(57)【要約】【課題】データセンター等の施設において温度分布を精度よく且つ効率的に測定できる温度測定システム及び温度測定方法を提供する。【解決手段】第１のエリアに配置されたラック内の温度を測定する際に、温度調整された第２のエリアから第１のエリアに光ファイバ２４を引き出して、ラック内に光ファイバ２４を敷設する。また、第２のエリア内に基準温度測定部を設けておく。温度測定装置２０は、光ファイバ２４内で発生する後方散乱光を検出し、光ファイバ２４の敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を検出する。信号処理装置２８は、温度測定装置２０から出力される信号に対し補正処理を実行するが、補正処理の際に測定ポイントのうち第２のエリア内の測定ポイントの温度を基準温度測定部の温度に置き換える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の温度測定対象を有する第１のエリアと、
前記第１のエリアと区画された第２のエリアと、
前記温度測定対象毎に前記第２のエリアから前記第１のエリアに引き出され、前記温度測定対象を通るように敷設された光ファイバと、
光源を有し、前記光ファイバ内を前記光源から出射された光が通る際に発生する後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を取得する温度測定装置と、
前記温度測定装置で取得した各測定ポイントの温度に対して補正処理を行う信号処理装置とを具備し、
前記光ファイバは、前記第２のエリア内に配置されて前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部を有し、
前記信号処理装置は、前記補正処理を実行する際に、前記第２のエリア内にある前記測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換えることを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記基準温度測定部は、前記敷設経路に沿った最初の温度測定対象よりも前、及び最後の温度測定対象よりも後にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の温度測定ステム。
【請求項３】
前記基準温度測定部は、前記光ファイバの一部が巻回されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記基準温度測定部に巻回された光ファイバの長さは、前記光ファイバ及び前記温度測定装置により決まる伝達関数の３番目の零点の絶対値以上の長さであることを特徴とする請求項３に記載の温度測定システム。
【請求項５】
前記信号処理装置は、前記光ファイバ及び前記温度測定装置により決まる伝達関数を用いて前記補正処理を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項６】
前記信号処理装置は、前記伝達関数と補正温度分布との畳み込みと、測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように、前記測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うことを特徴とする請求項５に記載の温度測定システム。
【請求項７】
前記温度測定対象は、複数の計算機を収納したラックであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項８】
前記第２のエリアには、空調機により温度調整されたエアーが供給されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項９】
前記信号処理装置は、更に前記測定ポイントのうち同一場所に配置された複数の測定ポイントの温度に対して、前記補正の際にそれらの測定ポイントの平均温度に置き換える処理を行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項１０】
第１のエリア内に配置された複数の温度測定対象の温度を測定する温度測定方法において、
光ファイバを、温度調整された第２のエリアから前記温度測定対象毎に前記第１のエリアに引き出して前記温度測定対象を通るように敷設するとともに、前記光ファイバの一部を前記第２のエリア内に所定長さ配置して前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部とし、
前記光ファイバ内に光を照射し、前記光ファイバ内で発生する後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を検出して測定温度分布を取得し、
前記温度分布に対し補正処理を複数回実行するとともに、補正処理を実行する際に前記第２のエリア内にある前記測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換えることを特徴とする温度測定方法。
【請求項１１】
前記基準温度測定部は、前記敷設経路に沿った最初の温度測定対象よりも前、及び最後の温度測定対象よりも後にそれぞれ配置することを特徴と請求項１０に記載の温度測定方法。
【請求項１２】
前記基準温度測定部は、前記光ファイバの一部を巻回してなることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の温度測定方法。
【請求項１３】
前記所定の長さは、温度測定系の伝達係数の３番目の零点の絶対値以上の長さであることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１項に記載の温度測定方法。
【請求項１４】
前記補正処理には、温度測定系の伝達係数を用いることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の温度測定方法。
【請求項１５】
前記補正処理を実行する度に、前記測定ポイントのうち同一場所に配置された複数の測定ポイントの温度に対して、それらの測定ポイントの平均温度に置き換えることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の温度測定方法。
【請求項１６】
複数の温度測定対象が配置された第１のエリアと温度調整された第２のエリアとを繰り返し通るように敷設され且つ前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部を有する光ファイバに接続されて前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を測定する温度測定装置から出力される信号を処理する信号処理装置であって、
前記温度測定装置により取得した前記光ファイバの敷設経路に沿った測定ポイントの温度から得られる温度分布に対し、前記光ファイバ及び前記温度測定装置により決まる伝達関数を用いて補正処理を実行し、補正処理を実行する際に前記光ファイバのうち前記第２のエリア内の測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換えることを特徴とする信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度測定システム及び温度測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会の到来にともなって計算機で多量のデータが扱われるようになり、データセンター等の施設において多数の計算機を同一室内に設置して一括管理することが多くなっている。このような状況下では、計算機から多量の熱が発生して誤動作や故障の原因となるため、計算機を冷却する手段が必要となる。そのため、通常データセンターでは、計算機内で発生した熱をファン（送風機）により計算機の外に排出するとともに、空調機（エアコン）を使用して室内の温度を調整している。【０００３】
