エンベデッドシステムスペシャリスト 2021年 秋期 午後Iの問題文9問です。図・表・別冊資料と正解は掲載していませんので、出典の公表資料またはアプリでご確認ください。
ペット医療の点滴で用いるシリンジポンプに関する次の記述を読んで,設問1<3 に答えよ。 A社は,動物病院で取り扱う動物への点滴で使用される,ペット医療用のシリンジ RYT(以下,Sポンプという)を開発している。Sポンプの外観を図1に示す。 neat |ar ie 42°F Cota Z無線通信 i!i sp LSとュョ( シリンジ押し子上タ 図1$Sポンプの外観 シリンジは,液体状の点滴用薬剤(以下,薬剤という)BAD TW SABO と可動式の押し子で構成されており,注射器の構造をしている。シリンジは,着脱 可能である。Sポンプは,Sポンプに装着されたシリンジの押し子を,ステッピング モータ(以下,モータという)によって稼働するレバーで押すことで,シリンジ内 の薬剤を押し出す。操作部でSポンプを操作することができ,表示部で状態の表示な どができる。また,Sポンプは無線通信で管理装置とデータの送受信を行う。 〔Sポンプの機構概要〕 Sポンプの機構概要を図2に,Sポンプの機構構成要素の機能概要を表1に示す。 (マタ7=) シャフト=e Clg LS HMOごif光学センサ2 %ーー ;圧力センサ 注記Sポンプへのシリンジの着脱は,手動操作でシャフトの溝からレバーを外し,レバーを左右に動かして 行う。ただし,モータの駆動によってレバーが押し子を押しているときは,シリンジをSポンプから取 り外すことはできない。 図2 Sポンプの機構概要 ーー2 noes 表1 Sポンプの機構構成要素の機能概要 構成要素名機能概要 1パルスで,モータは1.8度回転する。 らせん状の溝が掘られていて,モータが16回転するとシャフトは1回転する。 シャフトが1回転すると,05ミリメートル移動する。 シリンジがSポンプにセットされたことを検出するとONになる。 レバーがシャフトの溝にセットされていることを検出するとONになる。 薬剤の詰まりなどを検出するもので,押し子を押す圧力を計測する。 [Sポンプのハードウェア構成 Sポンプのハードウェアの主な構成要素の機能概要を表2に示す。 表2 Sポンプのハードウェアの主な構成要素の機能概要 構成要素名機能概要 ・フラッシュメモリ,RAM,タイマ,USB IFなどが内蔵されている。 MCU・内蔵のAIDコンバータには,圧力センサが接続されている。 |内蔵の入力ポートには,光学センサ1,2及び電源部からの信号線が接続されている。 操作部・設定開始,決定,設定終了,準備,点滴,停止の各キー,及びテンキーリ!がある。 ・LCDで表示する。表示部の表示例を図3に示す。 .駆動指示を受けると,指定されたパルスレートPC,指定されたパルス数分だけモータ モータ駆動部を駆動し,パルス数分の駆動が終了すると,モータの駆動を停止したことを出力する。 .モータの駆動中に停止指示を受けると,モータの駆動を停止する。 ・次電池(以下電池という)を内蔵し,商用電源の入力があれば,商用電源でSポン プへの電力供給及び電池の充電を行う。商用電源の入力がなければ,電池でS KY TA 電源部の電力供給を行う。 信号線を介して,シリンジ1本分以上の点滴可能な電池の残容量があることを出力す é. 注記電源部を除いた各構成要素は,システムバスに接続されている。 注り0~9の数字,小数点,上下左右の矢印などのキーである。 2毎秒のパルス数であり,単位はPPS CRT. 状態表示領域:Sポンプ電池残容量表示領域:シリ の状態を表示する。コーンジ1本分以上の点滴ができ mae|ジリンダ:OR{boxるとき“OK”を表示する。 情報表示領域:設定項目シリンジID:AA-AAAAAシリンジ表示領域:光学セ xy KID:O-OOOOOO|リー の情報などを表示する。点滴流量:10mlプ時点滴量:30mlンサ1,2がONのとき OK"を表示する。 注記mlは,ミリリットルを表す。 図3表示部の表示例 as 3 sti [設定項目の設定動作の概要〕 Sポンプには,ペットID,シリンジID,点滴流量,及び点滴量の四つの設定項目 があり,操作部を操作して設定する。ペットIDは,点滴するペットに付けられたID である。シリンジIDは,点滴に使用するシリンジに付けられ,シリンジの内径と長 さ,薬剤名を示すID CHS.点滴流量は,一定量で点滴する1時間当たりの量であ る。