通信機能を内蔵したディジタル電力量計の設計

H社は計測器のメーカである。今回，通信機能を内蔵したディジタル電力量計（以下，電力量計という）を設計することになった。この電力量計は，計測したデータを電力会社のサーバ（以下，サーバという）に自動で送信する。

【電力量計の機能】

電力量計を用いた電力量計測システムの構成を，図1に示す。

電力量計の機能は，次のとおりである。

1. 電力量計は，一般家庭，工場などに設置され，電力量を計測し，記録する機能がある。また，内蔵した時計（以下，時計という）で時刻を計時する機能がある。内蔵バッテリを使用し，停電時にもこれらの機能を維持できる。
2. 電力量計には通信機能があり，サーバと双方向通信ができる。通信は，携帯電話回線，インターネット，電力会社が敷設した専用線などのネットワークを使用して行う。
3. 電力量計は，時刻補正サーバ又は検針員用の専用端末を利用し，時計を十分な精度で補正できる。
4. 電力量計は，1秒ごとに1秒分の電力量を計測する。計測によって得られた電力量のデータには，年月日を含む秒単位の時刻情報（以下，タイムスタンプという）が付与される。このデータを1秒データといい，電力量計は最大70日分の1秒データを保持する。
5. 電力量計は，毎時0分0秒から29分59秒までのタイムスタンプが付いた1秒データ，又は毎時30分0秒から59分59秒までのタイムスタンプが付いた1秒データ（以下，これらを電力量データという）をサーバに送信する。通常，電力量データは1,800個の1秒データから成るが，条件によっては1,800個とならないことがある。その場合，電力量計は電力量データ中の1秒データの個数が1,800個となるように補正する。
6. 電力量計は，サーバに電力量データを送信するとき，電力量計の識別コード及びプログラムのバージョン番号を付与する。
7. 検針員が出向いて検針し，データ収集することもできる。

【電力量計のハードウェア構成】

電力量計のハードウェア構成を表1に示す。この電力量計は計測部及び通信部から成る。

【サーバの機能】

1. 電力量データの収集
• サーバから電力量計に対して，指定した時間帯の電力量データの通知要求を送る。
• サーバは，電力量計から送られてきた電力量計の識別コード，プログラムのバージョン番号を確認し，電力量データとともにデータベースに格納する。
2. 検針員による検針の指示
• サーバは，月初めのバッチ処理で，データベース上で電力量データに欠落がある電力量計一覧を出力する。検針員は電力量計一覧に従って検針し，データを収集する。

【計測部のA/Dコンバータ】

計測部は，電圧と電流を計測して電力を求める。このうち，電圧値を計測するA/Dコンバータは，最下位ビットが1／2,048ボルトの重みであり，負の値を2の補数表現として－1,024ボルト～1,024－（1／2,048）ボルトの範囲の電圧を計測できる。このA/Dコンバータに必要な最小のビット数は，aビットである。

【電力量計のタスクの主な処理】

電力量計のプログラムは，通信制御タスク及び管理タスクから成る。電力量計のタスクの主な処理は表2のとおりである。