ところで、計算機の稼働状態によって計算機から発生する熱量は大幅に変動する。熱による計算機の誤動作や故障を確実に防止するために、例えば計算機から発生する熱の最大量に応じた冷却能力を有する空調機を使用し、その空調機を常に最大能力で稼働させることが考えられる。しかし、冷却能力が大きい空調機をその最大能力で常時稼働させることは、ランニングコストが高くなるというだけでなく、省エネルギー及びＣＯ2削減の観点からも好ましくない。従って、各ラックから発生する熱量に応じて空調設備を効率的に制御することが望まれる。【０００４】
空調設備を効率的に制御するためには、データセンター内に設置された各ラックの温度をリアルタイムで測定することが必要になる。従来から、データセンターのように複数の熱源を有するエリアの温度分布を測定する際に、温度センサとして光ファイバを用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１０７２７９号公報
【特許文献２】特開２００４−２８７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、光ファイバを温度センサとして使用する場合、位置分解能が低いため、温度測定箇所（測定ポイント）が密に存在する場所では温度分布を精度よく且つ効率的に測定することは困難である。【０００７】
以上から、データセンター等の施設において温度分布を精度よく且つ効率的に測定できる温度測定システム及び温度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
開示の技術の一観点によれば、複数の温度測定対象を有する第１のエリアと、前記第１のエリアと区画された第２のエリアと、前記温度測定対象毎に前記第２のエリアから前記第１のエリアに引き出され、前記温度測定対象を通るように敷設された光ファイバと、光源を有し、前記光ファイバ内を前記光源から出射された光が通る際に発生する後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を取得する温度測定装置と、前記温度測定装置で取得した各測定ポイントの温度に対して補正処理を行う信号処理装置とを具備し、前記光ファイバは、前記第２のエリア内に配置されて前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部を有し、前記信号処理装置は、前記補正処理を実行する際に、前記第２のエリア内にある前記測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換える温度測定システムが提供される。【０００９】
開示の技術の他の一観点によれば、第１のエリア内に配置された複数の温度測定対象の温度を測定する温度測定方法において、光ファイバを、温度調整された第２のエリアから前記温度測定対象毎に前記第１のエリアに引き出して前記温度測定対象を通るように敷設するとともに、前記光ファイバの一部を前記第２のエリア内に所定長さ配置して前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部とし、前記光ファイバ内に光を照射し、前記光ファイバ内で発生する後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を検出して測定温度分布を取得し、前記温度分布に対し補正処理を複数回実行するとともに、補正処理を実行する際に前記第２のエリア内にある前記測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換える温度測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の温度測定システム及び温度測定方法によれば、温度測定分布に対する補正処理を行う際に、第２のエリア内にある測定ポイントの温度を基準温度測定部の温度に置き換える。これにより、温度分布を精度よく且つ効率的に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、計算機室の一例を表した模式図である。
【図２】図２は、計算機がラック内に収納された状態を表した模式図である。
【図３】図３は、温度センサとして光ファイバを使用した温度分布測定方法を説明する模式的断面図である。
【図４】図４は、同じくその光ファイバを使用した温度測定システムを説明する説明図である。
【図５】図５は、光ファイバ内で発生した後方散乱光のスペクトルを例示した図である。
【図６】図６は、ラマン散乱光の強度の時系列分布の一例を表した図である。
【図７】図７は、図６のラマン散乱光の強度の時系列分布を基にＩ1／Ｉ2比を時間毎に計算して得られた図である。
【図８】図８は、実温度分布と温度測定装置から出力される温度分布（測定温度分布）との関係を例示した図である。
【図９】図９は、図８のステップ型の実温度分布から得られる温度測定系の伝達関数を表す図である。
【図１０】図１０は、伝達関数をフーリエ変換して得られた関数を表す図である。
【図１１】図１１は、比較的高い空間周波数で温度が変化する実温度分布を温度測定装置で測定し、それにより得られた測定温度分布を表した図である。
【図１２】図１２は、温度分布の補正に使用される逆フィルタを例示する図である。
【図１３】図１３は、逆フィルタを測定温度分布に作用させることにより、該測定温度分布を補正して得られた補正温度分布を例示した図である。
【図１４】図１４は、測定温度分布の補正に有用な光ファイバの敷設例を例示した断面図である。
【図１５】図１５は、光ファイバのうち、加熱中心を基準にして±１ｍの区間を５５℃に加熱し、それ以外の区間の温度を室温（約２３℃）に維持したときに温度測定装置から出力される測定温度分布を例示した図である。
【図１６】図１６は、熱源からの影響を考慮した光ファイバの敷設を例示した模式図である。
【図１７】図１７は、実施形態に係る温度測定方法を説明するフローチャートである。
【図１８】図１８は、温度測定装置から出力される温度分布（測定温度分布）を例示する図である。
【図１９】図１９は、補正を１回行ったときの補正温度分布を、測定温度分布及び実温度分布とともに表した図である。
【図２０】図２０は、１回の補正の後に置き換えを行って得た補正温度分布を、測定温度分布及び実温度分布とともに表した図である。
【図２１】図２１は、補正計算及び置き換えを１００回繰り返したときの補正温度分布を、測定温度分布及び実温度分布とともに表した図である。
【図２２】図２２は、比較例による補正結果を例示した図である。
【図２３】図２３は、１０台のラックを１列に配置し、それらのラックに光ファイバを敷設した状態を例示する図（その１）である。
【図２４】図２４は、光ファイバを図２３のように敷設した場合の実温度分布、測定温度分布及び補正温度分布の一例を表した図である。
【図２５】図２５は、１０台のラックを１列に配置し、それらのラックに光ファイバを敷設した状態を例示する図（その２）である。
【図２６】図２６は、光ファイバを図２５のように敷設した場合の実温度分布、測定温度分布及び補正温度分布の一例を表した図である。
【図２７】図２７は、図２６の一部を拡大した図である。
【図２８】図２８は、１０台のラックを１列に配置し、それらのラックに光ファイバを敷設した状態を例示する図（その３）である。
【図２９】図２９は、光ファイバを図２８のように敷設した場合の実温度分布、測定温度分布及び補正温度分布の一例を表した図である。
