2025年傳感網(wǎng)應用開發(fā)1+X證書中級考試題庫(含答案解析)一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.以下哪種傳感器屬于數(shù)字量輸出傳感器？A.熱電偶（輸出mV信號）B.溫濕度傳感器DHT11C.光敏電阻（輸出電阻值）D.壓力傳感器（輸出05V電壓）答案：B解析：DHT11通過單總線輸出數(shù)字信號，其他選項均為模擬量輸出。2.ZigBee協(xié)議棧中負責設備發(fā)現(xiàn)與路由維護的是？A.物理層（PHY）B.媒體訪問控制層（MAC）C.網(wǎng)絡層（NWK）D.應用支持子層（APS）答案：C解析：ZigBee網(wǎng)絡層（NWK）主要功能包括網(wǎng)絡建立、設備加入/離開、路由發(fā)現(xiàn)與維護。3.關于LoRa技術的描述，錯誤的是？A.采用擴頻調(diào)制技術B.通信距離可達1015公里（視距）C.工作在2.4GHz免執(zhí)照頻段D.支持低功耗模式答案：C解析：LoRa主要工作在Sub1GHz頻段（如433MHz、868MHz、915MHz），2.4GHz是ZigBee/WiFi的常用頻段。4.以下哪種場景最適合使用NBIoT技術？A.工廠內(nèi)實時視頻監(jiān)控B.城市智能水表抄表C.無人機圖傳D.高清視頻會議答案：B解析：NBIoT適合低速率、廣覆蓋、低功耗的小數(shù)據(jù)量場景，智能水表符合該特征。5.傳感器節(jié)點的能量管理中，最有效的節(jié)能措施是？A.提高微控制器主頻B.增加電池容量C.采用休眠喚醒機制D.增大無線發(fā)射功率答案：C解析：休眠喚醒機制通過周期性關閉非必要模塊，可顯著降低平均功耗，是最常用的節(jié)能手段。6.MQTT協(xié)議中，QoS等級為1時的消息傳遞保證是？A.最多一次B.至少一次C.恰好一次D.不保證答案：B解析：QoS0（最多一次）、QoS1（至少一次）、QoS2（恰好一次）。7.藍牙低功耗（BLE）的典型通信距離是？A.13米B.10100米C.5001000米D.10公里以上答案：B解析：BLE在開放環(huán)境下通信距離通常為10100米，具體受發(fā)射功率和障礙物影響。8.以下不屬于ZigBee網(wǎng)絡設備類型的是？A.協(xié)調(diào)器（Coordinator）B.路由器（Router）C.終端設備（EndDevice）D.接入點（AP）答案：D解析：ZigBee網(wǎng)絡設備包括協(xié)調(diào)器、路由器、終端設備，AP是WiFi網(wǎng)絡的設備類型。9.溫濕度傳感器SHT30的通信接口是？A.I2CB.SPIC.UARTD.1Wire答案：A解析：SHT30采用I2C接口，支持高速通信和寬電壓范圍。10.傳感器節(jié)點定位時，RSSI定位技術的原理是？A.測量信號到達時間差B.測量信號場強與距離的關系C.測量信號到達角度D.測量節(jié)點間的幾何坐標答案：B解析：RSSI（接收信號強度指示）通過信號強度與距離的衰減模型估算節(jié)點位置。11.以下哪種無線技術不支持Mesh網(wǎng)絡拓撲？A.ZigBeeB.藍牙5.0C.LoRaWAND.WiFi答案：C解析：LoRaWAN采用星型拓撲（終端→網(wǎng)關→服務器），不支持節(jié)點間Mesh組網(wǎng)。12.傳感器數(shù)據(jù)預處理中，消除隨機噪聲最常用的方法是？A.一階差分法B.滑動平均濾波C.傅里葉變換D.小波分解答案：B解析：滑動平均濾波計算簡單，能有效平滑隨機噪聲，是預處理階段的常用方法。13.關于CoAP協(xié)議的描述，正確的是？A.基于TCP協(xié)議B.專為低功耗物聯(lián)網(wǎng)設備設計C.采用HTTP全消息格式D.不支持資源發(fā)現(xiàn)答案：B解析：CoAP（ConstrainedApplicationProtocol）基于UDP，專為資源受限的物聯(lián)網(wǎng)設備設計，支持GET/POST等方法和資源發(fā)現(xiàn)。