《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)》期末試卷及答案一、單項選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪項不屬于物聯(lián)網(wǎng)三層體系結(jié)構(gòu)中的核心層？（）A.感知層B.網(wǎng)絡(luò)層C.應(yīng)用層D.處理層2.RFID技術(shù)中，工作頻率為13.56MHz的屬于（）。A.低頻（LF）B.高頻（HF）C.超高頻（UHF）D.微波（MW）3.ZigBee協(xié)議棧的MAC層采用的介質(zhì)訪問控制方式是（）。A.CSMA/CAB.TDMAC.FDMAD.CDMA4.LoRa技術(shù)采用的調(diào)制方式是（）。A.正交頻分復(fù)用（OFDM）B.擴頻調(diào)制（CSS）C.高斯頻移鍵控（GFSK）D.二進制相移鍵控（BPSK）5.5G網(wǎng)絡(luò)中，支持“低時延高可靠”（URLLC）的關(guān)鍵技術(shù)是（）。A.大規(guī)模MIMOB.毫米波通信C.切片技術(shù)D.非正交多址（NOMA）6.MQTT協(xié)議中，QoS等級為“最多一次”的標(biāo)識是（）。A.0B.1C.2D.37.邊緣計算的核心優(yōu)勢是（）。A.降低云端計算壓力B.減少數(shù)據(jù)傳輸時延C.提高數(shù)據(jù)存儲容量D.增強網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍8.數(shù)字孿生技術(shù)中，用于模擬物理對象實時狀態(tài)的是（）。A.物理實體B.虛擬模型C.連接交互D.服務(wù)系統(tǒng)9.區(qū)塊鏈技術(shù)中，保證數(shù)據(jù)不可篡改的核心機制是（）。A.共識算法B.哈希函數(shù)C.智能合約D.分布式存儲10.智能家居系統(tǒng)中，常用的短距離無線通信協(xié)議不包括（）。A.ZigBeeB.Z-WaveC.NB-IoTD.Wi-Fi11.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中，用于設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測的典型傳感器是（）。A.溫度傳感器B.振動傳感器C.濕度傳感器D.光照傳感器12.車聯(lián)網(wǎng)（V2X）中，V2I指的是（）。A.車與車通信B.車與基礎(chǔ)設(shè)施通信C.車與行人通信D.車與網(wǎng)絡(luò)通信13.環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)中，用于大氣污染監(jiān)測的核心參數(shù)不包括（）。A.PM2.5B.二氧化硫（SO?）C.二氧化碳（CO?）D.臭氧（O?）14.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理中，“邊緣-云”協(xié)同架構(gòu)的主要目的是（）。A.減少數(shù)據(jù)量B.提高實時性C.降低成本D.以上都是15.智能合約的執(zhí)行環(huán)境是（）。A.區(qū)塊鏈節(jié)點B.云服務(wù)器C.邊緣網(wǎng)關(guān)D.終端設(shè)備16.NB-IoT技術(shù)的主要特點是（）。A.高帶寬B.低功耗C.高速率D.高移動性17.物聯(lián)網(wǎng)安全中，針對感知層設(shè)備的典型攻擊方式是（）。A.DDoS攻擊B.物理破壞C.中間人攻擊D.數(shù)據(jù)篡改18.智慧城市的核心支撐技術(shù)不包括（）。A.物聯(lián)網(wǎng)B.大數(shù)據(jù)C.人工智能D.傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)19.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，用于精準(zhǔn)灌溉的關(guān)鍵傳感器是（）。A.土壤濕度傳感器B.大氣溫度傳感器C.光照傳感器D.二氧化碳傳感器20.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，“端到端延遲”主要影響的是（）。A.數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性B.實時性要求高的場景C.數(shù)據(jù)存儲容量D.網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍二、填空題（每題2分，共20分）1.