【図３０】図３０は、図２９の一部を拡大した図である。
【図３１】図３１は、光ファイバの敷設の変形例を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、計算機室の一例を表した模式図、図２は計算機がラック内に収納された状態を表した模式図である。
【００１４】
図１に例示した計算機室は、機器設置エリア１０ａと、機器設置エリア１０ａの床下に設けられたフリーアクセスフロア１０ｂとに区画されている。なお、機器設置エリア１０ａは第１のエリアの一例であり、フリーアクセスフロア１０ｂは第２のエリアの一例である。
【００１５】
機器設置エリア１０ａには複数のラック（サーバラック）１１が列毎に並んで配置されている。図２のように、各ラック１１にはそれぞれ複数の計算機１６（サーバ）が収納されている。各計算機１６にはそれぞれ冷却ファン１７が設けられており、冷却ファン１７の回転により室内のエアーがラック１１の一方の面（以下、「吸気面」と呼ぶ）からラック１１内に取り込まれ、ラック１１の他方の面（以下、「排気面」と呼ぶ）から排出される。
【００１６】
隣り合う列のラック１１は、吸気面と吸気面又は排気面と排気面とが向き合うように配置されており、列間の空間は作業者が通行可能な通路となっている。吸気面側の通路の床には、ラック１１毎にフリーアクセスフロア１０ｂと機器設置エリア１０ａとを連絡するグリル（通風口）１２ａが配置されている。
【００１７】
また、計算機室内には、１又は複数の空調機１９が設置されている。空調機１９は機器設置エリア１０ａからエアーを取り込み、フリーアクセスフロア１０ｂに温度調整された低温のエアーを供給する。この低温のエアーは、グリル１２ａを介して機器設置エリア１０ａに送り出され、ラック１１に吸気面側から取り込まれる。そして、ラック１１内の計算機１６を冷却して温度が上昇したエアーは、ラック１１の排気面側から機器設置エリアに排出される。
【００１８】
図１に記載の計算機室では、隣り合うラック列を、ラック１１の吸気面と吸気面又は排気面と排気面とが向き合うように配置している。これにより、グリル１２ａを介して低温のエアーが供給されるエリアと、ラック１１から高温のエアーが排出されるエリアとが空間的に分離される。以下、低温のエアーが供給されるラック吸気面側のエリアをコールドアイルと呼び、高温のエアーが排出されるラック排出面側のエリアをホットエリアと呼ぶ。計算機室内のエアーは、空調機１９、フリーアクセスフロア１０ｂ、機器設置エリア１０ａ（コールドアイル）、ラック１１、機器設置エリア１０ａ（ホットアイル）、空調機１９という順番で循環する。
【００１９】
このような計算機室において、空調設備で消費するエネルギーを低減することが望まれる。そのための一つの方法として、各ラック１１の吸気面及び排気面にそれぞれ複数の測定ポイントを設け、各測定ポイントの温度を常時モニタリングして、これにより得られた温度分布に応じて空調機１９の風量等をリアルタイムに制御することが考えられる。
【００２０】
この場合、各測定ポイントに熱電対又はサーミスタ等の温度センサを設置すると、それらの温度センサと計測装置とを接続する配線の数が膨大になり、配線の敷設やメンテナンスが煩雑になるという問題がある。そこで、温度センサとして光ファイバを使用することが考えられる。
【００２１】
図３は温度センサとして光ファイバを使用した温度分布測定方法を説明する模式的断面図、図４は同じくその光ファイバを使用した温度測定システムを説明する説明図である。
【００２２】
図３のように、光ファイバ２４は、列方向に並んだラック１１内を順番に通るように、且つラック１１と次のラック１１との間はフリーアクセスフロア１０ｂを通るように敷設される。この光ファイバ２４の端部は、図４のように温度測定装置２０に接続される。
【００２３】
温度測定装置２０は、レーザ光源２１と、レンズ２２ａ，２２ｂと、ビームスプリッタ２３と、波長分離部２５と、光検出器２６と、温度分布測定部２７とを有する。
【００２４】
レーザ光源２１からは、所定のパルス幅のレーザ光が一定の周期で出力される。このレーザ光は、レンズ２２ａ、ビームスプリッタ２３及びレンズ２２ｂを通って光ファイバ２４の光源側端部から光ファイバ２４内に進入する。なお、図４において、符号２４ａは光ファイバ２４のクラッドを示し、符号２４ｂは光ファイバ２４のコアを示している。
【００２５】
光ファイバ２４内に進入した光の一部は、光ファイバ２４の材料分子により後方散乱される。後方散乱光には、図５に例示するように、レイリー（Rayleigh）散乱光と、ブリルアン（Brillouin）散乱光と、ラマン（Raman）散乱光とが含まれる。レイリー散乱光は入射光と同一波長の光であり、ブリルアン散乱光及びラマン散乱光は入射光からシフトした波長の光である。
【００２６】
ラマン散乱光には、入射光よりも長波長側にシフトしたストークス光と、入射光よりも短波長側にシフトした反ストークス光とがある。ストークス光及び反ストークス光のシフト量はレーザ光の波長や光ファイバ２４の材料に依存するが、通常は５０ｎｍ程度である。また、ストークス光は温度による変化量が小さく、反ストークス光は温度による変化量が大きい。すなわち、ストークス光は温度依存性が小さく、反ストークス光は温度依存性が大きいということができる。
【００２７】
これらの後方散乱光は、図４のように、光ファイバ２４を戻って光源側端部から出射する。そして、レンズ２２ｂを透過し、ビームスプリッタ２３により反射されて、波長分離部２５に進入する。
【００２８】
波長分離部２５は、波長に応じて光を透過又は反射するビームスプリッタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、特定の波長の光のみを透過する光学フィルタ３３ａ，３３ｂ，３３ｃとを有する。また、波長分離部２５は、光学フィルタ３３ａ，３３ｂ，３３ｃを透過した光をそれぞれ光検出器２６の受光部２６ａ，２６ｂ，２６ｃに集光する集光レンズ３４ａ，３４ｂ，３４ｃを有する。
【００２９】
波長分離部２５に入射した光は、ビームスプリッタ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ及び光学フィルタ３３ａ，３３ｂ，３３ｃによりレイリー散乱光、ストークス光及び反ストークス光に分離され、光検出器２６の受光部２６ａ，２６ｂ，２６ｃに入力される。その結果、受光部２６ａ，２６ｂ，２６ｃからはレイリー散乱光、ストークス光及び反ストークス光の強度に応じた信号が出力される。
【００３０】
温度分布測定部２７は、光検出器２６から出力された信号に基づいて、光ファイバ２４の敷設経路に沿った測定温度分布を取得する。信号処理装置２８は、温度測定装置２０から出力される測定温度分布を補正して、実温度分布に近づける信号処理を実施する。信号処理装置２８による信号処理の詳細は後述する。
【００３１】
ところで、光ファイバ２４内で発生した後方散乱光は、光ファイバ２４を戻る間に減衰する。そのため、後方散乱が発生した位置における温度を正しく評価するためには、光の減衰を考慮することが必要である。
【００３２】
図６は、横軸に時間をとり、縦軸に光検出器２６の受光部から出力される信号強度をとって、ラマン散乱光の強度の時系列分布の一例を表した図である。光ファイバ２４にレーザパルスを入射した直後から一定の間、光検出器２６にはストークス光及び反ストークス光が検出される。光ファイバ２４の全長にわたって温度が均一の場合、レーザパルスが光ファイバ２４に入射した時点を基準とすると、信号強度は時間の経過とともに減少する。この場合、横軸の時間は光ファイバ２４の光源側端部から後方散乱が発生した位置までの距離を示しており、信号強度の経時的な減少は光ファイバ２４による光の減衰を示している。
【００３３】
