2025年工业互联网技术(工业互联网平台应用与工业互联网技术)试卷及答案

2025年工业互联网技术(工业互联网平台应用与工业互联网技术)试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在工业互联网平台中，实现设备接入与协议转换的核心组件是A.数据中台  B.边缘网关  C.微服务框架  D.时序数据库答案：B解析：边缘网关负责南向对接多品牌PLC/CNC，完成Modbus、OPCUA、EtherNet/IP等协议解析与北向MQTT/HTTPS加密上云，是设备接入的第一道关口。2.工业APP若需满足“一次开发、多厂部署”，应优先遵循下列哪项规范A.IEC61784  B.GB/T22239  C.AIIAPPASM  D.ISO27001答案：C解析：AII（中国工业互联网产业联盟）发布的《工业APP可移植性要求与测试方法》简称APPASM，定义了容器镜像、配置模板、数据映射等6大可移植指标，保证APP在不同平台间零修改迁移。3.某离散车间欲通过数字孪生降低调机废品率，其孪生体与物理体之间的数据延迟应控制在A.≤100ms  B.≤1s  C.≤10s  D.≤1min答案：A解析：调机过程依赖实时力位移曲线闭环迭代，延迟>100ms将导致虚拟校验结果与真实工况失配，失去孪生意义。4.在IIoT标识解析体系中，Handle协议与OID协议最显著的区别是A.是否支持递归解析  B.是否支持异构编码  C.是否支持离线缓存  D.是否支持权限分级答案：A解析：Handle内置“递归解析”机制，当本地Handle服务无法解析时，可自动向上级根服务查询；OID需预先配置解析路径，不支持递归。5.下列哪类数据最适合作为工业AI异常检测的“负样本”A.设备停机日志  B.工艺变更单  C.历史质量追溯报告  D.现场高清巡检视频答案：C解析：质量追溯报告记录了缺陷品对应的工况参数，天然标注了异常边界，可直接作为负样本，避免人工再标注。6.当边缘侧使用TSN（时间敏感网络）时，保证“确定性”的关键机制是A.帧抢占+门控列表  B.QoS优先级队列  C.带宽预留  D.冗余路径答案：A解析：IEEE802.1Qbv门控列表为每个时隙开关“门”，802.1Qbu帧抢占可中断低优先级巨帧，二者结合确保高优先级帧在微秒级窗口内发送。7.在工业大数据治理中，对“多源异构时序数据”进行主键对齐时，最合理的统一标识是A.设备IP  B.时间戳+设备ID  C.订单号  D.采样频率答案：B解析：工业场景下IP会随网络调整变化，订单号粒度太粗；时间戳+设备ID可唯一确定任意传感器在任意时刻的采样点，实现跨系统对齐。8.某平台采用“云边端”架构，若边缘节点欲在断网情况下继续执行AI推理，其模型下发格式应优先选择A.PB文件  B.ONNX  C.SavedModel  D.PT文件答案：B解析：ONNX（OpenNeuralNetworkExchange）与TensorRT、OpenVINO、ACL等边缘推理引擎均有官方转换器，可脱离云端框架独立运行。9.在工业微服务划分时，下列哪项原则最符合“高内聚、低耦合”A.按设备品牌划分  B.按工艺流程划分  C.按数据类型划分  D.按部门职能划分答案：B解析：流程级微服务把“加热→轧制→层冷”封装成独立服务，内部数据流高度相关，对外仅暴露“入口厚度、出口厚度”两个参数，耦合度最低。10.当使用5GuRLLC实现远程PLC控制时，空口时延理论下限为A.0.1ms  B.1ms  C.10ms  D.100ms答案：B解析：3GPPR16规定uRLLC空口单向时延1ms，可靠性99.999%，可满足PLC等毫秒级闭环控制。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.下列哪些技术组合可有效解决“工业现场高频采样数据上云带宽不足”A.边缘预处理+滑动窗口压缩  B.5G毫米波+MassiveMIMO  C.自适应采样+变化率上传  D.时序数据库+列式存储  E.区块链+IPFS答案：A、C解析：边缘侧先做FFT、包络检波等预处理，再按“变化率>阈值才上传”策略，可将流量压缩至原始5%以下；B仅增加带宽，未解决根本；D、E与带宽无关。12.关于工业数字孪生成熟度等级（GB/T40648），下列描述正确的是A.一级“以虚仿实”要求几何模型精度≥0.5mm  B.二级“以虚控实”需实现闭环反馈  C.三级“以虚预实”支持工艺参数自优化  D.四级“虚实共生”具备AI自演进能力  E.