(2025年)物联网综合考试试题及答案

(2025年)物联网综合考试试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下哪项不属于物联网感知层的典型技术？A.二维码识别B.蓝牙信标定位C.边缘计算节点D.MEMS加速度传感器答案：C2.2025年主流LPWAN技术中，基于非授权频段且支持长距离低功耗传输的是？A.NB-IoTB.LTE-MC.LoRaD.SigFox答案：C3.物联网数据在传输过程中，为解决异构网络兼容性问题，通常采用的关键技术是？A.协议转换网关B.端到端加密C.边缘缓存D.多径路由答案：A4.数字孪生技术在物联网中的核心作用是？A.实现设备远程控制B.构建物理实体的虚拟映射C.提升传感器精度D.优化网络传输速率答案：B5.以下哪类传感器适用于智慧农业中土壤墒情实时监测？A.红外热成像仪B.电容式土壤湿度传感器C.激光测距仪D.气体浓度传感器答案：B6.MQTT协议中，QoS等级2表示？A.最多一次传输B.至少一次传输C.恰好一次传输D.不保证传输答案：C7.2025年6G技术与物联网融合的关键突破点是？A.更高的峰值速率B.超低空（如无人机）覆盖增强C.支持更多设备连接D.端到端时延小于1ms答案：B8.物联网边缘计算节点的主要功能不包括？A.本地数据预处理B.实时决策执行C.全局数据汇总D.减轻云端计算压力答案：C9.RFID系统中，高频（HF）标签的典型工作频率是？A.125kHzB.13.56MHzC.868MHzD.2.45GHz答案：B10.物联网安全中，针对传感器节点能量有限的特点，常用的轻量级加密算法是？A.AES-256B.SM4C.ChaCha20D.RSA答案：C二、填空题（每空2分，共20分）1.物联网三层架构中，连接感知层与应用层的中间层称为______。答案：网络层2.LoRa技术通过______调制方式实现长距离低功耗传输。答案：扩频（或CSS，ChirpSpreadSpectrum）3.NB-IoT的上下行带宽均为______，适合小数据量低频传输。答案：200kHz4.物联网终端设备身份认证的常用协议是______，用于防止非法设备接入。答案：DTLS（DatagramTransportLayerSecurity）5.传感器节点低功耗设计的核心策略包括______、动态电压调整和任务调度优化。答案：休眠唤醒机制（或睡眠-唤醒周期）6.2025年主流物联网平台支持的北向接口协议主要有______（列举一种），用于应用层调用数据服务。答案：RESTAPI（或GraphQL）7.数字孪生体的构建需融合______、建模算法和实时数据同步技术。答案：物理实体数据（或传感器数据）8.智慧医疗物联网中，可穿戴设备的关键指标除低功耗外，还需满足______要求（如生物兼容性）。答案：医疗级安全（或合规性、生物相容性）9.工业物联网（IIoT）中，TSN（时间敏感网络）技术主要解决______问题。答案：确定性时延（或实时性传输）10.物联网数据生命周期管理包括采集、传输、存储、______和销毁五个阶段。答案：分析（或处理、挖掘）三、简答题（每题8分，共32分）1.简述LoRa与NB-IoT在技术原理和适用场景上的主要差异。答案：LoRa基于扩频技术（CSS），工作在非授权频段（如433MHz/868MHz/915MHz），通过调整扩频因子（SF7-SF12）平衡传输距离与速率，适合广域覆盖、低速率、低功耗场景（如农业监测、环境传感）。NB-IoT基于蜂窝网络（LTE演进），使用授权频段，依赖运营商基站，支持QoS保障，适合需要高可靠性、深度覆盖（如地下管网、室内设备）的场景，但部署成本较高。2.传感器节点低功耗设计需考虑哪些关键技术？请列举并说明。答案：（1）休眠唤醒机制：节点在非工作状态进入低功耗休眠模式，通过定时器或外部事件触发唤醒，减少空闲功耗；（2）动态电压频率调整（DVFS）：根据任务负载动态调整CPU电压和频率，降低计算功耗；（3）数据压缩与融合：减少传输数据量，降低通信模块功耗；（4）高效电源管理：采用能量收集（如太阳能、振动能）或低自放电电池，延长续航；（5）通信协议优化：选择低功耗协议（如BLE5.3的长距离模式），减少无线传输时间。