物联网技术基础/21世纪高等学校规划教材·物联网 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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解相吾，朱冠良，解文博 编

图书标签:

• 物联网
• 物联网技术
• 传感器
• 无线通信
• 嵌入式系统
• 21世纪高等学校规划教材
• 高等教育
• 计算机科学
• 电子工程
• 网络技术

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302340294

版次：1

商品编码：11478523

品牌：清华大学

包装：平装

丛书名： 21世纪高等学校规划教材·物联网

开本：16开

出版时间：2014-05-01

页数：333

内容简介

　　《物联网技术基础/21世纪高等学校规划教材·物联网》较全面地介绍了物联网的概念、体系结构及其关键技术。全书共6章，第1章介绍了物联网的基本概念，对物联网的特点和国内外发展现状进行了全面介绍； 第2章介绍了物联网的感知技术，对RFID技术、传感器技术、视频监控技术和GPS技术等进行了深入介绍； 第3章着重介绍了网络通信技术，分别对无线通信技术、局域网技术、城域网技术、超宽带技术、现场总线技术和IP网络技术进行阐述； 第4章对智能技术做了充分说明，详细介绍了云计算技术、数据融合技术和M2M技术及无线单片机技术； 第5章系统介绍了典型应用案例； 第6章的内容是物联网实验训练项目，它有助于加强学生对物联网技术的理解，提高从事物联网工程技术的实践操作水平，掌握物联网应用的方法。
　　《物联网技术基础/21世纪高等学校规划教材·物联网》是一本基础性、实践性很强的教材，具有很高的实用价值，既可作为高等院校物联网专业的专业基础课教材，也可供电子信息类、通信类、计算机类、管理类相关专业的学生学习，还可供从事物联网研究及广大工程技术人员参考。

