temperature / humidity estimation model is the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit. And the setting information of the air conditioner and the CPU load information in each information processing apparatus as inputs, and the temperature and humidity of each of the one or more locations after the predetermined time elapses from an arbitrarily designated time point. A value or a probability distribution of the temperature and humidity is estimated and output as the estimated temperature and humidity .
第5の技術手段は、前記第4の技術手段に記載の空調機連係制御方法において、前記温湿度計測部によって計測された前記温湿度の計測情報の他に、熱流体解析ソフトウェアを用いた熱流体シミュレーションの条件およびシミュレーション結果を記憶して、記憶した該熱流体シミュレーションの条件およびシミュレーション結果を前記温湿度推定モデルの機械学習用の前記訓練データとして用いることを特徴とする。 According to a fifth technical means, in the air conditioner linkage control method according to the fourth technical means, in addition to the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit, heat using thermal fluid analysis software is used. The fluid simulation conditions and simulation results are stored, and the stored thermal fluid simulation conditions and simulation results are used as the training data for machine learning of the temperature and humidity estimation model.
第6の技術手段は、前記第4または第5の技術手段に記載の空調機連係制御方法において、前記消費電力計測部によって計測された前記消費電力の計測情報の他に、消費電力算出用の近似式やテーブルを用いて導出した算出結果を記憶して、記憶した算出結果を前記消費電力推定モデルの機械学習用の前記訓練データとして用いることを特徴とする。 A sixth technical means is for calculating power consumption in the air conditioner linkage control method according to the fourth or fifth technical means, in addition to the power consumption measurement information measured by the power consumption measuring unit. A calculation result derived using an approximate expression or a table is stored, and the stored calculation result is used as the training data for machine learning of the power consumption estimation model.
第7の技術手段は、前記第4、第5または第6の技術手段に記載の空調機連係制御方法において、前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルを統合して、前記推定消費電力および前記推定温湿度を出力する多出力のニューラルネットワークとして構成することを特徴とする。 A seventh technical means integrates the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model in the air conditioner linkage control method according to the fourth, fifth, or sixth technical means, so that the estimated power consumption and It is configured as a multi-output neural network that outputs the estimated temperature and humidity.
第8の技術手段は、前記第4ないし第7の技術手段のいずれかに記載の空調機連係制御方法を、コンピュータによって実行可能なプログラムとして実施している空調機連係制御プログラムとすることを特徴とする。 An eighth technical means is an air conditioner linkage control program that implements the air conditioner linkage control method according to any of the fourth to seventh technical means as a program executable by a computer. And
本発明の空調機連係制御システム、空調機連係制御方法および空調機連係制御プログラムによれば、以下のごとき効果を奏することができる。 According to the air conditioner linkage control system, the air conditioner linkage control method, and the air conditioner linkage control program of the present invention, the following effects can be obtained.
データセンタ内に設置された1つ以上の空調機の設定条件と1つ以上の情報処理装置のCPU(Central Processing Unit)の負荷配分とを制御する際に、1つ以上の空調機と1つ以上の情報処理装置とが設置されている該データセンタにおける温湿度環境をあらかじめ定めた規定範囲内に収めるという制約条件の下で、空調機と情報処理装置とのトータルの消費電力を最小にすることを目的とする組合せ最適化問題として扱うことにより、情報処理装置のCPU負荷配分と空調機の設定条件との運用状態を最適化することができる。 One or more air conditioners and one when controlling setting conditions of one or more air conditioners installed in a data center and load distribution of a central processing unit (CPU) of one or more information processing apparatuses Minimize the total power consumption of the air conditioner and the information processing device under the constraint that the temperature and humidity environment in the data center where the information processing device is installed is within a predetermined range. By treating this as a combination optimization problem for the purpose, it is possible to optimize the operating state of the CPU load distribution of the information processing apparatus and the setting conditions of the air conditioner.
また、近似式やテーブルを用いて導出した消費電力の算出結果や熱流体解析ソフトウェアを用いた熱流体シミュレーションデータのみならず、実際に計測した実測データを、機械学習用の訓練データとして用いて、消費電力推定モデルおよび温湿度推定モデルにおいてあらかじめ機械学習しておくことにより、比較的簡易に、情報処理装置のCPU負荷配分と空調機の設定条件とを最適化する処理を高速演算することができ、情報処理装置および空調機をリアルタイムに制御することができる。 In addition to the calculation results of power consumption derived using approximate equations and tables and thermal fluid simulation data using thermal fluid analysis software, actually measured data is used as training data for machine learning, By performing machine learning in advance in the power consumption estimation model and temperature / humidity estimation model, it is possible to calculate the CPU load distribution of the information processing device and the setting conditions of the air conditioner relatively easily at high speed. The information processing apparatus and the air conditioner can be controlled in real time.
