《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)》考核試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪項(xiàng)不屬于物聯(lián)網(wǎng)感知層的典型設(shè)備？A.溫度傳感器B.4G無(wú)線路由器C.RFID標(biāo)簽D.圖像采集攝像頭2.ZigBee協(xié)議棧的物理層通常工作在以下哪個(gè)頻段？A.900MHzB.2.4GHzC.5GHzD.600MHz3.窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的典型傳輸速率范圍是？A.100kbps~1MbpsB.10kbps~100kbpsC.1kbps~10kbpsD.100bps~1kbps4.MQTT協(xié)議中，QoS等級(jí)為2時(shí)的消息傳遞機(jī)制是？A.最多一次B.至少一次C.恰好一次D.不保證傳遞5.以下哪種技術(shù)屬于短距離無(wú)線通信技術(shù)？A.LoRaB.藍(lán)牙5.0C.衛(wèi)星通信D.5GmMTC6.物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，邊緣計(jì)算的主要作用是？A.提高云端存儲(chǔ)容量B.減少數(shù)據(jù)傳輸延遲C.增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍D.降低傳感器功耗7.RFID系統(tǒng)中，“防碰撞算法”主要解決的問(wèn)題是？A.標(biāo)簽與讀寫器的距離限制B.多個(gè)標(biāo)簽同時(shí)被讀取時(shí)的沖突C.高頻信號(hào)的干擾D.標(biāo)簽內(nèi)存容量不足8.以下哪種傳感器適用于檢測(cè)氣體濃度？A.加速度傳感器B.紅外傳感器C.電化學(xué)傳感器D.陀螺儀9.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層中，“數(shù)字孿生”技術(shù)的核心是？A.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集B.物理實(shí)體的虛擬映射C.大數(shù)據(jù)分析D.設(shè)備遠(yuǎn)程控制10.蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（CIoT）中，eMTC與NB-IoT的主要區(qū)別在于？A.覆蓋范圍B.支持移動(dòng)性C.功耗D.協(xié)議棧復(fù)雜度11.以下哪項(xiàng)是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全的“端到端加密”通常采用的算法？A.RSA非對(duì)稱加密B.AES-128對(duì)稱加密C.SHA-256哈希算法D.MD5摘要算法12.低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）中，LoRa技術(shù)的核心是？A.正交頻分復(fù)用（OFDM）B.擴(kuò)頻通信（SS）C.時(shí)分多址（TDMA）D.碼分多址（CDMA）13.物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)中，設(shè)備影子（DeviceShadow）的主要功能是？A.存儲(chǔ)設(shè)備歷史數(shù)據(jù)B.記錄設(shè)備在線狀態(tài)C.同步設(shè)備期望狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)D.實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程升級(jí)14.以下哪種場(chǎng)景最適合使用ZigBee技術(shù)？A.城市智能電表抄表B.家庭智能燈光控制C.車載GPS定位D.海洋浮標(biāo)環(huán)境監(jiān)測(cè)15.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中，“流式計(jì)算”的典型應(yīng)用場(chǎng)景是？A.年度能耗統(tǒng)計(jì)分析B.實(shí)時(shí)溫度超限報(bào)警C.設(shè)備故障預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練D.用戶行為模式挖掘二、填空題（每空1分，共20分）1.物聯(lián)網(wǎng)三層體系架構(gòu)包括感知層、__________和應(yīng)用層。2.藍(lán)牙低功耗（BLE）的典型傳輸距離約為_(kāi)_________米（空曠環(huán)境）。3.RFID系統(tǒng)按工作頻率可分為低頻（LF）、高頻（HF）、超高頻（UHF）和__________。4.窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的空口技術(shù)基于__________（填3GPP標(biāo)準(zhǔn)）。5.MQTT協(xié)議的默認(rèn)通信端口號(hào)是__________。6.物聯(lián)網(wǎng)安全中，設(shè)備身份認(rèn)證常用的技術(shù)是__________（如基于證書或預(yù)共享密鑰）。7.傳感器節(jié)點(diǎn)的能量管理策略通常包括休眠機(jī)制、__________和動(dòng)態(tài)電壓調(diào)整。8.LoRaWAN協(xié)議中，終端設(shè)備的三種工作模式是A類、B類和__________。9.邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的典型部署位置是__________（如工廠網(wǎng)關(guān)、智能路由器）。10.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中，OPCUA協(xié)議的主要作用是__________。