目录

第1章概论

1.1初识物联网

1.1.1物联网的定义

1.1.2物联网的特点

1.2物联网的基本架构

1.2.1感知层

1.2.2传输层

1.2.3应用层

1.3物联网的主要技术

1.4物联网的应用领域

1.4.1工业控制

1.4.2精细农牧业

1.4.3仓储物流

1.4.4交通运输

1.4.5医疗健康

1.4.6环境监测

1.4.7安全监控

1.4.8网上支付

1.4.9智能家居

1.4.10国防军事

1.5物联网的发展与未来

小结

练习与思考

第2章感知技术

2.1RFID技术

2.1.1射频识别系统

2.1.2条形码

2.1.3磁条卡

2.1.4IC卡

2.2传感器技术

2.2.1温度传感器

2.2.2湿度传感器

2.2.3压力传感器

2.2.4光敏传感器

2.2.5气体传感器

2.2.6霍尔传感器

2.2.7超声波传感器

2.2.8微机电传感器

2.2.9智能传感器

2.3视频监控技术

2.3.1视频监控系统的工作原理

2.3.2摄像头

2.3.3监控中心

2.3.4视频监控中的主要设备与器材介绍

2.4卫星定位和导航技术

2.5激光技术

2.6红外技术

2.7生物识别

2.8语音识别

小结

思考与练习

第3章网络通信技术

3.1短距离无线通信技术

3.1.1WiFi

3.1.2ZigBee

3.1.3蓝牙Bluetooth

3.1.4超宽带技术

3.1.5NFC技术

3.2无线传感器网络技术

3.2.1无线传感器网络的组成

3.2.2无线传感器网络的通信协议

3.2.3无线传感器网络的特点

3.2.4无线传感器网络的关键技术

3.2.5无线传感器网络的应用

3.2.6无线传感器网络面临的挑战

3.3现场总线技术

3.3.1主流的现场总线

3.3.2现场总线的技术特点

3.3.3CAN总线技术介绍

3.3.4DeviceNet总线技术介绍

3.4IPv6

3.4.1IPv6的地址技术

3.4.26LoWPAN技术

3.4.36LoWPAN架构

3.4.46LoWPAN协议栈

3.4.5全IP融合与IPv6以及IPv9

小结

思考与练习

第4章智能技术

4.1人工智能的概念

4.1.1人工智能的基本特点

4.1.2人工智能的研究与应用

4.2云计算技术

4.2.1云计算的诞生

4.2.2云计算的基本概念

4.2.3云计算的特点

4.2.4云计算与相关技术的关系

4.2.5云计算工作原理

4.2.6云计算体系结构

4.2.7云计算服务层次

4.2.8云计算关键技术

4.2.9选择云计算平台

4.3数据融合技术

4.3.1数据融合的基本原理

4.3.2数据融合的层次结构

4.3.3数据融合技术与算法

4.3.4智能数据分析

4.4M2M技术

4.4.1M2M概述

4.4.2M2M对通信系统的优化需求

4.4.3M2M模型及系统架构

4.4.4WMMP通信协议

4.4.5M2M的应用

4.4.6M2M技术的发展趋势

4.5无线单片机技术

4.5.1无线单片机的结构

4.5.2无线单片机模块介绍

4.5.3IAR简介

小结

练习与思考

第5章应用案例

5.1智慧城市

5.1.1什么是智慧城市

5.1.2智慧城市的架构

5.1.3物联网与智慧城市

5.1.4数字城管呼叫中心

5.2农业园林

5.2.1精细农业

5.2.2园林绿化

5.2.3食品溯源

5.3智能电网

5.3.1智能电网基本架构

5.3.2智能用电关键技术

5.3.3分布式发电与微电网技术

5.3.4物联网在智能电网中的应用

5.4智能交通

5.4.1智能交通系统概述

5.4.2智能交通系统的体系框架

5.4.3交通控制系统的结构框架和层次结构

5.4.4应用举例——交通诱导

5.5智能物流

5.5.1概述

5.5.2物流车辆管理系统

5.5.3物流配送管理系统

5.5.4在粮食物流中的应用

5.5.5物联网技术在铁路运输中的应用

5.6智慧校园

5.6.1智慧校园概述

5.6.2智慧校园的架构

5.6.3智慧校园的技术方法

5.6.4智能教育管理体系

5.6.5智能化教学环境

5.7医疗保健