光ファイバ２４の長さ方向にわたって温度が均一でない場合、例えば長さ方向に沿って高温部及び低温部が存在する場合は、ストークス光及び反ストークス光の信号強度は一様に減衰するのではなく、図６のように信号強度の経時変化を表す曲線に山及び谷が現れる。図６において、ある時間ｔにおける反ストークス光の強度をＩ1、ストークス光の強度をＩ2とする。
【００３４】
図７は、図６のラマン散乱光の強度の時系列分布を基にＩ1／Ｉ2比を時間毎に計算し、且つ図６の横軸（時間）を距離に換算し、縦軸（信号強度）を温度に換算した結果を示す図である。この図７のように、反ストークス光とストークス光との強度比（Ｉ1／Ｉ2）を計算することにより、光ファイバ２４の長さ方向における温度分布を測定することができる。
【００３５】
なお、後方散乱が発生した位置におけるラマン散乱光（ストークス光及び反ストークス光）の強度は温度により変化するが、レイリー散乱光の強度の温度依存性は無視できるほど小さい。従って、レイリー散乱光の強度から後方散乱が発生した位置を特定し、その位置に応じて光検出器２６で検出したストークス光及び反ストークス光の強度を補正することが好ましい。
【００３６】
図８は、実温度分布と温度測定装置２０から出力される温度分布（測定温度分布）との関係を例示した図である。この例では、光ファイバ２４の所定部分を温度が５５℃の湯に浸すことで、室温から５５℃の温度に立ち上がるステップ型の実温度分布を与えている。なお、所定部分の長さは、０．５ｍ、１．０ｍ、２．０ｍの三種類とした。
【００３７】
図８のように、各測定温度分布は、実温度分布に対して重み付き移動平均を作用させたなまった形状となる。このことから、上述の温度測定系（光ファイバ２４＋温度測定装置２０）は、低い空間周波数応答しかもたないこと、すなわち位置分解能が悪いことが理解できる。
【００３８】
図９は、図８のステップ型の実温度分布から得られる温度測定系の伝達関数ｈを表す図である。この図９において、横軸は加熱中心からの距離であり、縦軸は温度の相対強度である。図９の伝達関数ｈを図８のステップ型温度分布に対し畳み込み（コンボリューション）することで、図８の測定温度分布となる。分布関数ｈは、温度測定系のインパルス応答特性にほぼ等しいものとなる。
【００３９】
この伝達関数ｈをフーリエ変換すると、図１０のような形状の関数ｇが得られる。図１０のように、関数ｇのパワースペクトルは、空間周波数が約０．６ｍ-1以上の領域において極めて小さい値となっている。このことから、光ファイバ２４を温度センサとして用いる温度測定系は、空間周波数が約０．６ｍ-1以上の領域を遮断するローパスフィルタとして機能し、この領域における周波数情報の大部分を失ってしまうことがわかる。
【００４０】
例えばトンネル内の温度や高炉の温度を測定する場合には、光ファイバの敷設経路に沿った温度変化が比較的緩慢であるため、測定ポイントを密に配置する必要はない。従って、温度測定系に高精度な位置分解能は要求されない。
【００４１】
しかし、計算機室内の温度管理に使用する場合、ラック１１内の複数の測定ポイントの温度を測定する必要があり、光ファイバ２４の敷設経路に沿って比較的短い周期で測定ポイントを配置することが必要になる。この場合、温度測定装置２０から出力される信号だけでは、上述のようにローパスフィルタを通した状態の温度分布しか得られないので、各測定ポイントの温度を高精度に測定することはできない。
【００４２】
図１１は、比較的高い空間周波数で温度が変化する実温度分布を温度測定装置２０で測定し、それにより得られた測定温度分布を表した図である。なお、図１１における実温度分布は、熱電対による温度の測定値分布である。
【００４３】
図１１のように、測定温度分布は、実温度分布をローパスフィルタに通して重み付け移動平均したような形状になる。
【００４４】
このことから、温度測定エリアの高精度な温度分布を得るには、温度測定装置２０から出力される測定温度分布を信号処理装置２８により補正して実温度分布に近づける必要があることが理解できる。そのように測定温度分布を補正する方法として、インパルス応答から求まる逆補正関数を用いる逆フィルタ（デコンボリューションフィルタ等）を使用することが考えられる。
【００４５】
図１２は、そのような逆フィルタの特性を例示した図である。但し、図１２に示す逆フィルタは、インパルス応答から求めた逆補正関数に対し高周波応答性をカットしてマージン耐性を高めている。つまり、この逆フィルタは、空間周波数が０．６ｍ-1以上の領域において測定温度分布にノイズがある場合に、そのノイズの増幅を低減することを想定して設計されている。
【００４６】
図１３は、この逆フィルタを図１１の測定温度分布に作用させることにより、該測定温度分布を補正して得られた補正温度分布を例示した図である。
【００４７】
図１３のように、逆フィルタを用いて補正を行うと、補正をしない場合と比較してピークが鋭く現れるようにはなるが、実温度分布を精度よく回復できているとは言い難い。
【００４８】
また、ローパスフィルタの作用によって失われる空間周波数領域の周波数成分のパワースペクトルが、測定時のノイズに含まれるその空間周波数領域の周波数成分のパワースペクトルよりも小さいと、その周波数成分は逆フィルタでは良好に回復できない。
【００４９】
このように、測定温度分布に単に逆フィルタを作用させただけでは、測定温度分布において失われた空間周波数成分を回復するのは難しい。
【００５０】
そこで、本実施形態では、以下のようにして測定温度分布を補正してそれを実温度分布に近づける。
【００５１】
図１４は、測定温度分布の補正に有用な光ファイバ２４の敷設例を例示した断面図である。
【００５２】
図１４のように、この敷設例では、空調機１９から供給されるエアーにより温度が一定に保たれているフリーアクセスフロア１０ｂに、光ファイバ２４の一部を巻回してなる第１の巻回部２４ｘ及び第２の巻回部２４ｙを配置している。また、第１の巻回部２４ｘと第２の巻回部２４ｙとの間の光ファイバ２４を引き出してラック１１内に敷設している。そして、ラック１１内の上部に、光ファイバ２４の一部を巻回してなる第３の巻回部２４ｚを配置している。
【００５３】
また、ラック１１内では、第１の巻回部２４ｘから第３の巻回部２４ｚまでの光ファイバ敷設経路の少なくとも一部が、第３の巻回部２４ｚから第２の巻回部２４ｙまでの光ファイバ敷設経路の少なくとも一部と重なるように、光ファイバ２４を敷設している。図１４の例では、第１の巻回部２４ｘから第３の巻回部２４ｚまでの光ファイバ敷設経路と第３の巻回部２４ｚから第２の巻回部２４ｙまでの光ファイバ敷設経路とが全て重なるように、光ファイバ２４を敷設している。
【００５４】
各巻回部２４ｘ，２４ｙ，２４ｚの直径は特に限定されないが、その下限については光ファイバ２４に許容される最小曲げ半径（約１５ｍｍ）の２倍とするのが好ましい。一方、各巻回部２４ｘ，２４ｙ，２４ｚの直径の上限については、空間的に同一の温度とみなせる領域に巻回部が収まる直径（例えば、４５ｍｍ）とするのが好ましい。
【００５５】
このように各巻回部２４ｘ，２４ｙ，２４ｚの直径を小さくすることにより、各巻回部２４ｘ，２４ｙ，２４ｚ内の測定ポイントの温度は同一であるとみなすことができる。例えば、第１の巻回部２４ｘ及び第２の巻回部２４ｙ内の各測定ポイントの温度は、いずれもフリーアクセスフロア１０ｂの温度（空調機１９から吹き出されるエアーの温度）と同一であるとみなすことができる。また、第３の巻回部２４ｚ内の各測定ポイントの温度はいずれも同一であるとみなすことができる。
【００５６】
本実施形態では、以下のようにして第１の巻回部２４ｘ及び第２の巻回部２４ｙに巻回する光ファイバ２４の長さを定めている。
【００５７】
図１５は、光ファイバ２４のうち、加熱中心を基準にして±１ｍの区間を５５℃に加熱し、それ以外の区間の温度を室温（約２３℃）に維持したときに温度測定装置２０から出力される測定温度分布を例示した図である。
