2025工业互联网技术考试及答案

2025工业互联网技术考试及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在TSN（TimeSensitiveNetworking）协议族中，用于实现确定性排队延迟的协议是A.IEEE802.1QbvB.IEEE802.1CBC.IEEE802.1QccD.IEEE802.1AS答案：A解析：IEEE802.1Qbv定义了时间感知整形器（TAS），通过门控列表控制队列的发送窗口，实现微秒级确定性延迟。2.OPCUAPubSub在UDP上传输时默认使用的端口号为A.4840B.4843C.1883D.8883答案：B解析：OPCUA规范规定，PubSubUDP使用4843端口，而4840用于客户端/服务器TCP通信。3.在IEC61499功能块网络中，事件输出与数据输出之间的“保持”语义由下列哪项保证A.WITH约束B.ECC状态机C.事件队列D.资源调度器答案：A解析：WITH约束将数据与事件绑定，确保事件到达时数据已稳定，避免“先事件后数据”竞争。4.工业5GuRLLC场景下，空口时延低于1ms的关键技术是A.自包含子帧（Selfcontainedslot）B.256QAMC.载波聚合D.双连接答案：A解析：自包含子帧在单时隙内完成下行、上行及确认，消除传统帧的等待间隔，实现亚毫秒时延。5.在MQTT5.0中，用于携带自定义键值对“用户属性”的控制报文类型是A.CONNECTB.PUBLISHC.SUBSCRIBED.以上全部答案：D解析：MQTT5.0允许CONNECT、PUBLISH、SUBACK等报文携带UserProperties，实现端到端元数据透传。6.下列哪项不是数字孪生“三要素”之一A.实时数据B.机理模型C.可视化界面D.闭环优化答案：C解析：数字孪生核心三要素为实时数据、机理模型、闭环优化；可视化仅为呈现手段。7.在ModbusTCP中，事务标识符（TransactionIdentifier）长度为A.1byteB.2bytesC.4bytesD.8bytes答案：B解析：MBAP头前两个字节为TransactionID，用于匹配请求与响应。8.边缘计算参考架构3.0中，将“边缘控制器”定义为A.物理实体B.逻辑功能角色C.云侧微服务D.数据湖组件答案：B解析：边缘控制器是逻辑功能角色，可部署在网关、PLC或服务器，强调功能而非形态。9.在工业AI质检场景，若训练集缺陷样本占比仅0.3%，最合适的评价指标是A.AccuracyB.PrecisionC.RecallD.F1score答案：C解析：极度不平衡数据需优先保证缺陷被检出，Recall（召回率）最能反映漏检风险。10.下列关于PROFINETIRT的描述，正确的是A.基于UDP/IPB.使用专用ASIC实现时钟同步C.不支持TCP/IP并行传输D.带宽固定为100Mbps答案：B解析：IRT通过专用ERTEC芯片实现硬件时间戳，同步精度<1μs，同时保留标准以太网帧兼容TCP/IP。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.以下哪些技术可用于工业现场级“即插即用”设备发现A.LLDPB.mDNS/DNSSDC.DHCPOption61D.OPCUALDS答案：A、B、D解析：LLDP链路层发现、mDNS/DNSSD零配置、OPCUA本地发现服务器均支持无配置发现；DHCPOption61为客户端标识，无法主动发现。12.在IEC62443安全等级SL2要求中，必须实现A.账户唯一标识B.最小权限原则C.固件完整性校验D.物理防撬检测答案：A、B、C解析：SL2强调保护级安全，物理防撬为SL3及以上要求。13.工业边缘网关采用容器化部署的优势包括A.实现CPU指令集异构兼容B.支持微服务独立升级C.提供硬件看门狗D.隔离依赖库版本冲突答案：B、D解析：容器通过Namespace/Cgroups实现进程级隔离，解决依赖冲突；指令集异构需虚拟机或二进制翻译；看门狗为硬件特性。14.以下哪些算法可用于工业时序数据异常检测A.LSTMVAEB.IsolationForestC.DBSCAND.Prophet答案：A、B、C解析：LSTMVAE结合重构误差、IsolationForest基于孤立性、DBSCAN基于密度均可检测异常；Prophet为趋势预测模型，不直接输出异常标签。15.在5G网络切片管理面中，NSSF网元功能包括A.切片选择B.AMF发现C.UE鉴权D.切片鉴权答案：A、B解析：NSSF（NetworkSliceSelectionFunction）根据UE切片标识选择目标AMF；UE鉴权由AUSF/UDM完成，切片鉴权为NSSP策略。