物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)包括感知層、________和應(yīng)用層。2.RFID系統(tǒng)的基本組成包括電子標(biāo)簽、________和應(yīng)用系統(tǒng)。3.ZigBee網(wǎng)絡(luò)的三種拓撲結(jié)構(gòu)是星型、________和網(wǎng)狀型。4.LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)由終端節(jié)點、________、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器組成。5.5G的三大應(yīng)用場景是增強移動寬帶（eMBB）、低時延高可靠（URLLC）和________。6.MQTT協(xié)議的默認端口號是________。7.邊緣計算的核心特征是________、本地化處理和低時延。8.數(shù)字孿生的四大要素是物理實體、虛擬模型、連接交互和________。9.區(qū)塊鏈的三個基本特性是去中心化、________和可追溯性。10.智能家居系統(tǒng)中，常用的通信協(xié)議除ZigBee、Wi-Fi外，還有________。三、判斷題（每題1分，共10分）1.物聯(lián)網(wǎng)感知層僅包含傳感器設(shè)備。（）2.RFID技術(shù)屬于短距離無線通信，傳輸距離通常不超過10米。（）3.ZigBee協(xié)議適合高帶寬、低延遲的音視頻傳輸場景。（）4.LoRa技術(shù)支持廣域網(wǎng)覆蓋，單基站可覆蓋數(shù)公里范圍。（）5.5G的URLLC場景主要用于自動駕駛、工業(yè)控制等對時延敏感的領(lǐng)域。（）6.MQTT協(xié)議是面向連接的，需要建立TCP長連接。（）7.邊緣計算會增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫说臅r延。（）8.數(shù)字孿生僅用于產(chǎn)品設(shè)計階段，無需實時更新數(shù)據(jù)。（）9.區(qū)塊鏈的不可篡改性依賴于哈希函數(shù)的單向性和分布式存儲。（）10.智能家居系統(tǒng)必須通過云平臺實現(xiàn)所有設(shè)備的聯(lián)動控制。（）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述物聯(lián)網(wǎng)三層體系結(jié)構(gòu)的功能及各層的典型技術(shù)。2.對比RFID技術(shù)與傳統(tǒng)條碼技術(shù)的主要區(qū)別（至少列出4點）。3.分析ZigBee與Wi-Fi在技術(shù)特性上的差異，并說明各自適用的物聯(lián)網(wǎng)場景。4.簡述LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的組成部分及其功能。5.說明5G技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵應(yīng)用場景及對應(yīng)的技術(shù)支撐。五、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）1.設(shè)計一個智能農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)，要求：（1）明確感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的具體設(shè)備或技術(shù)；（2）說明系統(tǒng)如何實現(xiàn)溫濕度、光照強度、土壤濕度的實時監(jiān)測與自動調(diào)控；（3）列舉至少2個可能的優(yōu)化方向（如節(jié)能、擴展功能等）。2.某制造企業(yè)計劃部署基于物聯(lián)網(wǎng)的智能工廠設(shè)備預(yù)測性維護系統(tǒng)，要求：（1）設(shè)計數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、應(yīng)用的全流程；（2）說明需要用到的關(guān)鍵技術(shù)（如傳感器、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)處理算法等）；（3）分析系統(tǒng)部署后可能帶來的效益（如成本降低、效率提升等）。