2025年高职工业互联网应用开发实训(项目实践)期末测试卷附答案

2025年高职工业互联网应用开发实训(项目实践)期末测试卷附答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在工业互联网边缘计算节点中，下列哪一项协议最适合用于毫秒级周期性采集PLC寄存器数据？A.MQTTB.OPCUAC.ModbusTCPD.AMQP答案：C解析：ModbusTCP采用请求/响应模式，轮询周期可精确到10ms以内，且PLC原生支持；OPCUA虽然功能丰富，但握手开销大，毫秒级场景反而不如ModbusTCP轻量。2.某产线数字孪生系统使用Kafka作为MES与AI模型的数据总线，若要保证“恰好一次”语义，最合理的配置组合是：A.enable.idempotence=true&acks=1B.enable.idempotence=true&acks=all&transactional.id=唯一值C.acks=0&retries=0D.enable.idempotence=false&acks=all答案：B解析：Kafka的“恰好一次”需要幂等性+事务性写入，且acks=all确保所有副本落盘，缺一不可。3.在TSN（时间敏感网络）调度算法中，决定“门控列表”循环长度的是：A.链路带宽B.最长帧传输时间C.周期最长的Talker数据流D.交换机缓存大小答案：C解析：门控列表必须覆盖所有Talker的完整周期，否则无法保证确定性转发，因此以最长周期为循环长度。4.使用NodeRED开发边缘流计算时，若要在函数节点中持久化存储上一次计算的中间值，最佳实践是：A.使用global.set("key",value)B.使用context.flow.key=valueC.使用context.get("key",store="memory")D.使用env.get("key")答案：B解析：context.flow作用域限于当前流，重启节点仍保留，且不会污染全局；global.set在热部署时易被重置。5.工业APP在华为云IEF平台上线时，必须上传的镜像格式为：A.OCIv1.0B.Dockerv1.10+C.Helmv3D.Snap答案：A解析：IEF底层使用Kata容器，只认OCI标准镜像，Docker镜像需提前转换。6.某5G+工业互联网场景uRLLC切片要求空口时延≤5ms，下列哪项参数最需要网络侧提前预留？A.RB资源块B.CQI信道质量指示C.SR周期D.DRX不活动定时器答案：A解析：RB资源块直接决定调度粒度，预留不足将引起排队时延；其余参数影响的是功耗或测量精度。7.在IEC61499功能块系统中，若ECC（执行控制图）某状态发出“RDY”事件但下游FB尚未“INIT”，运行时环境应：A.丢弃事件B.缓存事件直到下游INIT完成C.触发异常并跳转到ERROR状态D.强制初始化下游FB答案：C解析：IEC61499规定事件路由必须满足“INIT→RDY”顺序，否则视为运行时违约，ECC需进入ERROR。8.使用Grafana展示InfluxDB中的工业时序数据，若想实现“当温度>80℃时整行字体变红”，应使用的功能是：A.ValueMappingB.Threshold&ColorSchemeC.OverrideD.Annotations答案：B解析：Threshold支持根据数值区间动态改变颜色，且可作用于整行单元格。9.在工业AI质检项目中，采用YOLOv5n模型部署在Atlas200DK，若输入分辨率由640×640降至320×320，推理延迟约：A.线性减半B.减少至1/4C.减少至1/8D.基本不变答案：B解析：YOLO系列计算量与像素面积成正比，320²/640²=1/4；内存带宽与缓存命中率同步改善，延迟近似线性下降。10.数字孪生体使用MQTT向云端上报“设备健康度”时，若QoS=2且cleanStart=1，则下列说法正确的是：A.消息一定到达且仅到达一次，但顺序无法保证B.消息一定到达且仅到达一次，且顺序严格C.消息可能重复D.会话持久化答案：B解析：MQTT5.0中QoS=2+会话重连使用相同SessionID可保证“恰好一次”与顺序；cleanStart=1仅首次清除会话状态，重连时若提供相同ClientID，仍复用原会话。