以下に、本発明に係る空調機連係制御システム、空調機連係制御方法および空調機連係制御プログラムの好適な実施形態について、その一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明においては、本発明による空調機連係制御システムおよび空調機連係制御方法について説明するが、かかる空調機連係制御方法をコンピュータにより実行可能な空調機連係制御プログラムとして実施するようにしても良いし、さらに、かかる空調機連係制御プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしても良いことは言うまでもない。 Hereinafter, an example of a preferred embodiment of an air conditioner linkage control system, an air conditioner linkage control method, and an air conditioner linkage control program according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, an air conditioner linkage control system and an air conditioner linkage control method according to the present invention will be described. However, such an air conditioner linkage control method is implemented as an air conditioner linkage control program executable by a computer. Of course, the air-conditioner linkage control program may be recorded on a computer-readable recording medium.
(本発明の特徴)
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の特徴についてその概要をまず説明する。本発明は、1つ以上の空調機と1つ以上のサーバ等の情報処理装置とが設定されているデータセンタにおいて、情報処理装置のCPU(Central Processing Unit)負荷制御とデータセンタ内の空調制御とを連係させて統合的に行うことにより、データセンタ内の温湿度環境が、任意に指定した時点(例えば、現時点、情報処理装置のCPUへの負荷が変動する時点、停電等により温湿度に変動が発生する時点、あらかじめ定めた周期ごと、等)からあらかじめ定めた所定時間が経過するまでの間、情報処理装置の正常な動作が可能な温湿度条件としてあらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという制約条件下において、情報処理装置と空調機とのトータルの電力消費量を最小化するための最適条件を高速に求めることができる仕組みに関するものであり、空調機の設定条件と情報処理装置のCPU負荷配分とを連係させて制御することによって、前記規定範囲内に温湿度を維持しつつ、トータルの消費電力量が最小となるように、空調機と情報処理装置とを最適な運転条件下で運用させることを可能としていることを特徴としている。
(Features of the present invention)
Prior to the description of the embodiments of the present invention, an outline of the features of the present invention will be described first. The present invention relates to a CPU (Central Processing Unit) load control of an information processing device and air conditioning control in the data center in a data center in which one or more air conditioners and one or more information processing devices such as servers are set. Are integrated and integrated, the temperature and humidity environment in the data center can be changed to a specified temperature (for example, when the load on the CPU of the information processing device fluctuates at this time, power failure, etc. From the time when the fluctuation occurs, every predetermined period, etc.) until the predetermined time elapses, the temperature and humidity conditions within which the information processing apparatus can operate normally fall within a predetermined range. It is also related to a mechanism that can obtain the optimum conditions for minimizing the total power consumption of the information processing device and the air conditioner at a high speed under the constraint condition By controlling the air conditioner setting conditions and the CPU load distribution of the information processing device in association with each other, the total power consumption is minimized while maintaining the temperature and humidity within the specified range. It is characterized in that the air conditioner and the information processing apparatus can be operated under optimum operating conditions.
従来の技術においては、電力消費量を最小化する最適条件の探索を行おうとして、必要な温湿度変化の将来予測を実行するために、データセンタ内の熱流体を含む複雑な現象について、高速演算が可能な近似モデルを作成しようとしても、前述したように、実現することが極めて困難であるという課題があった。 In the conventional technology, in order to search for the optimum condition that minimizes power consumption and to perform future prediction of required temperature and humidity changes, complex phenomena including thermal fluids in the data center are performed at high speed. Even if an approximate model capable of computation is to be created, as described above, there is a problem that it is extremely difficult to realize.
これに対して、本発明においては、消費電力、温湿度に関する各推定モデルを、実測データやシミュレーションデータ等の訓練データによる機械学習を用いてあらかじめ作成することによって、従来の技術における課題を解決していることを主要な特徴としている。 In contrast, the present invention solves the problems in the prior art by creating each estimation model related to power consumption, temperature and humidity in advance using machine learning based on training data such as actual measurement data and simulation data. Is the main feature.
より具体的には、本発明においては、次のような仕組みを採用している。つまり、1つ以上の情報処理装置と1つ以上の空調機とが設置されているデータセンタにおける消費電力や温湿度の実測データやシミュレーションデータ等を学習データベース部に機械学習用の訓練データとしてあらかじめ格納しておく。そして、学習データベース部に格納しておいた機械学習用の訓練データを、あらかじめ作成した消費電力推定モデルおよび温湿度推定モデルに対して入力することによって、該学習データベース部に格納された実測データやシミュレーションデータ等を用いて、機械学習部において機械学習させ、消費電力推定モデルおよび温湿度推定モデルのパラメータをあらかじめ調整しておく。 More specifically, in the present invention, the following mechanism is adopted. That is, power consumption, temperature / humidity measurement data and simulation data in a data center where one or more information processing devices and one or more air conditioners are installed are stored in advance as training data for machine learning in the learning database unit. Store it. Then, by inputting the training data for machine learning stored in the learning database unit to the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model created in advance, the actual measurement data stored in the learning database unit and Machine learning is performed in the machine learning unit using simulation data or the like, and parameters of the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model are adjusted in advance.