六、案例分析題（20分）某物流企業(yè)為提升倉儲管理效率，部署了一套智慧倉儲系統(tǒng)，主要功能包括：-貨物入庫時通過RFID標(biāo)簽自動錄入信息；-貨架安裝溫濕度傳感器，實時監(jiān)測存儲環(huán)境；-使用AGV（自動導(dǎo)引車）進行貨物搬運；-通過5G網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至云端，實現(xiàn)庫存可視化；-應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)記錄貨物流轉(zhuǎn)信息。請結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識，分析：（1）該系統(tǒng)中使用的物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)及其作用；（2）可能存在的技術(shù)挑戰(zhàn)或問題（至少3點）；（3）提出針對性的優(yōu)化建議。答案一、單項選擇題1.D2.B3.A4.B5.C6.A7.B8.B9.B10.C11.B12.B13.C14.D15.A16.B17.B18.D19.A20.B二、填空題1.網(wǎng)絡(luò)層2.讀寫器3.簇樹型4.網(wǎng)關(guān)5.海量機器類通信（mMTC）6.18837.靠近數(shù)據(jù)源8.服務(wù)系統(tǒng)9.不可篡改10.Z-Wave三、判斷題1.×（感知層還包括RFID、二維碼、攝像頭等）2.×（超高頻RFID傳輸距離可達10米以上）3.×（ZigBee帶寬低，適合小數(shù)據(jù)量傳輸）4.√5.√6.√（MQTT基于TCP）7.×（邊緣計算在本地處理數(shù)據(jù)，減少云端傳輸時延）8.×（數(shù)字孿生需實時同步物理實體數(shù)據(jù)）9.√10.×（部分設(shè)備可通過本地網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)聯(lián)動）四、簡答題1.感知層：功能是采集物理世界的數(shù)據(jù)，典型技術(shù)包括傳感器（溫濕度、壓力等）、RFID、二維碼、攝像頭等；網(wǎng)絡(luò)層：功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，典型技術(shù)包括蜂窩網(wǎng)絡(luò)（4G/5G、NB-IoT）、短距離無線（Wi-Fi、ZigBee、藍牙）、衛(wèi)星通信等；應(yīng)用層：功能是對數(shù)據(jù)進行分析處理并提供服務(wù)，典型技術(shù)包括云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等。2.主要區(qū)別：（1）數(shù)據(jù)存儲：RFID標(biāo)簽可讀寫，條碼僅可讀；（2）讀取方式：RFID無需可見，可穿透非金屬物體，條碼需可見光掃描；（3）抗損性：RFID標(biāo)簽防水防污，條碼易污損；（4）數(shù)據(jù)容量：RFID標(biāo)簽容量可達數(shù)KB，條碼通常僅幾十字節(jié)；（5）傳輸距離：RFID（超高頻）可達10米以上，條碼需近距離掃描。3.技術(shù)差異：-帶寬：Wi-Fi（百Mbps級）＞ZigBee（250kbps）；-功耗：ZigBee（低功耗，AA電池可用數(shù)年）＜Wi-Fi（高功耗）；-節(jié)點數(shù)：ZigBee（支持65535個節(jié)點）＞W(wǎng)i-Fi（通常＜256個）；-延遲：ZigBee（15-30ms）＜Wi-Fi（50-100ms）。適用場景：ZigBee適合智能家居（多設(shè)備、低功耗）、工業(yè)傳感器網(wǎng)絡(luò)；Wi-Fi適合需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍埃ㄈ鏘P攝像頭、智能音箱）。4.LoRaWAN架構(gòu)組成：（1）終端節(jié)點：攜帶LoRa模塊的傳感器或執(zhí)行器，負責(zé)采集數(shù)據(jù)并通過LoRa無線發(fā)送；（2）網(wǎng)關(guān)：將LoRa無線信號轉(zhuǎn)換為IP數(shù)據(jù)包，通過以太網(wǎng)/4G上傳至網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；（3）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：管理終端接入、分配地址、處理MAC層協(xié)議；（4）應(yīng)用服務(wù)器：接收處理后的數(shù)據(jù)，提供業(yè)務(wù)邏輯（如報警、統(tǒng)計）。