2025年物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用考試試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共40分）1.以下哪項(xiàng)不屬于物聯(lián)網(wǎng)典型三層架構(gòu)中的核心層次？A.感知層B.傳輸層C.平臺(tái)層D.應(yīng)用層答案：B2.5G網(wǎng)絡(luò)中支持物聯(lián)網(wǎng)超可靠低延遲通信的關(guān)鍵技術(shù)是？A.eMBBB.URLLCC.mMTCD.NOMA答案：B3.以下哪種LPWAN技術(shù)采用擴(kuò)頻調(diào)制（CSS）且工作在非授權(quán)頻段？A.NB-IoTB.LoRaC.SigFoxD.LTE-M答案：B4.MQTT協(xié)議中，QoS等級(jí)為1時(shí)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：B5.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備身份認(rèn)證中，基于非對(duì)稱加密的典型方案是？A.預(yù)共享密鑰（PSK）B.RSA數(shù)字簽名C.哈希鏈認(rèn)證D.挑戰(zhàn)-響應(yīng)機(jī)制答案：B6.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中，用于設(shè)備間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的工業(yè)協(xié)議是？A.MQTTB.OPCUAC.CoAPD.HTTP/2答案：B7.以下哪項(xiàng)是數(shù)字孿生（DigitalTwin）的核心特征？A.單向數(shù)據(jù)采集B.物理實(shí)體與虛擬模型實(shí)時(shí)交互C.離線仿真D.靜態(tài)模型構(gòu)建答案：B8.智能家居中，Zigbee協(xié)議的典型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是？A.星型B.網(wǎng)狀（Mesh）C.總線型D.環(huán)型答案：B9.車聯(lián)網(wǎng)（V2X）中，支持車與基礎(chǔ)設(shè)施通信的標(biāo)準(zhǔn)是？A.DSRC（IEEE802.11p）B.LTE-V2XC.5GNR-V2XD.以上均是答案：D10.邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)的典型部署位置是？A.云數(shù)據(jù)中心B.設(shè)備終端C.網(wǎng)絡(luò)邊緣（如基站、網(wǎng)關(guān)）D.衛(wèi)星通信鏈路答案：C11.物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備低功耗設(shè)計(jì)中，以下哪種技術(shù)通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整工作模式降低能耗？A.睡眠喚醒機(jī)制B.高頻通信C.大尺寸電池D.有線供電答案：A12.以下哪項(xiàng)屬于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)清洗的核心目標(biāo)？A.增加數(shù)據(jù)量B.消除噪聲和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)C.提升加密強(qiáng)度D.壓縮數(shù)據(jù)格式答案：B13.智慧城市中，基于物聯(lián)網(wǎng)的垃圾管理系統(tǒng)主要依賴哪種傳感器？A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.氣體傳感器D.圖像傳感器答案：B14.窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）的最大支持連接數(shù)約為？A.1000臺(tái)/小區(qū)B.5000臺(tái)/小區(qū)C.10000臺(tái)/小區(qū)D.50000臺(tái)/小區(qū)答案：C15.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，區(qū)塊鏈技術(shù)的主要作用是？A.提升計(jì)算速度B.實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)不可篡改的分布式存儲(chǔ)C.降低通信延遲D.簡(jiǎn)化設(shè)備認(rèn)證流程答案：B16.以下哪種物聯(lián)網(wǎng)安全威脅屬于物理層攻擊？A.DDoS攻擊B.傳感器數(shù)據(jù)篡改C.設(shè)備物理破壞D.中間人攻擊答案：C17.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)（TSN）的核心作用是？