二、多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）11.关于工业现场TSN与OPCUAFX（FieldeXchange）联合部署，下列说法正确的有：A.TSN负责二层确定性转发，OPCUAFX负责应用层语义B.OPCUAFX可运行在TSN桥接的802.1Qbv队列之上C.TSN的CBSA（CreditBasedShaper）可用于保护OPCUAFX的PubSub流量D.OPCUAFX必须使用UDP多播，因此无法兼容TSN单流过滤答案：A、B、C解析：D错误，OPCUAFX支持单播与多播，TSN的PSFP（PerStreamFilteringandPolicing）可对单播流精准门控。12.在Kubernetes边缘节点上运行工业协议网关时，为减少CPU抖动，可采取的措施包括：A.给Pod设置guaranteedQoS并绑定isolcpuB.关闭hyperthreadingC.使用cpumanagerpolicy=staticD.将kubereserved与systemreserved同时设为0答案：A、B、C解析：D会导致系统进程与容器抢占，反而增加抖动。13.工业AI模型上线前需通过“工业级模型评测”，以下指标必须纳入的有：A.温度漂移鲁棒性B.adversarialattack抗扰度C.能耗（FLOPs）D.可解释性SHAP值答案：A、B、C解析：D虽推荐，但非强制；前三项在《工业智能模型通用技术要求》中明确列出。14.关于工业数据主数据管理（MDM），下列做法正确的有：A.将“设备编码”设为唯一主键，允许MES与ERP双向回写B.采用GoldenRecord方式合并多源数据C.主数据变更需走OA流程，但可事后补录D.使用区块链存证主数据变更哈希答案：B、D解析：A错在双向回写易造成循环覆盖；C错在“事后补录”破坏一致性。15.在边缘侧使用EMQX+InfluxDB构建IIoT平台时，若出现“写入吞吐量不足”，可优化的方向有：A.开启InfluxDBTSI（TimeSeriesIndex）B.使用EMQX5.0的“共享订阅”做负载均衡C.将InfluxDBwalfsyncdelay设为0D.使用batchsize=5000的MQTT桥接答案：A、B、D解析：C会牺牲持久性，工业场景不允许。三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.在工业边缘网关中，使用ZeroCopy技术可以减少用户态到内核态的内存拷贝次数，从而降低协议解析延迟。答案：√解析：ZeroCopy通过mmap+sendfile避免CPU搬运，对大包解析尤为有效。17.ModbusRTU通过TCP/IP隧道传输时，仍必须保持3.5字符静默间隔，否则从站会误判帧结束。答案：×解析：隧道化后由TCP保证帧边界，静默间隔不再必要。18.在IEC6244333中，SLT（SecurityLevelTarget）一旦设定，后续不得降级。答案：√解析：标准规定SLT为系统级安全目标，任何组件降级均需重新评估整体风险。19.工业数字孪生采用glTF格式时，其动画通道只能使用线性插值，不能表达步进或三次样条。答案：×解析：glTF2.0支持STEP、LINEAR、CUBICSPLINE三种插值。20.使用ROS2DDS中间件进行机器人协同控制时，若采用BestEffort策略，则一定比Reliable策略延迟低。答案：×解析：BestEffort省去ACK，但在高丢包率场景需重发应用层数据，反而可能拉高延迟。21.在工业边缘AI芯片中，NPU的MAC阵列利用率与特征图的分块策略强相关，而权重压缩（剪枝）对利用率无影响。答案：×解析：剪枝后稀疏模式若与分块不对齐，会导致MAC空转，利用率下降。22.工业现场使用WiFi6E的6GHz频段时，必须启用AFC（AutomatedFrequencyCoordination）数据库，否则违法。答案：√解析：中国工信部2024年公告明确要求6GHz工业电台需接入AFC，避免与卫星固定业务冲突。23.在OPCUA方法调用中，若输入参数的DataType与Server端定义不一致，Server应返回Bad_TypeMismatch。答案：√解析：OPCUAPart4规定参数类型不匹配属于可恢复错误，返回该状态码。24.