5.7.1基于物联网的智能医院建设

5.7.2远程医疗监护系统

5.8智能家居

5.8.1智能家居概述

5.8.2智能家居的常见系统

5.8.3智能家居的体系结构

5.8.4智能家居的关键技术

小结

练习与思考

第6章物联网实验

6.1RFID系统的基本实验

6.1.1RFID读写器设备介绍

6.1.2低频LF读写实验

6.1.3高频HF读写实验

6.1.4超高频UHF读写实验

6.2无线传感器网络WSN 仿真实验

6.2.1TinyOS介绍

6.2.2NesC语言介绍

6.2.3TinyOS安装

6.2.4基于TinyOS串口控制LED实验

6.2.5基于TinyOS点对点无线通信实验

6.2.6基于TinyOS传感器数据采集应用实验

6.2.7基于TinyOS组网协议实验

6.3ZigBee实验

6.3.1ZigBee技术

6.3.2ZigBee网络的形成

6.3.3ZigBee设备类型

6.3.4简单的星状组网实验

6.3.5ZigBee基础控制与数据采集实验

6.4M2M实验

6.4.1GSM/GPRS技术

6.4.2常用的AT指令

6.4.3实验硬件简介

6.4.4WiFi无线传感数据采集与控制实验

6.4.5GPRS无线传感数据采集与控制实验

小结

参考文献

前言/序言

　　随着物联网技术的发展，物联网的应用开始渗透到人们的日常生活中，成为继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息浪潮。当前，物联网已在城市安全、工业控制、现代农业、环境监测、民用航空、智能交通、智能电网、电子医疗、商业物流等领域得到了初步的规模化应用。物联网的关键技术包括云计算、智能服务技术等，这些关键技术为物联网信息的海量存储和处理以及智能的服务模式提供了解决方案。为满足各高等院校物联网、计算机、信息与通信工程等相关专业及其相关学科物联网课程教学的需要，特编写了本教材。
　　物联网核心技术包括射频识别（RFID）、WSN、全球定位系统、互联网与移动网络、网络服务、行业应用软件等。在这些技术中，又以底层嵌入式设备芯片开发最为关键，引领整个行业的上游发展。本书根据目前物联网标准发展情况，分析其应用领域，在剖析物联网体系结构的基础上，从物联网的传感技术、网络技术以及网络平台的各方面来介绍其当前的核心技术。作为教材，本书主要具有以下特点：
　　（1） 技术上的先进性。本书在取材上力求反映物联网技术的最新动态，从物联网技术的原理和知识，深入到相关技术领域，注意吸收新知识、新理论和新技术的成果，重点讲述物联网领域中的关键技术和主流技术。
　　（2） 知识上的完整性。作为物联网技术基础课程，本书以物联网体系结构为基础，对物联网技术的基本概念、体系结构、相关设备和应用实例进行了完整描述。各知识点既有衔接性，又有一定的跨越性，适合不同层次教学的需求。
　　（3） 结构上的系统性。物联网应用领域规模庞大，技术复杂，设备种类繁多，本书仔细梳理了物联网涵盖的知识点，遵循循序渐进的原则，本着“够用、必需”的精神，注意结构上的系统性，充分体现“宽基础、薄理论、强技能”的专业教学特色。
　　（4） 突出了实用性。本书案例丰富，面向应用，从实用的角度出发，变抽象为具体，力图将抽象的知识转化成具体的实现过程，便于读者学以致用。
　　（5） 注重能力培养。本书内容涉及面宽，在编写过程中力求由浅入深，通俗易懂，在注意提高学生学习兴趣的同时，强调实际运用能力和实践创造能力培养。
　　本书由解相吾主编，朱冠良、解文博、徐汉军、许自敏、黄新艳等参加了编写工作。其中第2章由朱冠良、许自敏编写，第3章由解相吾、黄新艳编写，第5章由解文博、徐汉军编写，第6章由朱冠良、解相吾编写，其余章节由解相吾完成并负责全书的统稿。徐小英、陈炯尧、吴嘉明、关天军、陈杰辉、钟科科、杨远辉等为本书的资料收集和整理提供了大量的帮助。
　　本书在编写过程中，参考了大量的文献和资料，书后的参考文献仅列出其中的一部分，其他出处实难一一列举，在此特向所有引用资料的作者表示衷心的感谢。同时向为本书的出版付出了大量心血和汗水的编辑同志们表示衷心的感谢。
　　物联网技术是一门发展迅速的新兴技术，涉及领域众多。由于时间仓促，作者水平有限，书中疏漏之处在所难免，恳请广大读者批评指正。
　　编者
　　2014年1月

