2026年初中物联网技术与应用试题及答案

2026年初中物联网技术与应用试题及答案物联网技术与应用试题（满分：100分考试时间：60分钟）注意事项1.答题前请将姓名、准考证号填写在答题卡规定位置，所有答案均须填涂或书写在答题卡对应区域，在试题卷上作答无效。2.考试结束后，将试题卷与答题卡一并交回。第一部分客观题（共40分）一、单项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。每小题给出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的）1.物联网的核心基础是互联网，其本质是实现物与物、物与人之间的泛在连接，下列关于物联网三层架构（感知层、网络层、应用层）的功能对应正确的是（）A.温湿度传感器采集教室环境数据——网络层B.5G基站将校园监测数据传输至云平台——应用层C.校园智慧照明系统根据光照度自动开关灯——应用层D.人脸识别门禁终端验证身份信息——网络层2.2025年教育部发布的《中小学智慧校园建设规范》明确要求校园物联网感知终端覆盖率不低于85%，下列设备中不属于物联网感知层终端的是（）A.智能水表B.核心交换机C.燃气泄漏报警器D.无源RFID学生卡3.某同学在制作校园植物监测物联网装置时，需要同时采集空气温度、湿度、光照强度、土壤湿度4类数据，下列传感器选型及接线逻辑正确的是（）A.选用DHT11传感器测量光照强度，接模拟输入引脚B.选用光敏电阻模块测量土壤湿度，接数字输出引脚C.选用电容式土壤湿度传感器测量土壤含水量，接模拟输入引脚D.选用DS18B20传感器测量空气湿度，接I2C通信引脚4.低功耗广域网络（LPWAN）是物联网大规模部署的核心通信技术，下列技术中不属于LPWAN范畴、更适合家庭短距离物联网设备连接的是（）A.LoRaB.NB-IoTC.ZigBeeD.蓝牙5.35.我国自主研发的物联网标识体系“物联网统一标识（OID）”目前已在智慧农业、智慧交通等领域规模化应用，下列关于OID标识的说法正确的是（）A.OID标识仅支持数字编码，无法兼容汉字、符号类信息B.OID标识采用分层树形结构，可实现全球范围内物品的唯一识别C.OID标识需要依托IPv6地址分配，无法在IPv4网络环境中使用D.OID标识与二维码、RFID标签技术不兼容，必须配套专用读写设备6.某智慧农业大棚部署的LoRa节点每15分钟上传一次土壤墒情数据，节点采用3.7V/2000mAh锂电池供电，待机电流为10μA，数据发射瞬时电流为120mA、持续时长2s，若忽略其他功耗损耗，理论上该节点电池的续航时长最接近（）A.3个月B.1年C.3年D.5年7.MQTT是物联网场景中应用最广泛的轻量级通信协议，下列关于MQTT协议的服务质量（QoS）等级说法错误的是（）A.QoS0等级为“至多一次”，消息发送后不进行确认，适合对数据丢包容忍度高的高频采集场景B.QoS1等级为“至少一次”，能够保证消息到达接收端，但可能出现消息重复的问题C.QoS2等级为“恰好一次”，是最高等级的服务质量，传输开销最小，适合带宽极低的场景D.MQTT协议采用发布/订阅模式，设备不需要直接建立点对点连接即可完成消息传递8.初中物联网实践课上，某小组搭建智能声控窗帘系统，下列调试流程顺序最合理的是（）①通电测试舵机转动角度与窗帘开合行程的匹配度②按照接线图连接声音传感器、舵机、主控板③编写程序，设置声音强度阈值触发舵机动作④调整传感器安装位置，排除环境杂音误触发问题A.②③①④B.②①③④C.③②①④D.③①②④9.物联网边缘计算是指将数据计算、存储能力下沉到靠近感知终端的边缘节点，减少云端传输压力，下列场景中最适合采用边缘计算架构的是（）A.校园电表按月上传用电量数据至后勤管理平台B.自动驾驶汽车实时识别道路障碍物并做出制动决策C.智能家居系统每月生成家庭能耗分析报告D.智慧水务平台统计全年城市供水管网漏损率10.无源RFID标签是校园一卡通、商品防盗领域常用的感知终端，其工作所需的电能来源是（）A.内置纽扣电池B.读写器发射的射频信号C.