【００５８】
図１５からわかるように、測定温度分布は、加熱中心から±１ｍの区間の外側に裾野部分を有し、当該裾野部分の測定温度は実温度である室温に等しくならない。これは、光ファイバの敷設経路に温度差があると、その温度差によって近接する測定ポイントの測定温度が相互に影響されるためである。
【００５９】
実温度と測定温度との乖離は、加熱部から離れるほど小さくなる。例えば、図９の伝達関数ｈによれば、原点から数えて３番目の零点Ｘ3（＝３．３ｍ）付近では、伝達関数ｈが実質的に０に収束しており、当該零点Ｘ3付近の測定温度は原点にある熱源の影響を受けていないことが理解される。
【００６０】
よって、図１４の光ファイバ２４の敷設経路のうち、巻回部２４ｘ，２４ｙのそれぞれに巻かれる区間の長さを零点Ｘ3の絶対値以上とすれば、当該区間の外側の敷設経路に熱源があっても、熱源の影響を受けずに実温度を示す測定ポイントが存在することになる。
【００６１】
図１６は、そのような熱源からの影響を考慮した光ファイバ２４の敷設を例示した模式図である。
【００６２】
図１６の例では、隣接するラック１１間の光ファイバ２４の長さをＤ1、巻回部２４ｘ，２４ｙから機器設置エリアの床１２の下面までの間の光ファイバ２４の長さをＤ2としている。
【００６３】
この場合、熱源はラック１１内の計算機である。また、光ファイバ２４の敷設経路のうち、フリーアクセスフロア１０ｂ内にある区間Ｇは、空調機１９により温度調整されたエアーによって温度が一定に保持されているとみなすことができる。
【００６４】
なお、この例では、区間Ｇを各巻回部２４ｘ，２４ｙ毎に割り当て、区間Ｇの始点を床１２の下面、終点を隣接するラック１１の中点Ｐとしている。
【００６５】
その区間Ｇにおける光ファイバ２４の長さＬは、各巻回部２４ｘ，２４ｙに巻かれた部分の光ファイバ２４の長さをＤ3とすると、（Ｄ1／２）＋Ｄ2＋Ｄ3となる。この長さＬを伝達関数ｈの零点Ｘ3の絶対値以上にすれば、当該区間Ｇにはラック１１内の計算機の熱の影響を受けない測定ポイント（図１６の例では中点Ｐ）が必ず存在する。そして、区間Ｇ内の残りの測定ポイントの温度は、この測定ポイント（中点Ｐ）の温度と同一であるということができる。本実施形態では、この測定ポイント（中点Ｐ）の測定温度を基準温度とし、フリーアクセスフロア内の区間Ｇの各測定ポイントの温度の同一性を利用して、測定温度分布の補正を行う。
【００６６】
長さＤ1，Ｄ2，Ｄ3は、区間Ｇにおける光ファイバ２４の長さＬが伝達関数ｈの零点Ｘ3の絶対値（３．３ｍ）以上になるようになるものであれば特に限定されない。本例では、Ｄ1を１．０ｍ、Ｄ2を０．５ｍ、Ｄ3を２．３ｍとすることで、長さＬを３．３ｍにし、当該長さＬを伝達関数ｈの零点Ｘ3の絶対値（３．３ｍ）以上にしている。
【００６７】
図１６の光ファイバ２４の敷設例には、上記した区間Ｇでの測定温度の同一性の他に、次のような性質もある。
【００６８】
例えば、ラック１１の内では、光ファイバ２４の往路及び復路の少なくとも一部が重複するように光ファイバ２４が敷設しているので、往路及び復路には同一の温度とみなすことができる測定ポイント、すなわち重複点Ｈ1，Ｈ2が存在する。よって、測定温度分布の補正時において、重複点Ｈ1，Ｈ2の補正温度は同一温度であるという条件を付け加えることができる。
【００６９】
これと同様の理由により、第３の巻回部２４ｚ内の測定ポイントについても、温度が実質的に同一の重複点Ｋiとみなすことができ、各重複点Ｋiの温度は同一であるという条件を付け加えることができる。
【００７０】
以下に、これらの性質を利用した温度測定方法について説明する。
【００７１】
図１７は、本実施形態に係る温度測定方法を説明するフローチャートである。このフローチャートにおける各ステップは、温度測定装置２０から出力される信号を処理する信号処理装置２８において行われるものである。
【００７２】
最初のステップＳ１では、温度測定装置２０から光ファイバ２４の敷設経路に沿った測定温度分布を取得する。
【００７３】
図１８は、横軸に光ファイバ２４の端部からの距離をとり、縦軸に温度をとって、温度測定装置２０から出力される温度分布（測定温度分布）を例示する図である。この例では、光ファイバ２４の長さ方向に沿って０．１ｍ毎に測定ポイントを設けている。また、その測定ポイントのいくつかには、実温度を測定するための熱電対を併設している。
【００７４】
図１８からわかるように、温度測定装置２０で得られた測定温度分布は、熱電対により得られた実温度分布と乖離している。そこで、ステップＳ２では、次のようにして測定温度分布を補正して実分布に近づける。
【００７５】
まず、測定温度分布を次の式（１）のように表す。
【００７６】
【数１】
2012056567.tif 000003
【００７７】
ここで、成分ｙkにおける添え字ｋは、光ファイバの敷設経路に沿ったｋ番目の測定ポイントを表す。また、成分ｙkは、ｋ番目の測定ポイントにおける温度測定値から基準温度ＴAB（図１６の例では中点Ｐの測定温度)を減算した値である。
【００７８】
また、実温度分布を次の式（２）のように表す。
【００７９】
【数２】
2012056567.tif 000004
【００８０】
式（１）と同様に、成分ｘiにおける添え字ｉはｉ番目の測定ポイントを表し、成分ｘiはｉ番目の測定ポイントｉの実温度から基準温度ＴABを減算した値である。
【００８１】
このとき、測定温度分布ｙは、実温度分布ｘと伝達関数ｈとのコンボリューション（畳み込み）として、次の式（３）のように表すことができる。
【００８２】
【数３】
2012056567.tif 000005
【００８３】
但し、ｉの範囲は、添字であるk-iが０以上であることを満たす範囲である。
【００８４】
また、これを成分毎に次の式（４）のように記述することもできる。
【００８５】
【数４】
2012056567.tif 000006
【００８６】
式（４）によれば、伝達関数の各成分ｈi-jは、式（４）をｈjについての連立方程式として、最小二乗法等を用いて算出することができる。
【００８７】
伝達関数の各成分ｈi-jを求める際の実温度分布ｘと測定温度分布ｙとしては、例えば、図１５に示したようなステップ型の実温度分布と、これに対応した測定温度分布とを使用し得る。
【００８８】
なお、伝達関数ｈは、光ファイバ２４が群遅延特性を有しているため、光源からの距離に応じて変化する。そのため、光ファイバ２４の全長にわたって伝達関数ｈを一義的に定義することはできない。しかし、光ファイバ２４の短い区間であれば、光ファイバ２４における光信号の損失や遅延は一様であるとみなし、当該区間において伝達関数ｈを一義的に定義することができる。
【００８９】
また、伝達関数ｈは、光源からの距離だけではなく光ファイバ２４の材料や入射レーザのパルス波形、及び光検出器２６のパルス応答特性によっても異なる。よって、伝達関数ｈは、実際に使用する光ファイバ２４及び温度測定装置２０を用いて測定することが好ましい。
【００９０】
ところで、式（３）において温度変化の存在する領域（注目領域）に注目して考えると、その前後の領域は温度変化のない領域（温度値ＴABの領域）であり、それらの領域では各成分ｘi, ｙkの値は０である。従って、注目領域の前後の領域のｘi, ｙkは式（３）において計算に必要のない意味のないものとなる。そこで、式（２）の各成分から、温度変化の存在する注目領域前後の０である成分全てを除いたもののみを集めた列ベクトルを次の式（５）のように表す。
【００９１】
【数５】
2012056567.tif 000007
【００９２】
また、測定温度分布についても同様に、温度変化のない領域の各成分の値は０であり、計算に必要ない意味のないものなので、式（１）の各成分から温度変化の存在する注目領域前後の０である成分全てを除いたもののみを集めた列ベクトルを次の式（６）のように表す。