しかる後、本格的な運用中の状態になった以降においては、或る温湿度環境において、情報処理装置に印加される負荷を処理しようとする場合に、パラメータを調整済みの消費電力推定モデルおよび温湿度推定モデルを用いて、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間が経過するまでの間、温湿度の環境があらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという制約条件下において、情報処理装置と空調機とのトータルの電力消費量を最小化することが可能な最適条件を迅速に探索して、探索した最適条件に合致する状態に情報処理装置と空調機とを制御する。 After that, after entering into the state of full-scale operation, when trying to process the load applied to the information processing device in a certain temperature and humidity environment, the power consumption estimation model with adjusted parameters and Using the temperature / humidity estimation model, under the constraint that the temperature / humidity environment is within the specified range until a predetermined time elapses from an arbitrarily specified time (for example, the current time) , Quickly search for the optimum condition that can minimize the total power consumption of the information processing device and the air conditioner, and control the information processing device and the air conditioner to match the searched optimum condition .
(本発明の実施形態)
次に、本発明による空調機連係制御システムのシステム構成について、その一例を、図1を用いて説明する。図1は、本発明による空調機連係制御システムのシステム構成の一例を説明するためのシステム構成図であり、制御対象とする情報処理装置と空調機とのそれぞれが複数設置されている、データセンタの場合について例示している。しかし、本発明による空調機連係制御システムは、かかる場合に限るものではなく、例えば、情報処理装置が1個の場合であっても、あるいは、空調機が1個の場合であっても構わない。
(Embodiment of the present invention)
Next, an example of the system configuration of the air conditioner linkage control system according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a system configuration diagram for explaining an example of a system configuration of an air conditioner linkage control system according to the present invention. A data center in which a plurality of information processing apparatuses and air conditioners to be controlled are installed. This case is illustrated. However, the air conditioner linkage control system according to the present invention is not limited to such a case. For example, the information processing apparatus may be one or the air conditioner may be one. .
図1に示すシステム構成においては、空調機連係制御システム100が制御する制御対象は、複数のラック210,220,…それぞれに格納された複数の情報処理装置211,212,…、複数の情報処理装置221,222,…と各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…が必要とする温湿度環境に維持するための複数の空調機310,320,…との双方である。ここで、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…、各空調機310,320,…それぞれに対しては、商用電源400から電力が供給される。
In the system configuration shown in FIG. 1, the control object controlled by the air conditioner
また、空調機連係制御システム100は、消費電力計測部110、温湿度計測部120、学習データベース部130、機械学習部140、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160、最適探索部170を少なくとも備えて構成される。
The air conditioner
空調機連係制御システム100においては、消費電力および温湿度を計測する手段としてメータやセンサをあらかじめ任意に定めた1つ以上の所定の箇所に配置しており、あらかじめ定めた所定のタイミングで、それぞれの消費電力や温湿度の実測データを、消費電力計測部110および温湿度計測部120にて収集している。
In the air-conditioner
ここで、温湿度を計測するメータやセンサを配置する所定の箇所とは、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…が収納されたラック210,220,…および各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…内部の任意の箇所であり、データセンタ内の最適な運用状態を決定するために必要とする1ないし複数の任意の箇所としている。例えば、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…が収納されたラック210,220,…の冷却用空気吸い込み口や空気吹き出し口、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…のCPU(Central Processing Unit)やマザーボード等の発熱体が配置されている種々の箇所等にメータやセンサを設置する。
Here, the predetermined locations where the meters and sensors for measuring temperature and humidity are arranged are the
また、消費電力を計測するメータやセンサを配置する所定の箇所としては、本実施形態においては、商用電源400からの給電線が接続される給電箇所に配置して、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…と空調機310,320,…との双方へ供給している電力量を、各情報処理装置と各空調機それぞれが消費する消費電力が積算されたトータルの消費電力として取得する場合を示している。しかし、かかる配置形態に限るものではなく、必要に応じて、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…や空調機310,320,…それぞれに対して分散給電する給電線に適宜分散して配置するようにしても構わない。
In addition, in the present embodiment, the predetermined place where the meter or sensor for measuring the power consumption is arranged is arranged at a power supply position to which a power supply line from the