点滴量は,点滴する総量である。 設定項目の設定動作について次に示す。 (1)Sポンプの電源が投入されると,状態表示領域に“BET”を表示する。 (2)“REA”の表示中に,設定開始キーが押されると,状態表示領域に“設定中" を表示し,四つの設定項目を設定項目一覧として情報表示領域に表示する。 (3)“設定中”の表示中に,設定する項目をテンキーの矢印キーで選択し決定キー が押されると,選択された項目の内容が既に設定されていればその内容を,設定 されていなければ設定項目名だけを情報表示領域に表示する。表示された設定項 目の内容を,テンキーを使用して入力する。決定キーが押されると入力した内容 で設定内容を決定し,設定項目一覧を表示する。 (4)“設定中”の表示中に,設定終了キーが押されると,状態表示領域に“設定完 T°を表示し,情報表示領域に点滴流量などを表示する。ただし,設定内容が不 足していれば,状態表示領域に“設定可”を表示し,情報表示領域に不足してい る項目を表示する。“設定完了”の表示中に設定開始キーが再度押されると,上記 ②の状態表示領域の“設定中”の表示から繰り返す。 〔点滴動作の概要) (1)状態表示領域が“RESET”で,DO,電池残容量表示領域が“OK”であると き,準備キーが押されると,次の動作を行う。 ①シリンジ表示領域が“OK”であれば,状態表示領域に“準備中”を表示し, チューブ内の空気を抜くためにモータを駆動する。このときのパルスレートは 3.200 PPS,パルス数はチューブ内の空気を抜くために十分な数の固定数(以下, 準備パルス数という)とする。 Q“HEH”の表示中に,停止キーが押されると,状態表示領域に“準備完了" を表示して,モータの駆動を停止する。準備キーが再度押されると,上記①か eK ea ら繰り返す。 (2)“準備完了"の表示中に点滴キーが押されると,次の動作を行う。 ①状態表示領域に“点滴中"”を表示し,設定されたシリンジID,点滴流量及び 点滴量を基に,パルスレート及びパルス数を算出してモータを駆動する。 ②“点滴中"の表示中に,点滴量の点滴を完了したか,圧力センサの出力値が 基準値を超えたかが,又は停止キーが押されたかのいずれかの事象が発生すると モータの駆動を停止する。さらに,状態表示領域に“設定可"を表示し,情報 表示領域に停止した事象を表示する。 (管理装置との通信概要〕 “設定可”の表示中に,管理装置から設定項目を一括設定する指示を受信すると, 受信した内容で四つの設定項目を設定し,状態表示領域に“RET”を表示する。 iまた,“点滴中"の表示中にモータの駆動を停止したとき,停止した事象を管理装置 に送信する。 [Sポンプのソフトウェア構成】 Sポンプでは,リアルタイムQOSを使用する。Sポンプの主なタスク構成を図4に Sポンプの主なタスクの処理概要を表3に示す。 注記1実線の矢印は,メールボックスを使用したタスク間のメッセージ通信の方向を示す。 注記2破線の矢印は,メモリへの書込みを示す。ただし,メモリからの読出しは省略している。 図4 Sポンプの主なタスク構成 ー5一 表3 Sポンプの主なタスクの処理概要 aay・Sポンプの状態を示す状態情報の管理設定項目の不足判定,管理装置との通信制御など,Sポ ンプ全体を制御する。 ye|'押作部のキーが押されるたびに起動されて押されたキーを判定し,判定したキーの情報を,状 態情報が“設定中"以外のときはメインタスクに,“BRR”のときは設定タスクに通知する。 ・設定開始の通知を受けると,操作部及び表示部を使用し,設定情報に設定内容を書き込む。 ”・設定開始の通知を受けた後に|。|タスクから[b|の通知を受けると,設定開始 "を通知したタスクに,設定終了を通知する。 ・一括設定指示の通知を受けると,受けた設定内容を設定情報に書き込む。 表示制御|・表示指示の通知を受けると,受けた表示内容をLCDに表示する。 =・一定周期で起動され,電源の信号線の情報,光学センサ1,2のON/OFF情報,及び圧力センサ の出力値が基準値を超えたことを示す情報を,状態情報を基に必要とするタスクに通知する。 ・点滴準備開始の通知を受けると,パルスレート3,200PPS,準備バルス数でモータを駆動する。 ・点滴開始の通知を受けると,設定情報に書き込まれた| c|を基に算出したパルスレー bh,パルス数でモータを駆動する。 点滴制御・点滴開始の通知を受けた後,モータの駆動中に,指定されたパルス数分だけモータを駆動した 事象,又は圧力センサの出力値が基準値を超えた事象によってモータの駆動を停止し,点滴開 始の通知をしたタスクに点滴を停止した事象を通知する。 ・モータの駆動中にモータの停止の通知を受けると,モータの駆動を停止する。
