2025年礦業(yè)安全監(jiān)測系統(tǒng)可信數據采集技術知識檢驗試題及答案解析一、單項選擇題（每題1分，共20分）1.在煤礦井下瓦斯傳感器可信數據采集鏈路中，下列哪一項最能直接降低“中間人攻擊”風險？A.增加傳感器采樣頻率B.采用國密SM2數字簽名對數據包進行端到端簽名C.將數據先緩存至邊緣網關再統(tǒng)一上傳D.使用屏蔽雙絞線替代光纖答案：B解析：國密SM2非對稱簽名可實現數據源端到云端不可抵賴，抵御中間人篡改；其余選項與數據源認證無關。2.依據《煤礦安全規(guī)程》2022版，采掘工作面甲烷傳感器現場校準周期最長不得超過多少天？A.7B.10C.15D.30答案：C解析：規(guī)程第135條明確甲烷傳感器15天必須進行一次校準，特殊環(huán)境可縮短。3.在可信數據采集架構中，TPCM（可信平臺控制模塊）首要解決的核心問題是：A.數據壓縮B.設備啟動鏈可信度量C.網絡帶寬分配D.電磁兼容答案：B解析：TPCM在系統(tǒng)加電伊始對Bootloader→OS→應用進行逐級度量，建立信任根。4.礦山微震監(jiān)測系統(tǒng)采用IEEE1588v2精密時間協(xié)議時，主時鐘與邊界時鐘間同步誤差通常要求小于：A.1msB.100μsC.10μsD.1μs答案：D解析：微震定位需達米級精度，波速約6km/s，1μs對應6mm空間誤差，滿足需求。5.下列關于LoRaWAN在井下巷道部署的說法，正確的是：A.433MHz頻段穿透煤壁能力優(yōu)于470MHzB.采用ClassC模式可最長電池壽命C.擴頻因子SF12在250bps速率下鏈路預算優(yōu)于SF7D.同一網關下ADR機制會自動升高終端發(fā)射功率答案：C解析：SF12擴頻增益高，鏈路預算提升約12dB，但犧牲速率；ClassC為持續(xù)接收，功耗最高；ADR在信號良好時會降低功率。6.煤礦井下部署的MEMS一氧化碳傳感器，其可信數據標識采用OID編碼，其中“1265”前綴代表：A.國際標準化組織B.國家礦山安全監(jiān)察局C.中國國家OID根節(jié)點D.設備廠商私有碼答案：C解析：1.2.156為中國國家OID，11265為礦山行業(yè)分支，由工信部OID注冊中心分配。7.在邊緣側采用MILSTD1553總線對接風門開度傳感器時，確保數據可信最有效的方法是：A.總線冗余通道交叉校驗B.提高總線波特率至10MbpsC.采用屏蔽鋁箔D.增加終端電阻至120Ω答案：A解析：1553B雙冗余通道A/B，交叉比對可實時發(fā)現單通道篡改或故障。8.基于區(qū)塊鏈的礦山安全數據存證，若采用PBFT共識，其最大容錯節(jié)點數為：A.n/2B.(n?1)/3C.(n?1)/2D.n/4答案：B解析：PBFT理論安全上限為f=?(n?1)/3?，即33%節(jié)點作惡仍可達成共識。9.礦用本安型數據采集站做EMC測試時，浪涌（沖擊）抗擾度試驗等級3對應的開路電壓為：A.0.5kVB.1kVC.2kVD.4kV答案：C解析：GB/T17626.5規(guī)定等級3為2kV（電源線），適用于井下惡劣電磁環(huán)境。10.當采用UWB（超寬帶）進行井下人員定位時，ToA測距誤差主要來源不包括：A.非視距多徑B.晶振漂移C.天線相位中心偏移D.擴頻碼長度答案：D解析：擴頻碼長度影響抗干擾與多址能力，不直接決定ToA測距誤差。11.在可信數據采集中，采用OPCUAPubSuboverMQTT，其安全策略“Basic256Sha256”對應的簽名算法是：A.RSAPKCS1v1.5B.RSAPSSC.ECDSAP256D.HMACSHA256答案：B解析：OPCUA1.04規(guī)定Basic256Sha256使用RSAPSSSHA256簽名。