【００９３】
【数６】
2012056567.tif 000008
【００９４】
式（５），（６）の列ベクトルの成分の個数はそれぞれｎ＋１，ｍ＋１であるが、ｍ，ｎについてはｍの方がｎよりも大きくなる（ｍ＞ｎ）。これは、図１５に示したように、測定温度分布は実温度分布よりも横方向に広がるため、０でない成分の個数は測定温度分布のほうが多くなるためである。
【００９５】
式（５），（６）のように、実温度分布ｘと測定温度分布ｙとを有限次元の列ベクトルとし、式（４）を次の式（７）の形式で表した場合、[Ｈ]は伝達関数ｈを基に構成され（ｍ＋１）×（ｎ＋１）個の有限個の成分を持つ。このように構成した[Ｈ]を伝達関数の行列表示と呼ぶことにする。
【００９６】
【数７】
2012056567.tif 000009
【００９７】
但し、式（７）の列ベクトルｘ，ｙの次元は、式（５），（６）のように有限次元である。
【００９８】
式（７）において、列ベクトルｙの各成分ｙiは温度測定により得られたｍ＋１個の値であり、[Ｈ]は連立方程式の（ｍ＋１）×（ｎ＋１）の計数行列とみなすことができる。前述の如く、ｍ＞ｎの関係があるから、この連立方程式をｘについて一意に解くことはできない。そこで、本実施形態では次の式（８）のような二乗誤差ｅを考える。
【００９９】
【数８】
2012056567.tif 000010
【０１００】
なお、式（８）の列ベクトルＸは、実温度分布と同様に、次の式（９）のような成分をもつｎ次元のベクトルである。
【０１０１】
【数９】
2012056567.tif 000011
【０１０２】
式（８）のｅの値を小さくする列ベクトルＸは、近似的に式（７）も満たす。そして、式（８）のｅの値が小さくなるほど近似の精度が上がり、列ベクトルＸが列ベクトルｘ（実温度分布）に近づくことになる。以下では、列ベクトルＸのことを列ベクトルｙ（測定温度分布）の補正温度分布とも呼ぶ。これによれば、式（８）は、敷設経路に沿った光ファイバ２４の伝達関数ｈと補正温度分布Ｘとの畳み込みと、測定温度分布ｙとの二乗誤差ｅを算出する式ということができる。
【０１０３】
その二乗誤差ｅがなるべく小さくなるような補正温度分布Ｘを求めるべく、式（８）から二乗誤差ｅの勾配ベクトル∂ｅ/∂Ｘを次の式（１０）により算出する。
【０１０４】
【数１０】
2012056567.tif 000012
【０１０５】
この勾配ベクトル∂ｅ/∂Ｘが０になるように列ベクトルＸの各成分Ｘiを決定するのが最小二乗法にあたる。
【０１０６】
なお、測定時のノイズを考慮して式（１０）中の[Ｈ]t[Ｈ]の対角成分を微増させれば、ノイズの高周波成分の増幅を抑えマージン耐性を高められる。前述の逆フィルタによる補正（図１３参照）は、この最小二乗法で算出した補正に相当する。
【０１０７】
ここで、勾配ベクトル∂ｅ/∂Ｘは二乗誤差ｅが増加する方向を示しているので、逆符号の方向−∂ｅ/∂Ｘへ進めば二乗誤差ｅは減少することになる。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、次の式（１１）のように逐次的に列ベクトルＸに対して補正を行う。
【０１０９】
【数１１】
2012056567.tif 000013
【０１１０】
ここで、ｋは補正の反復回数を示し、Ｘ(k)は補正をｋ回行ったときの補正温度分布である。このＸ(k)は次の式（１２）のように成分表示できる。
【０１１１】
【数１２】
2012056567.tif 000014
【０１１２】
そして、αは、式（１１）が収束するような正の修正計数であり、経験的に０．５〜１の範囲で選択され得る。以下ではαを０．５として計算を行う。
【０１１３】
また、初期値であるＸ(0)はゼロベクトルであり、式（１１）における∂ｅ/∂Ｘの計算には、[Ｈ]t[Ｈ]の対角成分を微増させたものを用いた式（１０）を使用する。
【０１１４】
本実施形態では、式（１１）を用いて反復計算を行うことにより、Ｘ(k)よりも更に二乗誤差ｅが小さくなる補正温度分布Ｘ(k+1)の算出を逐次的に複数回行う。
【０１１５】
ところで、図１６を参照して説明したように、光ファイバ２４の敷設経路のうち、区間Ｇ内の各測定ポイントの温度は中点Ｐの温度（基準温度）と同一である。そこで、本実施形態では、式（１１）による各回の補正計算の度に、区間Ｇ内の第１及び第２の巻回部２４ｘ，２４ｙに含まれる複数の測定ポイントに対応した成分Ｘi(k)を、中点Ｐでの測定温度に置き換える。前述したように、列ベクトルｘ，ｙ，Ｘの各成分は実際の値から基準温度ＴABを減算したものであるから、置き換えられた各成分Ｘi(k)の値は０（＝ＴAB−ＴAB）となる。
【０１１６】
なお、基準温度ＴABは、中点Ｐの温度に限定されない。例えば、区間Ｇ内の測定ポイントのうちから選択された複数の測定ポイントにおける測定値の平均値を基準温度ＴAB温度としてもよい。その場合、各巻回部２４ｘ，２４ｙに巻かれた部分の光ファイバ２４の長さＤ3を既述の２．３ｍよりも長くすることで、ラック１１内の熱源の影響を受けない測定ポイントの数が増え、基準温度の信頼性が向上する。
【０１１７】
また、図１６を参照して説明したように、各巻回部２４ｘ，２４ｙから第３の巻回部２４ｚへの往復の光ファイバ２４においては、同一温度とみなせる重複点Ｈ1，Ｈ2がある。よって、これらの重複点についても、式（１１）による補正計算の度に、各重複点Ｈ1，Ｈ2での補正温度分布の成分Ｘi1(k)，Ｘi2(k)を、これら重複点Ｈ1，Ｈ2のそれぞれの補正温度の平均値Ｘavg1（＝（Ｘi1(k)＋Ｘi2(k)）／２）に置き換える。その補正温度Ｘi1(k)、Ｘi2(k)は、補正温度分布Ｘ(k)の複数の成分Ｘi(k)のうち、各重複点Ｈ1，Ｈ2に相当する測定ポイントｉ1，ｉ2での成分の値であって、それらの平均値Ｘavg1は重複点Ｈ1，Ｈ2に共通の推定温度としての意義を有する。
【０１１８】
更に、これと同様に、第３の巻回部２４ｚにある複数の重複点Ｋiについても、式（１１）による補正計算の度に、各重複点Ｋiでの測定温度分布の成分Ｘi(k)を、これら重複点Ｋiのそれぞれでの補正温度Ｘi(k)の平均値Ｘavg2に置き換える。上記と同様に、その補正温度Ｘi(k)は、補正温度分布Ｘ(k)の複数の成分Ｘi(k)のうち、各重複点Ｋiに相当する測定ポイントでの成分の値である。そして、それらの平均値Ｘavg1は、各重複点Ｋiに共通の推定温度としての意義を有する。
【０１１９】
例えば、本実施形態では光ファイバ２４の測定ポイント間の間隔を０．１ｍとしているので、第３の巻回部２４ｚに巻かれた部分の光ファイバ２４の長さが０．５ｍのとき、重複点Ｋiの個数は５個（＝０．５ｍ／０．１ｍ）となる。よって、これらの重複点Ｋi-2，Ｋi-1，Ｋi，Ｋi+1，Ｋi+2での補正温度分布の成分Ｘi-2(k)，Ｘi-1(k)，Ｘi(k)，Ｘi+1(k)，Ｘi+2(k)を、補正計算の度にこれら各点のそれぞれの補正温度Ｘi-2(k)，Ｘi-1(k)，Ｘi(k)，Ｘi+1(k)，Ｘi+2(k)の平均値Ｘavg2（＝（Ｘi-2(k)＋Ｘi-1(k)＋Ｘi(k)＋Ｘi+1(k)＋Ｘi+2(k)）／５）で置き換えることができる。
【０１２０】
ところで、本実施形態では、上述したように各巻回部２４ｘ，２４ｙ内の測定ポイントの温度はいずれもＴABであるとしている。そして、列ベクトルｘ，ｙ，Ｘの各成分は、実際の温度からＴABを減算した値となっている。従って、最終的な補正温度分布Ｔiomp_iを求めるためには、式（１１）について所要の反復回数（ｎ回）の計算が終了した後に、次の式（１３）のように温度ＴABを加算する。
【０１２１】
【数１３】
2012056567.tif 000015
【０１２２】
