エンベデッドシステムスペシャリスト 2018年 午後1 問02

解答の導き方

1. ポンプは、停止指示を受け取った時点で直ちに止まるわけではありません。本文には「停止指示を受信してから排水を停止するまでに1分掛かり」とあります。つまり、停止指示を送信した後も、実際に排水が止まるまでポンプは稼働します。
2. 一方、ポンプは「貯水槽に水がない状態で30秒以上稼働すると、故障する可能性がある」とされています。停止指示を水位が0メートルになる時刻に送ると、その時点で水がないのに、ポンプは停止までの1分間稼働し続けます。故障の可能性がある時間を超えてしまうため、危険です。
3. そこで、水がなくなる前の水位が1メートルになる時刻に停止指示を送ります。停止までの遅れを見込んで早めに指示し、水がない状態でポンプが長く稼働するのを防ぐためです。

誤りやすいポイント

• 停止指示を送信した時刻と、ポンプが実際に停止する時刻を同じだと考えないようにします。
• 「30秒以上」は故障の可能性がある条件であり、停止までに掛かる1分より短いことを見落とさないようにします。
• 水位が0メートルになる予測時刻に停止指示を送ればよい、と考えるのは誤りです。その時点では水がなく、停止までの間もポンプが動き続けます。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 稼働指示を送った時点で、ポンプがすでに排水を始めていると考えないようにします。排水開始までには時間が掛かります。
• ポンプの稼働状況を確認する専用のセンサがあるとは読み取れません。水位の予測値と実測値を使って、稼働状況を間接的に判断します。
• 予測値だけを確認するのではなく、実際に計測した水位と比較する点が重要です。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• $0.4$メートル／分の水位上昇率は、5分前の水位$0.5$メートルと最新の水位$2.5$メートルの差から求めます。
• ポンプの排水時間を、稼働指示から排水完了までの28分と取り違えないようにします。排水開始までの3分を除いた25分が、実際に排水する時間です。
• ポンプは稼働指示を受けた直後に排水を始めるわけではありません。稼働指示の時刻からさらに3分待つため、5分後までの排水時間は0.75分です。
• 5分後の水位は、5分間の流入による上昇分を加えたうえで、実際に排水する0.75分間の低下分を差し引きます。

FAQ

解答の導き方

1. まず、表示部に何を表示できるかを確認します。表1には、各種の計測値や水位に加えて「これらの履歴情報の表示が可能」とあります。したがって、履歴情報を画面に出すには、どこかのタスクが履歴情報を読み出し、表示に必要な情報を用意する必要があります。
2. 次に、画面表示に関係するタスクを表2から探します。メインタスクは、入力タスクから受けた指示に基づいて「表示部に表示する画面の作成に必要な情報を表示タスクに通知する」とあります。一方、表示タスクは、メインタスクから受けた情報を基に画面を作成して表示します。
3. つまり、表示タスクは受け取った情報を画面にする役割であり、表示する内容に応じた情報を用意して渡すのはメインタスクです。履歴情報を表示するときに、その履歴情報を読み出すタスクもメインタスクだと判断できます。
4. 水位センサタスク、貯水槽水位予測タスク、ポンプ制御タスクは、表2では履歴情報を更新する処理が示されています。履歴情報を更新するタスクと、表示のために履歴情報を読み出すタスクを混同しないことがポイントです。

誤りやすいポイント

• 履歴情報を更新するタスクを、履歴情報を読み出すタスクだと考えてしまうことです。更新と読出しは別の処理です。
• 表示タスクが履歴情報を直接読み出すと考えてしまうことです。表2では、表示タスクはメインタスクから受けた情報を基に画面を作成します。
• 水位センサタスクなど、履歴情報に関わる処理があるタスクを選んでしまうことです。画面表示に必要な情報を表示タスクへ通知する役割に注目します。

FAQ

解答の導き方

1. 表2の「メイン」タスクは、貯水槽水位予測タスクから「ポンプへの指示内容」と「その指示を送信する時刻」を受け取ります。つまり、メインタスクは指示を受け取った直後に次のタスクへ渡すのではなく、指定された時刻に合わせて処理する必要があります。
2. メインタスクは「1秒ごと」に処理を行うので、その周期で指示を送信する時刻になったかを確認し、時刻になったら指示を次のタスクへ渡します。
3. ポンプへの指示を実際に送信するのは、表2の「ポンプ制御」タスクです。メインタスクはこのタスクに稼働指示又は停止指示を通知します。図2でも、メインタスクからポンプ制御タスクへのタスク間通信が示されています。