五级“虚实互生”允许孪生体反向设计物理体答案：B、C、D解析：一级仅要求可视化，无精度指标；五级官方标准尚未定义，属于概念外延。13.在工业AI模型上线流程中，属于“MLOps持续交付”范畴的有A.数据漂移监控  B.特征仓库版本管理  C.蓝绿部署  D.设备FMEA分析  E.可解释性报告自动生成答案：A、B、C、E解析：FMEA属于可靠性工程，与MLOps无关；其余四项均为MLOps核心实践。14.下列哪些协议可同时实现“现场级安全加密”与“实时性”A.OPCUAoverTSN  B.MQTToverTLS1.3  C.EtherCATSafetyoverEtherCAT  D.ModbusTCP+IPSec  E.HTTPS+JSONWebToken答案：A、C解析：OPCUA内置AES256签名与TSN调度；SafetyoverEtherCAT采用黑色通道机制，满足IEC61508SIL3，且周期<1ms。B、D、E均因握手或封装开销导致延迟>10ms。15.在工业互联网平台评估指标（AIIIIPI3.0）中，属于“平台服务”一级指标下的二级指标有A.工业模型库丰富度  B.多语言SDK支持度  C.边缘框架开源率  D.开发者社区活跃度  E.数据主权保障度答案：A、B、D解析：C属于“边缘能力”指标；E属于“安全可信”指标。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.工业PON采用TDMA机制，因此无法承载TSN。答案：×解析：ITUTG.9804.1已定义PONTSN融合架构，通过AllocID映射实现时隙预留，可支持确定性转发。17.在工业场景中，Kafka相比MQTT更适合低功耗传感器上行数据。答案：×解析：Kafka基于TCP长连接，Keepalive功耗高；MQTT支持QoS0“发后不管”+TLS会话复用，更适合电池供电场景。18.工业防火墙基于“白名单+深度包解析”即可完全阻断零日攻击。答案：×解析：零日攻击利用未知漏洞，白名单无法识别；需结合行为分析、蜜罐、虚拟补丁等多层防护。19.采用“联邦学习”可在不共享原始数据的前提下，实现跨工厂AI模型协同训练。答案：√解析：联邦学习仅交换梯度或模型参数，原始数据留在本地，符合《数据出境安全评估办法》要求。20.在工业数字孪生中，若物理体与孪生体采用不同坐标系，则必须借助ROS/tf进行坐标变换。答案：√解析：ROS/tf提供统一时间戳下的坐标树，可实时广播任意连杆变换，确保虚实对齐。21.OPCUAPubSuboverUDPmulticast可实现毫秒级一对多通信，无需Broker。答案：√解析：PubSub采用UDP多播+UADP编码，去除Broker中转，端到端延迟<2ms，适用于闭环控制。22.工业AI模型蒸馏后，其推理精度必然下降，因此不可用于质量检测。答案：×解析：若采用“特征级蒸馏+数据增强”，精度损失可<0.3%，在缺陷检测容忍范围内。23.5G网络切片在核心网侧采用NFV技术，在无线侧采用RB资源预留。答案：√解析：核心网通过NFV编排VNF实现切片；无线侧利用RRC信令为uRLLC切片预留RB资源块，保障时延。24.时序数据库InfluxDB的TAG字段适合存储高频浮点采样值。答案：×解析：TAG用于索引，存储字符串且常驻内存；浮点采样值应写入FIELD，避免内存爆炸。25.工业APP若通过中国信通院“可信云”评估，则自动满足等保2.0三级要求。答案：×解析：可信云侧重弹性、可用性；等保2.0三级额外要求安全区域边界、计算环境、管理中心等32项控制点，需单独测评。四、填空题（每空2分，共20分）26.在工业边缘计算参考架构中，________层负责把现场总线数据转换为MQTT消息，并执行本地缓存。答案：边缘网关解析：边缘网关南向接总线，北向接云，兼具协议转换、缓存、断点续传功能。27.工业AI训练阶段采用________算法，可在样本极度不均衡时，通过少数类合成新样本。答案：SMOTE（SyntheticMinorityOversamplingTechnique）解析：SMOTE在特征空间插值生成少数类，避免随机过拟合。28.在TSN网络中，________子协议负责全局时钟同步，精度可达<100ns。答案：IEEE802.1AS2020解析：802.1AS基于1588v2，针对桥接网络优化，支持多域冗余。29.工业PaaS若支持“多租户”，必须在底层容器平台启用________隔离，防止CPU缓存侧信道攻击。