作者：李如平
页数：168
出版社：中国铁道出版社
出版日期：2020
ISBN：9787113278571
电子书格式：pdf/epub/txt
内容简介
本书立足于面向物联网基础知识和重点应用，理论结合实际，介绍物联网的发展背景、基本概念、知识架构、各种传感器的技术、RFID技术、网络技术等，同时结合物联网的各项技术特性，介绍其在各行业各领域中的应用，如物联网在智慧农业、智能交通、智能家居、智慧城市等领域中的应用。本书已申报成功安徽省省级规划教材，“物联网概论“课程也申报为安徽省省级MOOC课程，课程资料齐全，并已上线运行。本书适合作为高等职业院校物联网专业或相近专业的教材，也可作为物联网技术研究与产品开发人员的参考书。本书参考物联网应用技术人才培养的方案内容，针对物联网应用技术专业人才培养所需要的技术（职业）领域所总结的典型工作任务来组织全书的内容体系。根据要完成每个典型工作任务的工作过程中所需的知识或技能来设计每个章节的内容。本书共分为8章，内容涵盖了物联网的特征及体系结构、物联网底层感知技术、通信技术、嵌入式开发技术、云计算及大数据处理技术、物联网安全技术等，很后对当前近期新的典型物联网应用进行了分析。 全书围绕物联网体系结构的“感知、传输、处理、应用”四个层次，结合当前物联网的典型应用展开教学与实践，通过以认知物联网典型的应用系统为背景，逐层引入该系统中的物联网的底层感知设备、传输网络、中间数据处理环节以及上层应用系统中所涉及到的物联网相关的理论知识。本书将较新的企业应用案例进行了教学化设计，知识适度、技能点突出、案例丰富，并辅助以二维码等方式来拓展学生学习的知识面。 本书适合作为高等职业院校物联网专业或相近专业的教材，也可作为物联网技术研究与产品开发人员的参考书。
作者简介
李如平 男，安徽工商职业学院教授，一直从事计算机专业的教学工作。现在是物联网专业教研室主任。获得的成果如下：（1）安徽省教学成果一等奖、二等奖、三等奖多项。（2）安徽省科学技术奖三等奖。（3）主持GJ级项目一项，省级教科研项目六项，发表论文二十多篇。
本书特色
本书是校企合作开发的教材，内容概括和凝聚技能大赛、相关企业以及课程教学中的全新成果，注重培养学生的自主学习、合作学习和个性化学习能力。 本书配有MOOC教学资源，可以通过扫描书中二维码观看视频，也可以通过登录安徽省网络课程学习平台中心平台（e会学）学习“物联网概论”课程的相关内容。
目录
第 1 章 物联网概述 ………………………………………………………………………………………1
1.1 物联网的发展 ………………………………………………………………………….. 2
1.2 物联网的定义 ………………………………………………………………………….. 4
1.3 物联网的主要特点…………………………………………………………………….. 5
1.3.1 物联网的技术特点 …………………………………………………………………. 5
1.3.2 物联网的应用特点 …………………………………………………………………. 5
1.3.3 物联网的其他特点 …………………………………………………………………. 6
1.4 物联网的应用 ………………………………………………………………………….. 6
1.5 物联网的发展趋势 ……………………………………………………………………. 8
习题 ……………………………………………………………………………………………10
第 2 章 物联网体系架构……………………………………………………………………………… 11
2.1 物联网体系架构概述 …………………………………………………………………11
2.2 感知层 ………………………………………………………………………………….13
2.2.1 感知层概述 ………………………………………………………………………… 13
2.2.2 感知层关键技术 ………………………………………………………………….. 14
2.3 网络层 ………………………………………………………………………………….16
2.3.1 网络层概述 ………………………………………………………………………… 16
2.3.2 网络层接入技术 ………………………………………………………………….. 16
2.3.3 网络层关键技术 ………………………………………………………………….. 17
2.4 应用层 ………………………………………………………………………………….20
2.4.1 应用层概述 ………………………………………………………………………… 20
2.4.2 应用层关键技术 ………………………………………………………………….. 21
习题 ……………………………………………………………………………………………22
第 3 章 传感器技术 …………………………………………………………………………………… 23
3.1 传感器概述 …………………………………………………………………………….24
3.2 传感器的基本特性 ……………………………………………………………………25
3.2.1 传感器的静态特性 ……………………………………………………………….. 25
3.2.2 传感器的动态特性 ……………………………………………………………….. 26
3.3 常用传感器 …………………………………………………………………………….26
3.3.1 电阻式传感器……………………………………………………………………… 26
3.3.2 电感式传感器……………………………………………………………………… 28
3.3.3 电容式传感器……………………………………………………………………… 28
3.3.4 压电式传感器……………………………………………………………………… 29
3.3.5 磁敏式传感器……………………………………………………………………… 30
目 录