11.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的“多源異構(gòu)性”指數(shù)據(jù)來(lái)自不同設(shè)備、格式（如JSON、XML）和__________。12.5G物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景中，uRLLC主要面向__________（填應(yīng)用類型）需求。13.溫濕度傳感器的精度通常用__________（如±0.5℃）表示。14.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的“北向接口”主要用于__________（如與企業(yè)ERP系統(tǒng)對(duì)接）。15.蜂窩物聯(lián)網(wǎng)中，eMTC的最大傳輸速率約為_(kāi)_________kbps。16.區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的典型應(yīng)用是__________（如設(shè)備身份管理、數(shù)據(jù)存證）。17.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的路由協(xié)議設(shè)計(jì)需重點(diǎn)考慮__________（如能量效率、延遲）。18.物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的核心功能包括設(shè)備管理、__________、應(yīng)用使能和數(shù)據(jù)分析。19.智能門鎖的物聯(lián)網(wǎng)方案中，常用的短距離通信技術(shù)是__________（如BLE、ZigBee）。20.物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的“端云協(xié)同”指終端設(shè)備與__________在數(shù)據(jù)處理上的分工協(xié)作。三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述物聯(lián)網(wǎng)感知層中“多傳感器融合”的意義及典型實(shí)現(xiàn)方式。2.比較NB-IoT與LoRa在覆蓋范圍、功耗、網(wǎng)絡(luò)部署成本上的差異。3.說(shuō)明MQTT協(xié)議“發(fā)布-訂閱”模式與傳統(tǒng)HTTP“請(qǐng)求-響應(yīng)”模式的區(qū)別及適用場(chǎng)景。4.列舉物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)面臨的三類主要安全威脅，并分別給出防護(hù)措施。5.解釋工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中“時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）”的作用及關(guān)鍵技術(shù)。四、綜合分析題（每題10分，共20分）1.某智慧農(nóng)業(yè)項(xiàng)目需要監(jiān)測(cè)溫室大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度和CO?濃度，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通風(fēng)、灌溉控制。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的分層架構(gòu)（感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層、應(yīng)用層），并說(shuō)明各層的關(guān)鍵設(shè)備或技術(shù)。2.某企業(yè)擬部署智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，要求通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)貨物定位、庫(kù)存實(shí)時(shí)監(jiān)控、異常溫濕度報(bào)警。假設(shè)倉(cāng)庫(kù)面積2000㎡，貨物種類1000+，日均出入庫(kù)量500件。請(qǐng)分析需選擇的感知設(shè)備（如RFID、傳感器類型）、通信技術(shù)（如LoRa、Wi-Fi6）及數(shù)據(jù)處理策略（如邊緣計(jì)算、云端存儲(chǔ)），并說(shuō)明理由。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)考核試題答案一、單項(xiàng)選擇題答案1.B2.B3.C4.C5.B6.B7.B8.C9.B10.B11.B12.B13.C14.B15.B二、填空題答案1.網(wǎng)絡(luò)層2.1003.微波（或毫米波）4.LTE5.18836.數(shù)字證書（或PSK）7.動(dòng)態(tài)功耗調(diào)整8.C類9.網(wǎng)絡(luò)邊緣（或靠近終端）10.工業(yè)設(shè)備間的互操作11.傳輸協(xié)議（或通信方式）12.低時(shí)延高可靠13.誤差范圍14.上層應(yīng)用集成15.10016.去中心化信任管理17.網(wǎng)絡(luò)生存周期18.連接管理19.BLE（或藍(lán)牙低功耗）20.云端平臺(tái)三、簡(jiǎn)答題答案1.意義：通過(guò)融合多傳感器數(shù)據(jù)（如溫度、濕度、圖像），提高感知準(zhǔn)確性，減少單一傳感器的誤差，支持更復(fù)雜的決策（如溫室環(huán)境綜合評(píng)估）。實(shí)現(xiàn)方式：①數(shù)據(jù)級(jí)融合：直接合并原始數(shù)據(jù)（如多攝像頭圖像拼接）；②特征級(jí)融合：提取各傳感器的關(guān)鍵特征（如溫濕度的變化率）后融合；③決策級(jí)融合：各傳感器獨(dú)立判斷（如火災(zāi)預(yù)警），最終綜合決策。2.