12.礦山井下溫濕度傳感器SHT35采用I2C接口，若總線電容超過400pF，最可靠的解決方案是：A.增加上拉電阻到10kΩB.使用PCA9615差分擴展C.降低時鐘至10kHzD.并聯(lián)TVS管答案：B解析：PCA9615將I2C轉為差分，支持遠至100m且保持高速，避免信號畸變導致數據錯誤。13.基于國家礦用產品安全標志中心（KA）認證的傳感器，其防爆標志“ExibIMb”中“ib”表示：A.隔爆型B.增安型C.本安型D.正壓型答案：C解析：ib為本安型等級，適用于0區(qū)瓦斯環(huán)境。14.在邊緣AI推理中，采用TensorFlowLiteMicro運行甲烷濃度預測模型，若模型權重采用8bit量化，其可信驗證關鍵步驟是：A.校驗CRC32與云端哈希B.校驗模型簽名證書鏈C.校驗運行時內存泄漏D.校驗GPU占用率答案：B解析：量化后模型需驗證發(fā)布者證書鏈，防止惡意植入后門權重。15.煤礦井下5G專網采用3.5GHz頻段時，為確保本安，發(fā)射功率需滿足：A.≤6WB.≤2WC.≤500mWD.≤50mW答案：D解析：根據GB3836.1，ib等級下射頻功率≤50mW（17dBm）方可豁免火花試驗。16.可信數據采集網關使用TPM2.0進行密封存儲，若PCR值變動，則：A.密鑰自動遷移至備份網關B.密鑰無法解封，系統(tǒng)進入恢復模式C.密鑰長度自動升級D.密鑰觸發(fā)遠程銷毀答案：B解析：TPM密封綁定PCR，度量值變化即拒絕解封，防止惡意啟動。17.在礦山數字孿生平臺中，實現“數據血緣”追蹤首選的元數據標準是：A.ISO15926B.ISO19115C.W3CPROVD.IEC61850答案：C解析：W3CPROV模型提供實體活動代理三元組，可完整描述數據生成鏈路。18.采用RS485總線采集風速傳感器，若ModbusRTU幀超時，最可能原因是：A.總線終端未接120ΩB.主機發(fā)送幀間隔小于3.5字符時間C.從機地址重復D.校驗和未啟用CRC16答案：B解析：ModbusRTU要求幀間≥3.5字符靜默，否則從機誤判為同一幀。19.礦山安全監(jiān)控平臺執(zhí)行“雙因子”認證時，下列組合符合《網絡安全等級保護2.0》第三要求的是：A.靜態(tài)口令+短信驗證碼B.靜態(tài)口令+USBKey數字證書C.生物指紋+短信驗證碼D.生物虹膜+動態(tài)口令答案：B解析：三級要求“密碼技術+硬件”，USBKey含私鑰不可導出，滿足雙因子。20.在邊緣側部署容器化采集應用，為防止鏡像被篡改，應優(yōu)先啟用：A.DockerContentTrustB.overlay2存儲驅動C.cgroup內存限制D.SELinux強制訪問答案：A解析：DCT基于Notary實現鏡像簽名與驗證，確保運行可信鏡像。二、多項選擇題（每題2分，共20分）21.下列哪些技術可有效提升礦井瓦斯傳感器數據的可信度？A.本地AI異常檢測+區(qū)塊鏈上鏈B.雙傳感器交叉驗證+時間戳簽名C.降低傳感器量程至01%CH?D.采用本安電源冗余輸入E.使用金屬電纜替代光纖答案：A、B、D解析：交叉驗證與簽名防篡改；區(qū)塊鏈存證防抵賴；本安冗余防斷電。量程縮小與電纜材質無關可信度。22.關于礦井WiFi6Mesh組網，以下說法正確的有：A.BSSColoring可減少同頻干擾B.TWT機制節(jié)省終端電量C.1024QAM在井下多徑環(huán)境增益顯著D.WPA3SAE可防止離線字典攻擊E.6GHz頻段在中國井下無需任何審批答案：A、B、D解析：1024QAM需高SNR，井下多徑增益有限；6GHz屬新增頻段，需無線電管理局許可。23.