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物 联 网 概 论
3.3.6 光电式传感器……………………………………………………………………… 31
3.3.7 微波传感器 ………………………………………………………………………… 31
3.3.8 化学传感器 ………………………………………………………………………… 32
3.3.9 生物传感器 ………………………………………………………………………… 32
3.3.10 微传感器 …………………………………………………………………………. 33
3.4 智能传感器 …………………………………………………………………………….34
3.4.1 智能传感器概述 ………………………………………………………………….. 34
3.4.2 智能传感器的主要功能………………………………………………………….. 35
3.4.3 常用智能传感器 ………………………………………………………………….. 35
习题 ……………………………………………………………………………………………36
第 4 章 自动识别技术………………………………………………………………………………… 37
4.1 自动识别技术概述 ……………………………………………………………………38
4.1.1 自动识别技术的概念 …………………………………………………………….. 38
4.1.2 自动识别技术的分类 …………………………………………………………….. 38
4.2 条码技术 ……………………………………………………………………………….39
4.2.1 条码的编制和印刷 ……………………………………………………………….. 39
4.2.2 条码阅读器 ………………………………………………………………………… 40
4.2.3 条码数据处理……………………………………………………………………… 41
4.3 RFID 技术………………………………………………………………………………41
4.4 RFID 系统的构成 ……………………………………………………………………..43
4.4.1 电子标签 …………………………………………………………………………… 43
4.4.2 RFID 读写器 ………………………………………………………………………. 47
4.5 RFID 系统的能量传输和防碰撞机制 ………………………………………………47
4.5.1 能量传输方式……………………………………………………………………… 48
4.5.2 RFID 系统的防碰撞机制 ………………………………………………………… 48
4.6 NFC …………………………………………………………………………………….49
4.6.1 NFC 的技术特点………………………………………………………………….. 49
4.6.2 NFC 系统工作原理 ………………………………………………………………. 50
4.7 光学字符识别技术 ……………………………………………………………………51
4.8 机器视觉识别技术 ……………………………………………………………………52
4.8.1 机器视觉识别简介 ……………………………………………………………….. 52
4.8.2 机器视觉识别算法介绍………………………………………………………….. 53
4.9 生物识别技术………………………………………………………………………….56
习题 ……………………………………………………………………………………………58
第 5 章 网络与通信技术…………………………………………………………………………….. 59
5.1 计算机网络的概念及功能 ……………………………………………………………60
5.1.1 计算机网络的概念 ……………………………………………………………….. 60
5.1.2 计算机网络的产生和发展 ………………………………………………………. 60
5.1.3 计算机网络的组成 ……………………………………………………………….. 61
5.1.4 计算机网络的功能 ……………………………………………………………….. 62
5.2 计算机网络分类……………………………………………………………………….62
5.2.1 根据网络覆盖范围分类………………………………………………………….. 62
5.2.2 根据网络拓扑结构分类………………………………………………………….. 63
5.2.3 根据通信方式分类 ……………………………………………………………….. 65
5.3 数据通信基础………………………………………………………………………….65
5.3.1 数据通信的基本概念 …………………………………………………………….. 66
5.3.2 数据通信中的主要技术指标 ……………………………………………………. 67
5.3.3 数据传输 …………………………………………………………………………… 68
5.3.4 数据交换方式……………………………………………………………………… 73
5.4 传输介质 ……………………………………………………………………………….75
5.4.1 传输介质的特性与性能指标 ……………………………………………………. 75
5.4.2 有线传输介质……………………………………………………………………… 76
5.4.3 无线传输介质……………………………………………………………………… 79
5.5 网络设备 ……………………………………………………………………………….80
5.5.1 中继器………………………………………………………………………………. 80
5.5.2 集线器………………………………………………………………………………. 81
