2025年Python物聯(lián)網(wǎng)技術專項訓練試卷考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請將正確選項字母填入括號內(nèi)，每題2分，共20分）1.在Python中，用于處理JSON數(shù)據(jù)的內(nèi)置模塊是？A.xmlB.csvC.jsonD.sqlite32.以下哪個物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議主要適用于低功耗、遠距離的廣域網(wǎng)連接？A.Wi-FiB.BluetoothLowEnergy(BLE)C.ZigbeeD.NB-IoT3.在樹莓派上，用于控制GPIO引腳的Python庫通常是？A.numpyB.pandasC.RPi.GPIOD.requests4.MQTT協(xié)議中，QoS1消息保證的傳遞次數(shù)是？A.至少一次B.最多一次C.恰好一次D.不保證傳遞5.以下哪種數(shù)據(jù)結構最適合用來存儲固定數(shù)量的傳感器配置信息？A.列表(List)B.字典(Dictionary)C.集合(Set)D.元組(Tuple)6.如果一個傳感器每秒發(fā)送一次數(shù)據(jù)，使用Python的`time.sleep(1)`可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集間隔控制，這種方式最適合哪種應用場景？A.需要精確計時的實時控制B.對實時性要求不高的周期性數(shù)據(jù)采集C.處理高并發(fā)網(wǎng)絡請求D.進行復雜的數(shù)學運算7.在物聯(lián)網(wǎng)設備接入云平臺時，通常需要使用的網(wǎng)絡協(xié)議是？A.FTPB.SMTPC.HTTPSD.Telnet8.以下哪個概念指的是在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣設備上進行數(shù)據(jù)處理和決策？A.云計算(CloudComputing)B.邊緣計算(EdgeComputing)C.感知層(PerceptionLayer)D.網(wǎng)絡層(NetworkLayer)9.當需要遠程監(jiān)控一個位于偏遠地區(qū)的環(huán)境監(jiān)測設備時，最適合使用的通信技術可能是？A.藍牙(Bluetooth)B.以太網(wǎng)(Ethernet)C.LoRaWAND.Zigbee10.在Python中，要讀取名為`sensor_data.txt`的文件內(nèi)容，以下哪個語句是正確的？A.`data=open('sensor_data.txt','read')`B.`data=open('sensor_data.txt','r')`C.`data=file('sensor_data.txt','r')`D.`data=read('sensor_data.txt')`二、填空題（請將正確答案填入橫線上，每空2分，共20分）1.物聯(lián)網(wǎng)的架構通常分為感知層、______層、平臺層和應用層。2.Python中，用于打開文件進行讀寫操作的關鍵字是`open`，它需要兩個主要參數(shù)：文件路徑和模式，其中模式`'w'`表示______模式。3.MQTT協(xié)議的“發(fā)布/訂閱”模型中，服務器稱為______，客戶端稱為訂閱者或發(fā)布者。4.若要使用樹莓派的GPIO引腳控制一個LED燈亮起（假設連接到GPIO17，物理引腳為物理引腳11），除了導出引腳，還需要設置引腳模式為`GPIO.OUT`，然后調用該引腳對象的______方法。5.在處理傳感器數(shù)據(jù)時，如果數(shù)據(jù)中存在異常值，常用的處理方法包括______、替換和刪除。6.Python中的`json.dumps()`函數(shù)用于將______對象序列化為JSON格式的字符串。7.RESTfulAPI通常基于______協(xié)議工作。8.傳感器通常具有兩個主要部分：感測元件和______。9.將傳感器采集到的模擬電壓信號轉換為數(shù)字值的過程稱為______。10.對于需要低功耗特性的物聯(lián)網(wǎng)應用，選擇______或電池供電的傳感器節(jié)點是常見的選擇。三、簡答題（請根據(jù)要求作答，每題5分，共15分）1.簡述HTTP協(xié)議與MQTT協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)應用中的主要區(qū)別。