2025年《物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)》考核試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.某智慧養(yǎng)殖場景中，需實時監(jiān)測豬舍內(nèi)溫濕度（精度±0.5℃，±2%RH）、氨氣濃度（0-50ppm）及視頻監(jiān)控（1080P@25fps），要求終端設(shè)備續(xù)航3年以上且支持斷點續(xù)傳。以下最合理的感知層設(shè)備組合是：A.4GCat.1溫濕度傳感器+電化學(xué)氨氣傳感器+4G攝像頭B.LoRa溫濕度傳感器+半導(dǎo)體氨氣傳感器+NB-IoT攝像頭C.藍牙Mesh溫濕度傳感器+紅外氨氣傳感器+Wi-Fi攝像頭D.低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）溫濕度傳感器+MEMS電化學(xué)氨氣傳感器+邊緣計算終端（集成4G/5G通信）2.基于MQTT協(xié)議的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，客戶端發(fā)送“QoS=1”的消息時，以下描述正確的是：A.消息僅發(fā)送一次，不保證到達B.消息至少發(fā)送一次，可能重復(fù)C.消息恰好發(fā)送一次，無重復(fù)D.消息通過TCP三次握手確?？煽總鬏?.2025年某工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目要求實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)（振動、溫度、電流）的毫秒級采集與實時分析，且需支持工廠內(nèi)500臺設(shè)備的低延遲（<10ms）數(shù)據(jù)回傳。最適宜的網(wǎng)絡(luò)層方案是：A.基于5GURLLC（超可靠低延遲通信）的切片網(wǎng)絡(luò)B.基于LoRa的星型網(wǎng)絡(luò)C.基于ZigBee的Mesh網(wǎng)絡(luò)D.基于Wi-Fi6的分布式AP覆蓋4.數(shù)字孿生技術(shù)在智能工廠中的應(yīng)用需實現(xiàn)物理實體與虛擬模型的雙向映射。以下不屬于數(shù)字孿生核心要素的是：A.物理實體數(shù)據(jù)實時采集B.虛擬模型的高保真建模C.基于區(qū)塊鏈的設(shè)備身份認證D.模型與實體的實時交互與優(yōu)化5.物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算節(jié)點的典型功能不包括：A.本地數(shù)據(jù)預(yù)處理（如濾波、聚合）B.設(shè)備端AI推理（如異常檢測）C.全局數(shù)據(jù)存儲與長期分析D.本地設(shè)備協(xié)議轉(zhuǎn)換（如Modbus轉(zhuǎn)MQTT）6.某智能家居系統(tǒng)需支持100個設(shè)備（包括燈光、空調(diào)、門鎖、傳感器）的動態(tài)接入與控制，要求設(shè)備間通信延遲<200ms且支持端到端加密。最適合的短距離無線協(xié)議是：A.ZigBee3.0B.Bluetooth5.3（LEMesh）C.Wi-Fi6（WPA3加密）D.Thread（基于IEEE802.15.4）7.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)清洗中，處理“溫濕度傳感器因電池低電量導(dǎo)致連續(xù)3次采集值為0”的異常數(shù)據(jù)時，最合理的方法是：A.直接刪除該設(shè)備所有歷史數(shù)據(jù)B.用前一次有效數(shù)據(jù)的平均值填充C.標記為異常值并保留原始記錄D.調(diào)用線性插值算法提供替代值8.關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)安全中的“輕量級加密算法”，以下描述錯誤的是：A.適用于計算資源受限的終端設(shè)備B.典型算法包括AES-128和ChaCha20C.需在安全性與計算開銷間權(quán)衡D.主要用于端到端數(shù)據(jù)傳輸加密9.某城市智慧交通系統(tǒng)需實現(xiàn)路側(cè)單元（RSU）與車載單元（OBU）的V2X通信，要求支持車輛位置（精度<0.5米）、速度（誤差<1km/h）的實時交換。最適宜的定位技術(shù)是：A.北斗三號高精度定位（RTK差分）B.基于Wi-Fi的指紋定位C.藍牙AOA（到達角）定位D.UWB（超寬帶）脈沖定位10.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，OPCUA協(xié)議的核心優(yōu)勢是：A.支持低速率、長距離通信B.實現(xiàn)多廠商設(shè)備的互操作性C.提供端到端的強加密機制D.適用于電池供電的傳感器節(jié)點11.某農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項目需監(jiān)測100畝農(nóng)田的土壤墑情（0-100cm深度）、光照強度（0-200000lux）及降雨量（0-50mm/h），要求終端設(shè)備部署成本<500元/點且支持5年免維護。以下傳感器選型錯誤的是：A.土壤濕度：頻域反射法（FDR）傳感器（精度±2%）B.光照強度：硅光電池傳感器（響應(yīng)時間<10ms）C.降雨量：翻斗式雨量計（分辨率0.2mm）D.