5.5.3 交换机 ……………………………………………………………………………… 83
5.5.4 路由器………………………………………………………………………………. 86
5.5.5 网关 …………………………………………………………………………………. 87
5.5.6 网卡 …………………………………………………………………………………. 87
5.6 无线网络技术………………………………………………………………………….90
5.6.1 基本组成元素……………………………………………………………………… 90
5.6.2 无线网络的类别 ………………………………………………………………….. 91
5.7 Wi-Fi ……………………………………………………………………………………96
5.7.1 Wi-Fi 技术的概念…………………………………………………………………. 96
5.7.2 Wi-Fi 网络结构和原理 …………………………………………………………… 97
5.7.3 Wi-Fi 技术的应用…………………………………………………………………100
5.8 蓝牙……………………………………………………………………………………100
5.8.1 蓝牙技术的工作原理 …………………………………………………………….101
5.8.2 蓝牙网络基本结构 ……………………………………………………………….101
5.8.3 蓝牙的协议栈……………………………………………………………………..102
5.8.4 蓝牙的特点 ………………………………………………………………………..104
5.8.5 蓝牙技术的应用 ………………………………………………………………….105
5.9 5G 技术……………………………………………………………………………….106
5.9.1 发展背景 …………………………………………………………………………..106
5.9.2 5G 相关概念 ………………………………………………………………………106
5.9.3 发展历程 …………………………………………………………………………..107
习题 ………………………………………………………………………………………….109
第 6 章 无线传感器网络技术………………………………………………………………………110
6.1 无线传感器网络概述 ………………………………………………………………. 111
6.2 无线传感器网络体系结构…………………………………………………………. 112
6.2.1 体系结构概述……………………………………………………………………..112
6.2.2 无线传感器网络体系结构 ………………………………………………………114
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物 联 网 概 论
6.3 ZigBee 技术 ……………………………………………………………………….. 117
6.3.1 ZigBee 的由来和发展……………………………………………………………117
6.3.2 ZigBee 技术的特点………………………………………………………………117
6.3.3 ZigBee 芯片……………………………………………………………………….118
6.4 ZigBee 技术和其他无线技术的比较 …………………………………………….120
6.4.1 ZigBee 和蓝牙 ……………………………………………………………………120
6.4.2 ZigBee 和 GPRS/CDMA-1X ……………………………………………………121
6.4.3 ZigBee 与数传电台 ……………………………………………………………..121
6.5 ZigBee 的底层——MAC 层简介 ………………………………………. 121
6.6 ZigBee 设备和网络拓扑结构 …………………………………………………….122
6.7 ZigBee 网络抗干扰原理 …………………………………………………………..123
6.8 ZigBee 技术应用 ……………………………………………………………………124
6.8.1 ZigBee 技术应用于电力 AMR 方案 …………………………………………..124
6.8.2 ZigBee 技术应用于 AMR 系统的优势 ………………………………………..125
习题 ………………………………………………………………………………………….127
第 7 章 物联网应用 …………………………………………………………………………………. 128
7.1 智能家居 ……………………………………………………………………………..129
7.1.1 智能家居概述 ……………………………………………………………………..129
7.1.2 智能家居的应用…………………………………………………………………..131
7.2 智能物流 ……………………………………………………………………………..136
7.2.1 智能物流概述……………………………………………………………………..136
7.2.2 智能物流的应用 ………………………………………………………………….137
7.3 智能电网 ……………………………………………………………………………..139
7.3.1 智能电网概述 ……………………………………………………………………..139
7.3.2 智能电网的应用…………………………………………………………………..140
7.4 智慧农业 ……………………………………………………………………………..143
7.4.1 智慧农业概述……………………………………………………………………..143
7.4.2 智慧农业的应用 ………………………………………………………………….144