A.提升網(wǎng)絡(luò)帶寬B.保證確定性延遲C.支持海量連接D.降低設(shè)備成本答案：B18.農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，用于土壤墑情監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵傳感器是？A.光照傳感器B.濕度傳感器C.二氧化碳傳感器D.加速度傳感器答案：B19.以下哪項(xiàng)是AIoT（人工智能+物聯(lián)網(wǎng)）的典型應(yīng)用場(chǎng)景？A.靜態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)B.設(shè)備故障預(yù)測(cè)性維護(hù)C.簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)上報(bào)D.基礎(chǔ)設(shè)備控制答案：B20.物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備固件更新（FOTA）的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)是？A.高帶寬需求B.低功耗下的可靠傳輸C.無(wú)需認(rèn)證D.實(shí)時(shí)性要求低答案：B二、填空題（每題2分，共20分）1.物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心功能是通過(guò)______采集物理世界數(shù)據(jù)。（傳感器/終端設(shè)備）答案：傳感器2.LoRaWAN協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括終端節(jié)點(diǎn)、______和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。（網(wǎng)關(guān)）答案：網(wǎng)關(guān)3.CoAP協(xié)議默認(rèn)使用的傳輸層端口是______。（5683）答案：56834.5GmMTC場(chǎng)景主要解決物聯(lián)網(wǎng)______連接需求。（海量）答案：海量5.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中，______協(xié)議支持設(shè)備與系統(tǒng)間的語(yǔ)義互操作。（OPCUA）答案：OPCUA6.物聯(lián)網(wǎng)安全中，______攻擊通過(guò)偽造設(shè)備身份獲取網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)權(quán)限。（仿冒/身份偽造）答案：仿冒7.邊緣計(jì)算的核心優(yōu)勢(shì)是______和本地化數(shù)據(jù)處理。（降低延遲）答案：降低延遲8.數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵步驟包括物理實(shí)體建模、______和實(shí)時(shí)交互。（數(shù)據(jù)同步）答案：數(shù)據(jù)同步9.車聯(lián)網(wǎng)V2X通信中，______技術(shù)支持車輛與行人終端的直接通信。（PC5接口）答案：PC5接口10.物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)生命周期管理包括采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理、______和銷毀。（應(yīng)用/分析）答案：應(yīng)用三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)中“云-邊-端”協(xié)同的具體含義及優(yōu)勢(shì)。答案：云-邊-端協(xié)同指云計(jì)算中心（云）、邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)（邊）和物聯(lián)網(wǎng)終端（端）三者的分層協(xié)作。終端負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與初步處理，邊緣節(jié)點(diǎn)進(jìn)行本地化實(shí)時(shí)計(jì)算（如過(guò)濾、聚合），云端承擔(dān)全局?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)、深度分析與決策。優(yōu)勢(shì)包括：降低網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力（邊緣過(guò)濾冗余數(shù)據(jù)）、縮短響應(yīng)時(shí)間（本地處理實(shí)時(shí)任務(wù)）、提升系統(tǒng)可靠性（邊緣可離線運(yùn)行）、優(yōu)化資源成本（按需分配計(jì)算負(fù)載）。