2025年全国职业技能大赛(智能节水系统设计与安装)历年参考题库及答案

2025年全国职业技能大赛(智能节水系统设计与安装)历年参考题库及答案一、单项选择题（每题1分，共30分）1.在智能节水系统中，用于实时监测土壤含水量的传感器类型通常为A.热电偶 B.电容式湿度传感器 C.霍尔传感器 D.光电开关答案：B2.某项目要求灌溉均匀度达到90%以上，下列喷头布置方式最优的是A.矩形布置 B.三角形布置 C.正方形布置 D.菱形布置答案：B3.在LoRa通信中，扩频因子SF=12时，数据速率降低但A.功耗升高 B.传输距离增加 C.带宽增大 D.信道容量提高答案：B4.水泵效率η=75%，实测流量Q=12m³/h，扬程H=35m，则轴功率约为A.1.1kW B.1.5kW C.1.9kW D.2.3kW答案：C5.采用Modbus-RTU协议时，主站读取从站保持寄存器功能码为A.0x01 B.0x03 C.0x06 D.0x10答案：B6.在滴灌毛管水力计算中，若要求灌水器流量偏差≤10%，则沿程水头损失与局部水头损失之和应控制在A.5% B.10% C.15% D.20%答案：B7.某电磁阀额定电压24VAC，线圈电阻20Ω，则吸合电流约为A.0.48A B.0.83A C.1.2A D.1.5A答案：B8.在太阳能供电系统中，为防止蓄电池过放，控制器应设置A.低压断开点 B.高压断开点 C.温度补偿系数 D.均充电压答案：A9.采用MQTT协议上传数据时，QoS等级1表示A.最多一次 B.至少一次 C.只有一次 D.三次握手答案：B10.在PLC梯形图中，若使用TON定时器，预设值PT=50，时基为100ms，则延时时间为A.5s B.50s C.500ms D.0.5s答案：A11.当管道内径从50mm变为25mm，其他条件不变时，沿程水头损失约增加A.2倍 B.4倍 C.8倍 D.16倍答案：D12.在智能节水系统APP界面设计中，为提高老年人易用性，首要遵循A.费茨定律 B.希克定律 C.色彩对比度标准 D.奥卡姆剃刀答案：C13.某田间土壤田间持水量为25%（体积），凋萎系数10%，则有效水贮量为A.10% B.15% C.25% D.35%答案：B14.采用ZigBee组网时，网络最大理论节点数为A.255 B.1024 C.65535 D.无限答案：C15.在变频器V/F控制模式下，低频转矩不足时可优先A.提高载波频率 B.启用转矩提升 C.降低加速时间 D.切换为矢量控制答案：B16.在滴灌系统中，若灌水器流态指数x=0.5，则压力增加1倍，流量增加A.0% B.25% C.41% D.100%答案：C17.某项目采用4-20mA传感器，采样电阻250Ω，则最大采样电压为A.1V B.3V C.5V D.10V答案：C18.在管道施工中，热熔对接PE管时，冷却阶段拆除夹具会导致A.熔接强度降低 B.内翻边增大 C.外卷边消失 D.管径缩小答案：A19.在智能水表中，超声波测量段长度L=100mm，声速c=1500m/s，顺逆流时间差Δt=20ns，则流量约为A.0.15m³/h B.0.75m³/h C.1.5m³/h D.3m³/h答案：B20.在系统调试阶段，发现压力表指针抖动，最可能原因是A.表弯堵塞 B.泵汽蚀 C.表阀未开 D.管道气囊答案：D21.在边缘计算网关设计中，为降低功耗，MCU进入STOP模式前需A.关闭所有中断 B.配置唤醒源 C.提高主频 D.打开看门狗答案：B22.某项目采用NB-IoT通信，每天上报一次200Byte数据，则年流量约为A.73KB B.730KB C.7.3MB D.73MB答案：C23.在自动反冲洗过滤器中，压差达到0.05MPa仍未动作，应优先检查A.电磁阀线圈 B.差压开关设定值 C.过滤精度 D.进出水方向答案：B24.在系统验收时，测定灌溉水利用系数需同时测量A.毛管流量与喷头流量 B.田间入水量与水源出水量 C.土壤含水率与降雨量 D.蒸发量与渗漏量答案：B25.在PLC程序中，若使用FOR循环指令，循环变量超出上限会导致A.停机故障 B.循环一次 C.不执行循环体 D.死循环答案：C26.在太阳能板倾角优化中，固定安装最佳倾角一般取A.当地纬度-15° B.当地纬度 C.当地纬度+15° D.90°答案：B27.在智能施肥机中，EC传感器校准液常用A.1413μS/cm B.2764μS/cm C.5000μS/cm D.12.88mS/cm答案：A28.在管道支墩设计中，水平弯头受力与A.流速平方成正比 B.管径平方成正比 C.弯角成正比 D.壁厚成反比答案：A29.在系统接地设计中，保护接地电阻一般要求A.≤1Ω B.≤4Ω C.≤10Ω D.