工业PON（无源光网络）中，ONU的注册过程采用序列号认证即可，无需额外加密，因为物理层天然隔离。答案：×解析：工厂内网存在非法接入风险，ITUTG.984.3定义AES128加密用于下行广播保护。25.使用S7commplus访问西门子S71500PLC时，若CPU固件版本≥V2.9，默认禁止“PUT/GET”通信，需手动开启。答案：√解析：西门子出于安全考虑，V2.9之后默认关闭PUT/GET，仅开放加密S7commplus。四、填空题（每空2分，共20分）26.在工业边缘计算参考架构IEC/IEEE63188中，横向贯通“现场—边缘—云”的核心中间件称为________。答案：IndustrialDataSpace（IDS）连接器解析：IDS连接器提供统一语义与主权数据交换，是63188定义的跨域协同核心。27.若MQTT主题设计为$/PLC/Line2/Temp，则根据MQTT5.0主题别名规范，首次发布时主题长度占用________字节，第二次可缩减至________字节。答案：17；2解析：主题别名占2字节，首次需全主题，后续用别名即可。28.在TSN802.1Qci中，PSFP的gatecontrolentry最大可配置________条，若超出需级联多个桥。答案：64解析：标准规定每端口gatelist上限64，工业大流量场景需分层桥接。29.使用TensorRT加速工业YOLOv5时，若INT8量化后mAP下降>2%，应首先启用________校准算法进行再训练。答案：QAT（QuantizationAwareTraining）解析：PTQ（后训练量化）精度损失大，QAT在训练图插入伪量化节点，可恢复精度。30.在Kubernetes中，给工业协议网关Pod设置________调度器，可确保Pod在NUMA拓扑上就近访问FPGA设备。答案：TopoLVM解析：TopoLVM感知NUMA，结合SRIOV可实现FPGA近端内存访问。31.工业现场使用5GLANtype服务时，若需要二层广播，必须将PDU会话类型设为________。答案：Ethernet解析：IP类型无法承载二层广播，Ethernet类型才支持ARP/DHCP广播。32.在IEC611313标准中，ST语言里若声明“VAR_GLOBALPERSISTENTRETAIN”，则变量在暖启动后值________。答案：保持解析：RETAIN属性在暖启动（WarmRestart）时保持值，冷启动（ColdRestart）才清零。33.工业时序数据库InfluxDB的shardgroup默认时长为________天，若写入频率为1s，单个shard大小约________GB。答案：7；3.5解析：每秒1点，单点16B，7天约604800点，合计9.6MB，压缩后约3.5GB。34.在数字孪生体中，使用UnityDOTS技术栈时，ECS架构下System的更新顺序由________属性决定。答案：[UpdateInGroup]解析：DOTS通过UpdateInGroup指定System所属组，组内再按Order排序。35.工业边缘AI芯片若采用RISCV+NPU异构架构，主频1GHz，NPU峰值算力4TOPS，则其理论能效比为________TOPS/W（假设功耗2W）。答案：2解析：4TOPS÷2W=2TOPS/W。五、简答题（每题10分，共30分）36.某汽车零部件产线计划部署“5G+TSN”融合网络，实现机器人协同焊接。请说明：（1）5G与TSN的协同接口参考点；（2）如何保障空口时延<5ms且抖动<±100µs；（3）若TSN桥接在UPF侧，需启用哪些3GPP协议功能。答案与解析：（1）参考点为DSTT（DeviceSideTSNTranslator）与NWTT（NetworkSideTSNTranslator），分别位于终端与UPF，完成5G系统与TSN时钟域的转换。（2）①采用5GLANtypePDU，启用URLLC30kHzSCS，时隙0.5ms；②预调度（ConfiguredGrant）+半静态调度避免请求时延；③启用TimeSynchronizationService，通过IEEE802.1AS协议将gNB时钟与TSNgrandmaster同步，空口抖动可压到±100µs。