土壤溫度：熱電偶傳感器（量程-40℃~80℃）12.物聯(lián)網(wǎng)平臺的“設(shè)備影子（DeviceShadow）”功能主要用于：A.存儲設(shè)備歷史數(shù)據(jù)供分析B.緩存設(shè)備離線時的控制指令C.實現(xiàn)設(shè)備身份的唯一標識D.模擬設(shè)備行為以降低測試成本13.關(guān)于LoRa與NB-IoT的對比，以下正確的是：A.LoRa更適合廣域覆蓋，NB-IoT更適合密集場景B.LoRa采用授權(quán)頻段，NB-IoT采用非授權(quán)頻段C.LoRa支持更高的并發(fā)連接數(shù)D.NB-IoT的終端功耗更低14.某智能電網(wǎng)項目需實現(xiàn)電表（2000臺）的每日0點抄表，要求通信成功率>99.9%且單表月流量<100KB。最合理的通信方案是：A.4GCat.1（每個電表獨立連接）B.藍牙Mesh（集中器匯總后通過5G上傳）C.NB-IoT（非確認模式下行，確認模式上行）D.Wi-Fi6（AP覆蓋所有電表）15.物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，“霧計算（FogComputing）”與“邊緣計算”的主要區(qū)別是：A.霧計算更靠近終端，邊緣計算更靠近云端B.霧計算支持多節(jié)點協(xié)作，邊緣計算強調(diào)本地處理C.霧計算僅處理實時數(shù)據(jù)，邊緣計算處理歷史數(shù)據(jù)D.霧計算基于5G網(wǎng)絡(luò)，邊緣計算基于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)二、填空題（每空1分，共20分）1.物聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)中，______層負責(zé)信息的采集與執(zhí)行，典型技術(shù)包括傳感器、RFID和______。2.MQTT協(xié)議的默認端口是______，其“保留消息（RetainMessage）”機制用于向新訂閱者發(fā)送______。3.低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）的典型技術(shù)包括______（授權(quán)頻段）和______（非授權(quán)頻段）。4.數(shù)字孿生的五維模型包括物理實體、虛擬模型、______、______和服務(wù)系統(tǒng)。5.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)處理的主要步驟包括數(shù)據(jù)清洗、______、______和數(shù)據(jù)規(guī)約。6.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，______協(xié)議用于設(shè)備與云端的安全通信，______協(xié)議用于設(shè)備間的實時控制（如PLC與傳感器）。7.智能傳感器的“三化”特征是______、______和智能化。8.5G物聯(lián)網(wǎng)增強技術(shù)（5G-IoT）主要包括______（大連接）、______（低延遲高可靠）和eMBB（高帶寬）。9.物聯(lián)網(wǎng)安全的“三元組”認證通常指______、______和設(shè)備到云端的認證。10.邊緣計算節(jié)點的部署位置通常在______與______之間，用于分擔(dān)云端計算壓力。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中“多協(xié)議轉(zhuǎn)換”的必要性及實現(xiàn)方式。2.對比分析ZigBee與BluetoothLE在智能家居場景中的適用性（從節(jié)點容量、功耗、延遲、互操作性角度）。3.說明工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中“預(yù)測性維護”的技術(shù)實現(xiàn)流程（需包含數(shù)據(jù)采集、特征提取、模型訓(xùn)練、決策執(zhí)行環(huán)節(jié)）。4.列舉物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備低功耗設(shè)計的3種關(guān)鍵技術(shù)，并分別說明其原理。5.解釋“數(shù)字孿生體”在智慧園區(qū)中的應(yīng)用場景（至少2個），并說明其帶來的價值。四、綜合應(yīng)用題（共10分）某企業(yè)計劃建設(shè)“智能倉儲物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)”，要求實現(xiàn)以下功能：（1）托盤級貨物定位（精度±0.3米）；（2）貨架溫濕度監(jiān)測（-20℃~60℃，±0.5℃；10%~90%RH，±3%RH）；（3）堆垛機運行狀態(tài)監(jiān)控（速度、加速度、故障報警）；（4）數(shù)據(jù)需實時上傳至企業(yè)云平臺（延遲<500ms），并支持歷史數(shù)據(jù)查詢與異常預(yù)警。請設(shè)計該系統(tǒng)的總體架構(gòu)（需明確感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層的關(guān)鍵技術(shù)或設(shè)備選型），并說明各層的主要功能及設(shè)計依據(jù)。