2025年传感网应用开发1+X证书中级考试题库(含答案解析)

2025年传感网应用开发1+X证书中级考试题库(含答案解析)一、单项选择题（每题2分，共30分）1.以下哪种传感器属于数字量输出传感器？A.热电偶（输出mV信号）B.温湿度传感器DHT11C.光敏电阻（输出电阻值）D.压力传感器（输出05V电压）答案：B解析：DHT11通过单总线输出数字信号，其他选项均为模拟量输出。2.ZigBee协议栈中负责设备发现与路由维护的是？A.物理层（PHY）B.媒体访问控制层（MAC）C.网络层（NWK）D.应用支持子层（APS）答案：C解析：ZigBee网络层（NWK）主要功能包括网络建立、设备加入/离开、路由发现与维护。3.关于LoRa技术的描述，错误的是？A.采用扩频调制技术B.通信距离可达1015公里（视距）C.工作在2.4GHz免执照频段D.支持低功耗模式答案：C解析：LoRa主要工作在Sub1GHz频段（如433MHz、868MHz、915MHz），2.4GHz是ZigBee/WiFi的常用频段。4.以下哪种场景最适合使用NBIoT技术？A.工厂内实时视频监控B.城市智能水表抄表C.无人机图传D.高清视频会议答案：B解析：NBIoT适合低速率、广覆盖、低功耗的小数据量场景，智能水表符合该特征。5.传感器节点的能量管理中，最有效的节能措施是？A.提高微控制器主频B.增加电池容量C.采用休眠唤醒机制D.增大无线发射功率答案：C解析：休眠唤醒机制通过周期性关闭非必要模块，可显著降低平均功耗，是最常用的节能手段。6.MQTT协议中，QoS等级为1时的消息传递保证是？A.最多一次B.至少一次C.恰好一次D.不保证答案：B解析：QoS0（最多一次）、QoS1（至少一次）、QoS2（恰好一次）。7.蓝牙低功耗（BLE）的典型通信距离是？A.13米B.10100米C.5001000米D.10公里以上答案：B解析：BLE在开放环境下通信距离通常为10100米，具体受发射功率和障碍物影响。8.以下不属于ZigBee网络设备类型的是？A.协调器（Coordinator）B.路由器（Router）C.终端设备（EndDevice）D.接入点（AP）答案：D解析：ZigBee网络设备包括协调器、路由器、终端设备，AP是WiFi网络的设备类型。9.温湿度传感器SHT30的通信接口是？A.I2CB.SPIC.UARTD.1Wire答案：A解析：SHT30采用I2C接口，支持高速通信和宽电压范围。10.传感器节点定位时，RSSI定位技术的原理是？A.测量信号到达时间差B.测量信号场强与距离的关系C.测量信号到达角度D.测量节点间的几何坐标答案：B解析：RSSI（接收信号强度指示）通过信号强度与距离的衰减模型估算节点位置。11.以下哪种无线技术不支持Mesh网络拓扑？A.ZigBeeB.蓝牙5.0C.LoRaWAND.WiFi答案：C解析：LoRaWAN采用星型拓扑（终端→网关→服务器），不支持节点间Mesh组网。12.传感器数据预处理中，消除随机噪声最常用的方法是？A.一阶差分法B.滑动平均滤波C.傅里叶变换D.小波分解答案：B解析：滑动平均滤波计算简单，能有效平滑随机噪声，是预处理阶段的常用方法。13.关于CoAP协议的描述，正确的是？A.基于TCP协议B.专为低功耗物联网设备设计C.采用HTTP全消息格式D.不支持资源发现答案：B解析：CoAP（ConstrainedApplicationProtocol）基于UDP，专为资源受限的物联网设备设计，支持GET/POST等方法和资源发现。14.部署无线传感网时，节点密度过高可能导致的问题是？A.通信距离缩短B.网络延迟降低C.节点间干扰加剧D.电池寿命延长答案：C解析：节点密度过高会导致无线信号重叠，产生同频干扰，降低通信可靠性。15.以下哪项不是传感网应用开发的关键步骤？A.需求分析B.传感器选型C.数据库管理系统开发D.节点部署与调试答案：C解析：传感网应用开发通常包括需求分析、传感器选型、网络设计、节点开发、部署调试等，数据库管理属于上层应用开发的一部分，但非关键步骤。二、多项选择题（每题3分，共30分，少选得1分，错选不得分）1.以下属于ZigBee技术特点的有？A.低功耗B.高数据速率（2Mbps）C.支持自组织网络D.