ITパスポート過去問 令和4年度（2022年）問97
水田の水位を計測することによって，水田の水門を自動的に開閉するIoTシステムがある。図中のa，bに入れる字句の適切な組合せはどれか。
選択肢
- ア
- イ
- ウ
- エ
正解と解き方・学習ポイント（AI解説）
図では、aは水田の水位という物理量を検知してデータとしてIoTサーバへ送信する役割です。この役割はセンサです。bはIoTサーバからの開閉指示を受けて水門を物理的に動かす役割です。この役割はアクチュエータです。したがって、aがセンサ、bがアクチュエータの「エ」が適切です。
Point
この問題は、IoTシステムでの計測と制御の担当を区別できるかを確認しています。水位は計測対象なのでセンサ、水門は動作対象なのでアクチュエータと対応付けられることが必要です。
解くために必要な知識
この問題を解くには、IoTデバイスを構成する要素（センサ、アクチュエータ、IoTゲートウェイ）と、データや信号がどちら向きに流れるかの理解が必要です。
用語の整理
| 用語名 | 意味 |
|---|---|
| センサ | 温度、光、水位などの物理的な状態を計測し、電気信号やデジタルデータに変換してコンピュータに送る装置です。 |
| アクチュエータ | コンピュータからの信号を受けて、回転や開閉などの物理的な動きに変換する装置です。 |
| IoTデバイス | センサやアクチュエータを備え、ネットワークを介してデータを送受信する端末機器です。 |
| IoTサーバ | IoTデバイスから送られたデータを受信して分析し、必要に応じてデバイスへ制御指示を出すコンピュータです。 |
他の選択肢に出てくる用語
| 用語名 | 意味 |
|---|---|
| IoTゲートウェイ | デバイス側の通信とサーバ側の通信の間で、プロトコル変換や中継などを行う機器です。 |
覚える観点
入力と出力で整理する
| 区分 | 装置 | 具体例 |
|---|---|---|
| 入力 | センサ | 水位を測ってデータとして送る |
| 出力 | アクチュエータ | 指示を受けて水門を開閉する |
問題の解法手順
選択肢を構成する要素の整理
図から読み取れるaとbの役割
-
aは「水田の水位」を入力として受け取り、IoTサーバへ送る水位データを出力しています。
-
bはIoTサーバからの開閉指示を入力として受け取り、「水田の水門」の開閉という動作を出力しています。
役割と用語の対応付け
| 記号 | 入力 | 出力 | 該当する装置 |
|---|---|---|---|
| a | 水田の水位（物理量） | 水位データ（電気信号） | センサ |
| b | 開閉指示（電気信号） | 水門の開閉（物理動作） | アクチュエータ |
この対応より、aがセンサ、bがアクチュエータなので「エ」になります。
選択肢ごとの解説
- ア：不正解
aがアクチュエータ、bがIoTゲートウェイという説明です。アクチュエータは水位を計測する装置ではありません。また、IoTゲートウェイは中継や変換を行う装置であり、水門を開閉する装置ではありません。
- イ：不正解
aがアクチュエータ、bがセンサという説明です。水位を計測するのはセンサであり、水門を開閉するのはアクチュエータです。aとbの役割が入れ替わっています。
- ウ：不正解
aがセンサ、bがIoTゲートウェイという説明です。aは適切ですが、bは水門を物理的に開閉する役割なのでアクチュエータが必要です。IoTゲートウェイは水門を動かしません。
- エ：正解
aがセンサ、bがアクチュエータという説明です。aは水位を検知してデータ化し、bは指示を受けて水門を開閉します。図の役割と一致します。
まとめ
図では、aは水田の水位という物理量を検知してデータとしてIoTサーバへ送信する役割です。この役割はセンサです。bはIoTサーバからの開閉指示を受けて水門を物理的に動かす役割です。この役割はアクチュエータです。したがって、aがセンサ、bがアクチュエータの「エ」が適切です。
テクノロジ系 > 技術要素 > ネットワーク
aがアクチュエータ、bがIoTゲートウェイという説明です。アクチュエータは水位を計測する装置ではありません。また、IoTゲートウェイは中継や変換を行う装置であり、水門を開閉する装置ではありません。
aがアクチュエータ、bがセンサという説明です。水位を計測するのはセンサであり、水門を開閉するのはアクチュエータです。aとbの役割が入れ替わっています。
aがセンサ、bがIoTゲートウェイという説明です。aは適切ですが、bは水門を物理的に開閉する役割なのでアクチュエータが必要です。IoTゲートウェイは水門を動かしません。
aがセンサ、bがアクチュエータという説明です。aは水位を検知してデータ化し、bは指示を受けて水門を開閉します。図の役割と一致します。