覆蓋范圍：NB-IoT依托運(yùn)營(yíng)商蜂窩網(wǎng)絡(luò)，覆蓋半徑10-20km（郊區(qū)）；LoRa基于非授權(quán)頻段，覆蓋半徑5-15km（視距），但需自建基站。功耗：NB-IoT終端休眠電流約1μA，待機(jī)時(shí)間5-10年；LoRa終端功耗略高（休眠電流約2μA），但取決于傳輸頻率。部署成本：NB-IoT需支付運(yùn)營(yíng)商流量費(fèi)，適合大規(guī)模部署；LoRa需自建基站和維護(hù)，初期硬件成本高，長(zhǎng)期無(wú)流量費(fèi)，適合私有網(wǎng)絡(luò)。3.區(qū)別：MQTT是“發(fā)布-訂閱”模式，客戶端通過(guò)broker間接通信，支持一對(duì)多；HTTP是“請(qǐng)求-響應(yīng)”模式，客戶端直接與服務(wù)器交互，需顯式請(qǐng)求。適用場(chǎng)景：MQTT適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備高頻小數(shù)據(jù)量傳輸（如傳感器實(shí)時(shí)上報(bào)）；HTTP適合需要客戶端主動(dòng)獲取數(shù)據(jù)的場(chǎng)景（如用戶查詢?cè)O(shè)備狀態(tài)）。4.安全威脅及防護(hù)：①設(shè)備偽造：攻擊者冒充合法設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。防護(hù)：采用雙向認(rèn)證（如DTLS協(xié)議），設(shè)備預(yù)安裝唯一證書。②數(shù)據(jù)篡改：傳輸中的傳感器數(shù)據(jù)被修改（如溫濕度值）。防護(hù)：端到端加密（AES-128），并添加消息認(rèn)證碼（HMAC）。③拒絕服務(wù)（DoS）：大量偽造請(qǐng)求導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞。防護(hù)：限制設(shè)備連接頻率，部署入侵檢測(cè)系統(tǒng)（IDS）監(jiān)測(cè)異常流量。5.作用：TSN為工業(yè)場(chǎng)景提供確定性低時(shí)延通信，確保關(guān)鍵控制指令（如機(jī)械臂協(xié)同）的實(shí)時(shí)性。關(guān)鍵技術(shù)：①時(shí)間同步（IEEE1588精確時(shí)間協(xié)議）；②流量整形（如基于時(shí)間的調(diào)度，TAS）；③優(yōu)先級(jí)隊(duì)列（區(qū)分實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)流量）；④冗余路徑（確保鏈路故障時(shí)通信不中斷）。四、綜合分析題答案1.智慧農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)：-感知層：設(shè)備包括溫濕度傳感器（如SHT30，精度±0.3℃）、光照傳感器（BH1750，測(cè)量范圍1-65535lux）、CO?傳感器（MH-Z19B，量程0-5000ppm）、繼電器控制模塊（用于通風(fēng)扇、灌溉泵）。需部署防水外殼，支持低功耗（如電池供電，休眠模式降低能耗）。-網(wǎng)絡(luò)層：采用LoRa或NB-IoT。若溫室分布分散（如郊區(qū)），選擇LoRa（自建基站，覆蓋廣）；若靠近城市，選擇NB-IoT（依托運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)，免維護(hù)）。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)收集傳感器數(shù)據(jù)并上傳平臺(tái)。-平臺(tái)層：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（如阿里云IoT）實(shí)現(xiàn)設(shè)備接入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)InfluxDB）、規(guī)則引擎（設(shè)定閾值：如溫度>30℃觸發(fā)通風(fēng)）。支持設(shè)備影子同步（如遠(yuǎn)程設(shè)置目標(biāo)濕度）。-應(yīng)用層：Web/APP界面展示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（圖表可視化）、歷史曲線查詢、遠(yuǎn)程控制（手動(dòng)/自動(dòng)模式切換）。支持報(bào)警推送（如短信/APP通知溫濕度超限）。2.智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：-感知設(shè)備：-貨物定位：超高頻RFID標(biāo)簽（UHF，如ImpinjM730，讀取距離3-8米），配合固定讀寫器（部署在貨架、出入口）和手持讀寫器（盤點(diǎn)用）。-庫(kù)存監(jiān)控：RFID標(biāo)簽記錄貨物ID、種類、入庫(kù)時(shí)間；結(jié)合視覺(jué)傳感器（攝像頭+AI識(shí)別）輔助驗(yàn)證標(biāo)簽讀取結(jié)果。-溫濕度報(bào)警：部署低功耗溫濕度傳感器（如DHT22，精度±2%RH），每50㎡布置1個(gè)，覆蓋倉(cāng)庫(kù)角落。-通信技術(shù)：-短距離：貨架間RFID讀寫器與網(wǎng)關(guān)通過(guò)Wi-Fi6（802.11ax）通信，支持高并發(fā)（多讀寫器同時(shí)上傳數(shù)據(jù)）、低延遲（滿足實(shí)時(shí)庫(kù)存更新）。-長(zhǎng)距離：傳感器數(shù)據(jù)通過(guò)LoRa（470MHz，非授權(quán)頻段）上傳至倉(cāng)庫(kù)中心網(wǎng)關(guān)，覆蓋2000㎡無(wú)遮擋，降低布線成本。-數(shù)據(jù)處理策略：-邊緣計(jì)算：網(wǎng)關(guān)端預(yù)處理數(shù)據(jù)（如過(guò)濾重復(fù)的RFID讀取記錄、溫濕度數(shù)據(jù)去噪），