2.比較NB-IoT與LoRa兩種LPWAN技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)及典型應(yīng)用場(chǎng)景。答案：（1）NB-IoT：基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)（授權(quán)頻段），優(yōu)點(diǎn)是覆蓋廣（比GSM提升20dB）、支持運(yùn)營(yíng)商級(jí)管理、安全性高；缺點(diǎn)是需依賴運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)、部署成本較高。典型場(chǎng)景：智能水表/電表（需長(zhǎng)期穩(wěn)定連接）、公共設(shè)施監(jiān)測(cè)（如路燈）。（2）LoRa：非授權(quán)頻段（ISM），優(yōu)點(diǎn)是部署靈活（自建網(wǎng)絡(luò)）、功耗低（終端續(xù)航5-10年）、成本低；缺點(diǎn)是覆蓋受頻段干擾影響、無(wú)統(tǒng)一運(yùn)營(yíng)管理。典型場(chǎng)景：農(nóng)村/偏遠(yuǎn)地區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)（如土壤墑情）、小型園區(qū)物聯(lián)網(wǎng)（如倉(cāng)庫(kù)資產(chǎn)追蹤）。3.說(shuō)明AIoT中“邊緣AI”與“云端AI”的分工及協(xié)同方式。答案：邊緣AI部署在終端或邊緣節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)性要求高、數(shù)據(jù)隱私敏感的任務(wù)（如設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)、本地圖像識(shí)別），優(yōu)勢(shì)是低延遲、減少數(shù)據(jù)上傳；云端AI部署在數(shù)據(jù)中心，處理需要大規(guī)模計(jì)算或全局?jǐn)?shù)據(jù)的任務(wù)（如跨設(shè)備故障預(yù)測(cè)模型訓(xùn)練、長(zhǎng)期趨勢(shì)分析）。協(xié)同方式：邊緣設(shè)備將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)上傳云端，云端模型迭代后推送至邊緣節(jié)點(diǎn)更新，形成“端側(cè)推理-云端訓(xùn)練”的閉環(huán)優(yōu)化。4.列舉物聯(lián)網(wǎng)面臨的三大安全威脅，并提出對(duì)應(yīng)的防護(hù)措施。答案：（1）設(shè)備身份仿冒：攻擊者偽造合法設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。防護(hù)措施：采用基于PKI的數(shù)字證書(shū)認(rèn)證，結(jié)合設(shè)備硬件唯一標(biāo)識(shí)（如IMEI）進(jìn)行雙向認(rèn)證。（2）數(shù)據(jù)傳輸篡改：攻擊者截獲并修改傳輸中的傳感器數(shù)據(jù)。防護(hù)措施：使用AES-256加密傳輸（如TLS/DTLS協(xié)議），附加消息認(rèn)證碼（HMAC）驗(yàn)證數(shù)據(jù)完整性。（3）DDoS攻擊：大量僵尸設(shè)備發(fā)起流量攻擊。防護(hù)措施：部署邊緣防火墻過(guò)濾異常流量，限制單設(shè)備連接頻率，采用動(dòng)態(tài)IP分配避免固定攻擊目標(biāo)。5.解釋數(shù)字孿生在智能制造中的應(yīng)用流程及核心價(jià)值。答案：應(yīng)用流程：①物理實(shí)體建模（通過(guò)CAD、傳感器數(shù)據(jù)構(gòu)建高精度虛擬模型）；②數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步（通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)采集設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，更新虛擬模型狀態(tài)）；③仿真與優(yōu)化（在虛擬環(huán)境中模擬工藝參數(shù)調(diào)整，預(yù)測(cè)生產(chǎn)效率或故障）；④反饋控制（將優(yōu)化策略下發(fā)至物理設(shè)備，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制）。核心價(jià)值：縮短產(chǎn)品研發(fā)周期（虛擬驗(yàn)證替代部分物理測(cè)試）、提升生產(chǎn)效率（實(shí)時(shí)調(diào)整工藝參數(shù)）、降低維護(hù)成本（預(yù)測(cè)性維護(hù)減少停機(jī)時(shí)間）。四、綜合分析題（每題15分，共30分）1.