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【SSK調査レポート販売】「スマートグリッド向け新プロトコル「IEEE 1888」の全容と省エネ戦略2011」

株式会社新社会システム総合研究所


No.R03S0156
『スマートグリッド向け新プロトコル「IEEE 1888」の全容と省エネ戦略2011』

[東大グリーンICTプロジェクトの「IEEE 1888システム」と節電対策の実践]
リンク

出版日 2011年9月
価格
89,250円(税込)(CD-ROMタイプ)
99,750円(税込)(印刷+CD-ROM)
ページ数 A4判 324ページ
発行<調査・編集> (株)インプレスR&D


■概要■
 東日本大震災は、深刻な電力・エネルギー危機を引き起こし、日本における企業・産業・社会活動に対して、これまでとはまったく異なる次元から、BCP(Business Continuity Plan、事業継続計画)を確立する必要性があることをつきつけた。
 こうした背景のもとに、東大グリーンICTプロジェクト(GUTP)では、新しく標準化されたスマートグリッド向けの標準プロトコル「IEEE 1888プロトコル」を用いた世界初のマルチベンダシステムを工学部2号館に構築。それを構成する機器の相互接続試験も成功し、全学的な展開が開始されている。すでに、電力消費が年間最大となる2011年7月には、対前年同月比の30%の電力削減に成功し、今後の展開が国の内外から大きな注目を集めている。
 このIEEE 1888プロトコルは、東大グリーンICTプロジェクトが開発したFIAP(設備情報アクセス・プロトコル)をベースに、中国と共同でIEEE(米国電子電気学会)に提案し2011年2月に標準化されたばかりのプロトコルである。この新プロトコルよって、これまでベンダごとに構築されていたビル設備システムを統合し、マルチベンダ環境で効率的に構築・運用できるようになった。
 このIEEE 1888プロトコルは、具体的には、
(1)オフィスに導入されているセンサーや空調設備からの情報を送受信する各「フィールドバス」(ZigBeeやBACnet等によるフィールドバス)からのデータを、
(2)ゲートウェイ経由でデータベースやデータ蓄積装置、アプリケーションユニットと相互接続して連携させ、
(3)これらのデータによって、システムの運用状況の診断や、エネルギーの使用状況などの分析を行って制御し、「見える化」も可能とする、
 IP上で動作するアプリケーションプロトコル(レイヤ7)である。
 本書は、電力・エネルギー危機に挑む、スマートグリッド組織「東大グリーンICTプロジェクト」の「IEEE 1888」システムを活用した節電対策の具体例を見ながら、新しいビジネスの可能性と展開を解説していく。
 [付録]には、IEEE 1888を実践的に活用できるよう「IEEE 1888プログラマーズスタートマニュアル(クライアント編)」も掲載している。
 本書は、スマートグリッドシリーズ第8弾。


-CONTENTS-
はじめに


<1>電力・エネルギー危機に挑む東大グリーンICTプロジェクトの全体像
   =節電対策と新ビジネスを目指す日本型スマートグリッド=
1.日本初の実践的な「スマートグリッド組織」の誕生
 ・米国から盛り上がったスマートグリッド
 ・東京大学に「グリーン東大工学部プロジェクト」設立
  -まず東大工学部の組織としてスタート
  -全学組織「東大グリーンICTプロジェクト」への発展と標準化活動の展開
2.工学部組織「グリーン東大工学部プロジェクト」のプロフィールと活動
3.全学的組織「東大グリーンICTプロジェクト」(GUTP)へ発展
4.GUTPの組織構成と各ワーキンググループ(WG)の役割
5.「日々のくらし系」の省エネを狙うグリーン東大プロジェクト
 ・実証実験の対象
 ・日本のエネルギー消費量の分析
 ・「日々のくらし系」の省エネ化を重視するグリーン東大プロジェクト
6.建物の東大の50億円の電気代を20%削減へ
7.グリーン東大プロジェクトが目指したゴール
8.グリーン東大工学部2号館のシステム構成図
 ・既存システムと追加システムを統合
 ・370カ所から、1,660のデータを収集し制御
 ・ITの省エネとITによる省エネWGと実証実験
 ・空調の温度や照明の調節を遠隔から制御
 ・蛍光灯すべてにIPv6アドレスを割り当て、1本1本を制御!
 ・HD-PLCによる電力計測システム
9.東大グリーンICTプロジェクトが「見える化システム」を構築
10.「東大グリーンICTプロジェクト」の7つの目標
11.東大グリーンICTプロジェクトの成果を公開
 ・公開されたGUTPプロジェクトのシステム例
 ・3階の電気系会議室2のカメラ、センサーなど
 ・10階のフロアに電力表示端末を設置(統合型建物運用状況の見える化)
12.「電力危機対策チーム」を設立し本格的な電力削減へ
 ・対前年比30%の電力削減を
 ・東京大学の電力消費の特徴