最多65535个节点答案：ACD解析：ZigBee数据速率为250kbps（2.4GHz），支持自组织，网络容量65535节点，低功耗适合电池供电。2.选择工业环境温度传感器时，需考虑的因素包括？A.测量范围（40℃~125℃）B.精度（±0.5℃）C.防护等级（IP65）D.通信接口（RS485）答案：ABCD解析：工业场景需考虑温度范围、精度、抗干扰（防护等级）、接口兼容性等。3.NBIoT的技术优势包括？A.广覆盖（比GSM增强20dB）B.支持高速移动（350km/h）C.低功耗（AA电池可用10年）D.大连接（每小区5万+节点）答案：ACD解析：NBIoT主要支持低速场景（移动速度≤120km/h），高速移动非其优势。4.传感器数据异常的可能原因有？A.传感器老化B.电磁干扰C.通信丢包D.算法误判答案：ABCD解析：硬件故障（老化）、环境干扰（电磁）、传输问题（丢包）、软件错误（算法）均可能导致数据异常。5.以下属于短距离无线通信技术的有？A.ZigBeeB.蓝牙BLEC.LoRaD.NFC答案：ABD解析：LoRa属于中长距离（115km），其他均为短距离（<100米）。6.无线传感网的拓扑结构包括？A.星型B.树型C.MeshD.环型答案：ABC解析：典型拓扑为星型、树型（扩展星型）、Mesh（网状），环型较少用于传感网。7.传感器节点的硬件组成包括？A.微控制器（MCU）B.无线通信模块C.能量管理模块D.人机交互屏幕答案：ABC解析：基本组成包括MCU（处理）、通信模块（联网）、能量管理（供电），屏幕非必需。8.MQTT协议的核心要素有？A.代理服务器（Broker）B.主题（Topic）C.保留消息（Retain）D.会话（Session）答案：ABCD解析：MQTT通过Broker转发消息，基于Topic订阅，支持Retain消息和Session保持。9.关于传感器标定的描述，正确的有？A.需使用标准仪器进行比对B.标定周期通常为1年C.标定可提高测量精度D.仅需在出厂时进行一次答案：ABC解析：传感器需定期标定（如每年），通过标准设备校准，以维持精度，并非仅出厂一次。10.开发智能家居传感网时，需满足的需求包括？A.低功耗（电池供电半年以上）B.实时性（响应时间<500ms）C.抗干扰（避免WiFi/蓝牙冲突）D.可扩展性（支持设备新增）答案：ABCD解析：智能家居需兼顾功耗、实时性、抗干扰（2.4GHz频段共存）和扩展性。三、填空题（每题2分，共20分）1.传感器的两个基本参数是______和______（填写核心性能指标）。答案：灵敏度、精度（或测量范围、分辨率等，合理即可）2.ZigBee协议栈的物理层和MAC层采用______标准。答案：IEEE802.15.43.LoRa技术中，扩频因子（SF）的取值范围是______。答案：7~12（或712）4.蓝牙低功耗（BLE）的连接建立时间通常小于______毫秒。答案：3（或3ms）5.传感器数据预处理中，用于去除野点的常用方法是______。答案：拉依达准则（3σ准则）或阈值过滤6.NBIoT的上行最大数据速率是______kbps。答案：2507.无线传感网中，节点的休眠周期由______和______共同决定（填写关键因素）。答案：数据采集频率、电池容量（或任务需求、网络延迟要求）8.CoAP协议的默认端口号是______。答案：56839.温湿度传感器DHT22的测量精度为温度±______℃，湿度±2%RH。答案：0.510.传感网节点的能量消耗主要集中在______模块。答案：无线通信（或射频）四、简答题（共20分）（一）封闭型简答题（每题5分，共10分）1.简述ZigBee网络中协调器的主要功能。答案：协调器是ZigBee网络的核心设备，主要功能包括：①初始化网络（分配PANID、信道）；②允许设备加入网络（安全认证）；③维护网络拓扑信息；④存储网络关键参数（如安全密钥）；⑤可选地担任路由节点转发数据。2.说明传感器节点采用休眠唤醒机制的工作流程。答案：流程为：①节点正常工作（采集数据、发送）；②完成任务后进入休眠状态（关闭无线模块、降低MCU功耗）；③通过定时器/外部中断唤醒（如到达设定采集周期或接收到唤醒指令）；④唤醒后初始化模块，重复工作休眠循环。（二）开放型简答题（每题5分，共10分）3.设计一个农田土壤湿度监测系统，需考虑哪些关键因素？请列举并简要说明。