在邊緣AI芯片（如NVIDIAJetsonNano）部署可信采集時，可啟用的安全特性包括：A.SecureBootB.TrustZoneC.OPTEEOSD.fTPME.AESNI答案：A、C、D解析：JetsonNano支持SecureBoot與fTPM；OPTEE可在ARMv8運行；TrustZone為CortexA標配；AESNI為x86指令集。24.依據《煤礦感知數據標準（試行）》，傳感器數據質量等級判定指標包含：A.時效性B.完整性C.一致性D.可擴展性E.準確性答案：A、B、C、E解析：可擴展性屬于系統(tǒng)設計指標，非數據質量。25.下列哪些屬于礦井微震監(jiān)測系統(tǒng)的時間同步技術？A.GPSPPSB.IEEE1588v2C.WhiteRabbitD.NTPv3E.B碼（IRIGB）答案：A、B、C、E解析：NTPv3精度僅毫秒級，不滿足微震微秒需求。三、判斷題（每題1分，共10分）26.在煤礦井下，光纖分布式聲波傳感（DAS）可直接替代傳統(tǒng)電子傳感器用于瓦斯?jié)舛葴y量。答案：錯解析：DAS對聲波/振動敏感，無法直接測量氣體濃度。27.可信數據采集網關采用IntelSGX技術后，即使操作系統(tǒng)被攻陷，Enclave內數據仍能保持機密性。答案：對解析：SGX提供硬件級內存加密，OS無法窺探Enclave。28.礦用本安型設備防爆標志“ExmaI”中的“ma”表示澆封型防爆。答案：對解析：ma為澆封型最高等級，允許使用在0區(qū)。29.在OPCUA中，若Server證書由私有CA簽發(fā)，Client必須手動將CA證書導入信任列表，否則無法建立SecureChannel。答案：對解析：OPCUA不內置私有CA，需人工信任。30.采用NBIoT上傳傳感器數據時，若使用UDP協(xié)議，則無法啟用DTLS加密。答案：錯解析：DTLS即UDP之上的TLS，完全可行。31.礦山邊緣AI推理模型若采用聯(lián)邦學習，可完全避免原始數據離開礦井，符合數據最小化原則。答案：對解析：聯(lián)邦學習僅交換梯度/權重，不上傳原始數據。32.在TPM2.0中，同一存儲主密鑰（SRK）可被不同平臺復用，無需任何授權。答案：錯解析：SRK與平臺綁定，遷移需證明平臺身份。33.煤礦井下5G專網使用700MHz頻段可獲得更好的繞射能力，但帶寬較3.5GHz下降。答案：對解析：低頻段波長長，繞射好，帶寬窄。34.可信數據采集要求傳感器固件必須支持遠程簽名升級，否則無法滿足等級保護2.0三級要求。答案：對解析：三級要求具備可信升級與回滾機制。35.采用區(qū)塊鏈存證后，原始傳感器數據可不再備份，因為鏈上已不可篡改。答案：錯解析：鏈上僅存哈?；蛘?，原始數據仍需鏈下備份。四、填空題（每空1分，共20分）36.在礦井邊緣計算節(jié)點中，采用________總線協(xié)議可實現<1μs級時間同步，該協(xié)議由CERN發(fā)起。答案：WhiteRabbit37.國家礦用安全標志中心規(guī)定，本安電路對外連接端子與地之間工頻耐壓試驗電壓為________V（有效值），持續(xù)1min。答案：50038.若采用LoRaWANClassB模式，傳感器接收窗口的pingslot周期由________信標幀廣播決定。答案：網關39.在TensorFlowLiteMicro中，模型部署前需使用________工具將.pb模型轉換為.tflite，再進行8bit量化。答案：Toco（或TFLiteConverter）40.煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)與上級監(jiān)管平臺對接時，數據上傳協(xié)議應遵循________行業(yè)標準，該標準基于HTTP/2+JSON。