設問1 Sポンプの仕様について,①)て(3)に答えよ。 (1)電池残容量表示領域が“OK”で,かつ,状態表示領域が“設定完了”のと き,“RESET”から"準備完了”が表示されるまでの間に,状態表示領域に 表示される可能性のある状態が,"設定完了”及び"準備完了”を除いて三つ ある。その状態を,本文中の字句で全て答えよ。 (2)準備キーによってモータを駆動したとき,レバーが1秒間に移動する距離は 何ミリメートルか。答えは小数第2位を四捨五入して,小数第1位まで求めよ。 (3)シリンジIDで設定されたシリンジにおいて,押し子が1ミリメートル押さ れ,0.1mlの薬剤が送り出される場合で,点滴流量7.2mlン時で点滴したいと き,シャフトを1時間に何回転させればよいか。また,パルスレートは何PPS か。答えは小数第1位を四捨五入して,それぞれ整数で求めよ。
設問2 Sポンプのソフトウェアについて,①)て(3)に答えよ。 Q表3中の|2|]に入れる適切な字句を答えよ。また,表3中の |5|に入れる適切な内容を20字以内で答えよ。 ess 6 ies ②)表3中の|<|に入れる適切な設定項目を全て答えよ。 (3)周期タスクから点滴制御タスクにメッセージを通知するときの状態情報を 答えよ。また,そのとき発生した事象を25字以内で述べよ。
設問3作業ミスの防止機能の追加について,(①,(②)に人答えよ。 USB I/Fをもつバパーコードリーダ(以下,リーダという)をSポンプに接続で きるようにする。リーダは,バーコードを読み取るごとにSポンプに送信する。 Sポンプは受信したバーコードの情報と設定情報を比較することで,作業ミスを 防止する。リーダで読む情報は,ペットID及びシリンジIDの2種類とする。 リーダの接続状況を把握できるアイコン(以下,アイコンという)を表示部 に追加する。リーダが未接続のときはアイコンを消灯し,リーダが接続される とアイコンを点灯する。アイコンの点灯中に,状態表示領域に“設定完了"を 表示するタイミングでアイコンの点滅を開始する。アイコンの点滅中に,リー ダからペットID及びシリンジIDの情報を受信するとアイコンを点灯に戻し,作 業ミスの有無を判定する。判定の結果が作業ミス"有り"のときだけ,状態表 示領域に"設定可"を,情報表示領域に作業ミスの内容を表示する。 ソフトウェアの変更は,リーダタスクを新たに追加し,メインタスクだけを 変更する。リーダタスクは,リーダの接続状況の変化を検出した場合又は状 熊情報が“設定完了"”のときにバーコードの情報を受信した場合にメインタス クに通知する。 (1)メインタスクで変更する処理の一部に関して,次の記述中の|d|- | g|に入れる適切な字句を答えよ。 メインタスクは,アイコンが点滅している場合,キー判定タスクからの通 知を無効とする。これは,アイコンが点滅している場合に|d|キーが 押されて状態表示領域に|e|を,又はシリンジ表示領域に"OK"が 表示されている場合にキーが押されて状態表示領域に |gz|を表示する不都合を防止するためである。 (②)リーダを接続したのに,アイコンが点滅せず,作業ミスの判定が行われな い場合があった。それはどのような場合か。故障を除き,40字以内で述べよ。
デジタルトランスフォーメーションを用いたレストランに関する次の記述を読ん で,設問1ユー3に答えよ。 B社は,デジタルトランスフォーメーション(DX)を用い,店舗運営の効率化及 び客の待ち時間の短縮などを目的としたレストランシステム(DF,DXレストラン という)を開発している。DXレストランの利用は,事前にたにスマートフォン(以下 スマホという)に専用アプリケーション(以下,専用アプリという)をインストー ルして,支払時に利用するクレジットカード番号などの会員情報を登録する必要が HS,会員情報の登録を行うと,レストランの利用予約ができる。DXレストランの システム構成を図1に,DXレストランのシステム構成要素を表1に示す。 イッターネッ 制御装置 LANスマホ|JY:Bluetooth ーーvo Rーー4 io ee”:SELB ASR 7ルル:Wi-Fi Famed Ay 1 AP:アクセスポイント 注記近距離無線通信にはNFCを用い,通信距離は10センチメートル以下である。 