2025年(工业互联网技术)工业互联网基础试题及答案

2025年(工业互联网技术)工业互联网基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在工业互联网体系架构中，负责把OT网络与IT网络进行协议转换与数据预处理的核心设备是A.工业防火墙 B.工业网关 C.边缘控制器 D.工业PON答案：B解析：工业网关具备多协议解析、数据缓存、本地计算等功能，是OT与IT的“翻译官”。防火墙侧重安全，PON是光接入技术，边缘控制器侧重实时控制而非协议转换。2.下列哪一项最能体现TSN（时间敏感网络）相较于传统以太网的本质提升A.带宽提升到10Gb/s B.支持IPv6地址即插即用 C.确定性时延与抖动控制 D.支持PoE++供电答案：C解析：TSN通过时间同步、流量整形、冗余路径等机制，把以太网变成“确定性网络”，满足运动控制等亚毫秒级场景。3.OPCUAPub/SuboverMQTT传输时，Broker收到一条消息后发现主题格式为“ua/{ns=2;s=MotorTemp}”，其中“ns=2”指A.命名空间索引 B.安全策略编号 C.MQTTQoS等级 D.数据类型编码答案：A解析：OPCUA命名空间用于区分不同信息模型，ns=2表示索引为2的命名空间，避免标识符冲突。4.工业现场使用ModbusTCP读取保持寄存器，功能码正确的是A.0x01 B.0x02 C.0x03 D.0x04答案：C解析：0x03为“ReadHoldingRegisters”，0x01读线圈，0x02读离散量输入，0x04读输入寄存器。5.在IEC617843中，对安全现场总线定义的最高SIL等级为A.SIL1 B.SIL2 C.SIL3 D.SIL4答案：C解析：工业以太网SafetyProfile最高可达SIL3，SIL4需专用硬件冗余或不同原理的复合系统。6.边缘侧AI推理框架OpenVINO的模型中间表示简称A.ONNX B.IR C.PB D.TFLite答案：B解析：OpenVINO将模型转为IntermediateRepresentation（.xml+.bin），再由推理引擎加载。7.数字孪生“闭环”五大要素不包含A.物理实体 B.虚拟镜像 C.连接 D.区块链答案：D解析：经典闭环为“物理—虚拟—连接—数据—服务”，区块链是可选增强，非原生要素。8.工业APP开发遵循的“微服务+容器”模式中，负责服务注册与发现的组件通常是A.etcd B.MySQL C.Kafka D.Hadoop答案：A解析：etcd是CoreOS推出的高可用键值系统，Kubernetes用它做服务发现与配置共享。9.下列关于5GuRLLC参数描述正确的是A.空口时延1ms，可靠性99.9% B.空口时延10ms，可靠性99.99% C.空口时延1ms，可靠性99.999% D.空口时延0.1ms，可靠性99%答案：C解析：3GPPR16定义uRLLC目标为1ms空口时延、99.999%可靠性，用于运动控制安全链。10.在工业互联网安全监测平台中，对OT流量进行“深度包检测”发现异常，最可能触发A.白名单告警 B.黑名单告警 C.灰名单告警 D.蜜罐告警答案：A解析：OT协议固定、流量规律强，平台通常基于白名单模型，偏离即告警。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列哪些属于工业边缘计算节点必备“三防”特性A.防盐雾 B.防霉菌 C.防粉尘 D.防强电磁场答案：A、B、C解析：工业现场盐雾、霉菌、粉尘常见，强电磁场更多靠屏蔽与接地，非“三防”传统定义。12.关于MQTT3.1.1协议，以下说法正确的是A.支持遗嘱消息 B.主题名区分大小写 C.QoS2保证“仅一次”到达 D.默认端口1883答案：A、B、C、D解析：四项均为MQTT3.1.1规范原文，需熟记。13.工业AI视觉质检系统常用的“数据增强”手段包括A.随机旋转 B.色彩抖动 C.随机裁剪 D.生成对抗网络扩样答案：A、B、C、D解析：工业场景样本稀缺，四类方法均可提升模型鲁棒性。14.