空調機連係制御システム100においては、消費電力計測部110および温湿度計測部120それぞれにてあらかじめ定めたタイミングごとに収集した消費電力および温湿度に関する実測データやシミュレーションデータ等は、学習データベース部130に格納されて、消費電力推定モデル150および温湿度推定モデル160の機械学習用の訓練データとして利用される。
In the air conditioner
機械学習部140は、学習データベース部130に訓練データとして格納された消費電力および温湿度に関する実測データやシミュレーションデータ等を用いて機械学習することによって、高速演算が可能な状態に、消費電力推定モデル150および温湿度推定モデル160のパラメータをあらかじめ調整する。
The
消費電力推定モデル150は、機械学習部140によりパラメータがあらかじめ調整されており、任意に指定した時点(例えば現時点)の温湿度環境下で、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…において或る負荷を処理しようとする際に、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間が経過したまでの期間内における情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…および空調機310,320,…のトータルの消費電力を推定して、推定消費電力として出力する。
In the power
温湿度推定モデル160も、機械学習部140によりパラメータがあらかじめ調整されており、任意に指定した時点(例えば現時点)の温湿度環境下で、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…において或る負荷を処理しようとする際に、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた前記所定時間が経過した時点において、温湿度を実測するためのメータやセンサが配置されているあらかじめ定めた1つ以上の箇所それぞれの温湿度を推定して、推定温湿度として出力する。
The temperature /
最適探索部170においては、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…のCPUの負荷配分と各空調機310,320,…の設定条件との最適な組合せを決定する。すなわち、機械学習部140によりパラメータを調整済みの温湿度推定モデル160が出力する推定温湿度が任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間が経過した時点においてもあらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという制約条件下において、機械学習部140によりパラメータを調整済みの消費電力推定モデル150が出力する推定消費電力が任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた前記所定時間経過するまでの期間内において最小となるように、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…のCPUの負荷配分と各空調機310,320,…の設定条件(設定温度、吹き出し温度、風量、風向き等)との組合せを最適な組合せとして探索する。そして、探索した最適な組合せとなるように、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…、各空調機310,320,…それぞれを制御する。
In the
次に、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の機械学習モデルについて、図2を用いて説明する。図2は、図1に示す空調機連係制御システム100の消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の一例を説明するための説明図である。ここで、図2に示す本実施形態においては、消費電力推定モデル150と温湿度推定モデル160との双方を1つの推定モデルに統合して、任意に指定した時点(例えば現時点)から所定時間経過するまでの期間内におけるトータルの推定消費電力と該所定時間経過後における各箇所の推定温湿度との双方を出力する多出力のニューラルネットワークとして構成している例を示しているが、推定消費電力と推定温湿度とをそれぞれ推定する推定モデルとして別モデルに分離して構成するようにしても勿論構わない。
Next, machine learning models of the power
図2に示すように、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160は、いずれも、温湿度計測部120によって計測された温湿度の実測データである温湿度の計測情報181と、各空調機310,320,…の設定条件(設定温度、風量等)を示す設定情報182と、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…におけるCPUが処理すべき負荷に関する情報を示す負荷情報183とを入力情報としている。
As shown in FIG. 2, the power
温湿度の計測情報181とは、センサやメータが設置されて最適の温湿度に調整すべき箇所としてあらかじめ任意に定めた1つ以上の箇所における温湿度の実測データを示す情報であり、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…が発熱する温度情報のみならず、データセンタ内の任意の箇所で計測された温湿度の計測結果や、データセンタ内だけでなく、データセンタ外の外気の温湿度の計測情報をも含む。
The temperature /
また、各空調機310,320,…の設定情報の設定情報182とは、各空調機310,320,…に設定する設定温度や吹き出し温度、風量や風向きなどの設定条件を示す情報である。また、CPUの負荷情報183は、現時点において各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…が処理している負荷に関する情報と、任意に指定した時点(例えば現時点)以降において処理しようとしている負荷に関する情報とを含んでおり、例えば現時点における各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…の処理負荷に関する情報については、各情報処理装置211,212,…、各情報処理装置221,222,…のCPUそれぞれから直接収集することができる。
The setting
消費電力推定モデル150においては、前述のような入力情報に基づいて、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間が経過するまでの期間内における、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…と空調機310,320,…との合計消費電力を推定して、推定消費電力191として出力する。また、温湿度推定モデル160においては、前述のような入力情報に基づいて、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた前記所定時間が経過した時点において、センサやメータが設置されている1つ以上の前記箇所の温湿度をそれぞれ推定して、それぞれの前記箇所の推定温湿度192として出力する。
In the power
消費電力推定モデル150から出力される推定消費電力191は、すべての情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…とすべての空調機310,320,…との消費電力を積算した推定値またはその確率分布であり、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間が経過するまでの期間内における消費電力量を推定したものである。
The estimated
また、温湿度推定モデル160から出力される推定温湿度192は、センサやメータが設置されている箇所としてあらかじめ定められた箇所それぞれにおける温湿度の推定値またはその確率分布であり、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間経過後の、それぞれ定められた箇所における温湿度を推定したものである。
Further, the estimated temperature /
ここで、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160それぞれを構成するニューラルネットワークを、ベイズ学習モデル(Bayesian Model)で構成するようにすれば、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160のそれぞれから出力される推定消費電力191、推定温湿度192は、消費電力、温湿度それぞれの確率分布として出力されることになり、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間経過するまでの期間内における消費電力の確率分布、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間経過後のあらかじめ定められたそれぞれの箇所における温湿度の確率分布として出力することが可能である。