答案：KataContainers或gVisor解析：Kata通过轻量VM实现内核级隔离；gVisor采用用户态Sentry，二者均可抵御Sidechannel。30.在工业大数据治理标准GB/T386732020中，数据资产目录应至少包含“名称、定义、________、安全等级”四要素。答案：来源系统解析：来源系统用于追溯数据血缘，是后续质量稽核的关键字段。31.工业现场若采用“5G+PLC”无线控制，需给PLC侧配置________接口，实现5G模组与PLC背板总线互通。答案：工业以太网或TSN端口解析：主流PLC如S71500提供TSN以太网口，可直接连接5G工业CPE。32.工业微服务熔断组件Hystrix的核心参数________表示触发熔断的失败率阈值，默认50%。答案：circuitBreaker.errorThresholdPercentage解析：当失败率超过该阈值且请求数≥requestVolumeThreshold，熔断器进入Open状态。33.在工业标识解析体系中，________编码由VAA（VendoredApplicationAddress）段和ID段组成，总长度不超过128位。答案：Handle解析：Handle结构为“VAA/ID”，VAA由DONA分配，支持128位命名空间。34.工业AI模型上线前，需通过________测试，验证其在极端工况（如高温、强磁）下的推理稳定性。答案：环境鲁棒性解析：将边缘设备放入温箱、电磁兼容暗室，模拟20℃~70℃、4kV浪涌，观察模型输出漂移。35.在工业区块链溯源场景中，采用________共识算法可在保留部分去中心化同时，将TPS提升至2000以上。答案：PBFT（PracticalByzantineFaultTolerance）或Raft解析：PBFT在联盟链中去掉PoW，延迟<1s，满足工业高吞吐需求。五、简答题（每题10分，共30分）36.简述工业边缘智能网关在“云边协同”框架下的三大核心功能，并给出每类功能的关键技术指标。答案与解析：（1）协议转换：南向支持ModbusTCP/RTU、OPCUA、EtherNet/IP、CANopen等≥20种工业协议，北向统一MQTT/HTTPS，协议栈转发延迟≤5ms；（2）边缘计算：运行容器化AI推理，支持TensorRT加速，INT8量化后Yolov5s推理时延≤30ms，CPU占用≤40%；（3）断网续传：本地缓存容量≥32GB，采用SQLite+WAL模式，网络恢复后按“时间戳+优先级”双队列回传，丢包率0%，续传带宽自适应云端流控。37.说明工业数字孪生中“模型数据服务”三元驱动架构，并解释如何通过DevOps实现孪生体持续演进。答案与解析：（1）模型层：包含CAD几何、CAE物理、CFD流体、系统动力学四类模型，采用Modelica/Simscape统一建模，版本由GitLFS管理；（2）数据层：时序数据写入InfluxDB，几何纹理存入MinIO，二者通过“订单设备ID”关联；（3）服务层：微服务封装为“孪生服务网格”，提供RESTful/GraphQL接口；DevOps流程：①Git提交触发CI，自动执行单元测试、模型intheloop测试；②CD阶段采用“蓝绿+灰度”双策略，先在小比例边缘节点滚动更新；③线上通过Prometheus采集孪生精度指标（如位置误差>1mm触发回滚）；④每周一次A/B测试，将优胜模型参数合并入主分支，实现持续演进。38.列举工业AI模型在上线后产生“数据漂移”的三个典型原因，并给出对应的MLOps监测手段。答案与解析：（1）传感器老化：灵敏度下降导致均值偏移；监测手段：计算7天滑动窗口的PSI（PopulationStabilityIndex），PSI>0.2触发告警；（2）工艺变更：新牌号材料使特征分布变化；监测手段：将“材料批次”作为特征加入模型，通过SHAP值监控该特征贡献度突变；（3）季节温湿度变化：夏季高温使红外测温基准漂移；监测手段：边缘侧采集温湿度作为外部变量，用因果推断（DoWhy）计算其与预测值的因果效应，当因果强度>0.5且持续12h，自动触发模型重训练。六、综合应用题（共25分）39.某汽车焊接车间计划部署“5G+工业互联网”质量预测系统，现场有200台KUKA机器人，每台搭载激光焊缝传感器（采样频率4kHz，单点数据32bit），原有PLC通过EtherCAT环网控制。请回答：（1）计算单台机器人上行原始数据带宽，并评估5G小区上行容量是否满足（假设小区上行峰值速率350Mbps，需预留30%控制信令）。（5分）（2）给出边缘侧数据预处理方案，使上云流量压缩至原始5%以下，同时保证缺陷特征不丢失。（5