下列哪些技术可有效降低工业WiFi6网络同频干扰A.BSSColoring B.TWT C.OFDMA D.1024QAM答案：A、C解析：BSSColoring通过“颜色”区分邻频小区，OFDMA把信道再细分，减少碰撞。TWT省电，1024QAM提升速率，与干扰无关。15.在工业区块链溯源链中，属于“链上”存储的典型数据有A.原料批次哈希 B.生产工艺参数明文 C.质量检验报告哈希 D.设备维修视频原文件答案：A、C解析：链上存哈希防篡改，明文与视频体积大，通常放链下IPFS，链上再存CID。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.PROFINETIRT使用UDP/IP封装，因此可与办公网直接路由互通。答案：×解析：IRT绕过TCP/IP栈，采用专用硬件ASIC时间片，二层即完成交换，无法直接路由。17.在NodeRED中，function节点可用JavaScript对msg.payload进行任意结构变换。答案：√解析：function节点提供完整V8引擎环境，可写JS脚本。18.工业数据湖只能使用HDFS作为底层存储，否则无法实现“湖仓一体”。答案：×解析：数据湖支持对象存储、HDFS、私有云多种后端，“湖仓一体”核心在元数据层而非单一存储。19.时间序列数据库InfluxDB的RetentionPolicy可以自动降采样（Downsampling）。答案：√解析：通过CONTINUOUSQUERY实现自动降采样，节省存储。20.在IEC62443中，SLT代表“安全等级—目标”，用于描述系统级整体要求。答案：√解析：SLT为TargetSecurityLevel，是6244333的核心概念。21.“边缘云”协同场景下，Kubernetes的KubeEdge通过DeviceCRD把工业设备抽象成K8s资源。答案：√解析：DeviceCRD允许用户以yaml方式管理传感器、PLC等设备。22.工业AR眼镜采用SLAM技术主要是为了在室外GPS信号弱时进行高精度定位。答案：×解析：工业场景多在室内，GPS本就不可用，SLAM用于空间建图与追踪，与GPS无关。23.在工业防火墙策略中，基于“白名单+深层防御”原则，默认应关闭所有端口再按需开放。答案：√解析：白名单是OT安全最佳实践，先阻断再授权。24.工业数字孪生模型精度越高，则实时性一定越好。答案：×解析：高精度意味着网格细、计算量大，反而可能降低实时性，需要折中。25.5G网络切片管理功能由NSSF网元完成，其全称是NetworkSliceSelectionFunction。答案：√解析：NSSF为3GPP定义的标准网元，负责切片选择。四、填空题（每空2分，共20分）26.OPCUA安全架构中，非对称加密算法默认推荐________，密钥长度至少________位。答案：RSA，2048解析：OPCUA规范Part6要求RSA最小2048位，后续版本支持ECC。27.ModbusTCP协议中，事务标识符（TransactionIdentifier）字段长度为________字节，用于________。答案：2，匹配请求与响应解析：事务标识符由客户端生成，服务器原样返回，实现异步匹配。28.在TSN802.1Qbv中，把时间轴划分为多个________，每个________内部再划分优先级队列。答案：时间片（TimeSlot），门控列表（GateControlList）解析：Qbv通过时间门控实现确定性发送。29.工业边缘容器引擎Docker的________驱动支持将宿主机的/dev、/sys等直接映射到容器，实现________访问。答案：privileged，硬件解析：特权模式可绕过Namespace隔离，方便调用GPU、CAN口。30.工业AI训练时，若正负样本比例达1:99，可采用________采样或________损失函数缓解失衡。答案：SMOTE，FocalLoss解析：SMOTE过采样少数类，FocalLoss降低易分样本权重。31.在IEC611313标准中，ST语言的全称是________，其语法类似于________。