5.5G在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵場景及技術(shù)支撐：（1）eMBB（增強移動寬帶）：支撐4K/8K高清視頻監(jiān)控（如智慧城市攝像頭），技術(shù)支撐為毫米波、大規(guī)模MIMO；（2）URLLC（低時延高可靠）：支撐自動駕駛（V2X通信）、工業(yè)機器人控制，技術(shù)支撐為切片技術(shù)、短幀傳輸；（3）mMTC（海量機器類通信）：支撐智能抄表、環(huán)境傳感器網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)支撐為大連接數(shù)設(shè)計（每平方公里100萬節(jié)點）。五、綜合應(yīng)用題1.智能農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計：（1）分層設(shè)計：-感知層：溫濕度傳感器（DHT11）、光照傳感器（BH1750）、土壤濕度傳感器（YL-69）、電動卷簾機、滴灌電磁閥；-網(wǎng)絡(luò)層：ZigBee協(xié)調(diào)器（匯聚傳感器數(shù)據(jù)）+4GDTU（將數(shù)據(jù)上傳至云平臺）；-應(yīng)用層：云平臺（阿里云IoT）+手機APP（實時顯示數(shù)據(jù)、遠程控制）。（2）監(jiān)測與調(diào)控流程：傳感器每隔5分鐘采集數(shù)據(jù)→ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸至協(xié)調(diào)器→4G上傳至云平臺→云平臺分析（如溫度＞30℃觸發(fā)報警）→APP推送通知→用戶遠程開啟卷簾機降溫，或系統(tǒng)自動觸發(fā)（預(yù)設(shè)閾值）。（3）優(yōu)化方向：-節(jié)能：采用太陽能供電+低功耗傳感器（如更換為LoRa模塊，延長電池壽命）；-擴展功能：增加CO?傳感器（調(diào)控通風(fēng)）、病蟲害識別攝像頭（AI分析圖像）。2.智能工廠設(shè)備預(yù)測性維護系統(tǒng)設(shè)計：（1）全流程：-數(shù)據(jù)采集：振動傳感器（監(jiān)測設(shè)備軸承）、溫度傳感器（監(jiān)測電機）、電流傳感器（監(jiān)測負載）；-數(shù)據(jù)傳輸：工業(yè)級網(wǎng)關(guān)（支持ModbusRTU轉(zhuǎn)MQTT）+5G網(wǎng)絡(luò)（低時延傳輸）；-數(shù)據(jù)處理：邊緣計算（本地網(wǎng)關(guān)預(yù)處理，提取振動信號的FFT特征）+云端（機器學(xué)習(xí)模型，如LSTM預(yù)測故障）；-應(yīng)用：預(yù)警系統(tǒng)（提前3-7天預(yù)測故障）、維修工單派發(fā)、設(shè)備壽命管理。（2）關(guān)鍵技術(shù)：-傳感器：高精度振動傳感器（如PCB356A01）；-通信協(xié)議：MQTT（輕量級，適合工業(yè)場景）、OPCUA（設(shè)備與系統(tǒng)互操作性）；-算法：機器學(xué)習(xí)（如隨機森林分類故障類型）、時間序列分析（預(yù)測剩余壽命）。（3）效益：-成本降低：減少非計劃停機（停機1小時損失約10萬元），降低備件庫存（按需采購）；-效率提升：維修響應(yīng)時間從48小時縮短至2小時，設(shè)備綜合效率（OEE）提升15%；-安全增強：避免因設(shè)備故障引發(fā)的安全事故（如軸承斷裂導(dǎo)致生產(chǎn)線損壞）。六、案例分析題（1）關(guān)鍵技術(shù)及作用：-RFID：自動識別貨物，替代人工掃碼，提升入庫效率（傳統(tǒng)掃碼需10秒/件，RFID批量讀取僅2秒）；-溫濕度傳感器：監(jiān)測倉儲環(huán)境（如藥品需2-8℃存儲），防止貨物變質(zhì)；-AGV：自動搬運貨物，減少人工成本（單臺AGV替代3-5名搬運工）；-5G網(wǎng)絡(luò)：支持AGV實時導(dǎo)航（低時延，避免碰撞）、高清攝像頭監(jiān)控（4K視頻回傳）；-區(qū)塊鏈：記錄貨物流轉(zhuǎn)信息（如“入庫-分揀-出庫”時間戳），防止數(shù)據(jù)篡改，提升溯源可信度。（2）技術(shù)挑戰(zhàn)：-RFID干擾問題：金屬貨架可能導(dǎo)致RFID信號反射，出現(xiàn)漏讀（實測漏讀率約3%）；-AGV導(dǎo)航精度：倉庫地面不平整時，激光導(dǎo)航AGV可能偏移（誤差＞5cm）；-5G終端成本：AGV需集成5G模組（成本約200