Here, if each of the neural networks constituting the power
図1に示す空調機連係制御システム100の学習データベース部130には、前述したように、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルの機械学習用の訓練データとして、その入力値と出力値とのセットが格納されている。そして、機械学習部140によって、学習データベース部130に格納されている機械学習用の訓練データの入力値に対する消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルの出力値が、学習データベース部130に格納されている機械学習用の訓練データの出力値に近づくように、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデル内のパラメータを調整する。ここで、図2に示す例のように、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルを、入力層、中間層、出力層の階層構造からなる三層パーセプトロンによって構成した場合には、誤差逆伝搬法(Backward Propagation of Errors)を用いることによって、各推定モデル内のパラメータを学習させることができる。
As described above, the
次に、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の機械学習のための訓練データの作成方法について、図3を用いて説明する。図3は、図2に示す消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の機械学習に用いる訓練データの作成方法の一例を説明するための説明図である。
Next, a method of creating training data for machine learning of the power
消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルの訓練データは、図3に示すように、空調機連係制御システム100の運用前と運用中とのそれぞれの段階で作成することができる。
Training data of each estimation model of the power
運用前の段階においては、図3のステップST11に示すように、消費電力算出用の近似式やテーブルを用いて、入力情報(入力値)に対して導出した算出結果によって、消費電力推定モデル150の訓練データを作成し、また、図3のステップST12に示すように、熱流体解析ソフトウェアを用いて、入力情報(入力値)に対する温湿度のシミュレーション値(シミュレーション条件、シミュレーション結果)を取得することによって、温湿度推定モデル160の訓練データを作成する。かくのごとく、運用前の段階において、事前にシミュレーション等によって得られる訓練データを用いて、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルについて、凡その学習を、機械学習部140によってあらかじめ実施しておくことにより、運用初期段階においては、安定した制御を行うことができる。
In the stage before operation, as shown in step ST11 of FIG. 3, the power
運用中の段階においては、図3のステップST21に示すように、対象とするデータセンタ内に設置されているセンサやメータ等にて計測された実測データを消費電力計測部110、温湿度計測部120にて収集することによって、消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルの訓練データを作成する。かくのごとき実測データを用いることにより、その構造や環境特有の消費電力推定モデル150、温湿度推定モデル160の各推定モデルを、比較的簡易なモデルとして実現することができ、各推定モデルにおいて高速演算を行うことができる。
At the stage of operation, as shown in step ST21 of FIG. 3, the measured data measured by a sensor or meter installed in the target data center is used as the power
ただし、運用中の段階においても、熱流体解析ソフトウェアを用いたシミュレーション結果を訓練データとして用いることが有効な場合もある。例えば、データセンタ内に設置された情報処理装置に求められる規定の範囲外の温湿度データについては、実測データとしてはほとんど得られない。そこで、かくのごとき規定範囲外の温湿度条件の訓練データを、図3のステップST22に示すように、熱流体解析ソフトウェアを用いたシミュレーションを実施して補完することにより、図1に示す空調機連係制御システム100が、規定範囲の温湿度を維持するように制御することができるか否かの判定を、より正確に推定することができるようになる。
However, there are cases where it is effective to use simulation results using thermal fluid analysis software as training data even during operation. For example, temperature / humidity data outside the specified range required for an information processing apparatus installed in a data center is hardly obtained as measured data. Therefore, the air conditioner shown in FIG. 1 is supplemented by performing simulation using thermal fluid analysis software as shown in step ST22 of FIG. The determination as to whether or not the
次に、図1に示す空調機連係制御システム100の最適探索部170の最適探索方法について、図4のフローチャートを用いて説明する。図4は、図1に示す空調機連係制御システム100の最適探索部170の最適探索方法の一例を説明するためのフローチャートであり、最適探索部170における空調機310,320,…の設定条件と情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…のCPU負荷配分との制御方法の一例を示している。
Next, an optimal search method of the
図4のフローチャートに示す制御は、あらかじめ定めた所定の制御時刻に到達する都度、定期的に起動される(ステップS1)。所定の制御時刻に到達して図4のフローチャートが起動されると、現在の空調機310,320,…の各空調機の設定条件および今後処理すべき負荷を勘案して、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…の各情報処理装置のCPU負荷配分の候補に対する空調機310,320,…の各空調機の設定条件を調整するために、まず、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…の各情報処理装置のCPU負荷配分の候補として存在する複数の候補のうち、いずれかの候補を選択して入力するとともに、温湿度計測部120において計測された各箇所における温湿度と各空調機の設定条件とを入力して、学習済みの温湿度推定モデル160の出力すなわち推定温湿度が、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた所定時間経過後においても、あらかじめ定めた規定範囲に入っているか否かをチェックする(ステップS2)。
The control shown in the flowchart of FIG. 4 is periodically activated every time a predetermined predetermined control time is reached (step S1). When the predetermined control time is reached and the flowchart of FIG. 4 is started, the