また、光ファイバ２４のうち、機器設置エリア１０ａ（ラック１１内を含む）に配置された部分の温度はフリーアクセスフロア１０ｂに配置された巻回部２４ｘ，２４ｙの温度よりも低くなることはない。この条件を次の式（１４）のように表す。
【０１２３】
【数１４】
2012056567.tif 000016
【０１２４】
従って、式（１１）によるｋ回目の計算でＸi(k)＜0となる成分があれば、その成分Ｘi(k)を０とした後、ｋ＋１回目の計算を行う。
【０１２５】
このように、温度測定エリアの中に温度が所定温度以上となることが既知の部分がある場合に、式（１１）を用いた当該部分の補正後の温度が上記所定温度よりも低くなったときは、当該部分での補正後の温度をその所定温度に置き換えて計算を簡略化する。
【０１２６】
また、これとは逆に、温度測定エリアの中に温度が所定温度以下となることが既知の部分がある場合に、式（１１）を用いた当該部分の補正後の温度が上記所定温度よりも高くなったときにも、該部分での補正後の温度をその所定温度に置き換える。
【０１２７】
ステップＳ２では、このように式（１１）を用いて補正計算を繰り返し行い、二乗誤差ｅの減少量についての指標、例えばｅ(n)−ｅ(n-1)が所定値以下となったところのＸi(n)から最終的な補正温度分布Ｔiomp_iを求める。なお、ｅ(n)は、式（１１）による補正をｎ回行って得られたＸ(n)を用いて、式（８）から求められた二乗誤差である。
【０１２８】
以上により、本実施形態に係る温度測定方法の主要ステップが終了したことになる。
【０１２９】
次に、上述の温度測定方法の効果について説明する。
【０１３０】
図１９〜図２１は、補正後の測定温度分布を例示した図であり、横軸は光ファイバ２４の端部からの距離であり、縦軸は温度である。
【０１３１】
図１９は、式（１１）による補正を１回行ったときの補正温度分布を、測定温度分布及び実温度分布とともに表した図である。この図１９のように、１回の補正では、実温度分布と補正温度分布との乖離が解消されていない。
【０１３２】
図２０は、１回の補正の後に、各領域、区間Ｇ、及び各点Ｈ1，Ｈ2，Ｋiにおいて上記の置き換えを行って得た補正温度分布を、測定温度分布及び実温度分布とともに表した図である。
【０１３３】
図２１は、そのような補正計算及び置き換えを１００回繰り返したときの補正温度分布を、測定温度分布及び実温度分布とともに表した図である。この図２１のように、補正計算及び置き換えを１００回行うと、補正温度分布は実温度分布に略一致するようになる。
【０１３４】
図２２は、比較例による補正結果を例示した図である。この比較例では、本実施形態とは異なり、フリーアクセスフロア内の測定ポイント及び重複点の測定ポイントの温度の置き換えを行わずに、式（１１）による補正を１００回行った結果を示している。図２２のように、比較例では実温度分布との乖離が解消されないのがわかる。
【０１３５】
このように、本実施形態では、式（１１）による補正計算の度に、光ファイバ２４の敷設経路の特定の測定ポイントの補正後の温度を、既知の温度又は平均温度に置き換えることで、実温度分布に近い補正温度分布を得ることができる。これにより、ラック１１内のように光ファイバ２４の敷設経路に沿って短い周期で実温度が変化する場合であっても、温度測定を高精度に行うことができる。
【０１３６】
そして、その温度測定結果を利用することで、空調機１９（図１参照）の風量をリアルタイムに制御してその空調エネルギーを抑制しながら、機器設置エリア１０ａ等の冷却状態を最適に保つことができる。
【０１３７】
図２３は、１０台のラック１１を１列に配置し、それらのラック１１に光ファイバ２４を敷設した状態を例示する図（その１）である。ここでは、１台のラック１１毎に第１の巻回部２４ｘ及び第２の巻回部２４ｙを設けており、それらの第１の巻回部２４ｘ及び第２の巻回部２４ｙをフリーアクセスフロア１０ｂ内の同一の場所に配置している。また、ラック列の両端にも巻回部２４n1，２４n2を配置している。更に、第１の巻回部２４ｘと第２の巻回部２４ｙとの間の光ファイバ２４n1，２４n2を引き出してラック１１の排気面に配置している。
【０１３８】
図２４は、横軸に光ファイバ２４の長さ方向の位置をとり、縦軸に温度（但し、基準温度との差）をとって、光ファイバ２４を図２３のように敷設した場合の実温度分布、測定温度分布及び補正温度分布の一例を表した図である。但し、補正温度分布は、前述のように式（１１）を用いた補正を１００回繰り返し行い、補正の度にフリーアクセスフロア１０ｂ内の各測定ポイントの温度を基準温度に置き換える処理を行っている。
【０１３９】
この図２４から、図２３のように光ファイバ２４を敷設し、温度測定装置２０から出力される測定温度分布に対し信号処理装置２８で上述の補正及び置き換えを繰り返すことにより、実温度分布に近い温度分布（補正温度分布）を得ることができることがわかる。
【０１４０】
図２５は、１０台のラック１１を１列に配置し、それらのラック１１に光ファイバ２４を敷設した状態を例示する図（その２）である。但し、図２５の例では、図２３の例とは異なり、フリーアクセスフロア１０ｂに巻回部を設けていない。
【０１４１】
図２６は、横軸に光ファイバ２４の長さ方向の位置をとり、縦軸に温度（但し、基準温度との差）をとって、光ファイバ２４を図２５のように敷設した場合の実温度分布、測定温度分布及び補正温度分布の一例を表した図である。但し、ここでは式（１１）を用いた補正を１００回繰り返し行っているものの、測定ポイントの補正後の温度を置き換える処理は行っていない。また、図２７は、図２６の一部を拡大した図である。
【０１４２】
図２６，図２７からわかるように、置き換え処理を行わない場合は、補正を１００回行っても補正後の温度分布と実温度分布との差が比較的大きい。
【０１４３】
ところで、光ファイバ２４を図２３のように敷設した場合は、実温度分布にほぼ等しい補正温度分布を得ることができるものの、ラック１台当たりの光ファイバ２４の長さが長くなり、１本の光ファイバ２４で測定できるラック１１の数が少なくなる。
【０１４４】
例えば、１台のラック１１内に敷設する光ファイバ２４の長さを４．０ｍ、巻回部２４ｘ，２４ｙに巻く光ファイバ２４の長さを２．３ｍ、巻回部２４ｘ，２４ｙからラック１１までの長さ（図１６のＤ2）を０．５ｍ、隣接するラック１１間の距離（図１６のＤ1）を１ｍ、巻回部２４n1，２４n2に巻く光ファイバ２４の長さを３．３ｍとすると、ラック１台当たりの光ファイバ２４の長さは約１１．３ｍ（≒４ｍ＋２．３ｍ×２＋０．５ｍ×２＋１ｍ＋３．３ｍ×２／１０）となる。
【０１４５】
この場合、１本の光ファイバ２４の長さを１ｋｍ（＝１０００ｍ）とすると、１本の光ファイバ２４で敷設できるラックの数は８８（≒１０００ｍ／１１．３ｍ）となる。
【０１４６】
一方、図２６のように光ファイバ２４を敷設した場合は、１本の光ファイバ２４で敷設できるラック１１の数は多くなるものの、上述したように温度測定精度が十分でない。
【０１４７】
以下に、これらの問題を解消する方法を説明する。
【０１４８】
図２８は、１０台のラック１１を１列に配置し、それらのラック１１に光ファイバ２４を敷設した状態を例示する図（その３）である。ここでは、ラック列の両端に巻回部２４n1，２４n2を配置し、ラック１１間には巻回部を設けていない。但し、巻回部２４n1，２４n2にはそれぞれ光ファイバ２４を６．６ｍ（３番目の零点Ｘ3の２倍）巻回している。このため、巻回部２４n1，２４n2に巻かれた光ファイバ２４の中点の測定温度は、ラック１１内及び温度測定装置２０内の熱源の影響を受けず、フリーアクセスフロア１０ｂの温度（実温度）を反映しているということができる。従って、この例では、巻回部２４n1，２４n2の中点の測定温度を基準温度として使用する。
【０１４９】