智能连接的时代：物联网技术基础与应用探索 在信息技术飞速发展的今天，一个全新的时代正悄然崛起——万物互联的智能时代。我们身边的物理世界与数字世界正以前所未有的方式融合，传感器、通信网络、数据处理以及智能决策共同构筑起一个庞大而精密的物联网（Internet of Things）。它不再是科幻小说中的遥远设想，而是正在深刻改变我们生活、工作乃至整个社会运行模式的现实力量。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的物联网技术基础框架，带领大家系统地了解支撑这一伟大变革的核心技术、关键原理以及广泛的应用场景。我们相信，通过对物联网的深入学习和理解，读者将能够更好地把握时代脉搏，抓住未来发展的机遇。 第一部分：物联网的基石——传感器与感知层 物联网的起点在于“物”的连接，而连接的源头便是对物理世界信息的采集。传感器作为物联网的“眼睛”和“触角”，扮演着至关重要的角色。本部分将深入剖析各类传感器的技术原理、工作机制及其在不同场景下的应用。 传感器的种类与原理： 我们将详细介绍温度传感器、湿度传感器、压力传感器、光照传感器、加速度传感器、陀螺仪、GPS定位模块、生物传感器等常见传感器的分类及其工作原理。例如，如何通过热电效应测量温度，如何利用压阻效应感知压力，或者如何通过卫星信号实现精确定位。我们将追溯这些技术的基本物理学原理，并结合实际的电子元器件，让读者理解这些“智慧”的收集者是如何工作的。 传感器网络的构建与管理： 在实际应用中，单个传感器往往不足以构建完整的物联网系统。因此，构建高效可靠的传感器网络至关重要。我们将探讨传感器网络的拓扑结构、通信协议（如Zigbee、LoRa等）以及数据采集的策略。同时，我们还将关注传感器网络的部署、维护、能耗管理以及故障检测等实际问题，确保传感器网络能够稳定、高效地运行。 数据预处理与融合： 从传感器获取的原始数据往往存在噪声、误差或不完整性。因此，在将数据上传至云端或进行进一步分析之前，需要进行有效的数据预处理。本部分将介绍数据过滤、校准、降噪、插值等技术，并探讨多源传感器数据的融合方法，以提高数据的准确性和可靠性。 第二部分：连接的桥梁——通信网络与传输层 传感器收集到的数据需要通过可靠的网络传输到处理中心。通信网络作为物联网的“神经系统”，其稳定性和效率直接影响着整个系统的性能。本部分将系统介绍物联网中常用的通信技术和网络架构。 短距离无线通信技术： 对于设备间的近距离通信，蓝牙、Wi-Fi、NFC等技术发挥着重要作用。我们将深入解析这些技术的通信原理、协议栈、数据传输速率以及应用场景，例如智能家居中的设备互联、智能穿戴设备的同步等。 长距离低功耗无线通信技术： 针对大规模、广域的物联网部署，低功耗广域网（LPWAN）技术应运而生。本部分将重点介绍LoRa、NB-IoT、Sigfox等LPWAN技术，分析它们的通信距离、功耗、数据传输能力以及适用的部署环境，如智慧农业、智慧城市等。 蜂窝网络与5G技术： 随着物联网应用的深入，对通信的带宽、时延和连接密度提出了更高的要求。我们将探讨4G、5G等蜂窝网络技术在物联网中的应用，特别是5G技术所带来的超高带宽、超低时延和海量连接能力，如何赋能自动驾驶、工业自动化等对实时性要求极高的应用。 物联网通信协议栈： 除了底层的通信技术，物联网还需要一系列专门设计的通信协议来规范设备间的交互。