図1 DXレストランのシステム構成 表1 DXレストランのシステム構成要素 —・MCU,RAMなどが搭載されており,店舗内の各端末を管理する。 ・インターネットを介してサーバと通信する。 ・タッチパネルに各種ボタンを表示し,押されたボタンに応じた内容を制御装置に送信する。 キッチン端末|・料理の注文を受けると,料理名とその数(以下,注文内容という),注文ごとに付与される 番号(以下,注文番号という)などをタッチパネルに表示する。 ・店舗の入り口に1台設置されており,スマホと通信を行い,レストランの予約ごとに付与さ 入店端末れる番号(以下,予約番号という),予約人数,テーブル端末ごとに付与される番号(以 下,テーブル番号という)などのデータの送受信を行う。 ・テーブルごとに1台ずっつ設置されており,スマホと通信を行って,料理の注文などのデータ の送受信を行う。スマホとの通信は,NFCでBluetoothのペアリングを行い,ペアリング 後,Bluetoothを用いる。 FO IMIR|oe onプリンタ及び着座センサが接続されている。 ・着座センサは,席に座っている人数(以下,着座人数という)を検出する。着座人数が変化 するたびに制御装置に着座人数を送信する。 ーー8ーー 表1 DXレストランのシステム構成要素(続き) ~ 各種ボタンを表示し,押されたボタンに応じた内容を制御装置に送信する。 $=”メニュー情報は,料理名,料理の説明,金額及び品切れの場合は,その情報から成る。 [開店時及び閉店時の動作概要〕 開店時及び閉店時のDXレストランの動作概要を次に示す。 ①キッチン端末の開店準備ボタンが押されると,制御装置はサーバからメニュー 情報を受信する。 ②メニュー情報の受信後,キッチン端末の開店ボタンが押されると,入店端末で の入店受付を開始する。 ③キッチン端末の閉店ボタンが押されると,入店端末での入店受付を停止する。 (DXレストランの動作概要) DXレストランの会員(以下,利用者という)が,DXレストランの店舗を利用す る際の動作概要を次に示す。 ①利用者が,専用アプリが起動された状態のスマホを入店端末にかざすと,予約 番号,テーブル番号及び予約人数がスマホに表示される。 ②利用者はスマホに表示されたテーブル番号のテーブルに行き,テーブル端末に スマホをかざす。メニュー情報,注文及び精算に関する内容がテーブル端末に表 示され,スマホとのBluetooth通信が開始される。利用者がスマホに表示されたテ ーブル番号以外のテーブル端末にスマホをかざした場合は,エラーがテーブル端 末に表示される。 ③利用者はテーブル端末に表示されているメニュー情報を見ながら,スマホから 注文を行う。 ④制御装置は.テーブル端末から注文内容を受信すると注文番号を付与する。注 文番号,.テーブル番号及び注文内容(以下,注文情報という)をキッチン端末に 送信する。また,テーブルごとの注文情報の履歴管理のための,注文履歴情報を 更新する。 =9= ⑤注文情報がキッチン端末のタッチパネルに表示されると,店舗の料理人は注文 情報を確認して調理を開始する。品切れになる料理がある場合は,キッチン端末 を操作して品切れ情報を制御装置に送信する。制御装置から,品切れ情報がテー ブル端末全てに送信され,該当する料理の注文の受付を中止にする。また,(FZ) 店舗の料理人は,キッチン端末を操作して注文をキャンセルすることができる。 キャンセルした場合は,テーブル端末を介して,利用者のスマホに通知される。 ©制御装置は,キッチン端末から配勝ボタンが押されたことを受信すると,BY する注文情報及び配膳開始ボタンを指示端末に表示する。 ⑦店員は,指示端末に表示された配膳開始ボタン及び着座人数を確認する。着座 人数が0人でないことを確認した上で,該当する配膳開始ボタンを押してから配 膳を行う。配膳完了後,店員は,配膳開始ボタンを押した後に表示された配膳完 了ボタンを押す。 ⑧利用者は,食事が終わるとスマホで精算する。 ©精算完了後,制御装置は,テーブル端末のプリンタで領収書などを印刷する。 また,テーブル番号,片付けの指示及び片付け完了ボタンを指示端末に表示する。 ⑩店員は,指示端末に表示された片付けの指示及び着座人数を確認する。着座人 数が0人であることを確認した上で,テーブルの片付けを行う。片付け完了後, 店員は,該当する片付け完了ボタンを押す。 〔制御装置のソフトウェアの構成 制御装置では,リアルタイムOSを使用する。