(57)【要約】【課題】ラック内に収容されたＩＣＴ装置の温度をラックのパネル越しに測定した測定結果から、ＩＣＴ装置の温度を容易に抽出可能な温度測定システムおよびその方法を提供すること。【解決手段】サーモグラフィ１１０は、ラック１０の前面パネル１２に焦点を合わせ（Ｓ４０１）、前面パネル１２が閉じた状態でラック１０の正面から前面パネル１２およびＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度を計測する（Ｓ４０２）。計測結果処理用計算機１２０では、サーモグラフィから転送された計測結果から前面パネル１２の温度分布を除外することで、ＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度（分布）を抽出する。具体的には、画素毎に色に置き換えて記録された計測結果を温度に変換し（Ｓ４０３）、温度が低い領域と高い領域に分離する（Ｓ４０４）。温度が低い領域を前面パネル１２、温度が高い領域をＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度と判定する（Ｓ４０５）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣＴ装置を収容したラックが備える多数の開口部が設けられた吸気側パネルから放射された赤外線を、前記吸気側パネルに焦点を合わせて計測する赤外線測定部と、
前記赤外線測定部で測定された赤外線画像を温度分布データに変換し、前記温度分布データを高温領域と低温領域とに分離する二値化処理を行う二値化処理部と、
二値化処理により分離された前記温度分布データの高温領域を前記ＩＣＴ装置の温度分布として出力するＩＣＴ装置温度抽出部と、
を備えたことを特徴する温度測定システム。
【請求項２】
前記赤外線測定部は、前記吸気側パネルの開口部を判別できる解像度を有することを特徴とする請求項１に記載の温度測定システム。
【請求項３】
前記二値化処理は、２つの領域のクラス内分散の和に対する２つの領域のクラス間分散を最大にするように閾値を決定する判別分析法による処理であ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】
ＩＣＴ装置を収容したラックが備える多数の開口部が設けられた吸気側パネルから放射された赤外線を、前記吸気側パネルに焦点を合わせた赤外線カメラで計測するステップと、
前記赤外線カメラで測定された赤外線画像を温度分布データに変換し、前記温度分布データを高温領域と低温領域とに分離する二値化処理を行うステップと、
二値化処理により分離された前記温度分布データの高温領域を前記ＩＣＴ装置の温度分布として出力するステップと、
を有することを特徴する温度測定方法。
【請求項５】
前記赤外線カメラは、前記吸気側パネルの開口部を判別できる解像度を有することを特徴とする請求項４に記載の温度測定方法。
【請求項６】
前記二値化処理は、２つの領域のクラス内分散の和に対する２つの領域のクラス間分散を最大にするように閾値を決定する判別分析法による処理であることを特徴とする請求項４又は５に記載の温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、温度測定システムおよびその方法に関し、データセンタや通信機械室の多数の通信装置・計算機の装置毎の温度計測を実施する温度測定システムおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタや通信機械室の通信装置や計算機などの情報通信技術用装置（以降、単に「ＩＣＴ装置」と記す）の温度監視には、従来温度センサがよく用いられている。ＩｏＴ技術の進展により、小型の省電力（電池駆動）の温度センサの利用が容易になり、センサのネットワーク化による温度監視や、空調装置との連携による空調システムの効率化などの実用化、サービス導入が進められている（非特許文献１参照）。
【０００３】
データセンタや通信機械室においては、正常な動作に向けたＩＣＴ装置の温度管理が重要であるが、昨今のＩＣＴ装置の高性能化に伴い、発熱量・発熱密度が増加傾向にあり、適切な空調の運用・管理を行っても局所的な熱だまりなどが容易に発生し得る。ＩＣＴ装置には適切な動作温度が存在するので、熱だまりなどのＩＣＴ装置の適切な動作温度からの逸脱をいち早く発見する必要がある。
【０００４】
温度センサは、センサ近傍の狭い範囲の温度を計測するものであるため、局所的な熱だまりの把握のような目的では、ＩＣＴ装置毎の温度監視、すなわち温度センサの設置が必要となり、通常の温度監視や空調効率化の場合より温度センサの設置数を大幅に増加させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、温度センサの設置数が増加すると、装置コストやシステム構築の工数が増加するとともに、ＩＣＴ装置の新設、廃止、移動の際の温度センサのネットワークの再構築、センサと測定対象の対応関係の管理などが煩雑となる。
【０００６】
そのため、規模の大きいデータセンタや通信機械室における局所的な熱だまりのような緻密な温度監視を、温度センサを用いたシステムで実現することは困難であった。
【０００７】
これに対し、複数のＩＣＴ装置の温度状態の網羅的・効率的な計測手法として、サーモグラフィ（赤外線カメラ）を利用する方法がある。通常、データセンタ、通信機械室のＩＣＴ装置は、通信用ラック（以下、単に「ラック」と記す）に収納されるが、サーモグラフィを用いれば、ラック内の複数のＩＣＴ装置の温度分布を一度の計測（撮影）により、網羅的に捉えることが可能である（非特許文献２参照）。
【０００８】
