低温センターから伊都地区における寒剤状況遠隔監視システムの構築超伝導システム科学研究センター松尾 政晃低温センター佐藤 誠樹E-Mail  :  matsuo@sc.kyushu-u.ac.jp１．はじめに九州大学伊都キャンパスでは、低温センター伊都地区センター（以下、伊都地区センター）により低温を利用する教育研究者に対し寒剤 ( 液体ヘリウム・液体窒素 ) の安定・安価な  供給が行われている。特に、液体ヘリウムの使用に対しては、各種低温実験で使用された蒸発ヘリウムガスをキャンパス内に張り巡らされたヘリウムガス回収配管を通じ回収し、     そのヘリウムガスは精製を経て再液化され、再度液体ヘリウムとしてユーザへ供給される、     いわゆるヘリウムのクローズドサイクル利用 (Fig.1) が行われている。
平成 19 年 4 月に伊都地区センターに導入されたヘリウム製造設備は、(1) ヘリウム液化・冷凍機：精製されたヘリウムガスを使用し液化や冷凍を行う装置(2) 液体ヘリウム貯槽：液化されたヘリウムを貯める容器(3) 液体窒素貯槽：液化や精製ならびに学内低温教育研究者に供給する液体窒素を貯める容器(4) 高圧外部精製器：回収されたヘリウムガスを精製する装置(5) 回収・精製用高圧圧縮機：回収・精製でカードルや精製器にヘリウムガスを圧送する装置(6) ガスバック：ヘリウムガスを一時的に貯めておく風船(7) カードル：回収・精製されたヘリウムガスを貯めておく高圧の畜圧器等で構成されており、また、各装置の液量・圧力等の各種情報は、伊都地区センター建屋内の管理室に設置された液化・冷凍機制御用パーソナルコンピュータ（以下、液化用パソコン）(Fig.3) に取り込まれ表示されている。

回収
Fig.1Gas実験Gas

精製

LiquidGas液化ヘリウムのクローズドサイクル利用２．目的学内における液体ヘリウムの供給価格は、ランニングコスト ( 消費電力、設備の維持費、ヘリウムガスの損失等 ) を考慮し 522 円 / ℓ (2010 年 1 月現在 ) となっているが、回収されるヘリウムガスの純度や回収率の低下によって、精製運転の負担増加やヘリウムガスの補充が必要となるため、この供給価格は回収ヘリウムガスの純度と回収率に大きく依存する。
伊都地区センターでは、回収ヘリウムガスの純度と回収率の向上を目指しており、その第一段階として、ユーザ各人が回収ヘリウムガス純度、ヘリウム液量等の現状をリアルタイムで確認できる寒剤状況遠隔監視システムの構築を行った。
３．遠隔監視システムの構築方法Fig.2 に今回構築したシステムのネットワーク構成図を示す。システムの構築にあたり、下記の事柄を基本的な条件とした。
(1) 液化用パソコンへの書き込み量増大による負担は最小限にすること。
(2) 液化・冷凍機制御用プログラム（以下、液化用プログラム）に悪影響を与えないこと。
(3) 液化用パソコンは不正侵入防止のため外部ネットワークと接続しないこと。
(4) 遠隔監視用サーバのセキュリティは強固にすること。
(5) 情報の更新が頻繁に行われるため記憶装置は機械的では無いものにすること。
(6) メンテナンスは極力行わなくて良いものとすること。
(7) 回収ヘリウムガス純度、ヘリウム液量等の現在状況は簡単に確認出来ること。
また、上記の基本的条件を満足できる方法として、下記の方法を選択した。
(1) 外部の記憶装置に情報を書き込むことにより液化用パソコンへの負担を小さくした。
(2) 液化用プログラムに悪影響を与えないようにするため、別のプログラムで現状の情報取得を行うことにした。
(3) サーバを立ち上げ、情報公開はサーバで行うことにより、液化用パソコンと外部     ネットワークの分離を行った。
外部ネットワーク情報表示器
Firewall↑↓ウェブアクセス