7.5 智慧交通 ……………………………………………………………………………..147
7.5.1 智慧交通概述……………………………………………………………………..147
7.5.2 智慧交通的应用 ………………………………………………………………….150
7.6 智慧医疗 ……………………………………………………………………………..150
7.6.1 智慧医疗概述……………………………………………………………………..150
7.6.2 智慧医疗的应用…………………………………………………………………..151
7.7 智慧环保 ……………………………………………………………………………..153
7.7.1 智慧环保概述……………………………………………………………………..153
7.7.2 智慧环保的应用 ………………………………………………………………….154
7.8 感知城市 ……………………………………………………………………………..156
7.8.1 感知城市概述……………………………………………………………………..156
7.8.2 感知城市的应用 ………………………………………………………………….157
习题 ………………………………………………………………………………………….158
参考文献
1.1 物联网的发展 ………………………………………………………………………….. 2
1.2 物联网的定义 ………………………………………………………………………….. 4
1.3 物联网的主要特点…………………………………………………………………….. 5
1.3.1 物联网的技术特点 …………………………………………………………………. 5
1.3.2 物联网的应用特点 …………………………………………………………………. 5
1.3.3 物联网的其他特点 …………………………………………………………………. 6
1.4 物联网的应用 ………………………………………………………………………….. 6
1.5 物联网的发展趋势 ……………………………………………………………………. 8
习题 ……………………………………………………………………………………………10
第 2 章 物联网体系架构……………………………………………………………………………… 11
2.1 物联网体系架构概述 …………………………………………………………………11
2.2 感知层 ………………………………………………………………………………….13
2.2.1 感知层概述 ………………………………………………………………………… 13
2.2.2 感知层关键技术 ………………………………………………………………….. 14
2.3 网络层 ………………………………………………………………………………….16
2.3.1 网络层概述 ………………………………………………………………………… 16
2.3.2 网络层接入技术 ………………………………………………………………….. 16
2.3.3 网络层关键技术 ………………………………………………………………….. 17
2.4 应用层 ………………………………………………………………………………….20
2.4.1 应用层概述 ………………………………………………………………………… 20
2.4.2 应用层关键技术 ………………………………………………………………….. 21
习题 ……………………………………………………………………………………………22
第 3 章 传感器技术 …………………………………………………………………………………… 23
3.1 传感器概述 …………………………………………………………………………….24
3.2 传感器的基本特性 ……………………………………………………………………25
3.2.1 传感器的静态特性 ……………………………………………………………….. 25
3.2.2 传感器的动态特性 ……………………………………………………………….. 26
3.3 常用传感器 …………………………………………………………………………….26
3.3.1 电阻式传感器……………………………………………………………………… 26
3.3.2 电感式传感器……………………………………………………………………… 28
3.3.3 电容式传感器……………………………………………………………………… 28
3.3.4 压电式传感器……………………………………………………………………… 29
3.3.5 磁敏式传感器……………………………………………………………………… 30
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物 联 网 概 论
3.3.6 光电式传感器……………………………………………………………………… 31
3.3.7 微波传感器 ………………………………………………………………………… 31
3.3.8 化学传感器 ………………………………………………………………………… 32
3.3.9 生物传感器 ………………………………………………………………………… 32
3.3.10 微传感器 …………………………………………………………………………. 33
3.4 智能传感器 …………………………………………………………………………….34
3.4.1 智能传感器概述 ………………………………………………………………….. 34
3.4.2 智能传感器的主要功能………………………………………………………….. 35
3.4.3 常用智能传感器 ………………………………………………………………….. 35
习题 ……………………………………………………………………………………………36