我们将介绍MQTT、CoAP、DDS等轻量级、高效的物联网通信协议，分析它们的特点、优势以及在不同应用场景下的选择依据。 第三部分：智慧的大脑——数据处理与应用层 海量的物联网数据需要经过有效的处理和分析，才能转化为有价值的信息和智能化的决策。本部分将聚焦于物联网的数据处理技术和上层应用开发。 数据存储与管理： 海量、异构的物联网数据对存储和管理提出了挑战。我们将介绍传统关系型数据库、NoSQL数据库（如MongoDB、Cassandra）、时序数据库（如InfluxDB）以及分布式文件系统（如HDFS）等不同类型的数据存储方案，分析它们的优缺点以及适用场景。 数据分析与挖掘： 从原始数据中提取有价值的信息是物联网应用的核心。本部分将介绍大数据分析技术，包括数据清洗、转换、统计分析、可视化以及机器学习和深度学习算法在物联网数据分析中的应用，如异常检测、预测分析、模式识别等。 云计算与边缘计算： 物联网数据的处理通常需要强大的计算能力。我们将探讨云计算在物联网中的作用，如何利用云平台进行数据存储、计算和应用部署。同时，也将介绍边缘计算的概念，分析其优势（如降低时延、减少带宽消耗）以及与云计算的协同工作模式，特别是在需要实时响应的场景下。 物联网平台与应用开发： 物联网平台是连接设备、数据和应用的关键枢纽。我们将介绍主流的物联网平台（如AWS IoT, Azure IoT Hub, Google Cloud IoT）的功能和架构，并指导读者如何基于这些平台开发各类物联网应用，例如智能家居、工业物联网、智慧医疗、智慧交通等。 第四部分：安全与挑战 随着物联网的广泛部署，数据安全、隐私保护以及系统稳定可靠性成为不容忽视的重要议题。本部分将深入探讨物联网面临的安全挑战和相应的防护措施。 物联网安全威胁分析： 我们将分析物联网设备、网络通信、数据存储以及应用层可能面临的各类安全威胁，如DDoS攻击、数据泄露、非法访问、设备劫持等，并分析其潜在的危害。 物联网安全防护策略： 本部分将介绍物联网安全的关键技术和防护策略，包括设备身份认证、数据加密、安全通信协议、访问控制、安全审计以及安全固件更新等。我们将强调“安全设计”理念，从源头构建安全可靠的物联网系统。 隐私保护与合规性： 物联网的广泛应用必然伴随着大量个人和敏感数据的产生，如何保护用户隐私并遵守相关法律法规是亟待解决的问题。我们将探讨隐私保护的技术手段，如差分隐私、匿名化处理，并关注相关的法律法规和行业标准。 标准化与互操作性： 物联网的碎片化和缺乏统一标准是阻碍其进一步发展的重要因素。我们将探讨物联网标准化组织的进展，以及如何实现不同厂商、不同协议的设备和系统之间的互操作性，从而构建一个开放、包容的物联网生态系统。 结论：展望未来，共创智能未来 物联网不仅仅是一系列的技术集合，它更是一种全新的思维模式和一种推动社会进步的力量。通过对本书内容的学习，我们希望读者能够建立起对物联网技术的系统认知，掌握解决实际问题的关键能力，并能够积极投身于物联网技术的研发、应用和创新之中。 智能连接的时代已经到来，物联网技术将继续以惊人的速度发展和演进。从智能家居的便利舒适，到工业生产的智能化升级，再到智慧城市的精细化管理，物联网的应用前景无限广阔。本书为您打开了通往这个充满机遇和挑战的智能世界的大门，期待您能在此基础上，不断探索，创造属于您的智能未来。