ラックの前面にはパネル（以下、「前面パネル」と記す）があり、通常、施錠された状態で運用されるが、前面パネルには、データセンタや通信機械室の空調装置から排出された冷気の効率的な取り込みのため、パンチング加工等により多数の吸気孔が設けられている。最近では、ラック外よりラック内のＩＣＴ装置が視認できるほどに開口率が高い（概ね６０％以上、最近では８０％を超える事例もある）ものが多い。サーモグラフィは、計測対象との間に遮るものがない状態で計測するのが原則であるが、原理的には、吸気孔を通して、ラック外からラック内のＩＣＴ装置の温度計測も可能である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】西田  龍一、外３名、「データセンタ用空調機とマルチ温度センサの連係制御に関する検討」、空気調和・衛生工学会人会学術講演論文集、２０１０年９月、ｐｐ．２１１５−２１１８
【非特許文献２】伊藤  史人、外２名、「学内サーバ室の環境温度の考察」、学術情報処理研究  Ｎｏ．１５、２０１１年、ｐｐ．９８−１０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、サーモグラフィを使用したラックの前面パネル越しの計測では、前面パネルの温度分布と混ざった計測結果（画像）となるため、以下の２つの課題がある。
【００１１】
通常、サーモグラフィによる計測では、計測対象であるＩＣＴ装置にフォーカスを合わせるが、このような場合、前面パネルにはフォーカスが合っていないため、撮影される画像には前面パネルに起因したぼけ（ブラー）が発生する。前面パネルにはミリ単位の小さな吸気孔が多数集積して存在するため、その吸気孔越しに計測されたラック内のＩＣＴ装置の計測結果は、吸気孔全体に渡り前面パネルの温度が混ざった値となってしまう。通常、前面パネルの温度はＩＣＴ装置の温度より低いため、ＩＣＴ装置の温度と前面パネルの温度とが混ざって計測される場合、ＩＣＴ装置の計測結果は実際より低い温度を示すこととなり、結果として熱だまりなどの発生を見逃す危険性がある。
【００１２】
また、仮に、ＩＣＴ装置の温度の計測結果が前面パネルの影響を受けなかったとしても、計測結果（画像）の中から、ＩＣＴ装置の温度のみを抽出する必要がある。予め、計測結果（画像）の各画素とＩＣＴ装置／前面パネルの対応関係が明らかであれば、ＩＣＴ装置の計測結果のみを抽出することも原理的には可能であるが、正確に位置決めして計測することは容易ではない。
【００１３】
ラックの前面パネルを開けて計測を行えば、前記のような課題は発生しないが、数百以上のラックが存在するようなデータセンタ、通信機械室では、通常施錠されている前面パネルの開閉だけでも大きな手間であり、そのような手法は現実的には実現が困難である。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ラック内に収容されたＩＣＴ装置の温度をラックのパネル越しに測定した測定結果から、ＩＣＴ装置の温度を容易に抽出可能な温度測定システムおよびその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様の温度測定システムは、ＩＣＴ装置を収容したラックが備える多数の開口部が設けられた吸気側パネルから放射された赤外線を、前記吸気側パネルに焦点を合わせて計測する赤外線測定部と、前記赤外線測定部で測定された赤外線画像を温度分布データに変換し、前記温度分布データを高温領域と低温領域とに分離する二値化処理を行う二値化処理部と、二値化処理により分離された前記温度分布データの高温領域を前記ＩＣＴ装置の温度分布として出力するＩＣＴ装置温度抽出部と、を備えたことを特徴する。
【００１６】
本発明の別の態様では、さらに前記赤外線測定部は、前記吸気側パネルの開口部を判別できる解像度を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の別の態様では、さらに前記二値化処理は、２つの領域のクラス内分散の和に対する２つの領域のクラス間分散を最大にするように閾値を決定する判別分析法による処理であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様の温度測定方法では、ＩＣＴ装置を収容したラックが備える多数の開口部が設けられた吸気側パネルから放射された赤外線を、前記吸気側パネルに焦点を合わせた赤外線カメラで計測するステップと、前記赤外線カメラで測定された赤外線画像を温度分布データに変換し、前記温度分布データを高温領域と低温領域とに分離する二値化処理を行うステップと、二値化処理により分離された前記温度分布データの高温領域を前記ＩＣＴ装置の温度分布として出力するステップと、を有することを特徴する。
【００１９】
本発明の別の態様では、さらに前記赤外線カメラは、前記吸気側パネルの開口部を判別できる解像度を有することを特徴とする。
【００２０】
本発明の別の態様では、さらに前記二値化処理は、２つの領域のクラス内分散の和に対する２つの領域のクラス間分散を最大にするように閾値を決定する判別分析法による処理であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の技術を適用することにより、データセンタや通信機械室内の、通信装置、計算機の温度状態の装置毎な把握が効率的に実施可能となり、ひいては迅速な熱対策の実施が可能となる。結果として、熱だまりの発生による障害の未然の防止や、効果的な空調システムの運用による電力コスト削減などの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る温度測定システムの構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る温度測定システムの計測結果処理用計算機の機能ブロック例を示す図である。