≤30Ω答案：B30.在节水灌溉制度中，作物系数Kc主要与A.土壤质地 B.作物生育阶段 C.喷头类型 D.水源含沙量答案：B二、多项选择题（每题2分，共20分，每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）31.下列措施可有效降低智能节水系统能耗A.采用高效水泵 B.增加管网管径 C.提高喷头压力 D.启用变频恒压 E.夜间灌溉答案：A、B、D、E32.在LoRa网络规划中，需重点考虑A.扩频因子 B.信道带宽 C.节点密度 D.天线增益 E.土壤有机质答案：A、B、C、D33.关于滴灌堵塞，下列说法正确的是A.生物堵塞可通过加氯处理缓解 B.化学堵塞常用酸洗 C.物理堵塞与滤网精度无关 D.负压吸泥可造成灌水器堵塞 E.高钙水质易形成化学堵塞答案：A、B、D、E34.在PLC与云平台对接时，常用中间件包括A.Node-RED B.Kafka C.MySQL D.MQTTBroker E.HDFS答案：A、B、D35.在系统防雷设计中，应A.电源侧安装SPD B.信号侧安装SPD C.接地线颜色采用黄绿双色 D.接地极与电气接地共用 E.避雷针覆盖泵房答案：A、B、C、E36.在智能水表检定中，影响测量误差的因素有A.水温 B.水质含气 C.安装直管段长度 D.表前阀门开度 E.电池电压答案：A、B、C、D37.在边缘AI推理中，可采用A.TensorFlowLite B.ONNXRuntime C.PyTorch D.OpenVINO E.Hadoop答案：A、B、D38.在管道水锤防护中，常用措施包括A.安装缓闭止回阀 B.设置空气罐 C.增加流速 D.采用多功能阀 E.缩短管道长度答案：A、B、D39.在智能施肥机中，pH传感器维护需A.定期清洗玻璃泡 B.长期干放 C.用饱和KCl保存 D.避免蛋白质附着 E.用砂纸打磨答案：A、C、D40.在系统运维中，发现流量骤降，可能原因A.过滤器堵塞 B.泵叶轮磨损 C.主管破裂 D.电磁阀未全开 E.土壤含水率升高答案：A、B、C、D三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）41.在智能节水系统中，土壤张力计适合监测砂土水分。答案：√42.采用更大功率的太阳能板一定可以提高系统可靠性。答案：×43.在滴灌系统中，压力补偿式灌水器可在一定范围内保持流量恒定。答案：√44.NB-IoT通信比LoRa具有更高的实时性。答案：×45.在PLC程序中，模拟量模块分辨率越高，测量精度一定越高。答案：×46.在PE管道热熔对接中，环境温度低于5℃时应延长加热时间。答案：√47.在系统设计中，喷头间距越大，灌溉均匀度越高。答案：×48.在边缘计算网关中，采用FreeRTOS可以降低系统功耗。答案：√49.在智能水表中，超声波换能器结垢会导致测量值偏高。答案：×50.在施肥机中，EC值越高，表示溶液浓度越高。答案：√四、填空题（每空1分，共20分）51.在智能节水系统中，常用________传感器测量土壤体积含水率，其原理基于________法。答案：TDR；介电常数52.在变频器PID恒压控制中，若系统震荡剧烈，应优先________比例增益，________积分时间。答案：减小；增大53.在LoRa通信中，若带宽125kHz，扩频因子SF=9，则理论数据速率约为________bps。答案：1750054.在滴灌工程中，若毛管允许水头差Δh=0.1MPa，灌水器额定压力0.15MPa，则支管入口最大压力为________MPa。答案：0.2555.在PLC中，若模拟量输入0-10V对应数字量0-32767，则2V对应数字量________。答案：655356.在太阳能供电系统中，蓄电池容量100Ah，负载功率20W，系统电压12V，则理论续航时间________h。答案：6057.在管道沿程水头损失计算中，达西-魏斯巴赫公式为hf=λ·________·________/D·v²/2g。答案：L；L58.在智能施肥机中，若母液桶标注N-P-K=20-20-20，则每1000L母液含K元素________kg。答案：20059.在边缘AI模型量化中，将32位浮点转为8位整型，模型大小缩小为原来的________。答案：1/460.在系统接地设计中，采用TN-S系统，PE线与N线________共用。答案：不得五、简答题（每题6分，共30分）61.简述智能节水系统中“ET₀-Kc-土壤水分修正”三段式灌溉决策流程。答案：第一步，通过气象站获取参考作物蒸散量ET₀；第二步，根据作物生育期确定作物系数Kc，计算作物需水量ETc=ET₀×Kc；第三步，利用土壤水分传感器实时监测根层储水量，当预测根系吸水速率小于ETc且土壤有效水低于管理下限时触发灌溉，灌水量按ETc与土壤水分赤字差值确定，实现按需节水。