第 4 章 自动识别技术………………………………………………………………………………… 37
4.1 自动识别技术概述 ……………………………………………………………………38
4.1.1 自动识别技术的概念 …………………………………………………………….. 38
4.1.2 自动识别技术的分类 …………………………………………………………….. 38
4.2 条码技术 ……………………………………………………………………………….39
4.2.1 条码的编制和印刷 ……………………………………………………………….. 39
4.2.2 条码阅读器 ………………………………………………………………………… 40
4.2.3 条码数据处理……………………………………………………………………… 41
4.3 RFID 技术………………………………………………………………………………41
4.4 RFID 系统的构成 ……………………………………………………………………..43
4.4.1 电子标签 …………………………………………………………………………… 43
4.4.2 RFID 读写器 ………………………………………………………………………. 47
4.5 RFID 系统的能量传输和防碰撞机制 ………………………………………………47
4.5.1 能量传输方式……………………………………………………………………… 48
4.5.2 RFID 系统的防碰撞机制 ………………………………………………………… 48
4.6 NFC …………………………………………………………………………………….49
4.6.1 NFC 的技术特点………………………………………………………………….. 49
4.6.2 NFC 系统工作原理 ………………………………………………………………. 50
4.7 光学字符识别技术 ……………………………………………………………………51
4.8 机器视觉识别技术 ……………………………………………………………………52
4.8.1 机器视觉识别简介 ……………………………………………………………….. 52
4.8.2 机器视觉识别算法介绍………………………………………………………….. 53
4.9 生物识别技术………………………………………………………………………….56
习题 ……………………………………………………………………………………………58
第 5 章 网络与通信技术…………………………………………………………………………….. 59
5.1 计算机网络的概念及功能 ……………………………………………………………60
5.1.1 计算机网络的概念 ……………………………………………………………….. 60
5.1.2 计算机网络的产生和发展 ………………………………………………………. 60
5.1.3 计算机网络的组成 ……………………………………………………………….. 61
5.1.4 计算机网络的功能 ……………………………………………………………….. 62
5.2 计算机网络分类……………………………………………………………………….62
5.2.1 根据网络覆盖范围分类………………………………………………………….. 62
5.2.2 根据网络拓扑结构分类………………………………………………………….. 63
5.2.3 根据通信方式分类 ……………………………………………………………….. 65
5.3 数据通信基础………………………………………………………………………….65
5.3.1 数据通信的基本概念 …………………………………………………………….. 66
5.3.2 数据通信中的主要技术指标 ……………………………………………………. 67
5.3.3 数据传输 …………………………………………………………………………… 68
5.3.4 数据交换方式……………………………………………………………………… 73
5.4 传输介质 ……………………………………………………………………………….75
5.4.1 传输介质的特性与性能指标 ……………………………………………………. 75
5.4.2 有线传输介质……………………………………………………………………… 76
5.4.3 无线传输介质……………………………………………………………………… 79
5.5 网络设备 ……………………………………………………………………………….80
5.5.1 中继器………………………………………………………………………………. 80
5.5.2 集线器………………………………………………………………………………. 81
5.5.3 交换机 ……………………………………………………………………………… 83
5.5.4 路由器………………………………………………………………………………. 86
5.5.5 网关 …………………………………………………………………………………. 87
5.5.6 网卡 …………………………………………………………………………………. 87
5.6 无线网络技术………………………………………………………………………….90
5.6.1 基本组成元素……………………………………………………………………… 90
5.6.2 无线网络的类别 ………………………………………………………………….. 91
5.7 Wi-Fi ……………………………………………………………………………………96
5.7.1 Wi-Fi 技术的概念…………………………………………………………………. 96
5.7.2 Wi-Fi 网络结构和原理 …………………………………………………………… 97
5.7.3 Wi-Fi 技术的应用…………………………………………………………………100