（3）UPF需支持：a.5GTSNQoS映射表（QoSFlow→IEEE802.1Qbv队列）；b.5GBridgeManagementInformationBase（BMIB），用于TSNCNC通过NETCONF远程配置门控列表；c.UPF上行分类器（ULCL）识别TSN标签（VLANPCP+DEI）并映射到DRB。37.某工厂欲基于IEC61499构建“模块化灌装产线”，要求功能块可热插拔。请给出：（1）功能块接口设计原则；（2）ECC状态机如何支持“在线替换”而不丢包；（3）若使用FB适配器（Adapter）传递复杂结构体，需避免哪些常见错误。答案与解析：（1）原则：a.事件与数据分离，输入事件一律采用WITH语法关联数据；b.所有参数通过VAR_IN_OUT暴露，避免内部硬编码；c.使用“功能块类型—实例”二级描述，支持类型版本管理。（2）在线替换流程：a.目标FB进入“QUIESCENT”状态，停止发出事件；b.运行时环境（RTE）缓存输入事件队列；c.新FB实例化后，RTE将缓存事件重放；d.若新FB接口兼容（相同EVENT+DATA签名），则原子切换；e.若接口升级，RTE提供“映射脚本”完成数据转换。（3）常见错误：a.Adapter内嵌动态数组，导致序列化长度不确定；b.在Adapter中传递指针（引用本地内存），跨进程时失效；c.Adapter事件与数据不同步，出现“空事件”或“孤儿数据”；d.忽略字节对齐，ARM与x86结构体大小不一致。38.某边缘AI网关需实现“轴承故障实时诊断”，模型输入为2048点振动加速度，采样率10kHz。请说明：（1）如何在MCU+DSP异构芯片上划分任务；（2）若采用CMSISNN优化，具体步骤；（3）如何在不降低精度的前提下，将推理延迟从12ms降至5ms。答案与解析：（1）划分：a.MCU（CortexM7）负责数据采集、MQTT通信、OTA升级；b.DSP（C66x）负责FFT、特征提取、神经网络推理；c.通过OpenAMPRPMsg传递DMA缓冲区地址，零拷贝。（2）CMSISNN步骤：a.使用NNToolbox量化网络，生成int8权重；b.替换Conv1D为arm_convolve_HWC_q7_fast；c.激活函数采用arm_relu_q7；d.使用DSPLL库开启循环展开与双发射（dualissue）。（3）延迟优化：a.模型剪枝：将Conv1D通道从64→32，再使用L1正则化稀疏至70%，mAP下降0.3%，可接受；b.权重量化：权重int8+激活int4，采用CMSISNN新扩展的int4内核，MAC利用率提升1.8×；c.分段FFT：原2048点FFT拆分为两段1024点，利用双核并行，FFT时间从2ms降至0.9ms；d.最后1ms为DSP中断上下文切换开销，通过将推理线程常驻RAM（nocacheeviction）并绑定到独占核，消除抖动，总延迟降至4.8ms。六、综合应用题（共35分）39.某白色家电企业计划建设“工业互联网+区块链”质量追溯平台，涵盖注塑、喷涂、装配、测试四大工艺。平台需实现：①设备数据上链不可篡改；②支持年均10亿条交易，峰值TPS5000；③链上数据需与MES、WMS、CRM跨系统互通；④满足欧盟GDPR“被遗忘权”合规要求。请完成：（1）画出整体架构图（文字描述即可），并说明链上/链下分层策略；（2）选择一种联盟链，给出共识算法、分片方案及TPS估算过程；（3）设计“数据可用性”与“隐私删除”兼顾的方案，说明如何支持GDPRArticle17；（4）给出边缘侧“数据上链SDK”关键代码片段（C语言），包括哈希计算、时间戳获取、断点续传；（5）列出3种可验证的测试用例，并给出预期结果。答案与解析：（1）架构：a.边缘层：注塑机等设备→OPCUA→边缘网关→哈希上链；b.链下存储：IPFS集群存放大文件（喷涂图像、测试日志），返回CID；c.联盟链层：HyperledgerFabric，通道按工艺划分（注塑通道、喷涂通道…），Orderer采用Raft；d.业务层：MES/WMS/CRM通过RESTgateway调用链码；e.监管层：欧盟节点仅保存哈希，不保存原始数据，满足数据主权出境要求。（2）选型与TPS：a.联盟链：Fabric2.4，共识算法：Raft（50节点，3个Orderer集群）；b.分片：按通道+链码拆分，每通道独立Orderer；c.估算：单通道实测块大小1MB，块内交易约500条，出块时间0.5s→1000TPS；共5通道