<2>IEEE 1888システムの構築と新しい展開
   =CCP/FIAPの開発からIEEE 1888プロトコルの標準化まで=
1.IEEE 1888プロトコルの基本構造は「Live E!プロジェクト」第2フェーズのアーキテクチャ
2.CCPプロトコル(共通通信プロトコル)の策定と標準化
3.FIAPプロトコルの策定と標準化
 ・FIAPの基本構成:4つのコンポーネント
 ・FIAPの具体的なアーキテクチャ
4.東大グリーンICTプロジェクト:10個の標準化戦略
5.IETFに対する標準化活動の展開
6.スマートグリッドに関するIETFにおける標準化の動向
7.スマートグリッドに関するNISTにおける標準化
 ・NIST傘下の「SGIPのB2G」と連携
 ・NISTはスマートグリッド「リリース2.0」を策定へ
8.ASHRAEとの連携と標準化の提案
9.IPSOやThe Green Gridなどとの連携
 ・IPv6を推進するIPSO
 ・The Green Gridとの連携
 ・ETSIとの連携
 ・IPv6 Forumとの連携
 ・SBC(Smart Building Consortium)標準への後方支援
10.中国と共同で取組んだIEEE 1888の標準化
 ・中日緑色ITプロジェクトの発足
 ・2010年6月:IEEE P1888ワーキンググループ(WG)設立
 ・IEEE 1888の標準化への取り組みの歴史
 ・IEEE-SAが北京オフィスを開設(2010年6月)
 ・FIAPとIEEE 1888の関係
11.新プロトコル「IEEE 1888」によるシステムの構築へ
 ・東日本大震災直前に「IEEE 1888システム」の構築を完了
12.IEEE 1888はアプリケーション層のプロトコル
 ・SOAPの上で動作するプロトコル
 ・IEEE 1888の拡張仕様:P1888.1、P1888.2、P1888.3で審議開始
 ・IEEE 1888プロトコルの特徴
13.IEEE 1888システム構築の2つの設計思想
 ・IPバックボーンを基本にゲートウェイを活用した設計
 ・データベースを考慮した設計
 ・IEEE 1888システムによる設計・構築
14.世界初のIEEE 1888システムの接続実験
 ・マルチベンダ間での相互接続の検証
 ・中国で実装した機器も相互接続へ
 ・今回の相互接続と実験への参加企業:10の企業・団体
 ・横浜市の金沢産業団地でもIEEE 1888システムが稼働
 ・大きな海外からの反響
15.今後のポイント:電力削減・クラウド技術・見える化
 ・電力消費:2011年の夏に前年比30%削減
 ・クラウド技術の100%活用と停電対策
 ・東大キャンパスの電力使用情報をスマートフォンで「見える化」
16.東大のIEEE 1888システムが与える全国的なインパクト
17.まとめ:IEEE 1888システムに関するプロトコルの相関関係


<3>IEEE 1888システムの構築法とその適用事例
   =スマートグリッド(グリーンICT)実現への道=
1.IEEE 1888プロトコル誕生の背景
 ・問題点1:相互接続性
 ・問題点2:ベンダ独自手法
 ・グリーンICT技術の社会インフラ化を目指す「IEEE 1888」
2.IEEE 1888が目指すシステムのイメージ像
 ・IEEE 1888システムのアーキテクチャ
  -ゲートウェイ
  -ストレージ
  -アプリケーション
 ・中小規模施設をつなぐ通信インフラの形態
  -施設側のネットワーク
  -サービス事業者
 ・家庭をつなぐ通信インフラの形態
  -家庭側のネットワーク
  -サービス事業者(家庭向け事業者)
3.IEEE 1888でのシステム構築方法の基本
 ・オフィス・施設・工場の節電管理サービス
  -配布および設置する電力メーター
  -電力消費パターンの分析
  -トレンドをグラフ化する対象
  -顧客の利用イメージ
 ・システム構築に必要なIEEE 1888製品の選定
  -電力計測キット
  -IEEE 1888ストレージ
  -電力パターン分析アプリ
  -トレンド表示アプリ
 ・システムの設計からと構築までの流れ
  -システム全体の設計
  -ポイント表の設計
  -ストレージサーバの設定
  -パターン分析アプリの設定
  -トレンド表示アプリの設定
  -電力計測キットの設置工事
  -トレンド表示閲覧用ID/PW発行
  -IEEE 1888システムの評価検証
 ・IEEE 1888システムの考察
4.IEEE 1888システムに関連する技術とその関連性
 ・フィールドバス関連の技術
 ・無線センサーネットワークの技術
 ・インターネット関連の技術
  -SNMP
  -oBIX
  -BACnet/WS
5.IEEE 1888システムの導入事例
 ・東京大学主要5キャンパスの電力消費見える化システム
 ・東京大学工学部2号館電力デマンド制御システム
 ・IEEE 1888デバイスの開発用SDKのリリース