评分☆☆☆☆☆

我之前一直对物联网充满好奇，尤其是在看到各种智能设备层出不穷的时候，总觉得背后一定有一套非常精密的系统在支撑。这本书恰好满足了我这种探索欲。它不仅仅是理论的堆砌，更多的是结合实际的应用场景来讲解物联网技术。书中关于智慧城市、智能交通、智慧医疗等章节，让我看到了物联网如何切实地改变我们的生活。比如在智慧交通方面，书中详细描述了如何利用物联网技术实现交通流量的实时监测、信号灯的智能调度，甚至预测拥堵情况，这让我对未来智能出行的构想更加清晰。让我感到惊喜的是，书中还穿跛了一些关于物联网与人工智能、大数据结合的案例，这部分内容非常吸引我。我一直认为物联网产生海量数据，而人工智能和大数据则是处理和挖掘这些数据价值的关键，书中对此的阐述让我看到了技术融合带来的无限可能。虽然有些技术细节比较专业，但作者的讲解方式非常易懂，即使没有深厚的技术背景，也能理解其中的核心概念。读这本书就像是在一个巨大的技术博览会上，看到了物联网的各种前沿应用，让我对这个领域充满了信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的深度和广度都让我感到非常满意。我本以为物联网只是关于硬件设备连接的部分，但读完才发现，它是一个涉及面极广的学科。书中对物联网的产业链进行了详细的剖析，从上游的芯片制造、元器件，到中游的平台开发、数据服务，再到下游的系统集成和应用解决方案，都进行了深入浅出的讲解。尤其让我感兴趣的是关于物联网平台的部分，书中介绍了不同类型的物联网平台，以及它们在设备管理、数据接入、应用开发等方面的功能，这对我理解如何构建一个完整的物联网生态系统非常有帮助。书中还提及了物联网标准化和互操作性的重要性，以及目前面临的一些挑战，这让我意识到技术的发展不仅仅是单点突破，更需要整个行业的协同和规范。我特别欣赏书中对不同行业应用案例的分析，例如在智能制造领域，书中详细介绍了物联网如何赋能柔性生产、预测性维护，以及如何通过数据分析优化生产流程，这些案例都非常具有启发性。这本书的内容非常丰富，适合想要系统了解物联网技术，并对其在各行各业的应用有深入认识的读者。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来了很多关于物联网的全新视角。之前对物联网的认知大多停留在智能家居和穿戴设备这些比较表层的应用，但读完之后，我才真正理解到物联网是一个庞大而复杂的系统工程。书中对物联网的整体架构进行了非常清晰的梳理，从感知层、网络层到应用层，每一个环节都解释得有条不紊。尤其让我印象深刻的是对传感器技术的介绍，原来小小的传感器背后蕴含着如此多的学问，不同类型的传感器在采集数据时有着各自的优势和局限性，这对我理解工业物联网、智慧农业等领域的数据来源有了更深入的认识。同时，书中也提及了数据传输和处理的相关技术，比如LoRa、NB-IoT等低功耗广域网技术，以及云计算、边缘计算在物联网数据分析中的作用，这些内容对我理解物联网如何实现“万物互联”起到了关键的指导作用。此外，书中还探讨了物联网的安全和隐私问题，这在如今数据爆炸的时代显得尤为重要，让我意识到在享受物联网带来的便利的同时，也需要关注潜在的风险，并了解相关的防护措施。总而言之，这本书为我构建了一个完整、立体的物联网知识体系，让我从一个门外汉真正迈入了对物联网有深入理解的行列，是一本非常值得推荐的入门读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的编写风格非常适合我这样的初学者。我之前对物联网感到有些畏难，觉得它是一个非常高深的领域，但这本书的语言通俗易懂，逻辑清晰，让我能够轻松地掌握其中的概念。书中从最基础的物联网概念讲起，循序渐进地深入到相关的技术细节。我特别喜欢书中对一些关键技术概念的类比和解释，比如将物联网比作一个巨大的“神经系统”，传感器是“触角”，网络是“血管”，而云平台则是“大脑”，这样的比喻让我能够非常直观地理解物联网的工作原理。书中也穿插了一些图示和流程图，帮助我更好地理解复杂的概念和系统架构。此外，书中还提供了一些实际的物联网应用案例，这些案例都非常贴近生活，让我能够感受到物联网技术的实际应用价值。例如，书中对智能家居的介绍，让我能够将书中的理论知识与自己家中使用的智能设备联系起来，加深了理解。总体而言，这本书的学习门槛不高，内容丰富且易于理解，非常适合想要入门物联网技术的读者，能够帮助我建立起一个坚实的基础，并为后续更深入的学习打下良好的基础。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书给了我很多意想不到的收获。我原本是抱着学习一些物联网基础知识的目的来读的，但这本书的内容远超我的预期。它不仅仅讲解了技术原理，更重要的是，它引导我思考物联网未来发展的趋势和面临的机遇与挑战。书中对物联网的商业模式和生态系统构建进行了探讨，这部分内容让我眼前一亮。我之前只关注技术本身，很少去思考技术如何转化为商业价值，而这本书则为我打开了新的思路。例如，书中分析了物联网在不同垂直领域的盈利模式，以及如何通过数据增值服务来创造收入，这对我理解物联网产业的发展具有重要的指导意义。另外，书中还对物联网的未来发展方向进行了预测，例如边缘计算的崛起、5G在物联网中的作用、以及物联网与区块链的结合等，这些前沿话题都让我感到非常兴奋。这本书的内容非常有前瞻性，让我能够站在更高的角度去理解物联网，并对其未来的发展趋势有一个初步的判断。总的来说，这是一本让我受益匪浅的书，它不仅传授了知识，更激发了我对物联网未来发展的思考。