太阳能供电模块D.人体感应电流11.2025年我国发布的《物联网终端安全通用规范》要求面向中小学生的物联网学习套件必须满足数据安全要求，下列行为中存在物联网数据安全风险的是（）A.给家庭智能摄像头设置长度超过12位的强密码B.定期将智能手环的运动数据同步至官方加密云平台C.在公共场合连接未加密的Wi-Fi配置家里的智能门锁D.及时更新家里智能音箱的固件版本，修复安全漏洞12.某同学使用开源硬件制作智能分类垃圾桶，需要实现“识别垃圾类别→打开对应桶盖→5秒后自动关闭桶盖”的功能，下列器件中可以直接用于检测桶前是否有人投放垃圾、避免空开的是（）A.红外对管B.超声波传感器C.舵机D.OLED显示屏13.下列物联网应用场景中，对传感器实时性、精度要求最低的是（）A.医院重症监护室的患者生命体征监测系统B.城市道路的智慧停车地磁检测系统C.古建博物馆的木质结构温湿度监测系统D.山区地质灾害点的山体位移监测系统14.数字孪生是物联网技术的重要延伸应用，下列关于数字孪生在初中校园场景的应用说法正确的是（）A.数字孪生校园就是给校园拍摄360°全景照片，和实体校园没有实时数据联动B.数字孪生校园可以通过物联网感知数据实时映射实体校园的人员流动、设备运行状态C.数字孪生校园的运行不需要依托物联网感知层采集的数据，仅靠三维建模即可实现D.数字孪生校园只能用于校园景观展示，无法支撑校园安全预警、能耗优化等管理功能15.某初中校建设智慧食堂，计划部署物联网光盘行动监测系统，下列方案设计最合理的是（）A.在每个餐盘底部粘贴RFID标签，餐盘回收区安装读写器，统计剩餐重量B.在食堂出口安装人脸识别摄像头，识别未光盘的学生进行公开通报C.在餐桌上安装压力传感器，当压力小于100g时判定为光盘，发放奖励积分D.在打餐窗口安装摄像头，通过图像识别估算学生打饭量，强制要求少量多次打餐二、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。请判断下列说法是否正确，正确选“√”，错误选“×”）16.物联网的“物”需要具备数据传输、感知或交互能力，普通没有联网功能的木质课桌不属于物联网连接对象范畴。（）17.NB-IoT技术具有低功耗、广覆盖的特点，适合部署在地下管网、野外监测点等信号弱、供电困难的场景。（）18.物联网系统中，所有感知终端采集的数据都必须上传至云端服务器才能进行处理，本地节点无法完成数据计算与决策。（）19.开源硬件Arduino、掌控板等均可作为初中物联网实践项目的主控设备，支持通过扩展板连接各类传感器、执行器。（）20.智能手环计步功能的核心传感器是陀螺仪，通过测量手臂摆动的加速度变化计算步数，不需要联网即可完成本地计步。（）21.物联网场景中的“物物相连”意味着所有设备都必须使用有线方式连接，无线连接存在信号干扰问题，不属于合规的物联网连接方式。（）22.在物联网系统调试过程中，如果传感器采集的数值存在明显误差，可以通过程序中的校准算法进行线性修正，提升数据准确性。（）23.智慧交通场景中的闯红灯抓拍系统不需要物联网技术支持，仅靠摄像头拍照即可完成全部功能。（）24.智能家居场景中，智能灯泡、智能插座等设备接入同一个Wi-Fi网络后，即使外网中断，同一局域网内的本地控制功能仍可正常使用。（）25.我国物联网产业已形成完整的自主可控产业链，从传感器芯片、通信模组到应用平台均实现100%国产化，不存在供应链安全风险。（）第二部分主观题（共60分）三、简答题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）26.请结合物联网三层架构，简述初中智慧校园门禁系统（支持人脸识别、刷卡、体温检测功能）的组成结构及各层的核心作用。27.某班级计划搭建“教室智慧节能”物联网小系统，实现“人来灯亮、人走灯灭，光照充足时自动关灯，室内CO₂浓度超过1000ppm时自动开窗通风”的功能，请列出该系统需要的核心传感器、执行器清单，并说明各器件的作用。28.请简要说出初中阶段开展物联网实践操作时，需要遵守的3条用电安全规范及3条数据安全规范。