<4>IEEE 1888システムに使用されるデバイス群とその特徴
1.IEEE 1888デバイスとその特徴
2.IEEE 1888 GW(ゲートウェイ)編
 ・LonTalk-to-1888変換GW:LonWorks観測データをIEEE 1888でオンライン化
 ・BACnet-to-1888変換GW:BACnet観測データをIEEE 1888でオンライン化
 ・ZigBee-to-1888変換GW:ZigBee観測データをIEEE 1888でオンライン化
 ・SNMP-to-1888変換GW:SNMP出力データをIEEE 1888で収集可能に
 ・CSV-to-1888変換GW
 ・IEEE 1888汎用観測GW:デジタル・アナログ信号をIEEE 1888で収集可能に
3.IEEE 1888 Storage(ストレージ)編
 ・大容量ハイパフォーマンスStorage:複数施設の計測データ保管はこれ1台でOK
 ・ハイレベル分析機能搭載Storage:データの多様な分析処理が必要な用途に最適
 ・小規模オフィス環境向けStorage:ちょっとした省エネ計画の必需品
 ・IEEE 1888 Storageサービス:Storage機能のクラウド化
4.IEEE 1888アプリ編
 ・簡易監視(SCADA)アプリケーション:設備・エネルギー管理の必需品
 ・データ加工分析アプリケーション:収集したデータからの情報抽出に利用
 ・ヘルスチェック・アプリケーション:動作の監視体制・運用サポート体制の整備に
 ・MS Excel連携アプリケーション:Excelへのデータ読み込みを自動化
 ・電力デマンド制御アプリケーション:テナントビルでのピーク電力抑制も
5.IEEE 1888デバイスの今後の展開


<5>IEEE 1888システムの構成と「見える化」の実現
   =データの測定法と収集システムの実践的活用=
1.東大グリーンICTプロジェクトが構築したIEEE 1888システム
2.既存システム:工学部2号館に竣工時に設置された5系統のシステム
 ・動力監視制御、代表EHP(電気空調)監視、電力使用量計測機能
 ・電気ビルマルチ空調(EHP)集中リモコン
 ・ガスビルマルチ空調(GHP)集中リモコン
 ・照明監視制御機能
 ・集中検針システム
3.IEEE 1888システムの構成(1):既存システムとの接続
 ・動力監視制御、代表EHP(電気空調)監視、電力使用量計測機能
 ・電気ビルマルチ空調(EHP)集中リモコン
 ・ガスビルマルチ空調(GHP)集中リモコン
 ・照明監視制御機能
 ・集中検針システム
4.IEEE 1888システムの構成(2):データの測定と収集システム
 ・電力使用量計測(有線系)
 ・電力使用量測定(無線系)
 ・センサー系システム
 ・カメラを用いた動態管理システム
5.IEEE 1888システムの構成(3):制御アプリケーション
 ・スケジュール連動管理システム
 ・KIOSK型タッチパネル端末
6.デジタルタッチパネル型の空調制御端末
 ・デジタルサイネージシステム
7.クラウド型スマートメーター表示システム
8.東大主要キャンパスの消費電力の見える化システム
 ・東大の5つの主要キャンパスと電力供給
 ・IEEE 1888で規定された3層構造


