2025年大學《數(shù)據(jù)計算及應(yīng)用》專業(yè)題庫——物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)計算與應(yīng)用技術(shù)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.下列哪一項不是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的主要特征？A.實時性B.異構(gòu)性C.透明性D.海量性2.在物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中，負責數(shù)據(jù)采集和設(shè)備管理的是？A.網(wǎng)絡(luò)層B.平臺層C.感知層D.應(yīng)用層3.適用于低功耗、遠距離、低數(shù)據(jù)速率物聯(lián)網(wǎng)通信的協(xié)議是？A.Wi-FiB.ZigbeeC.BluetoothLED.Ethernet4.對于需要存儲時間序列數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，以下數(shù)據(jù)庫類型最為合適？A.關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（如MySQL）B.NoSQL數(shù)據(jù)庫（如MongoDB）C.時序數(shù)據(jù)庫（如InfluxDB）D.文件系統(tǒng)（如HDFS）5.能夠處理高速數(shù)據(jù)流，進行實時分析和響應(yīng)的計算模型是？A.批處理模型B.數(shù)據(jù)倉庫模型C.流式計算模型D.邊緣計算模型6.下列框架中，不屬于主流的大數(shù)據(jù)流式計算框架的是？A.ApacheStormB.ApacheSparkStreamingC.ApacheFlinkD.TensorFlow7.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理的首要步驟通常是？A.數(shù)據(jù)挖掘B.數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換C.數(shù)據(jù)清洗D.數(shù)據(jù)聚合8.在物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算場景中，將部分計算任務(wù)放在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣節(jié)點的主要目的是？A.提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力C.實現(xiàn)低延遲實時響應(yīng)D.增強數(shù)據(jù)安全性9.以下哪項技術(shù)不屬于常用的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全技術(shù)？A.數(shù)據(jù)加密B.訪問控制C.數(shù)據(jù)壓縮D.身份認證10.將物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理的關(guān)鍵技術(shù)是？A.數(shù)據(jù)可視化B.云計算平臺C.設(shè)備接入管理D.機器學習算法二、填空題（每空1分，共10分）1.物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)通常分為感知層、______、平臺層和應(yīng)用層。2.協(xié)議如MQTT和CoAP常用于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的______傳輸。3.Hadoop生態(tài)系統(tǒng)中的______是用于分布式存儲的大文件系統(tǒng)。4.能夠?qū)?shù)據(jù)流進行持續(xù)、低延遲處理的核心是流處理引擎。5.機器學習模型在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中可用于______預(yù)測、異常檢測等任務(wù)。6.邊緣計算通過在靠近數(shù)據(jù)源處部署計算能力，以______為核心優(yōu)勢之一。7.為了應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量性和實時性，分布式計算技術(shù)是必然選擇。8.數(shù)據(jù)湖通常采用______架構(gòu)，能夠存儲各種格式的原始數(shù)據(jù)。9.在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)中，需要考慮數(shù)據(jù)計算的______和______兩大方面。10.保護物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和用戶數(shù)據(jù)傳輸過程的機密性和完整性，常采用______技術(shù)。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述物聯(lián)網(wǎng)感知層的主要功能和可能包含的關(guān)鍵技術(shù)。