14.部署無線傳感網(wǎng)時，節(jié)點密度過高可能導致的問題是？A.通信距離縮短B.網(wǎng)絡延遲降低C.節(jié)點間干擾加劇D.電池壽命延長答案：C解析：節(jié)點密度過高會導致無線信號重疊，產(chǎn)生同頻干擾，降低通信可靠性。15.以下哪項不是傳感網(wǎng)應用開發(fā)的關鍵步驟？A.需求分析B.傳感器選型C.數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)開發(fā)D.節(jié)點部署與調(diào)試答案：C解析：傳感網(wǎng)應用開發(fā)通常包括需求分析、傳感器選型、網(wǎng)絡設計、節(jié)點開發(fā)、部署調(diào)試等，數(shù)據(jù)庫管理屬于上層應用開發(fā)的一部分，但非關鍵步驟。二、多項選擇題（每題3分，共30分，少選得1分，錯選不得分）1.以下屬于ZigBee技術特點的有？A.低功耗B.高數(shù)據(jù)速率（2Mbps）C.支持自組織網(wǎng)絡D.最多65535個節(jié)點答案：ACD解析：ZigBee數(shù)據(jù)速率為250kbps（2.4GHz），支持自組織，網(wǎng)絡容量65535節(jié)點，低功耗適合電池供電。2.選擇工業(yè)環(huán)境溫度傳感器時，需考慮的因素包括？A.測量范圍（40℃~125℃）B.精度（±0.5℃）C.防護等級（IP65）D.通信接口（RS485）答案：ABCD解析：工業(yè)場景需考慮溫度范圍、精度、抗干擾（防護等級）、接口兼容性等。3.NBIoT的技術優(yōu)勢包括？A.廣覆蓋（比GSM增強20dB）B.支持高速移動（350km/h）C.低功耗（AA電池可用10年）D.大連接（每小區(qū)5萬+節(jié)點）答案：ACD解析：NBIoT主要支持低速場景（移動速度≤120km/h），高速移動非其優(yōu)勢。4.傳感器數(shù)據(jù)異常的可能原因有？A.傳感器老化B.電磁干擾C.通信丟包D.算法誤判答案：ABCD解析：硬件故障（老化）、環(huán)境干擾（電磁）、傳輸問題（丟包）、軟件錯誤（算法）均可能導致數(shù)據(jù)異常。5.以下屬于短距離無線通信技術的有？A.ZigBeeB.藍牙BLEC.LoRaD.NFC答案：ABD解析：LoRa屬于中長距離（115km），其他均為短距離（<100米）。6.無線傳感網(wǎng)的拓撲結構包括？A.星型B.樹型C.MeshD.環(huán)型答案：ABC解析：典型拓撲為星型、樹型（擴展星型）、Mesh（網(wǎng)狀），環(huán)型較少用于傳感網(wǎng)。7.傳感器節(jié)點的硬件組成包括？A.微控制器（MCU）B.無線通信模塊C.能量管理模塊D.人機交互屏幕答案：ABC解析：基本組成包括MCU（處理）、通信模塊（聯(lián)網(wǎng)）、能量管理（供電），屏幕非必需。8.MQTT協(xié)議的核心要素有？A.代理服務器（Broker）B.主題（Topic）C.保留消息（Retain）D.會話（Session）答案：ABCD解析：MQTT通過Broker轉(zhuǎn)發(fā)消息，基于Topic訂閱，支持Retain消息和Session保持。9.關于傳感器標定的描述，正確的有？A.需使用標準儀器進行比對B.標定周期通常為1年C.標定可提高測量精度D.僅需在出廠時進行一次答案：ABC解析：傳感器需定期標定（如每年），通過標準設備校準，以維持精度，并非僅出廠一次。10.開發(fā)智能家居傳感網(wǎng)時，需滿足的需求包括？A.低功耗（電池供電半年以上）B.實時性（響應時間<500ms）C.抗干擾（避免WiFi/藍牙沖突）D.可擴展性（支持設備新增）答案：ABCD解析：智能家居需兼顧功耗、實時性、抗干擾（2.4GHz頻段共存）和擴展性。三、填空題（每題2分，共20分）1.傳感器的兩個基本參數(shù)是______和______（填寫核心性能指標）。