某社區(qū)計(jì)劃建設(shè)智慧養(yǎng)老系統(tǒng)，要求實(shí)現(xiàn)老人健康監(jiān)測(cè)（心率、血壓、體溫）、跌倒檢測(cè)、環(huán)境安全（燃?xì)庑孤?、火?zāi)）預(yù)警功能。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該系統(tǒng)的技術(shù)方案，包括：（1）感知層設(shè)備選型；（2）通信技術(shù)選擇及原因；（3）數(shù)據(jù)處理架構(gòu)；（4）安全防護(hù)措施。答案：（1）感知層設(shè)備：-可穿戴設(shè)備：集成心率/血壓傳感器（如光電容積脈搏波傳感器）、體溫傳感器（數(shù)字式溫度芯片）、三軸加速度計(jì)（用于跌倒檢測(cè)），需低功耗（續(xù)航≥7天）、輕便舒適。-環(huán)境傳感器：燃?xì)鈧鞲衅鳎ù呋紵綑z測(cè)甲烷）、煙霧傳感器（光電式檢測(cè)顆粒物）、門(mén)磁傳感器（檢測(cè)門(mén)窗狀態(tài)），需滿足工業(yè)級(jí)防護(hù)（IP65）。（2）通信技術(shù)：-短距通信：可穿戴設(shè)備與網(wǎng)關(guān)采用BLE5.0（低功耗、支持多設(shè)備連接）；環(huán)境傳感器與網(wǎng)關(guān)采用Zigbee3.0（Mesh拓?fù)?，覆蓋社區(qū)房間）。-長(zhǎng)距通信：網(wǎng)關(guān)與云平臺(tái)采用NB-IoT（運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)覆蓋穩(wěn)定，支持海量連接，適合低速率、非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上報(bào)）。（3）數(shù)據(jù)處理架構(gòu)：-邊緣側(cè)（網(wǎng)關(guān)）：實(shí)時(shí)處理跌倒檢測(cè)數(shù)據(jù)（通過(guò)加速度計(jì)閾值算法判斷跌倒事件，1秒內(nèi)觸發(fā)預(yù)警）；過(guò)濾健康數(shù)據(jù)（僅上傳異常值，如心率＞120次/分）。-云端：存儲(chǔ)全量健康數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)模型分析長(zhǎng)期健康趨勢(shì)（如血壓晝夜波動(dòng)規(guī)律）；整合環(huán)境數(shù)據(jù)與老人活動(dòng)模式（如夜間燃?xì)馕搓P(guān)閉時(shí)聯(lián)動(dòng)預(yù)警）。（4）安全防護(hù)措施：-設(shè)備認(rèn)證：可穿戴設(shè)備出廠預(yù)裝唯一數(shù)字證書(shū)，網(wǎng)關(guān)通過(guò)PKI驗(yàn)證設(shè)備身份；環(huán)境傳感器采用預(yù)共享密鑰（PSK）+隨機(jī)挑戰(zhàn)碼認(rèn)證。-數(shù)據(jù)加密：BLE/Zigbee傳輸采用AES-128加密；NB-IoT傳輸使用DTLS協(xié)議加密。-隱私保護(hù)：健康數(shù)據(jù)脫敏存儲(chǔ)（僅保留匿名ID），訪問(wèn)權(quán)限分級(jí)（家屬查看基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，醫(yī)生查看詳細(xì)報(bào)告）。2.某制造企業(yè)計(jì)劃部署工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線設(shè)備（如數(shù)控機(jī)床、機(jī)械臂）的實(shí)時(shí)監(jiān)控與預(yù)測(cè)性維護(hù)。請(qǐng)分析現(xiàn)有痛點(diǎn)，并設(shè)計(jì)包含“數(shù)據(jù)采集-傳輸-處理-應(yīng)用”的全流程方案，重點(diǎn)說(shuō)明如何通過(guò)AI技術(shù)提升維護(hù)效率。答案：現(xiàn)有痛點(diǎn)：-設(shè)備數(shù)據(jù)分散（不同品牌設(shè)備協(xié)議不兼容）；-故障檢測(cè)依賴人工經(jīng)驗(yàn)（停機(jī)損失高）；-維護(hù)計(jì)劃固定（過(guò)度維護(hù)或欠維護(hù)）。全流程方案：（1）數(shù)據(jù)采集：-設(shè)備接入：通過(guò)工業(yè)協(xié)議網(wǎng)關(guān)（支持ModbusRTU、Profinet、EtherCAT等）轉(zhuǎn)換多品牌設(shè)備的私有協(xié)議為OPCUA，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)（如主軸轉(zhuǎn)速、振動(dòng)頻率、溫度）。-補(bǔ)充傳感器：在關(guān)鍵部件（如軸承）加裝振動(dòng)傳感器（壓電式，采樣率10kHz）、溫度傳感器（Pt100），提升數(shù)據(jù)精度。