2.比較流式計算與批處理計算在處理物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)時的主要區(qū)別。3.簡述選擇合適的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲方案時需要考慮的關(guān)鍵因素。4.解釋什么是邊緣計算，并說明其在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的價值。5.簡述物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全面臨的主要挑戰(zhàn)。四、論述題（15分）假設(shè)為一個智慧農(nóng)業(yè)項目設(shè)計一個數(shù)據(jù)計算與處理方案。該項目通過部署在農(nóng)田的傳感器網(wǎng)絡(luò)（監(jiān)測溫度、濕度、光照、土壤養(yǎng)分等）和攝像頭（監(jiān)測作物生長狀態(tài)、病蟲害情況），實時采集數(shù)據(jù)。請闡述你將如何設(shè)計這個方案，包括：1.數(shù)據(jù)采集和傳輸方面考慮的技術(shù)選型。2.數(shù)據(jù)存儲方案的設(shè)計思路（選擇何種數(shù)據(jù)庫或存儲系統(tǒng)，并說明理由）。3.數(shù)據(jù)處理流程的設(shè)計，至少包含數(shù)據(jù)清洗、聚合分析兩個環(huán)節(jié)，并說明可能采用的技術(shù)或框架。4.基于處理后的數(shù)據(jù)，可以衍生出哪些有價值的農(nóng)業(yè)應(yīng)用或決策支持功能。五、計算題（25分）考慮一個簡單的物聯(lián)網(wǎng)場景：某工廠的多個溫度傳感器通過MQTT協(xié)議將溫度數(shù)據(jù)實時發(fā)送到一個中央消息隊列（如Kafka）。你需要開發(fā)一個數(shù)據(jù)計算任務(wù)，要求實現(xiàn)以下功能：1.從Kafka隊列中實時讀取溫度數(shù)據(jù)。2.對在一定時間窗口內(nèi)（例如5分鐘）收到的所有溫度數(shù)據(jù)進行平均值的計算。3.如果計算出的平均溫度超過預(yù)設(shè)的閾值（例如30攝氏度），則觸發(fā)一個告警事件，將告警信息發(fā)送到一個指定的通知系統(tǒng)（如郵件服務(wù)器或短信網(wǎng)關(guān)）。請簡述你會如何使用一個流式計算框架（例如ApacheFlink或SparkStreaming）來實現(xiàn)這個任務(wù)。你需要說明：1.主要使用到該框架的哪些核心組件或API？2.簡要描述數(shù)據(jù)流處理的主要步驟和邏輯。3.在設(shè)計時需要考慮哪些關(guān)鍵的性能或容錯問題？試卷答案一、選擇題1.C解析：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)具有實時性、異構(gòu)性、海量性等特點。透明性不是物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的主要特征。2.C解析：物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中，感知層負責信息采集和設(shè)備管理。3.D解析：LoRaWAN、NB-IoT等協(xié)議適用于低功耗、遠距離、低數(shù)據(jù)速率的物聯(lián)網(wǎng)通信。Wi-Fi和BluetoothLE通常功耗較高或距離較短。Ethernet用于有線局域網(wǎng)。4.C解析：時序數(shù)據(jù)庫（如InfluxDB,TimescaleDB）專為高效存儲和查詢時間序列數(shù)據(jù)設(shè)計，是物聯(lián)網(wǎng)時序數(shù)據(jù)的理想選擇。5.C解析：流式計算模型用于處理無界的數(shù)據(jù)流，能夠?qū)崿F(xiàn)實時或近實時的數(shù)據(jù)處理和分析。6.D解析：ApacheStorm,ApacheSparkStreaming,ApacheFlink都是主流的大數(shù)據(jù)流式計算框架。TensorFlow是機器學習框架，主要用于模型訓(xùn)練和推理。7.C解析：數(shù)據(jù)預(yù)處理通常首先進行數(shù)據(jù)清洗，以處理數(shù)據(jù)中的缺失、錯誤、噪聲等問題。8.C解析：邊緣計算將計算任務(wù)靠近數(shù)據(jù)源，主要目的是減少數(shù)據(jù)傳輸延遲，滿足實時性要求。9.C解析：數(shù)據(jù)壓縮是提高存儲效率或傳輸速度的技術(shù)，不屬于直接的數(shù)據(jù)安全技術(shù)。數(shù)據(jù)加密、訪問控制和身份認證都是數(shù)據(jù)安全技術(shù)。10.C解析：設(shè)備接入管理是設(shè)備能夠順利接入互聯(lián)網(wǎng)、實現(xiàn)互聯(lián)互通的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。二、填空題1.網(wǎng)絡(luò)層解析：物聯(lián)網(wǎng)標準架構(gòu)包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層。2.