遠隔監視用サーバFirewall↑↓ファイルアクセスProfibus内部ネットワークヘリウム液化・冷凍機Fig.2液化用パソコンネットワーク構成図高圧外部精製器(4) Firewall によるポート制限や最低限のネットワークサービスに限定することにより  遠隔監視用サーバのセキュリティ対策を行った。
(5) 頻繁に書き込みが行われるため遠隔監視用サーバの記憶装置はソリッドステート     ドライブ (Solid State Drive; SSD) を選択し、機械的でないものにした。
(6) 遠隔監視用サーバにおけるメンテナンスの手間を極力省くため、無停電電源装置(Uninterruptible Power Supply; UPS) を設置し、停電時においても自動的に起動・停止を行うようにした。
(7) 情報公開はウェブで行い、ユーザが簡単に確認できるようにした。
４．遠隔監視システムの構築(1) プログラム新規に構築する遠隔監視システムでは情報の更新を頻繁に行う必要があるため、液化用プログラム変更による方法を用いた場合、同プログラムの情報処理量が増大する恐れがある。
そこで、この問題点を克服できる方法として、外部プログラムを用いて遠隔監視用サーバの情報を更新する方法を選択し、さらに、液化用プログラムに影響を与えずに現状の回収ヘリウムガス純度、ヘリウム液量等の各種情報をリアルタイムで得ることができる方法として、液化用パソコンの画面 (Fig.4, Fig.5) をキャプチャする方法を採用した。
具体的なプログラムの作成方法は以下のとおりである。まず、低温センター内に設置された液化用パソコンの OS は Windows XP であり、自身の使用経験と作成の容易さの面などから外部プログラムとして Visual Basic によるプログラム作成を選択した。
この Visual Basic のプログラムを遠隔監視用プログラムに用いることにより、液化用   パソコン画面の決められた場所をキャプチャし、頻繁な情報更新に対して、液化用プログラムの処理量を増大させることなく、遠隔監視用サーバに画像ファイル (JPEG 形式 ) として保存することができる。
(2) 遠隔監視用サーバ遠隔監視用サーバ (Table1) の OS にはフリーの UNIX (FreeBSD) を選択し、ファイル    サーバには Samba、ウェブサーバには Apache を使用した。なお、ウェブによる情報公開(Fig.6) は、IP アドレスによる制限 ( 学内に限定するため ) とパスワードによる制限（学外からアクセス可能にするため）により情報公開の制限を行った。
ネットワークセキュリティとしては、内部ネットワークから外部ネットワークへの通信は全て出来ないようにし、外部ネットワークからの通信は遠隔監視用サーバへのウェブアクセスのみ許可した。(Fig.2)
機械的な安全性としては、UPS による電源管理、SSD による書き込み負荷の低減により、遠隔監視用サーバの安全性を確保した。
なお、遠隔監視用サーバは、超伝導システム科学研究センターに設置されている液体ヘリウム貯槽付近に設置し、情報を随時表示することにより寒剤の汲み出しやヘリウムガス回収に対する現状確認ができる情報表示器としても使用している。Table1遠隔監視用サーバの仕様

ハードウェアマザーボード：GIGABYTE  GA-E7AUM-DS2HCPU：intel  Celeron Dual-Core E1400 (2GHz)メモリ：2GBSSD：

Transcend  TS64GSSD25S-M (64GB)

ディスプレイ：iiyama  E1702S-2 (17inch)

UPS：

APC  BE500JP (500VA, 300W)ソフトウェアOS：FreeBSD 6.4-RELEASEファイルサーバ用ソフトウェア：Samba 3.0.34ウェブサーバ用ソフトウェア：Apache 2.0.63UPS コントロールソフトウェア：Apcupsd 3.14.5(3) 情報表示器超伝導システム科学研究センターでは、既に遠隔監視用サーバによる情報の表示が行われているが、伊都地区センターに設置されている液体ヘリウム貯槽付近では情報表示器がないため液体ヘリウムの汲み出し時に不便である。このため、操作が簡単でメンテナンス       不要・セキュリティ的に安全なものを伊都地区センター内にも設置することにした。今回は、     情報表示器 (Table2) に市販の ASUSTeK 社製 EeeBox を使用し、OS として ExpressGateを使用することにした。これらの利点としては、OS を USB メモリから起動が可能、数秒で起動が可能、HDD を必要としないため機械的な故障の心配がない、通信は無線 LAN を   使用できるためセキュリティの確保が可能、画面は普通のディスプレイを利用できるため使用用途に合わせて大きさを選択できる等があげられる。すなわち、ウェブによる情報表示しか利用しない今回の目的に合致しており、電源と無線 LAN の電波が確保できる場所であれば、どこにでも設置が可能である。
Table2情報表示器の仕様

ハードウェア
本体：ASUSTeK  EeeBox B202-BCPU：intel  Atom N270 (1.6GHz)

メモリ：1GB

ディスプレイ：iiyama  PLE2209HDS-B1 (22inch)ソフトウェアOS：

Express GateFig.3  液化用パソコンFig.4  液化用パソコンの画面 ( 左 )Fig.5  液化用パソコンの画面 ( 右 )Fig.6ウェブ表示の画面例５．まとめ現在、本寒剤状況遠隔監視システムが稼働を初めて約 1 年となるが不正侵入、故障等の問題もなく稼働している。また、停電時にも自動的に停止し、復旧後自動的に起動することも確認されているなど、遠隔監視用サーバはメンテナンスフリーの状態で稼働中である。
このように、今回新たに構築した寒剤状況遠隔監視システムは情報公開の方法として非常に優れていると考えている。
今後は、このシステムをうまくユーザが利用し、回収ヘリウムガスの純度や回収率がなお一層向上してくれることを望みます。最後はユーザ次第ですが ...