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.OPCUA的Alarm&Condition模型中，EnabledState为False时，Alarm仍可触发通知。答案：×解析：EnabledState=False时，Alarm被禁用，无法触发通知。17.TSN中IEEE802.1Qbu帧抢占技术可减少高优先级帧的排队时延。答案：√解析：Qbu允许高优先级帧中断低优先级帧发送，降低高优先级排队。18.在工业区块链中采用PoW共识可满足产线毫秒级实时性要求。答案：×解析：PoW出块时间以分钟计，无法满足毫秒级；需采用Raft、PBFT等BFT类共识。19.边缘侧KubeEdge通过DeviceCRD将Modbus寄存器映射为Kubernetes资源对象。答案：√解析：DeviceCRD可描述寄存器地址、数据类型，实现云原生统一抽象。20.在DDS中，使用TRANSIENT_LOCAL持久化策略可在发布者下线后仍保留样本。答案：√解析：TRANSIENT_LOCAL将样本保存在DataWriter缓存，新订阅者可获取历史数据。21.工业防火墙基于白名单规则时，默认拒绝所有未明确允许的流量。答案：√解析：白名单机制即“默认拒绝”，符合IEC62443最小权限原则。22.在MQTT3.1.1中，Will消息支持RETAIN标志。答案：√解析：CONNECT报文可设置WillRETAIN=1，使遗嘱消息被服务器保留。23.工业数字孪生必须使用Unity或Unreal引擎进行3D渲染。答案：×解析：孪生核心在于数据与模型闭环，渲染引擎仅为可选组件，可用WebGL、OpenGL等轻量方案。24.在PROFIBUSDP中，GSD文件采用XML格式描述从站能力。答案：×解析：GSD为ASCII文本，PROFIBUS使用GSD，PROFINET才使用XML的GSDML。25.时间敏感网络中的gPTP校时过程包含“最佳主时钟”选举。答案：√解析：gPTP基于BMCA（BestMasterClockAlgorithm）选举Grandmaster。四、填空题（每空2分，共20分）26.OPCUA安全策略“Basic256Sha256”使用的对称加密算法是________，密钥长度________位。答案：AES256CBC，256解析：Basic256Sha256采用AES256CBC加密，RSAOAEP密钥交换，SHA256签名。27.在IEC61850中，GOOSE报文的重传序列采用________算法，确保“越近越密”。答案：指数退避（ExponentialBackoff）解析：首次重传间隔T0，后续按T0、2T0、4T0…退避，兼顾可靠性与网络负载。28.工业边缘侧使用________协议可实现毫秒级分布式时钟同步，其同步报文称为________。答案：gPTP，Sync解析：IEEE802.1AS定义gPTP，Sync报文携带时间戳。29.在TensorRT加速工业视觉推理时，INT8量化需使用________校准算法，减少精度损失。答案：Entropy（或KL散度）解析：NVIDIA提供Entropy校准，最小化FP32与INT8分布差异。30.工业防火墙“深度包检测”针对S7comm协议时，需解析________字段，实现变量级访问控制。答案：ItemAddress（或DB号+偏移）解析：S7comm读/写请求含Item结构，描述DB块、偏移、长度，DPI据此过滤。31.在Kubernetes中，________控制器可确保边缘节点离线时Pod不被驱逐，保持“影子服务”。答案：UnitedDeployment（或KubeEdge的EdgeApplication）解析：KubeEdge扩展控制器支持边缘自治，节点离线时Pod继续运行。32.工业时序数据库InfluxDB的________引擎采用________压缩算法，实现秒级写入百万点。答案：TSM（TimeStructuredMergeTree），Snappy解析：TSM引擎结合Snappy压缩，优化写放大与磁盘占用。33.在5G专网中，________参数集（μ）取值为________时，子载波间隔为120kHz，适合工业小范围超高速。答案：numerology，5解析：3GPP定义μ=5对应120kHz，时隙0.125ms，降低空口时延。34.工业AI训练采用________精度混合训练，可在A100GPU上实现________倍加速。答案：TF32，68解析：TF32保持FP32动态范围，利用TensorCore，ResNet50实测68倍加速。35.在IEC611313扩展标准中，面向对象PLC的________方法支持多态，运行时绑定函数指针。答案：INTERFACE解析：INTERFACE定义抽象方法，实现类可运行时绑定，支持多态。五、简答题（每题8分，共24分）36.阐述工业TSN网络中“时间感知整形器（TAS）”与“帧抢占（FP）”协同工作的原理，并给出配置顺序。