制御装置の主なタスク構成を図2に, 制御装置の主なタスクの処理概要を表2に示す。 eee ae。陸舞」 しテタネ全 注記1テーブルタスクは,店舗内のテーブルの数だけ生成する。 注記2実線の矢印は,メールボックスを使用したタスク間のメッセージ通信の方向を示す。ただし,+ ーバ通信タスクの矢印は省略している。 注記3破線の矢印は,メモリへの書込みを示す。ただし,メモリからの読出しは省略している。 図2制御装置の主なタスク構成 ー10一 表2制御装置の主なタスクの処理概要 ・キッチンタスクから開店又は閉店の通知を受けると,入店端末に送信する。 ・入店端末から会員情報を受信すると,サーバに会員番号を送信する。サーバから会員番号及び 入店予約人数を受信すると,テーブルの空き状況について空席管理情報を基に検索する。テーブル に空きがあれば,空席管理情報の該当するテーブルに会員番号及び予約済みを設定する。次 に,予約番号,予約人数及びテーブル番号を入店端末に送信する。 ・テーブル端末から会員情報を受信すると,自テーブルを予約済みの利用者の場合は,次の処理 を行い.自テーブルを予約済みでない利用者の場合は,エラー情報を送信する。 -空席管理情報の自テーブルを確保済みに設定し,テーブル端末にメニュー情報を送信す る。 -テーブル端末から着座人数を受信すると,指示タスクに通知する。 -メニュー更新の通知を受けると,テーブル端末にメニュー情報を送信する。 -テーブル端末から料理の注文を受信すると,注文情報をキッチンタスクに通知し,注文履 歴情報を更新する。 まっ=ES kik by EZ NRA I RTS. -キッチンタスクから注文のキャンセルを受けると,|』|から[|b]を削除 し,テーブル端末に注文のキャンセルを送信する。 -テーブル端末から精算要求を受信すると,全ての料理が配膳済みであれば,精算タスクに 精算処理を通知する。精算タスクから精算処理完了の通知を受けると,領収書などの印刷 指示をテーブル端末に送信し,に| 』 ]を通知する。配勝が完了してい ない料理があれば,その旨をテーブル人端末に送信する。 -片付け完了の通知を受けると,| c。|を空きに設定する。 ・精算処理の通知を受けると,会員情報,会計金額及び決済の依頼をサーバに送信する。 wx・サーバから決済の結果を受信すると精算時刻及び会計金額を売上情報に記録し,精算処理を通 知したタスクに精算完了を通知する。 ・サーバから売上要求を受信すると,売上情報をサーバに送信する。 ・キッチン端末から、開店又は閉店を受信すると,入店タスクに通知する。 |・キッチン端末から,開店準備を受信すると,サーバと通信してメニュー情報を更新し,全ての テーブルタスクにメニュー更新を通知する。 キッチン・注文の通知を受けると,キッチン端末に送信する。 ・キッチン端末から,配膳を受信すると,配膳指示を指未タスクに通知する。 ・キッチン端末から,品切れ情報を受信すると,6 ・キッチン端末から,注文のキャンセルを受信すると,該当するテーブルタスクに通知する。 ・着座人数の通知を受けると,着座人数を指示端末に表示する。 ・配膳指示の通知を受けると,注文情報及び配膳開始ボタンを指示端末に表示する。 指示ーールー _・片付け指示の通知を受けると,テーブル番号、片付けの指示及び片付け完了ボタンを指示端末 に表示する。 ・指示端末から,配膳開始を受信すると,指示端末に配膳完了ボタンを表示する。 ・指示端末から,配膳完了又は片付け完了を受信すると,該当するテーブルタスクに通知する。
設問1 DXレストランについて,(1),②⑫)に答えよ。 (1)入店端末からスマホに送信するデータ量は,制御情報を含めて20バイトで ある。NFCの通信速度が424kビットノ秒の場合,このデータの送信に掛かる 時間は何ミリ秒か。答えは小数第3位を切り上げて,小数第2位まで求めよ。 ここで,1kビット=テ1,000ビットとする。 (2)本文中の下線(ア)は,店舗の料理人が品切れ情報を登録した場合でも, 該当する料理の注文がキッチン端末に送信されてしまうという事象への対処 方法である。当該事象は,。どのような場合に発生するか。40字以内で述べよ。
設問2制御装置のタスクについて,(1)て(3)に答えよ。 (1)サーバ通信タスクとタスク間のメッセージ通信を行うタスクが三つある。 表2中のタスク名で全て答えよ。 @)表2中の|a|~| e|に入れる適切な字句を答えよ。 (3)表2中のに入れる適切な内容を40字以内で述べよ。
