グリーン東大ファシリティ・ネットワークプロトコル標準化活動

グリーン東大ファシリティ・ネットワーク プロトコル標準化活動落合秀也東京大学大学院　情報理工学系研究科江崎研究室博士課程 2年 2009年10月8日

<< サンプル >>東大工2号館のシステム構成 電力関係: 850ポイント空調関係: 650ポイント照明関係: 40ポイント総計: 1600ポイント APP Live E! Database TCP/IP GW GW GW GW GW GW GW BACnet oBIX BACnet D's proto. BACnet F's proto. G's proto. A B C D E F G

我々の標準化活動 • グリーン東大プロジェクトでの標準化 • ICTによる省エネに必要な各種部品の通信規格統一 • なぜ標準化が必要なのか • 従来のファシリティ・ネットワーク関連の標準は、　主に Building Automation (BA) がターゲットになっている • 省エネを狙ったファシリティ・ネットワークには、不十分 • そのため、現場ごとの、作りこみになってしまっている・・・ • 活動フェーズ要求仕様策定詳細仕様策定参照コード開発現在のフェーズ

３つのレベルの相互接続性 とグリーン東大が行う２つの標準化センサが提供するデータ部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータユーザの要求部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータ相互連携可能セマンティクス・レベルユーザアプリケーション・プロトコル・レベルセンサネットワーク・レベル

資料の内容 • BAと省エネの違い • グリーン東大システム要件 • 二つの標準化ターゲット • アプリケーション・プロトコル • システム概要 / プロトコル概要 • 参照コード開発 • セマンティクス • プロトタイプ運用に見る課題 • まとめ

Building Automationと省エネを狙ったファシリティ・ネットワークの違い • データ解析処理 • 大量のデータを扱う • 時間的に広範囲 • 空間的に広範囲 • 組織間の連携 • 既存設備(他社設置 / 運用) との連携 • システムの柔軟性 • センサ / アクチュエータ設置密度

( 例 )小規模サーバルームの省エネ • 機器(高密度温度計)の導入 • 既存設備との連携 • 1ヶ月間の短期プロジェクト • 大容量 (100MByte)のデータ処理サーバ・ルーム温度分布計測機器導入撤収ダクト設置温度設定改善現場調査計測/分析計測/分析計測/分析 Time 6th Mar. 11th Mar. 26th Mar. 30th Mar. 31st Mar. 協力:横河電機

極端な話: すべてを既存のファシリティ・ネットワークで実現しようとすると？ oBIX や BACnet/WSは、BAが基本・・・シングルRPCの設計になっている GW, DB Building Automationでの想定リクエスト応答 oBIX BACnet/WS GW, DB 省エネシナリオで想定される現象リクエスト oBIX BACnet/WS

(現在における) 実際的な構成 • Databaseを外部に作成し、ファシリティ・ネットワークとは独立したシステムにしている • Proprietaryシステムがあふれてしまう独自設計 (作りこみ) (独占) (高価格) (非継続性) MSSQL Server Oracle DB PostgreSQL MySQL データ蓄積箱 (Storage) GW GW GW

グリーン東大標準アーキテクチャ 稼動スケジュール登録制御パラメータ最適化エネルギー浪費の指摘帳票出力稼動状況診断 APP APP APP APP APP アプリケーションユニット APP APP APP APP APP データの加工/複合制御等履歴の読出しデータ蓄積箱 (Storage) アクチュエータの制御 / 動作モード設定履歴の蓄積イベント等 GW GW GW GW GW GW GW フィールド・バス BACnet Lonworks Modbus Zigbee Proprietary Systems 1-Wire

グリーン東大標準が目指すもの (1/3) • Data Storageが考慮されたシステム • センサデータの統計処理のため評価結果長期間運用手法1 手法2 手法3 省エネターゲット

グリーン東大標準が目指すもの (2/3) • 柔軟な拡張性 / 相互運用性が考慮されたシステム • セマンティクス情報管理の枠組み • 運用ドメインを超えたポイント表の共有 A社運用 B社運用 C社運用 D社運用

グリーン東大標準が目指すもの (3/3) • オンデマンド型データ転送 • 大きなデータセット転送に対応できること • イベント型データ転送 • 設定書込みの枠組み • 認証(所有者) • アクセス制御 • アクセス競合管理 • 優先制御 • 排他制御