【図３】一般的なラックの前面パネルの構造例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る温度測定方法の処理手順例を示す図である。
【図５】サーモグラフィで前面パネルにフォーカスを合わせて計測した計測結果例を示す図である。
【図６】サーモグラフィによる計測結果の二値化処理イメージを示す図である。
【図７】（ａ）は、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍとの温度分布をそれぞれ区別して示す図であり、（ｂ）は、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍとの温度分布を合わせて示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
近年では、ラック内のＩＣＴ装置の冷却効率向上のため、高い開口率（概ね６０％以上、最近では８０％を超える事例も少なくない）の前面パネルを持つラックが増えている。高い開口率の前面パネルを有するラックに収容されたＩＣＴ装置であることを前提条件として、前面パネルが閉じた状態で、前面パネル越しにサーモグラフィで計測する。前面パネル越しの計測のため、サーモグラフィで計測結果は、ラック内の装置の温度と前面パネルの温度が混ざった結果となるため、両者を切り分けることが求められる。
【００２４】
第１の切り分け手段は、サーモグラフィの計測に際して、直接の計測対象ではない前面パネルに焦点を合わせることである。通常は測定対象、すなわちラック内のＩＣＴ装置に焦点を合わせるが、本発明ではラックの前面パネルに焦点を合わせる。前面パネルに焦点を合わせることで、前面パネルの温度を精度よく計測でき、それ以外の部分（パネル越しに見えるラック内部のＩＣＴ装置）の温度から切り分けることが可能となる。
【００２５】
但し、ラック内部のＩＣＴ装置の温度については、サーモグラフィの焦点が合わないため、前面パネル以外の周辺領域と平準化された計測値となる。しかしこのことは、１）ＩＣＴ装置の温度は焦点が合っている前面パネルの温度とは混ざらないこと、２）本発明の目的がＩＣＴ装置単位での熱だまりの発生の認識であり、ＩＣＴ装置内部の細かな温度分布の計測ではないことから、本発明の目的達成を妨げるような問題とはならない。
【００２６】
第２の切り分け手段は、サーモグラフィによる計測結果を温度分布（ヒストグラム）として表し、判別分析法（大津の二値化）などの二値化手法を用いて温度が低い領域と温度が高い領域に分割することである。前面パネルが空調装置の冷気の吸入口となって冷気に曝され、ラック内のＩＣＴ装置より低い温度分布（少なくとも同等以下の温度分布）を示すため、低い温度分布の領域を前面パネル部分、高い温度分布の領域を内部のＩＣＴ装置の温度と見なすことができ、前面パネルとＩＣＴ装置の温度を切り分けることができる。これにより、サーモグラフィの計測結果（画像）において画素毎の前面パネル／ＩＣＴ装置の対応関係が不明であっても、前面パネルの温度情報を除外することでラック内部のＩＣＴ装置の温度情報を容易に抽出することが可能となる。なお二値化手法については、ｋ−ｍｅａｎｓ法などのクラスタリング手法などの判別分析法以外の手法を用いることも、むろん可能である。
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２８】
図１に、本発明の一実施形態に係る温度測定システムの構成例を示す。図１は、データセンタ等で、通信用ラック内に設置されたＩＣＴ装置の温度計測を行う場合の典型的なシステム構成である。温度測定システムは通信用ラック１０（以下単に「ラック」と記す）の前面パネル１２越しにＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度計測を行うサーモグラフィ（赤外線カメラ）１１０と計測結果処理用計算機（ＰＣなど）１２０で構成される。
【００２９】
サーモグラフィ１１０は、フォーカスを調整する機能を備えており、前面パネル１２の開口部を判別可能な解像度を有し、ラック１０全体または一部の温度を計測する。計測結果は、温度と一対一に対応する色情報に変換され、画像として記録される。この計測結果は、サーモグラフィ１１０から計測結果処理用計算機１２０に転送される。尚、計測結果はサーモグラフィ１１０の記録メディアに記録され、その記録メディアから計測結果処理用計算機１２０に転送されてもよい。
【００３０】
図２に、本発明の一実施形態に係る温度測定システムの計測結果処理用計算機の機能ブロック例を示す。結果処理用計算機１２０は、サーモグラフィ１１０から転送された計測結果を読み取るデータ読み取り部１２１、色情報に置き換えられた計測結果を温度に変換するデータ変換部１２２、温度データを判別分析法（大津の二値化）などの二値化手法を用いて温度が低い領域と高い領域に分離する二値化処理部１２３、温度が高い領域の温度分布より、ＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度分布を推定するＩＣＴ装置温度抽出部１２４を含む。結果処理用計算機１２０は、最終的に、ラック内のＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度分布を出力する。
【００３１】