設問3機能追加に伴うソフトウェアの変更について,①)て(3⑬)に答えよ。 料理の搬送を自動で行うために,料理をテーブルまで搬送するロボット(以 下,ロボという)を1台導入することになった。ロボは,制御装置から搬送の 指示をWi-Fiで受信し,指示されたテーブルまで自律走行できる。また,HES れたテーブルまで移動が完了したこと,料理が取り出されたこと,障害物によ って移動を停止したことなどを制御装置に送信する。 ロボによる搬送動作の概要を次に示す。 ①店員は,指示端末に表示された配膳開始ボタンを確認して,料理をロボで 搬送するのか,店員が配勝するのかを判断する。ロボで搬送する場合は,料 理をロボに格納した上で,ロボ搬送ボタンを押す。ここで,ロボ搬送ボタン は,指示端末に新たに追加されたボタンである。ロボ搬送ボタンが押される と,制御装置を介して,テーブルまでの移動の指示がロボに送信される。 @ロボは,テーブルまでの移動の指示を受信すると,指定されたテーブルま での移動を開始する。指定されたテーブルに到達すると,ロボは,制御装置 にテーブル到達を送信する。料理受取ボタンがテーブル端末に表示される。 ③利用者がロボから料理を取り出し,テーブル端末の料理受取ボタンを押す と,制御装置を介して,所定の位置まで戻る指示がロボに送信される。 ー12一 ④ロボが料理の搬送中,障害物によって移動が困難になり停止した場合は, 店員が代わりに配膳を行う。ロボが停止すると搬送エニラーが指示端末に表示 され,ロボの搬送キャンセルボタンが有効になる。店員がロボから料理を取 り出し,ロボの搬送キャンセルボタンを押すと,ロボは搬送キャンセルを制 御装置に送信し,所定の位置まで戻る。また,指示端末には該当する料理の 配膳完了ボタンが表示される。店員は配膳完了後,配膳完了ボタンを押す。 制御装置のタスク変更概要を表3に示す。ここで,ロボットタスクは,新規 に作成するタスクである。 表3制御装置のタスク変更概要 ・Wi-Fiでロボと通信を行う。 ・指示タスクから搬送指示を受けると,料理がロボに格納されていれば,ロボに搬送指示を送信 する。 ロボポット・ロボからテーブル到達を受信すると,該当するテーブルタスクに通知する。 ‘・テーブルタスクから料理受取の通知を受けると,所定の位置に戻る指示をロボに送信する。 ・ロボから搬送エラーを受信すると,指示タスクに通知する。 ・ロボから搬送キャンセルを受信すると,所定の位置に戻る指示をロボに送信し,指赤タスクに 搬送のキャンセルを通知する。 ューブル・ロボットタスクからテーブル到達の通知を受けると,テーブル端末に送信する。 7・テーブプル上端末から料理受取を受信すると,ロボットタスクに通知し,[|g]。 ・指示端末からロボ搬送を受信すると,ロボットタスクに搬送指示を通知する。ただし,着座人 数が0人の場合は,1人以上になるまで待ってから搬送指示を通知する。 指示・ロボットタスクから搬送エラーを受けると,指示端末に搬送エラーを表示する。 ・ロボットタスクから搬送のキャンセルを受けると,指示端末の搬送エラーを解除し Co]. GQ)店員がロボ搬送ボタンを押して,ロボによる搬送が開始されるのはどのよ うな条件を満足したときか。35字以内で述べよ。- ②)表3中の|g|に入れる適切な内容を,30字以内で答えよ。 (3)表3中の|oh|に入れる適切な内容を,20字以内で答えよ。
スマート畜産システムに関する次の記述を読んで,設問1ー3に答えよ。 C社は,牛の健康状態を管理するスマート畜産システム(以下,畜産システムとい う)を開発している。畜産システムは,和牛の活動状態の判定などを行う首輪デバイ A,和牛の活動状態を管理する牛舎サーバ,首輪デバイスと牛舎サーバ間の通信を中 継するアクセスポイント(以下,APという)などで構成される。和牛舎サーバから首 輪デバイスごとに付与される個別のID(以下,牛IDという)を基に和牛を区別し,管 理している。畜産システムは,平坦な地形の牧場への導入を想定している。BEY ステムの構成を図1に示す。 Mo a /“<a> —==LAN a= ect Na 図1畜産システムの構成 [畜産システムの概要] 首輪デバイスは,加速度センサ,気圧モセンサなどで構成される。各センサから収 集したデータを分析して,和牛の活動状態を判定する。その結果を判定データとして, AP経由で牛舎サーバに送信する。また,スピーカを搭載しており,音声を再生する。 