温湿度推定モデル160の出力すなわち推定温湿度が、該規定範囲に入っていない場合には(ステップS2のNG)、最適化手法を用いて、空調機310,320,…の各空調機の設定を調整・変更した後(ステップS3)、ステップS2に復帰して、ステップS2の判定処理を繰り返す。
When the output of the temperature /
なお、ステップS3において、空調機310,320,…の各空調機の次の設定条件を決定する場合、すなわち、最適化手法を用いて、各空調機の設定を調整・変更する場合、タブーサーチ(タブー探索)や遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティック手法が、大規模な最適化問題においても実用的な近似解を比較的高速に算出することができるという点から適している。
In step S3, when determining the next setting condition of each
一方、温湿度推定モデル160の出力すなわち推定温湿度が、該規定範囲に入っている場合には(ステップS2のOK)、学習済みの消費電力推定モデル150の出力すなわち推定消費電力が、あらかじめ定めた前記所定時間の期間内において最小になっているか否かを評価する(ステップS4)。選択した候補が選択候補の終了条件を満たしていない場合には(ステップS5のno)、最適化手法を用いて、空調機310,320,…の各空調機の設定を調整・変更した後(ステップS3)、ステップS2に復帰して、ステップS2の判定処理とステップS3の評価とを繰り返す。なお、ステップS5における選択候補の終了条件としては、例えば、選択した候補の繰り返し回数や計算時間等を用いて規定するようにすれば良い。
On the other hand, if the output of the temperature /
また、ステップS5において、選択した候補が選択候補の終了条件を満たした場合には(ステップS5のyes)、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…の各情報処理装置のCPU負荷配分の全候補の終了条件を満たしたか否かをチェックする(ステップS6)。なお、ステップS6における全候補の終了条件としては、例えば、選択した候補の繰り返し回数や計算時間等を用いて規定するようにすれば良い。全候補の終了条件をまだ満たしていない場合には(ステップS6のno)、最適化手法を用いて、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…の各情報処理装置のCPU負荷配分を調整・変更した後(ステップS7)、ステップS2に復帰して、ステップS2の判定処理とステップS3の評価とステップS5、ステップS6の判定処理を繰り返す。
If the selected candidate satisfies the selection candidate end condition in step S5 (yes in step S5), the
なお、ステップS7において、情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…の各情報処理装置のCPU負荷配分の候補を決める場合、すなわち、最適化手法を用いて、各情報処理装置のCPU負荷配分を調整・変更する場合についても、前述した各空調機の次の設定条件を決定する場合と同様に、タブーサーチ(タブー探索)や遺伝的アルゴリズム等のメタヒューリスティック手法が、大規模な最適化問題においても実用的な近似解を比較的高速に算出することができるという点から適している。
In step S7, when determining CPU load distribution candidates for the
全候補の終了条件を満たした場合には(ステップS6のyes)、あらかじめ定めた所定時間を経過した時点においても、温湿度があらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという制約条件を満たす中で、任意に指定した時点(例えば現時点)からあらかじめ定めた前記所定時間が経過するまでの期間内における消費電力が最小となるという情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…の各情報処理装置のCPUの負荷配分と空調機310,320,…の各空調機の設定条件との組合せを最適解として抽出する(ステップS8)。しかる後、抽出した最適解に基づく制御信号を作成して、空調機310,320,…と情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…とにそれぞれ送信して、空調機310,320,…の設定と情報処理装置211,212,…、情報処理装置221,222,…のCPU負荷配分とを制御する(ステップS9)。
When the completion conditions for all candidates are satisfied (Yes in step S6), the restriction condition that the temperature / humidity is within a predetermined range is satisfied even after a predetermined time has elapsed. , The
なお、ベイズ学習モデルを用いて消費電力推定モデル150や温湿度推定モデル160を構成して、消費電力推定モデル150や温湿度推定モデル160からの推定消費電力191や推定温湿度192を消費電力の確率分布や温湿度の確率分布として出力している場合には、ステップS8において、最小の消費電力に関する設定条件を抽出する際や、ステップS2において、温湿度推定モデル160の出力が規定範囲に入っているか否かをチェックする際には、最小の消費電力から外れる確率や温湿度が規定範囲から外れる確率が、あらかじめ定めた閾値よりも小さくなるという条件を制約として用いるようにすれば良い。該閾値を、ユーザのポリシー等によって決定するようにすれば、消費電力推定モデル150や温湿度推定モデル160の誤差について柔軟に調整することができる。
The power
100…空調機連係制御システム、110…消費電力計測部、120…温湿度計測部、130…学習データベース部、140…機械学習部、150…消費電力推定モデル、160…温湿度推定モデル、170…最適探索部、181…温湿度の計測情報、182…各空調機の設定情報、183…各情報処理装置におけるCPUの負荷情報、191…推定消費電力、192…推定温湿度、210,220…ラック、211,212,221,222…情報処理装置、310,320…空調機、400…商用電源。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
任意に指定した時点からあらかじめ定めた所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力を推定して、推定消費電力として出力する消費電力推定モデルと、
任意に指定した時点から前記所定時間が経過した後における1つ以上の前記箇所の温湿度をそれぞれ推定して、それぞれの前記箇所の推定温湿度として出力する温湿度推定モデルと、
前記消費電力計測部によって計測された消費電力の計測情報および前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報を、前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルの機械学習用の訓練データとして格納する学習データベース部と、
前記学習データベース部に格納された前記消費電力の計測情報および前記温湿度の計測情報を機械学習用の前記訓練データとして用いて、前記消費電力推定モデルのパラメータおよび前記温湿度推定モデルのパラメータをあらかじめ調整する機械学習部と、
任意に指定した時点の温湿度環境下において前記情報処理装置にて負荷を処理しようとする場合に、前記機械学習部にてパラメータを調整済みの前記温湿度推定モデルが出力する前記推定温湿度があらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという条件下で、前記機械学習部にてパラメータを調整済みの前記消費電力推定モデルが出力する前記推定消費電力が最小となる、前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分との組合せを最適な組合せ状態として探索して、探索した該最適な組合せ状態になるように前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分とを制御する最適探索部と、
を少なくとも備え、