誤りやすいポイント

• メインタスクがポンプへ直接指示を送信すると考えないようにします。表2では、ポンプへのメッセージ送信はポンプ制御タスクの機能です。
• 指示内容だけでなく、ポンプ制御タスクへ渡すタイミングも重要です。予測タスクから受け取った送信時刻に従います。
• ポンプ制御タスクへの通知と、ポンプが実際に排水を開始・停止することは別の処理です。通知後のポンプへの送信は、ポンプ制御タスクが行います。

FAQ

解答の導き方

1. 表2の「貯水槽水位予測」タスクは、水位センサタスクから通知を受けた後に、貯水槽の水位を計測します。その計測値は「貯水槽の水位」として最新データ及び履歴情報に保存されます。このことから、ポンプへの指示が必要かどうかを判断するときに使う水位は、貯水槽の最新の水位だと分かります。
2. 一方、水位センサタスクは「各水位センサの最新の計測値を基に、貯水槽予測流入量を算出する」とあります。貯水槽に今後流入する水量を見積もる値は、最新の貯水槽予測流入量です。
3. この2つの値を、本文のポンプ制御の手順と照らし合わせます。ポンプが停止中の場合は、現在の水位と今後の流入量から、ポンプが稼働しないと仮定した5分後の水位を予測します。その水位が3メートル以上になるときは、ポンプに稼働指示を送る時刻を決めます。
4. ポンプが稼働中の場合も、現在の水位と流入量を使い、必要に応じてポンプの排水能力も加えて、5分後の水位を予測します。その水位が1メートル未満になるときは、ポンプに停止指示を送る時刻を決めます。

誤りやすいポイント

• 「最新の貯水槽予測流入量」と「5分後の予測水位」を混同しないようにします。前者は流入する水量の予測値で、後者は水位の予測結果です。
• ポンプの排水能力は、ポンプ稼働中の水位予測などで必要に応じて使う値です。空欄に入る基本の2項目とは区別します。
• ポンプへの指示は、現在の状態だけでなく、今後の水位予測に基づいて判断します。現在の水位だけで指示の要否を決めるわけではありません。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• 水位センサの計測値は、1台当たり2バイトです。50台分を計算するため、計測値の更新量は100バイトです。
• 水位センサタスクの更新対象には、計測値だけでなく、4バイトの貯水槽予測流入量も含まれます。
• 貯水槽水位予測タスクでは、貯水槽の水位と5分後の予測水位の両方を更新します。
• 2時間に5分間隔の処理は24回です。14時00分から16時00分までの経過時間を、端点を含めて25回と数えないようにします。
• ポンプ制御タスクの稼働状況更新は、ポンプへの指示後に行われます。ポンプが停止したままという条件では、その更新を加えません。

FAQ

解答の導き方

1. 表3では、新たに追加された雨水流入量予測タスクが、履歴情報の雨量データを読み出し、「各系統の雨水管に入る水量」を算出します。この水量を「予測雨水流入量」と呼んでいます。
2. さらに同タスクは、最新データ及び履歴情報に含まれる予測雨水流入量を更新します。したがって、水位センサタスクが「最新データから」読み出す[d]は、この予測雨水流入量です。
3. 次に、表3の水位センサタスクの変更内容を確認します。表2では、変更前の水位センサタスクが、各水位センサの計測値を受信して保存し、その計測値を基に貯水槽予測流入量を算出していました。変更後は、予測雨水流入量も使って貯水槽予測流入量を算出するため、もう一方の材料である[e]には、各水位センサの最新の計測値が入ります。
4. つまり、貯水槽予測流入量は、雨量データから算出した「予測雨水流入量」と、雨水管の現在の状態を示す「各水位センサの最新の計測値」を組み合わせて求めます。

誤りやすいポイント

• [d]に貯水槽予測流入量を入れてしまう誤りです。求める材料の一つである予測雨水流入量と、その材料などから算出する貯水槽予測流入量は別の値です。
• [e]に雨量データを入れてしまう誤りです。雨量データを読み出して予測雨水流入量を算出するのは、雨水流入量予測タスクです。水位センサタスクが組み合わせるのは、各水位センサの計測値です。
• 「最新データから読み出す」という記述だけで判断するのではなく、表3にある各タスクの処理と、表2にある変更前の水位センサタスクの機能を合わせて考えることが大切です。

FAQ

解答の導き方

誤りやすいポイント

• セマフォを解放する順序だけを変えても、獲得時の順序の不一致は解消されません。確認すべきなのは、各タスクがどの順番でセマフォを獲得するかです。
• 優先度を変更しても、二つのタスクが互いのセマフォを待つ状態そのものは解消されません。原因はタスクの優先度ではなく、セマフォの獲得順序です。
• すべてのタスクの処理手順を変更する必要はありません。順序が他のタスクと逆になっている雨水流入量予測タスクを変更すれば、獲得順序を統一できます。

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