（2）數(shù)據(jù)傳輸：-工廠內(nèi)網(wǎng)：采用TSN（時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò)），保證控制指令（如機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)）的低延遲（＜1ms）與確定性；-外網(wǎng)傳輸：通過(guò)5G切片（URLLC切片）上傳關(guān)鍵數(shù)據(jù)至云端，普通監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)MQTT協(xié)議經(jīng)工業(yè)網(wǎng)關(guān)上傳。（3）數(shù)據(jù)處理：-邊緣側(cè)：工業(yè)網(wǎng)關(guān)部署輕量級(jí)AI模型（如LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)），實(shí)時(shí)分析振動(dòng)數(shù)據(jù)，識(shí)別早期異常（如軸承輕微磨損），觸發(fā)本地預(yù)警；-云端：基于歷史故障數(shù)據(jù)（標(biāo)注有故障類型及嚴(yán)重程度）訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)模型（如CNN+Transformer），預(yù)測(cè)故障發(fā)生時(shí)間（誤差＜2小時(shí)），并定位故障部件。（4）應(yīng)用落地：-預(yù)測(cè)性維護(hù)：模型輸出“某設(shè)備軸承將在48小時(shí)后故障”，系統(tǒng)自動(dòng)生成維護(hù)工單，調(diào)度工程師攜帶備件前往；-工藝優(yōu)化：結(jié)合設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)與產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)（如加工精度），通過(guò)強(qiáng)化學(xué)習(xí)優(yōu)化工藝參數(shù)（如切削速度），降低次品率。AI技術(shù)提升維護(hù)效率的關(guān)鍵：-早期故障檢測(cè)：傳統(tǒng)方法依賴閾值報(bào)警（如溫度＞80℃），AI模型可識(shí)別“振動(dòng)頻率異常波動(dòng)→溫度緩慢上升”的隱性故障模式，提前72小時(shí)預(yù)警；-故障根因分析：通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘（如某批次軸承采購(gòu)時(shí)間與故障概率的關(guān)系），輔助優(yōu)化供應(yīng)鏈管理；-維護(hù)策略動(dòng)態(tài)調(diào)整：基于設(shè)備剩余壽命預(yù)測(cè)（RUL，RemainingUsefulLife），將“定期維護(hù)”改為“按需維護(hù)”，降低維護(hù)成本30%以上。五、案例分析題（20分）案例背景：某城市為解決垃圾清運(yùn)效率低、滿溢誤報(bào)問(wèn)題，部署了智能垃圾桶管理系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)垃圾桶內(nèi)的壓力傳感器（檢測(cè)垃圾高度）和GPS模塊（定位），將數(shù)據(jù)通過(guò)LoRa上傳至平臺(tái)，平臺(tái)根據(jù)垃圾填充率生成清運(yùn)路線。但運(yùn)行3個(gè)月后，出現(xiàn)以下問(wèn)題：（1）部分郊區(qū)垃圾桶數(shù)據(jù)上傳延遲超30分鐘；（2）雨天傳感器誤報(bào)率達(dá)25%；（3）清運(yùn)路線優(yōu)化效果不明顯，車輛空駛率仍較高。請(qǐng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識(shí)，分析問(wèn)題原因并提出改進(jìn)方案。答案：?jiǎn)栴}原因分析：（1）數(shù)據(jù)上傳延遲：-LoRa在郊區(qū)可能因遮擋（如樹(shù)林、丘陵）導(dǎo)致信號(hào)衰減，網(wǎng)關(guān)覆蓋范圍不足；-LoRa采用ALOHA協(xié)議，多節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送時(shí)可能發(fā)生碰撞，重傳導(dǎo)致延遲；-終端設(shè)備為降低功耗，設(shè)置較長(zhǎng)的上報(bào)間隔（如每2小時(shí)一次），無(wú)法及時(shí)反映實(shí)時(shí)填充率。（2）雨天誤報(bào)：-壓力傳感器測(cè)量的是垃圾高度，雨天垃圾吸水增重，實(shí)際體積未變但壓力值上升，導(dǎo)致“滿溢”誤判；-傳感器未做防水處理，雨水滲入導(dǎo)致電路故障，輸出異常值。（3）路線優(yōu)化效果差：-平臺(tái)僅基于當(dāng)前填充率規(guī)劃路線，未考慮歷史數(shù)據(jù)（如周末垃圾量是平日2倍）、交通狀況（如早高峰路段擁堵）；-未區(qū)分