３つのレベルの相互接続性 とグリーン東大が行う２つの標準化センサが提供するデータ部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータユーザの要求部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータ相互連携可能セマンティクス・レベルユーザアプリケーション・プロトコル・レベルセンサネットワーク・レベル

３つのレベルの相互接続性と グリーン東大が行う２つの標準化センサが提供するデータ部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータユーザの要求部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータ相互連携可能セマンティクス・レベルユーザアプリケーション・プロトコル・レベルセンサネットワーク・レベル

アプリケーション・プロトコル・レベルの仕様アプリケーション・プロトコル・レベルの仕様 http://docs.google.com/Doc?docid=0AUCXb2pwRzt1ZGc0cXJ3M3JfMGQ3c2Q4bWc1&hl=ja

基本的な考え方 • すべてのコンポーネントは同一インタフェースを持つ • 問合せ先の実装に応じて、GW、Storage、APPがある • 運用時にこれら部品を組み合わせることで、目的の要件を満足するシステムを実現する基本ユニット read subscribe write Storage実装 APP実装 GW実装

運用構成の例 APP subscribe ③変化の通知 read write ④値の設定 ②履歴の読出しアクチュエータ read read subscribe subscribe write write センサ ①履歴の保存 Storage GW

コンポーネント間の通信プロトコル • データ取得 (大型データセットを考慮) • データ送信 • データ送信の条件登録 ※アクセス制御や競合管理などは、現時点では考慮に入れていない＃運用構成を管理するための仕組みは、別途必要になる

データ取得 Provider Requester read データの流れ対象となるデータが大きすぎるとき、複数に分割して読み出す query read + cursor data query+cursor read + cursor data query+cursor read + EoF data

データ送信 Target Requester データの流れ write data write OK

データ送信の条件登録 Provider Requester subscribe データの流れ write +TTL query subscribe この操作は時々行うこと OK + queryに関する情報 data write OK + queryに関する情報 data write OK

参照コードの開発 • 標準仕様に則った製品開発の支援 • 国際標準化は、市場をGlobalにつなげ、巨大化させる • その市場で勝つための製品開発支援 • Javaで開発中 • 現在(2009年10月8日)の進行状況 • クラス数: 63 • サンプルシステムが完成 http://docs.google.com/Doc?docid=0AUCXb2pwRzt1ZGc0cXJ3M3JfNWNmcmp2aDJt&hl=en

３つのレベルの相互接続性と グリーン東大が行う２つの標準化センサが提供するデータ部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータユーザの要求部屋102B1の入り口にある照明の電力消費量をkWhで観測されたデータ相互連携可能セマンティクス・レベルユーザアプリケーション・プロトコル・レベルセンサネットワーク・レベル

プロトタイプの運用 (東大工2号館) 電力関係: 850ポイント空調関係: 650ポイント照明関係: 40ポイント総計: 1600ポイント APP Live E! Database TCP/IP GW GW GW GW GW GW GW BACnet oBIX BACnet D's proto. BACnet F's proto. G's proto. A B C D E F G

Viewer を使ってわかること ViewerのURL: http://livee-server.gutp.ic.i.u-tokyo.ac.jp/sensorlist.php Administrator Time Value ID PointName

<< Viewer からわかること >>(1) 値(Value)の表現の違い値の表現が異なる ON/OFFの表現に T/F, true/false, 運転/停止のような表現が混在する

<< Viewerからわかること >>(2) ポイントの記述方法の違いすべてのポイントは、江崎研の学生室 (102B1) に対応しているが、表現はバラバラ。

<< Viewerからわかること >>(3) ポイントの特性の違い電力量の例 10分ごとの積算？ 0.1kWh単位らしい過去からの積算 1kWh単位らしい過去からの積算 0.01kWh単位らしい過去からの積算 0.01kWh単位らしい

まとめ • グリーン東大プロジェクトでのファシリティ・ネットワーク標準化 • 従来のファシリティ・ネットワーク(BA)とは違う • 二つの標準化ターゲット (プロトコル関係 / セマンティクス関係) • 詳細仕様は、現在、開発中 • 参照コード開発 • 製品開発支援が目的 http://docs.google.com/Doc?docid=0AUCXb2pwRzt1ZGc0cXJ3M3JfMGQ3c2Q4bWc1&hl=ja http://docs.google.com/Doc?docid=0AUCXb2pwRzt1ZGc0cXJ3M3JfNWNmcmp2aDJt&hl=en

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