答案：靈敏度、精度（或測量范圍、分辨率等，合理即可）2.ZigBee協(xié)議棧的物理層和MAC層采用______標準。答案：IEEE802.15.43.LoRa技術中，擴頻因子（SF）的取值范圍是______。答案：7~12（或712）4.藍牙低功耗（BLE）的連接建立時間通常小于______毫秒。答案：3（或3ms）5.傳感器數(shù)據(jù)預處理中，用于去除野點的常用方法是______。答案：拉依達準則（3σ準則）或閾值過濾6.NBIoT的上行最大數(shù)據(jù)速率是______kbps。答案：2507.無線傳感網(wǎng)中，節(jié)點的休眠周期由______和______共同決定（填寫關鍵因素）。答案：數(shù)據(jù)采集頻率、電池容量（或任務需求、網(wǎng)絡延遲要求）8.CoAP協(xié)議的默認端口號是______。答案：56839.溫濕度傳感器DHT22的測量精度為溫度±______℃，濕度±2%RH。答案：0.510.傳感網(wǎng)節(jié)點的能量消耗主要集中在______模塊。答案：無線通信（或射頻）四、簡答題（共20分）（一）封閉型簡答題（每題5分，共10分）1.簡述ZigBee網(wǎng)絡中協(xié)調(diào)器的主要功能。答案：協(xié)調(diào)器是ZigBee網(wǎng)絡的核心設備，主要功能包括：①初始化網(wǎng)絡（分配PANID、信道）；②允許設備加入網(wǎng)絡（安全認證）；③維護網(wǎng)絡拓撲信息；④存儲網(wǎng)絡關鍵參數(shù)（如安全密鑰）；⑤可選地擔任路由節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。2.說明傳感器節(jié)點采用休眠喚醒機制的工作流程。答案：流程為：①節(jié)點正常工作（采集數(shù)據(jù)、發(fā)送）；②完成任務后進入休眠狀態(tài)（關閉無線模塊、降低MCU功耗）；③通過定時器/外部中斷喚醒（如到達設定采集周期或接收到喚醒指令）；④喚醒后初始化模塊，重復工作休眠循環(huán)。（二）開放型簡答題（每題5分，共10分）3.設計一個農(nóng)田土壤濕度監(jiān)測系統(tǒng)，需考慮哪些關鍵因素？請列舉并簡要說明。答案：關鍵因素包括：①傳感器選型：需選擇耐腐蝕性（土壤環(huán)境）、精度適合（如±2%）、測量范圍覆蓋目標濕度（如0100%）的傳感器（如FDR頻域反射傳感器）；②通信方案：農(nóng)田面積大，可選用LoRa（長距離）或ZigBeeMesh（自組織）；③功耗設計：野外無固定供電，需采用低功耗MCU、太陽能+電池供電，優(yōu)化休眠周期（如每小時采集一次）；④抗干擾：土壤導電性可能影響信號，需屏蔽設計；⑤數(shù)據(jù)傳輸：需考慮網(wǎng)絡覆蓋，偏遠區(qū)域可通過LoRa網(wǎng)關接入云平臺；⑥維護成本：節(jié)點需防水（IP67）、易安裝，減少人工維護。4.分析無線傳感網(wǎng)中數(shù)據(jù)丟包的可能原因及解決措施。答案：可能原因：①信號干擾（同頻段設備、障礙物遮擋）；②節(jié)點電量不足（發(fā)射功率降低）；③網(wǎng)絡擁塞（節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)）；④協(xié)議錯誤（ACK丟失、重傳超時）。解決措施：①更換通信信道（如ZigBee切換1126信道）；②優(yōu)化節(jié)點部署（避免遮擋，增加中繼節(jié)點）；③采用CSMA/CA機制（ZigBeeMAC層）避免沖突；④增加冗余傳輸（如發(fā)送兩次相同數(shù)據(jù)）；⑤定期檢查節(jié)點電量，更換電池。五、應用題（共40分）（一）計算題（10分）某ZigBee網(wǎng)絡使用星型拓撲，協(xié)調(diào)器最大可連接255個終端設備。若改為樹型拓撲，每個路由器最多連接10個子節(jié)點（含終端設備和路由器），網(wǎng)絡深度為3層（協(xié)調(diào)器為第1層，路由器為第2層，終端設備為第3層），計算該樹型網(wǎng)絡的最大節(jié)點數(shù)（含協(xié)調(diào)器）。