3.说明物联网边缘计算与云计算的协同模式，并举例说明其应用价值。答案：协同模式包括：（1）边缘预处理+云端深度分析：边缘节点对原始数据过滤、去噪，仅上传关键信息至云端，减少带宽占用（如智能摄像头边缘侧进行目标检测，仅上传异常画面至云端分析）；（2）云端模型下发+边缘推理：云端训练AI模型后推送至边缘节点，实现实时决策（如工业设备预测性维护中，边缘侧基于云端模型实时分析振动数据，提前预警故障）；（3）边缘缓存+云端备份：边缘存储高频访问数据，降低云端访问延迟（如智慧零售中，货架传感器数据先缓存于边缘网关，定期同步至云端归档）。应用价值体现在降低延迟、减少带宽成本、提升系统可靠性。4.MQTT协议在物联网中被广泛应用的优势有哪些？简述其消息传递的核心机制。答案：优势：（1）轻量级：协议报文最小仅2字节，适合低带宽、低计算能力的终端；（2）支持QoS分级（0/1/2级），满足不同可靠性需求；（3）发布-订阅模式：解耦发送方与接收方，支持一对多通信；（4）保持连接（KeepAlive）机制，检测终端在线状态。核心机制：通过Broker（代理服务器）转发消息，发布者（Publisher）向主题（Topic）发布消息，订阅者（Subscriber）订阅主题并接收消息，Broker负责消息路由和QoS保障（如QoS2通过四次握手确保消息仅一次到达）。四、综合应用题（每题14分，共28分）1.设计一个智慧农业物联网系统，要求覆盖感知层、网络层、平台层、应用层，需说明各层的技术选型及功能。答案：（1）感知层：-传感器：土壤湿度（FDR频域反射传感器）、土壤温度（DS18B20数字传感器）、空气温湿度（SHT30）、光照强度（BH1750）、CO₂浓度（MH-Z19B）；-执行器：智能灌溉电磁阀（支持485通信）、补光灯（PWM控制）；-设备：田间网关（集成LoRa模块+4G通信），负责传感器数据汇聚。（2）网络层：-短距传输：传感器与网关间采用LoRa（SF9，覆盖半径3-5km），低功耗且抗干扰；-长距传输：网关通过4GCat.1（支持小数据量传输，成本低于5G）接入互联网；-协议：传感器与网关使用自定义二进制协议（减少传输开销），网关与平台使用MQTT3.1.1（支持QoS1保障数据不丢失）。（3）平台层：-云平台：选择华为云IoT（支持百万级设备接入），部署规则引擎（如土壤湿度＜30%触发灌溉指令）、数据存储（TSDB时间序列数据库）、AI模型（基于历史数据训练作物需水模型）；-中间件：设备管理模块（OTA升级、故障诊断）、数据可视化（Grafana构建实时监控大屏）。（4）应用层：-移动端APP：农户查看实时墒情、远程控制灌溉；-决策支持：系统根据AI模型推荐灌溉时间和水量，结合气象预报（接入中国天气API）调整策略；-预警功能：病虫害识别（摄像头图像通过边缘侧YOLO模型检测，异常上报云端）。2.某城市智能交通管理系统由交通摄像头、电子车牌识别器、交通信号灯控制器等物联网设备组成，分析其面临的主要安全风险，并提出分层防御策略。答案：主要安全风险：（1）感知层：摄像头被物理破坏或数据伪造（如篡改车牌识别结果）；电子车牌标签被克隆（伪造车辆身份）；（2）网络层：无线传输（如摄像头与网关间的Wi-Fi/5G）被截获或中间人攻击；（3）平台层：交通数据（如车流量、车辆轨迹）被泄露或篡改（影响信号配时策略）；（4）应用层：管理系统被恶意入侵（如非法修改信号灯状态导致交通瘫痪）。分层防御策略：（1）感知层：-设备身份认证：电子车牌采用国密SM7算法加密，摄像头部署前通过PKI（公钥基础设施）颁发数字证书，每次接入需验证证书；-物理防护：摄像头加装防拆传感器（触发即上报异常），电子车牌使用防克隆标签（不可擦写存储区）。（2）网络层：-传输加密：摄像头与网关间使用TLS1.3加密（前向安全），网关与云平台间采用IPsecVPN；-流量监控：部署入侵检测系统（IDS），识别异常流量（如短时间内大量认证请求）。（3）平台层：-数据脱敏：车辆轨迹数据去标识化（如用匿名ID代替车牌），仅授权人员可关联真实身份；-访问控制：