答案与解析：1)TAS通过门控列表（GCL）开关队列，实现微秒级确定性；2)帧抢占将长帧切分为SMD（StartofMACDelimiter）与剩余片段，高优先级可中断低优先级；3)协同流程：先启用TAS，为高优先级流量分配时隙；再在低优先级队列启用FP，允许被抢占；4)配置顺序：a)使用802.1Qcc集中式用户/网络配置（CUC/CNC）收集流需求；b)CNC计算GCL并下发到网桥；c)启用802.1Qbu帧抢占，配置低优先级队列的preemptable属性；d)通过802.1Qbr验证抢占延迟；5)效果：TAS提供确定性，FP降低高优先级突发延迟，两者互补，实现<100ns抖动。37.说明基于OPCUAPubSub实现“云边端”一体化数据流的关键步骤，并给出JSON编码示例。答案与解析：1)端侧：传感器节点集成OPCUAPubSubSDK，发布周期10ms；2)边缘：网关订阅UDP4843组播，运行InfluxDB插件，本地存储+转发；3)云端：MQTT桥接器将UAJSON消息转存Kafka，供AI训练；4)关键配置：a)PublisherId设为MAC地址，确保全局唯一；b)DataSetWriterId映射到传感器通道；c)使用UA二进制+JSON双编码，边缘用二进制省带宽，云端用JSON易解析；5)JSON示例：```json{"MessageId":"a1b2c3","PublisherId":"001B44113AB8","DataSetClassId":"ns=2;s=Temperature","Messages":[{"DataSetWriterId":1001,"Timestamp":"20250620T08:12:34.567Z","Payload":{"Temperature":45.6,"Unit":"°C"}}]}```6)安全：启用UADP安全密钥服务（SKS），AES256CTR加密，JSON消息同样封装签名。38.描述工业AI模型从训练到边缘推理的完整“剪枝量化编译”流水线，并给出PyTorch代码片段。答案与解析：1)剪枝：采用结构化通道剪枝，基于BN层γ系数排序；2)量化：训练后量化（PTQ）+量化感知训练（QAT），将权重缩放到INT8；3)编译：使用TensorRT生成.trt引擎，融合算子，启用FP16/INT8混合；4)代码：```pythonimporttorch,torchvisionfromtorch.nn.utilsimportpruneimporttorch.quantizationasquantimporttensorrtastrtmodel=torchvision.models.resnet18(pretrained=True)1.剪枝forminmodel.modules():ifisinstance(m,torch.nn.BatchNorm2d):prune.ln_structured(m,name='weight',amount=0.3,n=2,dim=0)2.量化model.qconfig=quant.get_default_qconfig('fbgemm')quant.prepare_qat(model,inplace=True)train_one_epoch(model)伪代码quant.convert(model,inplace=True)3.导出ONNXdummy=torch.randn(1,3,224,224)torch.onnx.export(model,dummy,"model.onnx",opset_version=13)4.TensorRT编译logger=trt.Logger(trt.Logger.INFO)builder=trt.Builder(logger)config=builder.create_builder_config()config.set_flag(trt.BuilderFlag.INT8)8_calibrator=MyCalibrator()自定义校准engine=builder.build_serialized_network(parser.parse_from_file("model.onnx"),config)withopen("model.trt","wb")asf:f.write(engine)```5)边缘部署：将.trt拷贝至Jetson设备，使用CUDA/cuDNN运行，推理延迟从35ms降至4ms。六、综合设计题（11分）39.某汽车焊装车间需构建“5G+TSN”融合网络，实现200台机器人同步控制，要求：单机器人控制周期4ms，抖动<50µs；5G空口时延<5ms；链路故障恢复<50ms；安全等级IEC62443SL2。请给出拓扑、协议、时钟、安全及冗余方案，并计算带宽与时隙。答案与解析：1