温度計測の対象となるＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍは、ラック１０に収納されている。データセンタ等では、このラック１０に米国電子工業会（ＥＩＡ）規格の通称１９インチラックと呼ばれるものが用いられることが多く、ラックマウント型といわれる薄型のサーバが４０台程度搭載できる構造となっている。ラック１０の典型的なサイズ（外形）は、幅６００ｍｍ、高さ１９００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ程度である。ＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの寸法は、シャーシの幅が４８２．６ｍｍ（１９インチ）、高さが４４．４５ｍｍ（１．７５インチ＝１Ｕ）の倍数となっており、ラック内に集積・収納される。
【００３２】
図３に、一般的なラックの前面パネルの構造例を示す。ラック１０の前面パネル１２には、ラック１０内のＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの冷却のため、多数の吸気孔１３が設けられており、最近では外からラック内のＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍが視認できるほどに開口率が高い（概ね６０％以上、最近では８０％を超える事例もある）ものが多い。吸気孔１３の形態（パターン）は様々であるが、開口率が高いものには、ハニカム構造をとるものが多い。図３に示すように吸気孔１３の対向する辺の間の距離を６ｍｍ、各辺の幅を１ｍｍとすると、開口率は約７３％となる。
【００３３】
図４に、本発明の一実施形態に係る温度測定方法の処理手順例を示す。サーモグラフィ１１０は、ラック１０の前面パネル１２に焦点を合わせ（Ｓ４０１）、前面パネル１２が閉じた状態で、ラック１０の正面から前面パネル１２およびＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度を計測する（Ｓ４０２）。サーモグラフィ１１０で計測された計測結果は、温度を一対一に対応する色に置き換えて画像とし、計測結果処理用計算機１２０に転送される。
【００３４】
図５に、サーモグラフィで前面パネルにフォーカスを合わせて計測した計測結果例を示す。図５に示す画像は計測結果例であるが、前面パネル１２に焦点を合わせているため、前面パネル１２の構造、輪郭が明確な計測結果が得られている。
【００３５】
計測結果処理用計算機１２０では、サーモグラフィから転送された計測結果から前面パネル１２の温度分布を除外することで、ＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度（分布）を抽出する。具体的には、画素毎に色に置き換えて記録された計測結果を温度に変換し（Ｓ４０３）、温度が低い領域と高い領域に分離する（Ｓ４０４）。２つの領域の分割方法には様々な方法があるが、例えば２つの領域のクラス内分散の和に対する２つの領域のクラス間分散を最大にするように閾値を決定する判別分析法（大津の二値化）は計算コストも小さく実装も容易である。
【００３６】
図６に、サーモグラフィによる計測結果の二値化処理イメージを示す。データセンタ、通信機械室の空調装置の冷気に直接曝される前面パネル１２の温度分布は、ＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度分布より低いため、温度が低い領域を前面パネル１２、温度が高い領域をラック１０に収納されたＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度と判定する（Ｓ４０５）。
【００３７】
尚、ＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍが非稼働の場合や、ラック１０内部の熱が前面パネル１２に強く伝達されている場合は、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度分布に重複がある場合もある。図７（ａ）、（ｂ）に、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度分布に重複がある場合の二値化処理イメージを示す。図７（ａ）は、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍとの温度分布をそれぞれ区別して示したものであり、図７（ｂ）は、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍとの温度分布を合わせて示したものである。
【００３８】
このような場合では、前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍとの温度分布の二値化処理による正確な分離は困難であり、二値化処理を適用し、図７（ｂ）に示すように高温側をラック１０に収納されたＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度とみなすと、図７（ａ）に示す実際の温度分布と比較して、低温側の温度分布が欠けた、高温側に偏った温度分布との評価結果となる。しかしながら、本発明の目的がＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの熱だまりの把握であることを踏まえれば、このような前面パネル１２とＩＣＴ装置１１−１〜１１−ｍの温度分布に重複がある場合でも、従来のように実際よりも低い温度と計測されることはなく、熱だまりのリスクとなる高い高温度領域については的確に把握できるため、実用上の支障は生じない。
【符号の説明】
【００３９】
１０  ラック
１１−１〜１１−ｍ  ＩＣＴ装置
１２  前面パネル
１３  吸気孔
１１０  サーモグラフィ
１２０  計測結果処理用計算機
【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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