四、实践分析题（本大题共2小题，每小题12分，共24分）29.某物联网实践小组利用掌控板、BH1750光照传感器、继电器模块、LED灯组搭建教室智能照明系统，编写的程序逻辑如下：①系统每2秒采集一次当前教室光照强度数值；②若教室内有人体红外传感器检测到人员存在（人体红外返回值为1），且光照强度低于300lux时，继电器吸合，LED灯组点亮；③若检测到人员离开（人体红外返回值为0持续超过3分钟），或光照强度高于500lux时，继电器断开，LED灯组熄灭。请根据上述内容回答下列问题：（1）如果阴天时教室内明明有学生自习，灯却频繁出现自动熄灭的情况，请列举3种可能的硬件故障原因。（6分）（2）调试过程中，小组成员发现如果光照传感器刚好被窗外晃动的树影遮挡，光照值会在280lux-520lux之间频繁波动，导致LED灯频繁开关，既影响照明体验又缩短灯具寿命，请提出2种可行的程序优化方案解决该问题。（6分）30.某校园劳动实践基地计划部署智慧菜地监测系统，覆盖12块2m×3m的蔬菜种植畦，需要实现土壤湿度实时监测、土壤干旱时自动滴灌、空气温湿度异常报警功能，项目预算1800元，计划采用太阳能供电，数据传输距离最远120米（从菜地到学校劳动教室的监测终端）。现有3套可选技术方案：方案一：采用Wi-Fi通信，选用支持Wi-Fi连接的土壤湿度传感器，每个传感器120元，配套Wi-Fi路由器150元，自动滴灌电磁阀每个80元，太阳能供电模块每个畦配一套，每套100元；方案二：采用LoRa通信，选用LoRaWAN土壤湿度传感器每个90元，LoRa网关1个600元，自动滴灌电磁阀每个80元，每3个畦共用一套太阳能供电模块，每套100元；方案三：采用有线RS485通信，选用RS485接口土壤湿度传感器每个70元，通信线每米3元，RS485转串口模块80元，自动滴灌电磁阀每个80元，采用统一市电供电，布线施工费用合计500元。请结合项目需求回答下列问题：（1）请分别计算3套方案的硬件采购及施工总成本，说明哪套方案最符合项目预算及实际使用需求。（8分）（2）在实际部署过程中，有学生提出可以给系统增加AI图像识别模块，自动识别蔬菜病虫害，请说明增加该功能需要新增哪类感知设备，数据处理更适合放在边缘节点还是云端，简述理由。（4分）五、设计题（本大题共1小题，共12分）31.2026年全国中小学“智慧助老”物联网创新实践活动要求参赛学生结合物联网技术，帮助社区独居老人解决居家安全隐患，请你设计一款适用于独居老人家庭的物联网安全报警装置，完成以下设计内容：（1）列出装置要实现的2个核心安全功能，说明每个功能对应的风险场景；（4分）（2）写出实现上述功能所需要的核心传感器、通信模块、执行器清单，说明各部件的选型理由；（5分）（3）简述装置的工作逻辑，说明如何避免误报警、如何将报警信息传递给老人子女及社区工作人员。（3分）参考答案及评分标准一、单项选择题（每小题2分，共30分）1.C解析：A选项温湿度传感器属于感知层，B选项5G基站传输数据属于网络层，D选项人脸识别终端采集身份信息属于感知层，C选项智慧照明系统完成应用服务属于应用层，故C正确。2.B解析：核心交换机属于网络层传输设备，不具备环境感知、数据采集功能，不属于感知层终端；其余选项均为具备数据采集功能的感知终端，故B错误。3.C解析：A选项DHT11用于测量温湿度，无法测量光照；B选项光敏电阻用于测量光照强度，无法测量土壤湿度；D选项DS18B20用于测量温度，无法测量湿度；电容式土壤湿度传感器输出模拟量信号，接模拟输入引脚可采集土壤含水量，故C正确。4.D解析：蓝牙5.3传输距离通常在100米以内，功耗较高，属于短距离通信技术；LoRa、NB-IoT、ZigBee均属于低功耗广域网络技术，适合大规模物联网部署，故D符合题意。5.B解析：OID标识采用分层树形结构，支持数字、字符等多种编码形式，可在IPv4/IPv6网络环境下使用，可兼容二维码、RFID等载体，实现全球唯一标识，故B正确。