2.什么是物聯(lián)網(wǎng)的感知層？它主要由哪些元素構成？3.在使用Python進行物聯(lián)網(wǎng)項目開發(fā)時，為什么需要考慮錯誤處理（例如使用`try...except`語句）？四、編程題（請根據(jù)要求編寫Python代碼，共45分）1.（15分）編寫Python代碼，實現(xiàn)以下功能：a)假設有一個名為`sensor_data.csv`的文件，其中包含兩列數(shù)據(jù)：`timestamp`（時間戳）和`temperature`（溫度，單位攝氏度）。請編寫代碼讀取該文件，并將所有溫度數(shù)據(jù)轉換為華氏度（公式：華氏度=攝氏度*9/5+32）。b)將轉換后的華氏度數(shù)據(jù)存儲到一個名為`temperature_f.csv`的新文件中，文件格式與原文件相同。2.（30分）假設你正在使用樹莓派開發(fā)一個簡單的智能澆花系統(tǒng)，需要控制一個水泵。請編寫Python代碼（假設使用`RPi.GPIO`庫），實現(xiàn)以下功能：a)設置水泵控制信號對應的GPIO引腳（例如GPIO18，物理引腳24）為輸出模式。b)定義一個函數(shù)`water_plants()`，當調用此函數(shù)時，向GPIO引腳輸出高電平（3.3V），模擬打開水泵。c)定義另一個函數(shù)`stop_watering()`，當調用此函數(shù)時，向GPIO引腳輸出低電平（0V），模擬關閉水泵。d)編寫一段主程序邏輯，模擬傳感器檢測到土壤濕度低于閾值（例如30%）時，自動調用`water_plants()`函數(shù)澆水5秒鐘，然后調用`stop_watering()`停止?jié)菜?。提示：可以使用`time.sleep(5)`實現(xiàn)延時。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.C4.A5.D6.B7.C8.B9.C10.B解析：1.C:`json`模塊是Python標準庫中用于處理JSON數(shù)據(jù)的模塊。2.D:NB-IoT（NarrowbandIoT）是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設計的蜂窩通信技術，特點是低功耗、廣覆蓋、大連接，適合遠程監(jiān)控等場景。3.C:`RPi.GPIO`是專門為樹莓派設計的庫，用于控制GPIO引腳。4.A:MQTT協(xié)議中，QoS1保證消息至少被傳遞一次，但可能多次。5.D:元組（Tuple）是不可變的數(shù)據(jù)結構，一旦創(chuàng)建其內(nèi)容不能修改，適合存儲固定不變的配置信息，如傳感器ID和類型。6.B:`time.sleep(1)`實現(xiàn)每秒采集一次，適合周期性但不要求實時性的數(shù)據(jù)采集。7.C:HTTPS是安全的HTTP協(xié)議，常用于物聯(lián)網(wǎng)設備與云平臺之間傳輸敏感數(shù)據(jù)。8.B:邊緣計算是指在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣設備上進行數(shù)據(jù)處理，減少延遲和網(wǎng)絡帶寬壓力。9.C:LoRaWAN是一種低功耗廣域網(wǎng)技術，適合遠距離、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應用。10.B:`open('sensor_data.txt','r')`使用模式'r'打開文件進行讀取，是標準用法。二、填空題1.網(wǎng)絡2.寫入3.服務器4.output5.消洗(或清洗)6.字典(或數(shù)據(jù)結構)7.HTTP8.信號調理電路(或信號處理電路)9.模數(shù)轉換(或ADC)10.低功耗(或節(jié)能)三、簡答題1.HTTP是面向請求/響應的協(xié)議，通常需要建立連接，適用于需要頻繁交互或傳輸大量數(shù)據(jù)的場景，協(xié)議相對復雜，開銷較大。MQTT是基于發(fā)布/訂閱模式的輕量級消息協(xié)議，連接建立后可以長時間保持，適用于設備與云平臺之間的消息傳遞，協(xié)議簡單，開銷小，低功耗，適合設備數(shù)量龐大、網(wǎng)絡不穩(wěn)定或帶寬受限的場景。2.感知層是物聯(lián)網(wǎng)體系架構的最底層，負責采集環(huán)境和設備狀態(tài)信息。主要由傳感器（用于感知信息）、執(zhí)行器（用于執(zhí)行指令）、網(wǎng)關（用于數(shù)據(jù)聚合和協(xié)議轉換）以及相關的數(shù)據(jù)處理單元構成。