62.说明LoRaWANClassA模式下终端功耗低的原因。答案：ClassA终端仅在发送后开启两个短暂接收窗口，其余时间处于深度睡眠；发送采用随机信道与扩频技术，减少重传；接收窗口固定短时长，无持续监听；协议栈裁剪掉持续下行需求，大幅降低平均电流，延长电池寿命。63.列举三种智能节水系统常用传感器故障自诊断方法并给出原理。答案：①阈值法：设定合理上下限，超范围即报警；②趋势法：利用滑动平均与斜率检测突变，识别漂移；③冗余法：双传感器差值超阈值判定故障；④频域法：对压力信号做FFT，识别水锤频谱异常；⑤AI模型：训练LSTM预测下一时刻值，残差过大即故障。64.简述PE管道热熔对接工艺关键参数及控制要点。答案：关键参数：加热板温度210±10℃；加热时间按壁厚×10s计算；切换时间≤8s；冷却时间≥壁厚×1min。控制要点：铣削后检查端面平行度；加热阶段保持0.01MPa压力防止氧化；切换阶段快速无冲击；冷却阶段保持规定压力，避免外力移动；环境温度低于5℃需延长加热与冷却时间50%。65.说明在智能施肥机中如何通过EC-pH双闭环实现精准配肥。答案：以目标EC为外环，实时检测混合液EC，偏差经PID输出母液泵速；以目标pH为内环，检测混合液pH，偏差经PID输出酸碱泵速；两环串级，EC环输出限幅作为pH环前馈，避免酸碱过量；同时采用温度补偿模型修正EC值，实现±0.1mS/cm与±0.1pH高精度控制。六、计算题（每题10分，共30分）66.某智能节水系统采用离心泵，额定流量Q=25m³/h，扬程H=45m，效率η=78%，现需变频运行至Q₁=15m³/h，管路特性曲线H=20+0.02Q²（Q单位m³/h）。求：（1）变频后工作点扬程；（2）变频后泵效率按相似抛物线估算为70%，计算轴功率；（3）若每天运行6h，电价0.6元/kWh，年省电费多少？答案：（1）将Q₁=15代入管路曲线得H₁=20+0.02×15²=24.5m；（2）P₁=ρgQ₁H₁/η₁=1000×9.81×15/3600×24.5/0.7≈1.44kW；（3）原工况P=1000×9.81×25/3600×45/0.78≈3.93kW，年省电能(3.93-1.44)×6×365≈5440kWh，年省电费5440×0.6≈3264元。67.某圆形喷头射程R=12m，喷灌强度ρ=8mm/h，布置间距S₁=18m，支管间距S₂=15m，求：（1）单喷头控制面积；（2）平均喷灌强度；（3）若作物需水4mm，要求灌溉时间？答案：（1）A=S₁×S₂=270m²；（2）ρ_avg=ρ×πR²/A=8×π×12²/270≈13.4mm/h；（3）t=4/13.4≈0.3h≈18min。68.某支管长L=120m，内径D=50mm，沿程阻力系数λ=0.02，局部阻力当量长度Le=10m，流量Q=7.2m³/h，求：（1）流速；（2）总水头损失；（3）若采用同流量下D=63mm管，水头损失降低百分比？答案：（1）v=Q/A=7.2/3600/(π×0.05²/4)≈1.02m/s；（2）hf=λ·(L+Le)/D·v²/2g=0.02×130/0.05×1.02²/19.62≈2.74m；（3）D₂=63mm，v₂=7.2/3600/(π×0.063²/4)≈0.64m/s，hf₂=0.02×130/0.063×0.64²/19.62≈0.86m，降低(2.74-0.86)/2.74≈68.6%。七、综合设计题（共40分）69.某高校实训基地拟建设一套基于太阳能供电的智能节水系统，面积5hm²，种植番茄，行距1.5m，株距0.4m，土壤为壤土，田间持水量25%，凋萎系数12%，计划湿润层深度30cm，系统要求：（1）支持LoRaWAN无线组网，电池续航≥3年；（2）实现ET₀-Kc-土壤水分三段式决策；（3）具备边缘AI病虫害预警功能；（4）支持远程OTA升级；（5）灌溉均匀度≥90%，灌溉水利用系数≥0.9。请完成：1.系统总体架构图与设备选型清单（10分）；2.土壤水分传感器布设方案与采样频率计算（5分）；3.太阳能供电容量计算与蓄电池选型（5分）；4.LoRaWAN网络规划：网关数量、位置、链路预算（5分）；5.边缘AI模型选择与部署流程（5分）；6.灌溉制度计算：最大净灌水定额、灌水周期、一次灌水延续时间（5分）；7.系统安全策略：通信加密、设备认证、OTA签名（5分）；8.经济分析：初投资、年运行费、投资回收期（4分）。答案：1.架构：感知层（电容式土壤水分、气象站、压力、流量、图像）、传输层（LoRaWAN+NB-IoT备