解答：樹型拓撲節(jié)點數(shù)計算：第1層：1個協(xié)調(diào)器第2層：最多可連接的路由器數(shù)N2=255（協(xié)調(diào)器最大子節(jié)點數(shù)）第3層：每個路由器最多連接10個子節(jié)點（均為終端設備），總終端設備數(shù)N3=N2×10=255×10=2550總節(jié)點數(shù)=1（協(xié)調(diào)器）+255（路由器）+2550（終端設備）=2806答案：最大節(jié)點數(shù)為2806個。（二）分析題（15分）某工廠車間部署了100個溫濕度傳感器節(jié)點（ZigBee協(xié)議），運行1個月后發(fā)現(xiàn)部分節(jié)點數(shù)據(jù)延遲超過5秒（正常應<2秒），且電池電量消耗過快。請分析可能原因并提出改進方案。分析與解答：可能原因：1.網(wǎng)絡擁塞：100個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)，導致ZigBeeMAC層CSMA/CA退避次數(shù)增加，延遲上升；2.節(jié)點分布不均：部分區(qū)域節(jié)點密度過高，信號重疊產(chǎn)生干擾，重傳次數(shù)增加；3.路由問題：部分節(jié)點作為路由器轉(zhuǎn)發(fā)大量數(shù)據(jù)，導致處理延遲和功耗增加；4.電池老化：長期運行后電池容量下降，節(jié)點被迫提高發(fā)射功率維持通信，加速耗電；5.軟件缺陷：節(jié)點固件未優(yōu)化休眠時間，或數(shù)據(jù)采集頻率過高（如每秒1次）。改進方案：1.調(diào)整發(fā)送周期：將節(jié)點數(shù)據(jù)發(fā)送周期從固定間隔改為隨機偏移（如30秒±5秒），分散網(wǎng)絡負載；2.優(yōu)化節(jié)點部署：對高密度區(qū)域進行分簇，增加協(xié)調(diào)器或路由器數(shù)量，縮短單跳距離；3.啟用睡眠終端模式：非關鍵節(jié)點設置為睡眠終端（僅在需要時喚醒），減少實時在線時間；4.更換電池/電源：使用高容量鋰電池或增加太陽能板供電，確保穩(wěn)定電壓；5.固件優(yōu)化：關閉不必要的調(diào)試功能，減少MCU運行時間，采用低功耗模式（如STM32的Stop模式）；6.網(wǎng)絡監(jiān)控：部署ZigBee網(wǎng)絡分析儀，實時監(jiān)測信道利用率和丟包率，動態(tài)調(diào)整信道（如從2.4GHz11信道切換至15信道）。（三）綜合設計題（15分）設計一個基于LoRa的城市垃圾桶滿溢監(jiān)測系統(tǒng)，要求包括：硬件選型、通信方案、數(shù)據(jù)處理流程、功能實現(xiàn)。設計方案：1.硬件選型：傳感器：超聲波測距模塊（如HCSR04），測量垃圾桶內(nèi)高度（精度±3mm，測量范圍2cm400cm）；主控模塊：STM32L0低功耗MCU（支持Stop模式，功耗<1μA）；通信模塊：LoRa模塊（如SX1278，433MHz頻段，發(fā)射功率20dBm）；電源：3.6V鋰亞電池（容量5000mAh）+太陽能板（5V/1W，用于充電）；外殼：IP67防水塑料殼，適應戶外環(huán)境。2.通信方案：節(jié)點側：垃圾桶節(jié)點每30分鐘喚醒一次（定時器觸發(fā)），測量高度→計算剩余容量（=總高度測量高度）→通過LoRa發(fā)送至網(wǎng)關（數(shù)據(jù)格式：ID+時間戳+剩余容量）；網(wǎng)關側：LoRa網(wǎng)關（如RAK7249）接收數(shù)據(jù)→通過4G/以太網(wǎng)上傳至云平臺（如阿里云IoT）；協(xié)議：應用層采用自定義JSON格式（{"id":"001","time":"2025031510:00","capacity":85}），傳輸層使用LoRaWAN協(xié)議（ClassA終端，支持