生舎サーバは,判定データを集計して牛の健康状態を分析し,牛舎サーバの管理 画面に表示するとともに,和牛の異常又は首輪デバイスの異常を検知したらインター ネットを介して生産者に通知する。また,基準となる気圧を計測する気圧センサを 備える。 [首輪デバイスの概要]〕 首輪デバイスの構成を図2に,首輪デバイスの主な構成要素の概要を表1に示す。 EAR TW Se aa a| || SIO:シリアルIF DAC:DAコンバータADC:ADコンバータ 図2首輪デバイスの構成 表1首輪デバイスの主な構成要素の概要 構成要素名機能概要 ・温度センサの値を読み取る。 ・加速度センサの値を読み取る。 ・気圧モンサの値を読み取り,高さに換算する。 ・GPSモジュールの位置情報及び現在時刻を読み取る。 MCU・生の活動状態を判定する。 ・判定データと音声データをフラッシュメモリに保存する。 ・DACを介して,スピーカから音声を再生する。 ・タイマからの割込み信号を受信すると,CPUはスリープ状態から起床する。 ・無線VFを使用して,AP経由で牛舎サーバと通信を行う。 小電力無線モ|・判定データを牛舎サーバに送信する。 ジュール・牛舎サーバから受信した指示をMCUに通知する。 ・生の体温を計測し,ADCに出力する。 加速度センサ|・3軸の加速度を計測し,シリアルデータとしてMCUのSIOに送信する。 ・気圧を計測し,シリアルデータとしてMCUのSIOに送信する。 GPSモジュー・屋外では,位置情報,現在時刻を計測し,シリアルデータとしてMCUのSIOに送信する。 ル・GPS衛星から電波を受信したときに割込み信号を生成する。 ・二次電池であり,首輪デバイスに電源を供給する。 [和牛の活動状態の判定〕 加速度センサ,気圧モンサの情報を利用して,牛の活動状態を判定する。牛の活 動状態と牛の動きを表2に示す。 表2和牛の活動状態と牛の動き EAI 38 I RUCMMRL TS(以下,この動作を|すことから,首が左右に小さく振動する。 RBLV5). ないが,反暫の動作を行っている。すことから,首が左右に小さく振動する。 る。ら,首が前後左右上下に大きく振動する。 a 採食ない。の牧草を,円を描くように舌で絡めとって食べ ることから,首が前後左右に振動する。 首輪デバイスの位置が低くなると気圧が高くなり,首輪デバイスの位置が高くな ると気圧が低くなる。気圧モンサは,首輪デバイスの高さを10センチメートルの分 解能で測定できる。加速度センサは,和牛の前後方向,左右方向,上下方向の加速度 を検出できる。首輪デバイスの取付け位置と加速度センサの軸方向を図3に示す。 Z(和牛の上下方向) X(和牛の前後方向) Y(和牛の左右方向) 首輪デバイスME&YY OR AT 図3首輪デバイスの取付け位置と加速度センサの軸方向 [首輪デバイスと牛舎サーバの通信仕様] ・通信には,920 MHz帯のLPWA(Low Power Wide Area)を使用しており,VAT ム全体で1チャネルを共有する半二重通信が可能である。実効伝送速度は,5,000 ビットノ秒であり,通信可能距離は,最大3.000メートルである。 ・牛舎サーバと首輪デバイス間の通信には,ポーリング方式を用いる。 ・和牛舎サーバと首輪デバイスの通信周期は,3分である。 =5一 ・和牛舎サーバは,首輪デバイスごとに和牛IDを付与する。 ・和牛舎サーバは,首輪デバイスに対して和牛ID順に送信要求メッセージ(以下,送信 要求という)を送信する。送信要求には,+IDのほか,牛舎サーバから首輪デバ イスに対する指示及び現在時刻が含まれる。 ・首輪デバイスは,後述の“送受信モード"のときに送信要求を受信すると,判定 データを牛舎サーバに送信する。 首輪デバイスの判定データの伝送フォーマットを表3に示す。 表3首輪デバイスの判定データの伝送フォーマット 単位バイト Woz-2間|4|2|>|」[sf|e| [首輪デバイスの動作】 首輪デバイスの動作モードと首輪デバイスの動作の関係を表4に示す。 表4首輪デバイスの動作モードと首輪デバイスの動作の関係 3 CPU GPS 5 i消費電力 |Mee-F|WW|om|WW[ov[arvana solo| ・3分間隔でスリープモードから起床して,計測判定モードに移行する。各センサか ら収集したデータをサンプリングし,分析して和牛の活動状態を判定する。和牛の活 動状態を判定後,ヘッダを除く表3の判定データをフラッシュメモリに保存する。 計測判定モードの処理時間は30秒間で,その後送受信モードに移行する。 ・送受信モードに移行後,送信要求を受信したら送信処理を実行し,次回のサンプ リングのための起床タイミングをタイマに設定する。送受信モードの処理時間は 1.5秒間で,その後スリープモードに移行するものとする。