<6>IEEE 1888システムとその節電対策の具体例
   =見える化/見せる化からサーバの移設まで=
1.東大グリーンICTプロジェクトの節電対策の適用分野
2.節電対策・停電対策の長期的戦略と考え方
3.【短期的な節電対策1】:電力使用量のオンラインリアルタイム見える化と表示例
 ・「見える化」(=PULL型)の目的と効果
【事例1】金沢産業団地の例
【事例2】中島工機の「見える化」の例
【事例3】ユビテック社の「見える化」と制御の例
【事例4】東京大学の「見える化」の例
  -東大・本郷キャンパス全体の見える化
  -東大・本郷キャンパス内の各建屋・棟ごとの見える化
  -東大・工学部2号館での館内設備の「見える化」と「見せる化」
4.【短期的な節電対策2】:高効率照明への取り換え
 ・LED照明化
  -大塚商会 飯田橋本社ビルでの事例
  -サンワサプライ倉庫の事例
  -東京大学本郷キャンパス工学部2号館2Fサブウェイ店舗の事例
  -東京大学 本郷キャンパス工学部2号館10F江崎教授室の事例
5.【短期的な節電対策3】:ガス空調の利用
6.【短期的な節電対策4】:100V電源タップでの電力使用量モニタリング
7.【短期的な節電対策5】:コンピュータ関連の節電対策の方法
 ・PC(パソコン)の動作モードの管理・制御
 ・サーバの仮想化・集約化
  -HPの節電事例
  -東京大学 江崎研究室の例
  -大塚商会の評価事例
 ・サーバの移設
  -ガス空調室の利用
  -データセンターへの移設
  -60Hz帯への移設・移動:WIDEプロジェクトの事例
  -デスクトップパソコンおよびサーバのノートPC化
  -サーバルーム内の工夫
8.【短期的な節電対策6】:ディスプレイの見直し
  -【短期的な節電対策1】:オンラインでリアルタイムモニタリングシステムの導入
  -【短期的な節電対策2】:パソコンの動作モードの管理・制御
  -【短期的な節電対策3】:照明の効率化
9.【参考資料】今後の電力削減を実現するための参考資料
 ・2010年度の電力使用量の実績
 ・2010年度の電力使用量と節電の状況


<付録 IEEE 1888 Programmers’ Startup Manual(クライアント編)>
1.概要
2.機器の構成
3.サーバのWSDL
4.FETCH(最新値の読み出し)
 ・概要
 ・Javaサンプルコード
  -SOAP通信用 FIAPWSStubの作成
  -プログラム
  -実行結果
 ・Visual C#(Visual Studio 2008)サンプルコード
  -SOAP通信用スタブの作成
  -プログラム
  -実行結果
  -通信オブジェクト内容の表示方法
 ・PHP5サンプルコード
  -スタブ生成スクリプト
  -プログラム
  -実行結果
5.FETCH(トレンドデータの読み出し)
 ・概要
 ・Javaサンプルコード
  -SOAP通信用 FIAPWSStubの作成
  -プログラム
  -実行結果
 ・Visual C# (Visual Studio 2008) サンプルコード
  -SOAP通信用スタブの作成
  -プログラム
  -実行結果
 ・PHP5サンプルコード
  -スタブ生成スクリプト
  -環境設定
  -プログラム
  -実行結果
6.WRITE(データの書き込み)
 ・概要
 ・Javaサンプルコード
  -通信用スタブの生成
  -プログラム
  -実行結果
 ・Visual C#(Visual Studio 2008)サンプルコード
  -通信用スタブの生成
  -プログラム
  -実行結果
 ・C言語サンプルコード(Linuxプラットフォーム向け)
  -概要
  -プログラム
  -実行結果
7.現在、fiap-dev.gutp.ic.i.u-tokyo.ac.jpが管理するポイントIDのリスト


<スマートグリッド用語集>


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株式会社 新社会システム総合研究所
105-0003東京都港区西新橋2-6-2 友泉西新橋ビル4F
TEL 03-5532-8850
E-mail nbd@ssk21.co.jp


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■「リチウムイオン電池の最新技術開発動向-自動車用、定置用、民生用-」
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■「12 電池業界の実態と将来展望」
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■「スマートホーム、スマートグリッド、スマートシティ市場(英語版)」
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■「海藻バイオ燃料」
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■「ヨウ素の化学と最新応用技術」
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■「世界のマイクログリッドと再生可能エネルギー2011」
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■「計測・モニタリング技術」
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■「2011年版 世界のスマートグリッド2.0と日本企業の取り組み動向」
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■「先端テクノロジーによる未来市場創造戦略に関する調査」
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■「太陽電池の耐久性向上と材料評価」
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■「’11 燃料電池・水素業界の将来展望」
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