答案：MT/T1116202041.采用SM4CBC模式加密傳感器數據，IV長度應為________字節(jié)。答案：1642.在邊緣側部署Kubernetes時，為防止容器逃逸，應啟用________內核安全模塊，強制訪問控制。答案：AppArmor或SELinux（任填其一）43.礦井分布式光纖測溫（DTS）系統(tǒng)，其拉曼散射斯托克斯/反斯托克斯比值與________參數呈指數關系。答案：溫度44.若TPM2.0的PCR號為10，則通常用于度量________階段。答案：內核（或OS）45.依據《煤礦感知數據標準》，傳感器數據缺失率超過________%即判定為不合格數據。答案：546.在UWB定位中，采用________算法可抑制非視距誤差，該算法基于殘差加權。答案：殘差加權最小二乘（RWLS）47.礦用本安電源的瞬態(tài)過壓保護通常采用________器件，其響應時間<1ns。答案：TVS（瞬態(tài)抑制二極管）48.采用DockerContentTrust時，鏡像簽名使用的密鑰對算法為________。答案：ECDSAP25649.在邊緣AI芯片中，________技術可在硬件層面隔離安全世界與正常世界，ARM架構特有。答案：TrustZone50.若采用3GPP5GNR定位，利用________信號可提升垂直定位精度至亞米級。答案：PRS（定位參考信號）五、簡答題（每題6分，共30分）51.簡述在礦井高濕、高硫化氫環(huán)境下，保證電化學傳感器數據可信的三項關鍵技術措施。答案要點：（1）雙傳感器冗余與漂移交叉補償，實時差值>±3ppm即觸發(fā)校準；（2）采用聚四氟乙烯（PTFE）防水透氣膜+不銹鋼多孔護罩，IP68防護，減少H?S滲透腐蝕；（3）每24h自動注入50ppm標氣，利用TPM簽名記錄校準結果并上鏈，確保校準過程不可抵賴。52.說明基于IntelSGX的礦井邊緣網關如何在啟動階段建立信任鏈，并確保采集應用完整性。答案要點：（1）BIOS→Bootloader→OS→Enclave逐級度量，度量值擴展至TPMPCR；（2）Enclave簽名由CA簽發(fā)，啟動時通過EPID（EnhancedPrivacyID）遠程證明，向云端AttestationService提交報告；（3）云端驗證簽名與PCR值，若匹配則釋放密封密鑰，解密采集應用代碼與配置；（4）運行期間，Enclave內存加密（AES128）防止物理攻擊；采集數據經Enclave內私鑰簽名后輸出，確保完整性與機密性。53.礦井微震監(jiān)測系統(tǒng)采用IEEE1588v2，主時鐘位于地面，井下邊界時鐘通過光纖級聯(lián)。若出現同步跳變>1μs，請給出排查步驟。答案要點：（1）檢查主時鐘GPS天線是否失鎖，查看Holdover時間是否超時；（2）利用WhiteRabbit交換機讀取PTP統(tǒng)計，查看路徑延遲是否突變，若>500ns，則檢查光纖彎折或連接器污染；（3）使用示波器探測Sync消息間隔，確認是否存在突發(fā)丟包，若丟包>1%，則啟用QoS優(yōu)先級隊列；（4）檢查邊界時鐘OCXO老化，若Allan方差>1e8，則更換晶振；（5）啟用BMCA（最佳主時鐘算法）日志，確認是否有更高優(yōu)先級虛假Announce報文，若存在則啟用認證（AESCMAC）。54.闡述在LoRaWAN井下部署中，如何利用ADR機制兼顧電池壽命與數據可信傳輸。