設問1和牛の活動状態の判定について,①),②⑫②)に答えよ。 ある和牛の活動状態の判定における各センサ値の変化を図4に示す。 気圧rN anenmontienf NIT mr heh, I|-本 低0 f 3 Pt HpoE 1| +1 I I +|||- 加速||7 _Pd fj時間 センサ値から判定したiz起起前 図4ある和牛の活動状態の判定における各センサ値の変化 1)図4 POP ROCHORMAKES“HER”と判定した理由を30字以内で述 WE, ②)Mato[a|,|b|に入れる適切な字句を,表2中の字句 で答えよ。
設問2首輪デバイスのシステム仕様と省電力仕様について,(①)~(3)に答えよ。 (1)スリープモードからの起床タイミングについて,首輪デバイスはGPS割込 みではなくタイマ割込みを使用することにした。その理由を,動作環境の観 点から30字以内で述べよ。ここで,消費電力削減は除くものとする。 (2)各首輪デバイスからの判定データが更新されていることを,牛舎サーバが 判定したい。更新の有無の判定方法を25字以内で答えよ。 (3)首輪デバイスの通信時間と省電力仕様について,(a),⑪)に答えよ。 (a)首輪デバイスは判定データを3分間隔で牛舎サーバへ送信する。このと き,送信に掛かる時間は何秒か。答えは小数第3位を四捨五入して,小数 第2位まで求めよ。ここで,通信は正常に行われるものとする。 (b)首輪デバイスの1日当たりの消費電力量は何ミリWhか。答えは小数第1 位を四捨五入して,整数で求めよ。
設問3畜産システムの改良について,(1①)て(3)に答えよ。 生が食べた牧草の再生を管理するため,放牧エリアを区画1ご5に区分けした。 あらかじめ全ての和牛は,あるメロディ(以下,誘導メロディという)を聞かせ ることで区画1に戻るように教育してある。牧草を再生中のエリアに進入した 生に対しては,首輪デバイスのスピーカによって,誘導メロディを聞かせるこ とにした。 首輪デバイスの消費電力削減のため,GPSの代わりに,小電力無線の受信信 号強度(以下,RSSIという)を使用した測位方式を用いる。各区画にビーコン を設置し,首輪デバイスには無指向性のアンテナを追加して,アンテナで受信 した各ビーコンのRSSIの値によって,和牛の位置を判定する。各区画の境界線は, 隣拉する二つのビーコン間の中央を通る等距離にある線である。ビーコンの配 四と区画を図5に示す。 区画2区画3 L1 L1 /‘SA BA L1|Nee!Ll !a“ヽや loo位置A Ll>グルee Se Ll トンスルRe Li Ll 区画5区画4 注記1丸付き数字は,ビーコンの番号を示しており,それぞれビーコン1~5である。 注記2 L1,L2は,距離を示しており,同じであれば等距離であることを示す。 図5ビーコンの配置と区画 (1)RSSIの値は,距離が離れるほど減少する特性がある。牛の位置とRSSIの 値について,3)て(c)に答えよ。 あるタイミングで測定した,各和牛IDに対する各ビーコンのRSSIの値を表5 に示す。 表5各和牛IDに対する各ビーコンのRSSIの値 単位Bm (a)図5のビーコン1から最も離れている和牛の和牛IDの番号を,表5 TO ID CHA ds,i (b)5の位置Aに邊がいるとき,RSSIはどのような値であるか。ビーコン 1,ビーコン3,ビーコン4を用いて,30字以内で述べよ。 (c)表5 O84 IDの首輪デバイスが取り付けてある牛のいる区画を,図5中 の区画1て5から選び,それぞれ区画の数字で答えよ。 2)誘導メロディの再生指示を牛舎サーバ側で行う場合は,牛が牧草を再生中 のエリアに進入しても,すぐに誘導メロデイィを再生できないときがある。そ の理由を15字以内で答えよ。 (3③GPSからRSSIを使用した測位方式に変更した場合,GPSから現在時刻を取 得することができなくなる。対策として,首輪デバイスに時計モジュールを 追加し,時刻データを得ることにした。この処理に関連して,更に必要とな るソフトウェアの機能を,30字以内で述べよ。 =oi= [メモ用紙〕 [xモ用紙〕 [メモ用紙)
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