答案：StructuredText，Pascal解析：ST采用高级语句，适合复杂算法。32.工业区块链采用________共识可以在许可网络中实现秒级确认，并降低________消耗。答案：Raft，能源解析：Raft为BFT类共识，无需PoW算力。33.5G核心网中，________接口负责会话管理，其协议基于________。答案：Nsmf，HTTP/2解析：SMF提供会话管理，3GPP采用RESTfulHTTP/2。34.工业数据清洗时，对于明显超出物理量程的“野值”，通常使用________准则进行剔除。答案：3σ（拉依达）解析：3σ准则假设正态分布，概率99.7%内为正常。35.在边缘计算参考架构3.0中，________层负责实时控制，________层负责非实时分析。答案：实时计算，近场计算解析：实时计算<10ms，近场计算10ms~100ms。五、简答题（每题8分，共24分）36.简述工业现场采用“MQTT+Sparkplug”而非原生MQTT的三大原因，并给出Sparkplug主题命名规范示例。答案：1.状态感知：Sparkplug强制定义NBIRTH/NDEATH/DBIRTH/DDEATH，实现设备上下线感知；原生MQTT无标准。2.数据自描述：Payload采用Protobuf编码，自带Schema，解析无需额外文档；原生MQTT随意定义，兼容性差。3.会话状态持久：Sparkplug要求Broker缓存LastWill，确保订阅方随时获得最新全量数据；原生MQTT仅缓存遗嘱。示例主题：spBv1.0/Group1/NBIRTH/Node1/Device1解析：spBv1.0为版本，Group1为产线分组，NBIRTH表示节点上线，Node1/Device1为层级标识。37.说明工业防火墙“白名单+工业协议深度解析”双引擎的工作流程，并以ProfinetDCP为例给出检测要点。答案：流程：1.流量镜像→2.协议识别→3.白名单匹配→4.深度解析→5.异常告警/阻断ProfinetDCP检测要点：识别EtherType0x8892及DCP头0xFEFE；检查ServiceID只允许Identify、Set、Get；禁止未公开的FactoryReset；校验StationName长度≤240字节且符合DNS子集；检测Set请求中IP参数是否越出管理员预定义网段；发现DCPHello频率>10Hz时触发疑似扫描告警。解析：白名单引擎先过滤未知EtherType，深度引擎再细粒度审计，防止非法组态篡改。38.给出工业边缘侧“容器化AI推理”冷启动时延优化四项措施，并量化说明收益。答案：1.预启动池：保持warm容器，推理请求到达即调度，冷启动从2s降至50ms。2.精简镜像：采用distroless基础镜像，去除包管理器，镜像体积由850MB减至110MB，拉取时间缩短80%。3.设备插件预挂载：GPU/CAN驱动以DaemonSet预加载，避免容器内insmod，节省300ms。4.模型编译缓存：OpenVINO将IR编译为.blob存入hostPath，二次启动跳过编译，减少1.2s。综合可将端到端冷启动由3.5s降至400ms，满足工业视觉<500ms需求。解析：边缘硬件资源有限，冷启动是容器化最大痛点，四项措施分别从调度、存储、驱动、计算四阶段切入。六、综合应用题（共31分）39.某汽车零部件厂计划建设“5G+TSN”融合网络，实现机器人激光焊接工位到MES的端到端<10ms确定性。请完成：(1)给出网络拓扑图文字描述（3分）(2)设计端到端数据流路径，并标注每段时延预算（6分）(3)列出三种同步机制并比较精度（6分）(4)若焊接机器人突发丢包>0.1%，给出故障定位四步法（8分）(5)计算：假设TSN周期为1ms，每周期传输480B数据，求所需最小带宽（8分）答案：(1)拓扑：5GgNB←光纤→MEC（UPF+TSN转换网关）←1000BASET1TSN交换机←机器人TSN端站；MES服务器部署在MEC内，通过内部vSwitch与UPF互通，形成“一跳”路径。(2)数据流与预算：机器人PLC→(200μs，TSN端站排队)→TSN交换机→(300μs，StoreFor