異構(gòu)解析：MQTT和CoAP是適用于不同類型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的、支持多種傳輸方式的協(xié)議。3.HDFS(HadoopDistributedFileSystem)解析：HDFS是Hadoop生態(tài)系統(tǒng)中的分布式文件系統(tǒng)，用于存儲大規(guī)模數(shù)據(jù)集。4.實時性解析：流處理引擎的核心能力在于對持續(xù)到達的數(shù)據(jù)流進行低延遲處理。5.設(shè)備狀態(tài)或環(huán)境解析：機器學習可用于預(yù)測設(shè)備故障、環(huán)境參數(shù)變化等。6.低延遲解析：邊緣計算通過本地處理減少數(shù)據(jù)傳輸和中心計算的時間，實現(xiàn)低延遲響應(yīng)。7.分布式解析：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量和實時性要求采用分布式計算技術(shù)來分攤負載和提供擴展性。8.模塊化解析：數(shù)據(jù)湖通常采用模塊化架構(gòu)，允許存儲結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。9.性能、成本解析：選擇數(shù)據(jù)計算方案需綜合考慮計算任務(wù)的性能要求和部署、運維的成本。10.加密解析：加密技術(shù)用于保護數(shù)據(jù)在傳輸或存儲過程中的機密性，防止未授權(quán)訪問。三、簡答題1.答：感知層是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，主要功能是感知和采集物理世界的信息。關(guān)鍵技術(shù)包括各種類型的傳感器（溫度、濕度、光線、壓力等）、執(zhí)行器（控制設(shè)備）、嵌入式系統(tǒng)、低功耗通信模塊（如LoRa、NB-IoT）以及信號處理和數(shù)據(jù)處理單元。解析思路：回答需包含感知層的核心作用（采集信息）和實現(xiàn)這些作用的關(guān)鍵技術(shù)組件。2.答：流式計算和批處理計算的主要區(qū)別在于處理數(shù)據(jù)的邊界和時間尺度。流式計算處理無界的數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)到達即可處理，延遲低，適用于實時性要求高的場景。批處理計算處理有界的數(shù)據(jù)集，通常在數(shù)據(jù)積累到一定量后進行集中處理，延遲較高，但適合進行復(fù)雜的、耗時的分析。流式計算強調(diào)事件驅(qū)動和持續(xù)處理，而批處理計算更側(cè)重于周期性的、大規(guī)模的數(shù)據(jù)整理和分析。解析思路：抓住核心區(qū)別——數(shù)據(jù)邊界（有界vs無界）和處理時機（實時vs周期），并簡述各自的特點和適用場景。3.答：選擇物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲方案時需考慮：數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)（時序、結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化等）、數(shù)據(jù)量大小和增長速度、數(shù)據(jù)訪問模式（實時查詢、批處理分析等）、系統(tǒng)性能要求（讀寫延遲、吞吐量）、可擴展性、成本、可靠性（備份、容錯）以及與現(xiàn)有系統(tǒng)的兼容性。解析思路：列出選擇存儲方案時需要權(quán)衡的關(guān)鍵因素，涵蓋數(shù)據(jù)特性、系統(tǒng)要求和經(jīng)濟性等方面。4.答：邊緣計算是指在靠近數(shù)據(jù)源的邊緣側(cè)（如設(shè)備端或網(wǎng)關(guān)）進行數(shù)據(jù)處理和決策的技術(shù)。其價值在于：降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力，因為只有必要的數(shù)據(jù)或結(jié)果被傳輸?shù)皆贫?；減少延遲，滿足實時控制或快速響應(yīng)的需求；提高系統(tǒng)可靠性，部分計算在本地完成，不依賴中心節(jié)點；增強數(shù)據(jù)隱私和安全性，敏感數(shù)據(jù)可以在本地處理。解析思路：先定義邊緣計算，再從網(wǎng)絡(luò)、延遲、可靠性、安全等角度闡述其核心價值。5.答：物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)安全面臨的主要挑戰(zhàn)包括：設(shè)備資源受限帶來的安全防護困難（計算能力、內(nèi)存、功耗有限）；大量異構(gòu)設(shè)備接入帶來的管理復(fù)雜性；數(shù)據(jù)在傳輸和存儲過程中的泄露風險；云平臺和中心節(jié)點的單點故障或攻擊風險；以及數(shù)據(jù)隱私保護法規(guī)日益嚴格帶來的合規(guī)壓力。解析思路：從設(shè)備端、接入管理、傳輸存儲、中心節(jié)點、法規(guī)遵從等角度列舉物聯(lián)網(wǎng)安全的主要挑戰(zhàn)。四、論述題（略，此題為主觀性題目，答案要點應(yīng)包含技術(shù)選型依據(jù)、處理流程設(shè)計、應(yīng)用價值等，具體內(nèi)容需