3.在Python物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)中，硬件操作（如GPIO控制）、網(wǎng)絡通信（如HTTP/MQTT請求）都可能因為硬件故障、網(wǎng)絡問題、API調用錯誤等原因失敗。使用`try...except`語句可以捕獲這些異常，防止程序因意外錯誤而中斷，提高程序的健壯性和可靠性，并允許程序在出現(xiàn)錯誤時進行相應的處理（如重試、記錄日志、發(fā)送警報）。四、編程題1.```pythonimportcsv#a)讀取CSV文件并轉換溫度input_file='sensor_data.csv'output_file='temperature_f.csv'withopen(input_file,'r')asinfile,open(output_file,'w',newline='')asoutfile:reader=csv.reader(infile)writer=csv.writer(outfile)#寫入標題行writer.writerow(['timestamp','temperature_f'])next(reader)#跳過標題行forrowinreader:timestamp=row[0]temperature_c=float(row[1])temperature_f=temperature_c*9/5+32writer.writerow([timestamp,temperature_f])#b)已在a)中實現(xiàn)，將轉換后的數(shù)據(jù)寫入新文件temperature_f.csv```解析：a)使用`csv`模塊讀取`sensor_data.csv`文件，創(chuàng)建一個CSV讀取器`reader`。同時創(chuàng)建一個CSV寫入器`writer`，用于寫入轉換后的數(shù)據(jù)到`temperature_f.csv`。首先寫入標題行。然后逐行讀取原始數(shù)據(jù)，將攝氏度溫度轉換為華氏度，并將時間戳和轉換后的華氏度寫入新文件。b)代碼已在a)部分實現(xiàn)，通過`open`函數(shù)以寫入模式（'w'）打開目標文件`temperature_f.csv`，并設置`newline=''`避免在行尾添加額外空行。使用`csv.writer`進行寫操作。2.```pythonimportRPi.GPIOasGPIOimporttime#設置GPIO模式GPIO.setmode(GPIO.BCM)#使用BCM編碼方式#定義水泵控制引腳pump_pin=18#GPIO18(物理引腳24)#設置引腳為輸出模式GPIO.setup(pump_pin,GPIO.OUT)defwater_plants():"""打開水泵"""GPIO.output(pump_pin,GPIO.HIGH)defstop_watering():"""關閉水泵"""GPIO.output(pump_pin,GPIO.LOW)#主程序邏輯try:whileTrue:#假設讀取土壤濕度值，此處用隨機數(shù)模擬soil_moisture=25#模擬濕度值threshold=30#設置濕度閾值ifsoil_moisture<threshold:print("Soilmoisturelow.Startingtowater.")water_plants()#打開水泵time.sleep(5)#澆水5秒鐘stop_watering()#停止?jié)菜畃rint("Wateringstopped.")else:print("Soilmoisturesufficient.")time.sleep(10)#每10秒檢測一次exceptKeyboardInterrupt:print("Programinterruptedbyuser.")finally:GPIO.cleanup()#清理GPIO資源```解析：a)導入`RPi.GPIO`庫并設置GPIO編碼方式（BCM或BOARD）。定義水泵控制引腳（GPIO18）。使用`GPIO.setup()`將引腳模式設置為輸出。b)定義`water_plants()`函數(shù)，內(nèi)部調用`GPIO.output(pump_pin,GPIO.HIGH)`，將引腳輸出高電平，模擬打開水泵。定義`stop_watering()`函數(shù)，內(nèi)部調用`GPIO.output(pump_pin,GPIO.LOW)`，將引腳輸出低電平，模擬關閉水泵。c)主程序使用`try