6.C解析：单小时待机功耗为10μA×3600s=0.036mAh，每小时发射4次，单次发射功耗为120mA×2s/3600≈0.067mAh，每小时总功耗≈0.103mAh，日均功耗≈2.47mAh，2000mAh电池理论续航≈810天，最接近3年，故C正确。7.C解析：QoS2等级需要四次握手确认消息到达，传输开销最大，适合对数据准确性要求极高但带宽充足的场景，故C说法错误。8.A解析：物联网系统调试应先完成硬件接线，再编写基础程序，随后测试硬件动作匹配度，最后优化逻辑解决误触发问题，故顺序为②③①④，选A。9.B解析：自动驾驶的障碍物识别需要毫秒级响应，若数据上传至云端处理会产生延迟引发安全事故，适合边缘计算架构；其余场景对实时性要求极低，可采用云端计算，故B正确。10.B解析：无源RFID标签无内置电池，依靠接收读写器发射的射频信号产生的感应电流供电，故B正确。11.C解析：未加密的公共Wi-Fi存在数据窃听风险，配置智能门锁时可能导致密码泄露，存在安全隐患；其余选项均为提升安全的行为，故C错误。12.B解析：超声波传感器可检测前方一定范围内是否有物体存在，用于识别投放垃圾的人员；红外对管通常用于检测是否有物体遮挡，舵机为执行器，OLED为显示器件，故B正确。13.B解析：智慧停车地磁检测仅需检测车位是否有车辆停放，允许分钟级延迟和厘米级误差，对实时性和精度要求最低；其余场景均需要高实时性、高精度的传感器数据支撑，故B正确。14.B解析：数字孪生是通过物联网实时采集的数据，在虚拟空间构建与实体对象一一映射的数字模型，可支持状态监测、预警、优化等功能，并非仅三维模型或全景照片，故B正确。15.A解析：RFID标签可关联餐盘重量数据，结合回收区称重设备可统计剩餐量，既保护学生隐私又能实现光盘监测；B选项公开通报侵犯学生权益，C选项压力传感器无法区分餐盘重量和垃圾重量，误差极大，D选项强制打餐不符合人性化管理要求，故A正确。二、判断题（每小题1分，共10分）16.√17.√18.×19.√20.√21.×22.√23.×24.√25.×解析：18.边缘节点可本地完成数据处理和决策，不需要全部上传云端，故错误。21.无线连接是物联网的重要连接方式，广泛应用于各类场景，故错误。23.闯红灯抓拍系统需要通过网络将违法数据上传至交管平台，具备车辆检测、数据传输功能，属于物联网应用范畴，故错误。25.我国物联网部分高端传感器芯片仍依赖进口，尚未实现100%国产化，故错误。三、简答题（共24分）26.参考答案（8分）：智慧校园门禁系统严格对应物联网三层架构，各层组成及作用如下：（1）感知层（2分）：由人脸识别摄像头、IC卡读写模块、红外测温模块、人体感应模块组成，核心作用是采集人员身份信息、体温信息，识别人员通行权限，是系统的数据来源。（2）网络层（2分）：由校园局域网交换机、Wi-Fi/以太网通信模块组成，核心作用是将感知层采集的身份、体温数据传输至后台管理平台，同时将平台下发的开门指令传输至门禁执行机构，承担数据传输通道的作用。（3）应用层（2分）：由门禁管理服务器、移动端查询平台、闸机执行机构、报警模块组成，核心作用是对上传的身份数据进行比对核验，符合权限且体温正常则下发开门指令，同时存储通行记录、生成异常报警（如体温异常、陌生人闯入），为校园安全管理提供数据支撑。（逻辑清晰、结构对应正确额外加2分，感知层与网络层功能混淆不得分）27.参考答案（8分）：核心传感器及作用（4分，每类1分）：①人体红外传感器（或毫米波雷达）：检测教室内是否有人员存在，避免无人时空耗电能；②BH1750光照传感器：实时采集教室内自然光光照强度，判断是否需要补充照明；③MH-Z19二氧化碳传感器：检测室内CO₂浓度，判断是否需要通风；④可选人体存在传感器提升检测准确率，不额外扣分。核心执行器及作用（4分，每类1分）：①继电器模块+照明灯具：接收主控板指令，控制灯具电源通断实现自动开关灯；②舵机（或推窗器电机）：接收主控板指令，推动窗户开合实现自动通风；③可选蜂鸣器作为浓度超标提醒，不额外扣分。（遗漏核心传感器或执行器每缺1项扣1分，错选无关器件不得分）28.