図２９は、横軸に光ファイバ２４の長さ方向の位置をとり、縦軸に温度（基準温度との差）をとって、光ファイバ２４を図２８のように敷設した場合の実温度分布、測定温度分布及び補正温度分布の一例を表した図である。また、図３０は、図２９の一部を拡大した図である。
【０１５０】
この例では、巻回部２４n1から巻回部２４n2までの間の光ファイバ２４に含まれる全ての測定ポイントを１つの行列として扱う。そして、前述のように式（１１）を用いた補正を１００回繰り返し行い、補正の度にフリーアクセスフロア１０ｂ内の測定ポイントの温度を基準温度に置き換える処理を実施している。
【０１５１】
図２９，図３０から、図２８のように光ファイバ２４を敷設し、温度測定装置２０から出力される測定温度分布に対し信号処理装置２８で上述の補正及び置き換え処理を繰り返すことにより、図２３，図２４の例と同様に実温度分布に近い温度分布（補正温度分布）を得ることができることがわかる。
【０１５２】
この場合、１台のラック１１内に敷設する光ファイバ２４の長さを４．０ｍ、フリーアクセスフロア１０ｂからラック１１までの長さ（図１６のＤ2に相当）を０．５ｍ、隣接するラック１１間の距離（図１６のＤ1）を１ｍ、巻回部２４n1，２４n2に巻く光ファイバ２４の長さを６．６ｍすると、ラック１台当たりの光ファイバ２４の長さは約７．３ｍ（≒４ｍ＋０．５ｍ×２＋１ｍ＋６．６ｍ×２／１０）となる。従って、１本の光ファイバ２４の長さを１ｋｍ（＝１０００ｍ）とすると、図２８の例では１本の光ファイバ２４で敷設できるラック１１の数は１３６となり、図２３，図２４の例に比べて約５５％増えることになる。これにより、データセンター等の施設において、温度分布を精度良く且つ効率的に測定できる。
【０１５３】
なお、上述の実施形態ではラック１１の排気面に光ファイバ２４を垂直方向に敷設しているが、図３１のように敷設してもよい。この図３１の例では、フリーアクセスフロア１０ｂから光ファイバ２４をラック１１内に引き出して排気面に沿って下から上へ往復するように敷設している。そして、往路ではラック１１内に搭載された４台のサーバ（図示せず）の排気口に対応する位置に光ファイバ２４の巻回部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを配置している。また、復路の光ファイバ２４は、巻回部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの部分及びその近傍の部分を除き、往路の光ファイバと同じ位置を通るように敷設している。
【０１５４】
この図３１のように光ファイバ２４を敷設した場合も、上述の実施例と同様に式（１１）を用いた補正を繰り返し行い、補正の度にフリーアクセスフロア１０ｂ内の測定ポイントや重複点の測定ポイントの温度を既知の温度又は平均温度に置き換える処理を行うことにより、実温度分布に近い温度分布（補正温度分布）を得ることができる。
【０１５５】
なお、上述の実施形態では計算機室内の温度測定について説明したが、開示の技術はオフィスビルや工場等の施設の温度測定に適用することもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月17日(2013.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の温度測定対象を有する第１のエリアと、
前記第１のエリアと区画された第２のエリアと、
前記温度測定対象毎に前記第２のエリアから前記第１のエリアに引き出され、前記温度測定対象を通るように敷設された光ファイバと、
光源を有し、前記光ファイバ内を前記光源から出射された光が通る際に発生する後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を取得する温度測定装置と、
前記温度測定装置で取得した各測定ポイントの温度に対して補正処理を行う信号処理装置とを具備し、
前記光ファイバは、前記第２のエリア内に配置されて前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部を有し、
前記信号処理装置は、前記補正処理を実行する際に、前記第２のエリア内にある前記測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換えることを特徴とする温度測定システム。
【請求項２】
前記基準温度測定部は、前記敷設経路に沿った最初の温度測定対象よりも前、及び最後の温度測定対象よりも後にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項１に記載の温度測定ステム。
【請求項３】
前記基準温度測定部は、前記光ファイバの一部が巻回されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の温度測定システム。
【請求項４】
前記信号処理装置は、前記光ファイバ及び前記温度測定装置により決まる伝達関数を用いて前記補正処理を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項５】
前記信号処理装置は、前記伝達関数と補正温度分布との畳み込みと、測定温度分布との二乗誤差が補正の度に小さくなるように、前記測定温度分布に対する補正を逐次的に複数回行うことを特徴とする請求項４に記載の温度測定システム。
【請求項６】
前記温度測定対象は、複数の計算機を収納したラックであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項７】
前記信号処理装置は、更に前記測定ポイントのうち同一場所に配置された複数の測定ポイントの温度に対して、前記補正の際にそれらの測定ポイントの平均温度に置き換える処理を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の温度測定システム。
【請求項８】
第１のエリア内に配置された複数の温度測定対象の温度を測定する温度測定方法において、
光ファイバを、温度調整された第２のエリアから前記温度測定対象毎に前記第１のエリアに引き出して前記温度測定対象を通るように敷設するとともに、前記光ファイバの一部を前記第２のエリア内に所定長さ配置して前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部とし、
前記光ファイバ内に光を照射し、前記光ファイバ内で発生する後方散乱光を検出して前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を検出して測定温度分布を取得し、
前記温度分布に対し補正処理を複数回実行するとともに、補正処理を実行する際に前記第２のエリア内にある前記測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換えることを特徴とする温度測定方法。
【請求項９】
複数の温度測定対象が配置された第１のエリアと温度調整された第２のエリアとを繰り返し通るように敷設され且つ前記第２のエリアの温度を測定する基準温度測定部を有する光ファイバに接続されて前記光ファイバの敷設経路に沿った複数の測定ポイントの温度を測定する温度測定装置から出力される信号を処理する信号処理装置であって、
前記温度測定装置により取得した前記光ファイバの敷設経路に沿った測定ポイントの温度から得られる温度分布に対し、前記光ファイバ及び前記温度測定装置により決まる伝達関数を用いて補正処理を実行し、補正処理を実行する際に前記光ファイバのうち前記第２のエリア内の測定ポイントの温度を前記基準温度測定部の温度に置き換えることを特徴とする信号処理装置。
【国際調査報告】
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