答案：关键因素包括：①传感器选型：需选择耐腐蚀性（土壤环境）、精度适合（如±2%）、测量范围覆盖目标湿度（如0100%）的传感器（如FDR频域反射传感器）；②通信方案：农田面积大，可选用LoRa（长距离）或ZigBeeMesh（自组织）；③功耗设计：野外无固定供电，需采用低功耗MCU、太阳能+电池供电，优化休眠周期（如每小时采集一次）；④抗干扰：土壤导电性可能影响信号，需屏蔽设计；⑤数据传输：需考虑网络覆盖，偏远区域可通过LoRa网关接入云平台；⑥维护成本：节点需防水（IP67）、易安装，减少人工维护。4.分析无线传感网中数据丢包的可能原因及解决措施。答案：可能原因：①信号干扰（同频段设备、障碍物遮挡）；②节点电量不足（发射功率降低）；③网络拥塞（节点同时发送数据）；④协议错误（ACK丢失、重传超时）。解决措施：①更换通信信道（如ZigBee切换1126信道）；②优化节点部署（避免遮挡，增加中继节点）；③采用CSMA/CA机制（ZigBeeMAC层）避免冲突；④增加冗余传输（如发送两次相同数据）；⑤定期检查节点电量，更换电池。五、应用题（共40分）（一）计算题（10分）某ZigBee网络使用星型拓扑，协调器最大可连接255个终端设备。若改为树型拓扑，每个路由器最多连接10个子节点（含终端设备和路由器），网络深度为3层（协调器为第1层，路由器为第2层，终端设备为第3层），计算该树型网络的最大节点数（含协调器）。解答：树型拓扑节点数计算：第1层：1个协调器第2层：最多可连接的路由器数N2=255（协调器最大子节点数）第3层：每个路由器最多连接10个子节点（均为终端设备），总终端设备数N3=N2×10=255×10=2550总节点数=1（协调器）+255（路由器）+2550（终端设备）=2806答案：最大节点数为2806个。（二）分析题（15分）某工厂车间部署了100个温湿度传感器节点（ZigBee协议），运行1个月后发现部分节点数据延迟超过5秒（正常应<2秒），且电池电量消耗过快。请分析可能原因并提出改进方案。分析与解答：可能原因：1.网络拥塞：100个节点同时发送数据，导致ZigBeeMAC层CSMA/CA退避次数增加，延迟上升；2.节点分布不均：部分区域节点密度过高，信号重叠产生干扰，重传次数增加；3.路由问题：部分节点作为路由器转发大量数据，导致处理延迟和功耗增加；4.电池老化：长期运行后电池容量下降，节点被迫提高发射功率维持通信，加速耗电；5.软件缺陷：节点固件未优化休眠时间，或数据采集频率过高（如每秒1次）。改进方案：1.调整发送周期：将节点数据发送周期从固定间隔改为随机偏移（如30秒±5秒），分散网络负载；2.优化节点部署：对高密度区域进行分簇，增加协调器或路由器数量，缩短单跳距离；3.启用睡眠终端模式：非关键节点设置为睡眠终端（仅在需要时唤醒），减少实时在线时间；4.更换电池/电源：使用高容量锂电池或增加太阳能板供电，确保稳定电压；5.固件优化：关闭不必要的调试功能，减少MCU运行时间，采用低功耗模式（如STM32的Stop模式）；6.网络监控：部署ZigBee网络分析仪，实时监测信道利用率和丢包率，动态调整信道（如从2.4GHz11信道切换至15信道）。（三）综合设计题（15分）设计一个基于LoRa的城市垃圾桶满溢监测系统，要求包括：硬件选型、通信方案、数据处理流程、功能实现。设计方案：1.硬件选型：传感器：超声波测距模块（如HCSR04），测量垃圾桶内高度（精度±3mm，测量范围2cm400cm）；主控模块：STM32L0低功耗MCU（支持Stop模式，功耗<1μA）；通信模块：LoRa模块（如SX1278，433MHz频段，发射功率20dBm）；电源：3.6V锂亚电池（容量5000mAh）+太阳能板（5V/1W，用于充电）；外壳：IP67防水塑料壳，适应户外环境。2.通信方案：节点侧：垃圾桶节点每30分钟唤醒一次（定时器触发），测量高度→计算剩余容量（=总高度测量高度）→通过LoRa发送至网关（数据格式：ID+时间戳+剩余容量）；网关侧：LoRa网关（如RAK7249）接收数据→通过4G/以太网上传至云平台（如阿里云IoT）；协议：应用层采用自定义JSON格式（{"id":"001","time":"2025031510:00","capacity":85}），传输层使用LoRaWAN协议（ClassA终端，支持