前記消費電力推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力の値または該消費電力の確率分布を推定して、前記推定消費電力として出力し、また、前記温湿度推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過後の1つ以上の前記箇所それぞれの温湿度の値または該温湿度の確率分布を推定して、前記推定温湿度として出力することを特徴とする空調機連係制御システム。 A power consumption measuring unit that measures the power consumption of one or more air conditioners and one or more information processing devices installed in the data center, and a temperature and humidity that measures the temperature and humidity of one or more predetermined locations An air conditioner linkage control system that includes at least a measurement unit and controls both the setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU (Central Processing Unit) of the information processing apparatus,
A power consumption estimation model that estimates power consumption of the air conditioner and the information processing device within a period from a time point arbitrarily designated until a predetermined time elapses, and outputs the estimated power consumption;
A temperature / humidity estimation model that estimates the temperature / humidity of one or more of the locations after the predetermined time has elapsed from an arbitrarily designated time point and outputs the estimated temperature / humidity of each location;
The power consumption measurement information measured by the power consumption measurement unit and the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit are used as training data for machine learning of the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model. A learning database section to store;
Using the power consumption measurement information and the temperature / humidity measurement information stored in the learning database unit as the training data for machine learning, the power consumption estimation model parameters and the temperature / humidity estimation model parameters are set in advance. A machine learning unit to adjust;
The estimated temperature / humidity output by the temperature / humidity estimation model whose parameters have been adjusted by the machine learning unit when the load is to be processed by the information processing apparatus in a temperature / humidity environment at an arbitrarily designated time point. A condition for setting the air conditioner that minimizes the estimated power consumption output from the power consumption estimation model whose parameters have been adjusted by the machine learning unit under the condition that the power consumption is within a predetermined range. The combination with the load distribution of the CPU of the information processing device is searched as an optimal combination state, and the setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU of the information processing device are set so as to obtain the searched optimal combination state. An optimal search unit for controlling
With at least,
The power consumption estimation model is arbitrarily specified by using as input the measurement information of the temperature and humidity measured by the temperature and humidity measurement unit, the setting information of the air conditioner, and the CPU load information in each of the information processing devices. Estimating a power consumption value or a probability distribution of the power consumption between the air conditioner and the information processing device in a period until the predetermined time elapses, and outputting the estimated power consumption, The temperature / humidity estimation model is a time point arbitrarily designated as input of measurement information of temperature / humidity measured by the temperature / humidity measurement unit, setting information of the air conditioner, and CPU load information in each information processing apparatus. Estimating the temperature / humidity value or probability distribution of the temperature / humidity at each of the one or more locations after the predetermined time has passed in advance as the estimated temperature / humidity Air conditioner coordinated control system characterized by force.