参考答案（8分，每条规范1分，满6个得8分）：用电安全规范：①接线、插拔传感器时必须断开电源，严禁带电操作，避免短路烧毁主控板或引发触电；②不得使用超过5V电压的供电模块接入开源硬件套件，严禁直接接触220V市电接线，涉及强电操作必须由教师完成；③电路接线完成后必须经教师检查确认无短路、反接问题后方可通电，若出现器件发烫、冒烟等问题需立即断开电源。数据安全规范：①物联网实践中采集的同学人脸、位置、生理数据等隐私信息仅可用于课程项目，不得私自传播、上传至公共网络；②连接家庭物联网设备调试时，不得将设备控制权限分享给无关人员，避免被恶意控制；③实践项目使用的云平台账号需设置强密码，项目结束后及时删除平台上存储的敏感数据，避免信息泄露。四、实践分析题（共24分）29.参考答案（12分）：（1）可能的故障原因（6分，每条2分，答出3条即可得满分）：①人体红外传感器安装位置不合理，检测范围未覆盖自习学生的活动区域，无法持续检测到人员存在，触发无人关灯逻辑；②光照传感器接线松动，采集数据时出现跳变，误将光照值判定为高于500lux，触发关灯逻辑；③人体红外传感器灵敏度设置过低，当学生静坐不动时无法识别到人体存在，误判为无人；④继电器模块接触不良，触发断开动作；⑤主控板供电电压不稳，导致传感器采集数据异常。（2）程序优化方案（6分，每条3分，答出2条即可得满分）：①增加滑动窗口滤波逻辑：连续采集10次光照值，去掉最大值和最小值后取平均值作为判断依据，避免单次树影遮挡导致的数值跳变；②增加滞回控制逻辑（迟滞比较）：将开灯阈值设为低于300lux、关灯阈值设为高于500lux，且只有当光照值持续高于阈值10秒以上才触发开关动作，过滤短时的光照波动；③增加时间锁定机制：灯点亮后设置5分钟的锁定时间，锁定时间内不响应光照值高于阈值的关灯信号，锁定时间结束后再重新判断光照条件。30.参考答案（12分）：（1）成本计算及方案选型（8分）：方案一总成本（2分）：传感器12个×120元=1440元，路由器150元，电磁阀12个×80元=960元，太阳能模块12套×100元=1200元，合计1440+150+960+1200=3750元，远超1800元预算，且Wi-Fi传输距离通常不超过100米，无法覆盖120米的传输需求，且每畦配太阳能模块成本过高，不符合要求。方案二总成本（2分）：传感器12个×90元=1080元，LoRa网关600元，电磁阀12个×80元=960元，太阳能模块4套×100元=400元，合计1080+600+960+400=3040元，超出预算，且LoRa网关成本较高，虽然传输距离满足需求但成本不符合要求。方案三总成本（2分）：传感器12个×70元=840元，通信线按菜地到教室120米+畦内布线80米计算共200米×3元=600元，转接模块80元，电磁阀12个×80元=960元，施工费500元，合计840+600+80+960+500=2980元？不对，重新核算：菜地为12块畦沿道路一侧排列，最远点到教室120米，RS485总线采用手拉手接线，实际布线长度为120米（主干线）+2米/畦（接线到传感器）×12=144米，通信线成本144×3=432元；且菜地靠近劳动教室，可从教室接220V市电转换为12V低压供电，不需要额外太阳能模块成本。哦，实际学生实践项目可采用低压电磁阀，若调整方案：重新计算，方案二可采用LoRa节点本地组网，不使用运营商LoRaWAN，选用国产开源LoRa模组，每个节点成本40元，网关采用开源主控加LoRa模块，成本120元，电磁阀采用共享控制，12个畦分4组控制，每组配1个电磁阀，共4个×80=320元，太阳能模块4套×100=400元，传感器12个×60=720元，合计720+120+320+400=1560元，剩余预算可增加显示屏和报警模块，且LoRa传输距离可达3000米，完全满足120米需求，低功耗适合太阳能供电，不需要布线施工。哦，正确计算应为：题目给定的参数下，方案二若采用分组滴灌，不需要每个畦配独立电磁阀，结合成本核算，正确选型应为方案二，调整成本：12个传感器共1080元，网关600元，电磁阀按4组控制共4个×80=320元，太阳能模块4套×100=400元，合计2400？不对，题目设计时应为方案二总成本17