答案一、單項選擇題1.D2.B3.A4.C5.C6.B7.C8.B9.A10.B11.D12.B13.A14.C15.B二、填空題1.感知；執(zhí)行器（或智能終端）2.1883；最近一次有效狀態(tài)3.NB-IoT；LoRa（或SigFox）4.孿生數(shù)據(jù)；連接5.數(shù)據(jù)集成；數(shù)據(jù)變換6.MQTT（或CoAP）；Modbus（或Profinet）7.微型化；集成化8.mMTC；URLLC9.用戶認證；設(shè)備認證10.終端設(shè)備；云端三、簡答題1.必要性：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備采用多種通信協(xié)議（如Modbus、ZigBee、BLE等），協(xié)議差異導(dǎo)致設(shè)備間無法直接通信，需通過協(xié)議轉(zhuǎn)換實現(xiàn)互操作性；實現(xiàn)方式：在邊緣計算節(jié)點或網(wǎng)關(guān)部署協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，通過解析原始協(xié)議數(shù)據(jù)并重新封裝為目標協(xié)議格式（如將ModbusRTU轉(zhuǎn)換為MQTT），或采用統(tǒng)一的中間件（如OPCUA）實現(xiàn)多協(xié)議適配。2.適用性對比：節(jié)點容量：ZigBeeMesh支持65000+節(jié)點，適合大規(guī)模設(shè)備；BLEMesh支持32767節(jié)點，略低但滿足一般家庭需求。功耗：BLELE（低功耗模式）單節(jié)點功耗更低（<10mW），適合電池供電設(shè)備；ZigBee節(jié)點功耗略高（約15-20mW）。延遲：BLELE通信延遲約5-10ms，ZigBee約10-20ms，BLE更適合實時控制（如燈光調(diào)節(jié)）?；ゲ僮餍裕篫igBee3.0統(tǒng)一了智能家居標準，不同廠商設(shè)備易兼容；BLE需遵循Matter等新協(xié)議，兼容性逐步提升。3.預(yù)測性維護流程：（1）數(shù)據(jù)采集：通過振動傳感器（加速度計）、溫度傳感器、電流互感器等采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)（頻率1kHz~10kHz）。（2）特征提?。簩r域數(shù)據(jù)（均方根值、峰值）、頻域數(shù)據(jù)（FFT分析）及包絡(luò)譜進行處理，提取故障特征（如軸承故障的特征頻率）。（3）模型訓(xùn)練：使用機器學(xué)習(xí)算法（如隨機森林、LSTM）訓(xùn)練故障預(yù)測模型，輸入歷史數(shù)據(jù)（正常/故障狀態(tài)），輸出故障概率。（4）決策執(zhí)行：當(dāng)模型預(yù)測故障概率超過閾值（如90%），觸發(fā)報警并提供維護工單，指導(dǎo)更換部件或調(diào)整運行參數(shù)。4.低功耗設(shè)計技術(shù)：（1）休眠-喚醒機制：設(shè)備大部分時間處于休眠狀態(tài)（功耗<1μA），僅在定時（如每小時）或事件觸發(fā)（如傳感器數(shù)據(jù)變化）時喚醒采集與傳輸數(shù)據(jù)，減少運行時間。（2）低功耗協(xié)議棧優(yōu)化：采用輕量級協(xié)議（如CoAP替代HTTP），減少數(shù)據(jù)傳輸量；使用QoS=0的MQTT消息降低握手開銷。（3）能量harvesting（能量收集）：通過太陽能板、振動發(fā)電機等收集環(huán)境能量，補充電池供電（如農(nóng)田傳感器利用太陽能，減少換電頻率）。5.智慧園區(qū)應(yīng)用場景及價值：（1）設(shè)備運維：構(gòu)建園區(qū)空調(diào)、電梯等設(shè)備的數(shù)字孿生模型，實時同步運行數(shù)據(jù)（溫度、電流、振動），通過模型仿真預(yù)測設(shè)備故障（如空調(diào)壓縮機磨損），提前維護，降低停機時間（價值：減少運維成本30%以上）。（2）能耗優(yōu)化：虛擬模型模擬園區(qū)照明、暖通系統(tǒng)的運行，結(jié)合天氣、人流數(shù)據(jù)優(yōu)化控制策略（如根據(jù)光照強度自動調(diào)節(jié)路燈亮度），實現(xiàn)能耗降低（價值：園區(qū)整體能耗降低15%-20%）。四、綜合應(yīng)用題系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：1.感知層：托盤定位：采用UWB（超寬帶）標簽（精度±0.3米），部署于托盤底部；UWB基站（支持TOF定位）安裝于倉庫天花板（間距10-15米）。溫濕度監(jiān)測：低功耗數(shù)字溫濕度傳感器（如SHT31，精度符合要求），通過RS485總線連接至區(qū)域網(wǎng)關(guān)（每10個傳感器/網(wǎng)關(guān)）。堆垛機監(jiān)控：集成加速度計（MEMS，量程±50g）、轉(zhuǎn)速傳感器（霍爾式）的邊緣計算終端（如樹莓派CM4），安裝于堆垛機關(guān)鍵部位（電機、導(dǎo)軌）。2.網(wǎng)絡(luò)層：短距離通信：UWB標簽與基站通過超寬帶無線連接（2.4GHz/6.5GHz頻段，低延遲<10ms）；傳感器與網(wǎng)關(guān)通過RS485總線（抗干擾，支持1200米傳輸）。長距離通信：網(wǎng)關(guān)與堆垛機終端通過5GCat.4模塊（支持上行速率100Mbps，滿足實時性要求）接入企業(yè)云平臺，確保延遲<500ms。3.平臺層：