任意に指定した時点からあらかじめ定めた所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力を推定して、推定消費電力として出力する消費電力推定モデルと、
任意に指定した時点から前記所定時間が経過した後における1つ以上の前記箇所の温湿度をそれぞれ推定して、それぞれの前記箇所の推定温湿度として出力する温湿度推定モデルと、
を有し、
前記消費電力計測部によって計測された消費電力の計測情報および前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報を、前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルの機械学習用の訓練データとして記憶し、記憶した前記消費電力推定モデルおよび前記温湿度推定モデルの機械学習用の訓練データを用いて、前記消費電力推定モデルのパラメータおよび前記温湿度推定モデルのパラメータをあらかじめ調整し、
任意に指定した時点の温湿度環境下において前記情報処理装置にて負荷を処理しようとする場合に、パラメータを調整済みの前記温湿度推定モデルが出力する前記推定温湿度があらかじめ定めた規定範囲内に収まっているという条件下で、パラメータを調整済みの前記消費電力推定モデルが出力する前記推定消費電力が最小となる、前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分との組合せを、最適な組合せ状態として探索して、探索した該最適な組合せ状態になるように前記空調機の設定条件と前記情報処理装置のCPUの負荷配分とを制御し、
前記消費電力推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過するまでの期間内における前記空調機と前記情報処理装置との消費電力の値または該消費電力の確率分布を推定して、前記推定消費電力として出力し、また、前記温湿度推定モデルは、前記温湿度計測部によって計測された温湿度の計測情報と、前記空調機の設定情報と、各前記情報処理装置におけるCPU負荷情報とを入力として、任意に指定した時点からあらかじめ定めた前記所定時間経過後の1つ以上の前記箇所それぞれの温湿度の値または該温湿度の確率分布を推定して、前記推定温湿度として出力することを特徴とする空調機連係制御方法。 A power consumption measuring unit that measures the power consumption of one or more air conditioners and one or more information processing devices installed in the data center, and a temperature and humidity that measures the temperature and humidity of one or more predetermined locations An air-conditioner linkage control method that includes at least a measurement unit and controls both the setting condition of the air-conditioner and the load distribution of the CPU (Central Processing Unit) of the information processing apparatus,
A power consumption estimation model that estimates power consumption of the air conditioner and the information processing device within a period from a time point arbitrarily designated until a predetermined time elapses, and outputs the estimated power consumption;
A temperature / humidity estimation model that estimates the temperature / humidity of one or more of the locations after the predetermined time has elapsed from an arbitrarily designated time point and outputs the estimated temperature / humidity of each location;
Have
The power consumption measurement information measured by the power consumption measurement unit and the temperature / humidity measurement information measured by the temperature / humidity measurement unit are used as training data for machine learning of the power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model. Using the training data for machine learning of the stored power consumption estimation model and the temperature / humidity estimation model stored, the parameters of the power consumption estimation model and the parameters of the temperature / humidity estimation model are adjusted in advance,
The estimated temperature / humidity output by the temperature / humidity estimation model whose parameters are adjusted when the load is to be processed by the information processing device in a temperature / humidity environment at an arbitrarily specified time is within a predetermined specified range. A combination of the setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU of the information processing apparatus that minimizes the estimated power consumption that is output by the power consumption estimation model whose parameters have been adjusted Is determined as an optimal combination state, and the setting condition of the air conditioner and the load distribution of the CPU of the information processing device are controlled so as to be the optimal combination state searched for,
The power consumption estimation model is arbitrarily specified by using as input the measurement information of the temperature and humidity measured by the temperature and humidity measurement unit, the setting information of the air conditioner, and the CPU load information in each of the information processing devices. Estimating a power consumption value or a probability distribution of the power consumption between the air conditioner and the information processing device in a period until the predetermined time elapses, and outputting the estimated power consumption, The temperature / humidity estimation model is a time point arbitrarily designated as input of measurement information of temperature / humidity measured by the temperature / humidity measurement unit, setting information of the air conditioner, and CPU load information in each information processing apparatus. Estimating the temperature / humidity value or probability distribution of the temperature / humidity at each of the one or more locations after the predetermined time has passed in advance as the estimated temperature / humidity Air conditioner linkage control method characterized by force.
8. An air conditioner linkage control program, wherein the air conditioner linkage control method according to claim 4 is implemented as a program executable by a computer.
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