答案要點：（1）初始階段終端以SF12/14dBm發(fā)送，網關收集SNR與丟包率；（2）若連續(xù)20幀SNR>?5dB且丟包率<1%，網關通過LinkADRReq下調擴頻因子至SF7，并降低發(fā)射功率至0dBm；（3）終端在SF7下發(fā)送電流由120mA降至28mA，電池壽命延長4倍；（4）若后續(xù)SNR惡化，網關迅速回退至SF10，確保數據包RSSI>?120dBm，避免誤碼導致可信數據缺失；（5）所有ADR指令由NetworkServer簽名，終端驗證MIC，防止惡意調高功率耗盡電池。55.說明基于區(qū)塊鏈的礦山安全數據存證如何滿足監(jiān)管審計的“可驗證可追溯”要求，并指出鏈上鏈下協(xié)同機制。答案要點：（1）傳感器原始數據經SHA256計算哈希，哈希+時間戳+設備證書寫入聯(lián)盟鏈（Fabric），由礦方、監(jiān)管、第三方節(jié)點共同背書；（2）背書策略設定為“OR(礦方,監(jiān)管)”，即任意一方簽名即可，防止礦方單方面作惡；（3）鏈下原始數據采用IPFS分布式存儲，存儲地址經AES加密后密鑰寫入鏈上私有數據集合，僅審計方可解密；（4）審計時，監(jiān)管節(jié)點重新計算原始數據哈希，與鏈上哈希比對，若一致則證明數據未被篡改；（5）若發(fā)現不一致，通過鏈上交易ID可定位篡改時間窗口，并追溯至具體邊緣網關與責任人，實現全鏈路問責。六、綜合案例分析題（共50分）56.案例背景：某高瓦斯礦井在+550m水平北翼采區(qū)部署了全套可信數據采集系統(tǒng)，包含：（1）本安型甲烷傳感器（04%CH?，420mA輸出）；（2）邊緣網關（ARMCortexA78，運行Ubuntu22.04+Kubernetes+KubeEdge）；（3）井下5G專網（3.5GHz，帶寬100MHz）；（4）地面私有云，運行HyperledgerFabric2.4，組織包括礦方、礦山監(jiān)察局、設備廠商、保險公司。系統(tǒng)上線30天后，發(fā)現甲烷傳感器上報值與人工光學干涉儀對照值平均偏差+0.18%CH?，且偏差呈逐漸增大趨勢。同時，區(qū)塊鏈上鏈哈希與本地日志哈希偶發(fā)不一致，約每1000條記錄出現1條?，F場檢查傳感器進氣口有煤塵堆積，邊緣網關TPMPCR10值與出廠基準相比增加了2字節(jié)。請回答：（1）給出造成傳感器數據系統(tǒng)性偏差的最可能兩個原因，并說明驗證方法。（8分）（2）解釋區(qū)塊鏈哈希不一致的可能技術根源，提出鏈上鏈下一致性校驗的改進方案。（8分）（3）分析TPMPCR10變化意味著什么，如何恢復信任鏈。（6分）（4）設計一套完整的可信數據采集閉環(huán)流程，確保類似故障在24h內被發(fā)現并自動告警。（10分）（5）從監(jiān)管合規(guī)角度，列出礦方必須向監(jiān)察局提交的四類證據材料，并指出各自的技術獲取手段。（8分）（6）若需更換傳感器，請給出在爆炸性環(huán)境下帶電更換的本安操作步驟與注意事項。（10分）答案與解析：（1）原因：a.煤塵堵塞導致氣體擴散系數下降，傳感器響應偏低，但系統(tǒng)仍按原系數換算，出現正偏差；b.電化學傳感器催化元件中毒（H?S或硅烷），靈敏度下降，輸出電流偏低，同樣導致正偏差。驗證：①拆下傳感器，使用1.5%CH?標氣在清潔腔室測試，若示值<1.32%，即誤差>0.18%，可確認元件中毒；②用掃描電鏡觀察催化元件表面，若發(fā)現硫元素峰，則確認H?S中毒；③清洗進氣口后再次標定，若誤差回歸至<0.05%，則主要為煤塵堵塞。（2）根源：邊緣網關在寫入區(qū)塊鏈前，本地日志采用緩沖IO，系統(tǒng)崩潰或斷電導致日志回滾，而鏈上已寫入后續(xù)交易，造成缺失。改進：①采用WAL（WriteAheadLogging），先寫日志再寫鏈；②在Kubernetes中部署Raft共識的分布式日志系統(tǒng)（如etcd），確保日志多副本