5.8 蓝牙……………………………………………………………………………………100
5.8.1 蓝牙技术的工作原理 …………………………………………………………….101
5.8.2 蓝牙网络基本结构 ……………………………………………………………….101
5.8.3 蓝牙的协议栈……………………………………………………………………..102
5.8.4 蓝牙的特点 ………………………………………………………………………..104
5.8.5 蓝牙技术的应用 ………………………………………………………………….105
5.9 5G 技术……………………………………………………………………………….106
5.9.1 发展背景 …………………………………………………………………………..106
5.9.2 5G 相关概念 ………………………………………………………………………106
5.9.3 发展历程 …………………………………………………………………………..107
习题 ………………………………………………………………………………………….109
第 6 章 无线传感器网络技术………………………………………………………………………110
6.1 无线传感器网络概述 ………………………………………………………………. 111
6.2 无线传感器网络体系结构…………………………………………………………. 112
6.2.1 体系结构概述……………………………………………………………………..112
6.2.2 无线传感器网络体系结构 ………………………………………………………114
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物 联 网 概 论
6.3 ZigBee 技术 ……………………………………………………………………….. 117
6.3.1 ZigBee 的由来和发展……………………………………………………………117
6.3.2 ZigBee 技术的特点………………………………………………………………117
6.3.3 ZigBee 芯片……………………………………………………………………….118
6.4 ZigBee 技术和其他无线技术的比较 …………………………………………….120
6.4.1 ZigBee 和蓝牙 ……………………………………………………………………120
6.4.2 ZigBee 和 GPRS/CDMA-1X ……………………………………………………121
6.4.3 ZigBee 与数传电台 ……………………………………………………………..121
6.5 ZigBee 的底层——MAC 层简介 ………………………………………. 121
6.6 ZigBee 设备和网络拓扑结构 …………………………………………………….122
6.7 ZigBee 网络抗干扰原理 …………………………………………………………..123
6.8 ZigBee 技术应用 ……………………………………………………………………124
6.8.1 ZigBee 技术应用于电力 AMR 方案 …………………………………………..124
6.8.2 ZigBee 技术应用于 AMR 系统的优势 ………………………………………..125
习题 ………………………………………………………………………………………….127
第 7 章 物联网应用 …………………………………………………………………………………. 128
7.1 智能家居 ……………………………………………………………………………..129
7.1.1 智能家居概述 ……………………………………………………………………..129
7.1.2 智能家居的应用…………………………………………………………………..131
7.2 智能物流 ……………………………………………………………………………..136
7.2.1 智能物流概述……………………………………………………………………..136
7.2.2 智能物流的应用 ………………………………………………………………….137
7.3 智能电网 ……………………………………………………………………………..139
7.3.1 智能电网概述 ……………………………………………………………………..139
7.3.2 智能电网的应用…………………………………………………………………..140
7.4 智慧农业 ……………………………………………………………………………..143
7.4.1 智慧农业概述……………………………………………………………………..143
7.4.2 智慧农业的应用 ………………………………………………………………….144
7.5 智慧交通 ……………………………………………………………………………..147
7.5.1 智慧交通概述……………………………………………………………………..147
7.5.2 智慧交通的应用 ………………………………………………………………….150
7.6 智慧医疗 ……………………………………………………………………………..150
7.6.1 智慧医疗概述……………………………………………………………………..150
7.6.2 智慧医疗的应用…………………………………………………………………..151
7.7 智慧环保 ……………………………………………………………………………..153
7.7.1 智慧环保概述……………………………………………………………………..153
7.7.2 智慧环保的应用 ………………………………………………………………….154
7.8 感知城市 ……………………………………………………………………………..156
7.8.1 感知城市概述……………………………………………………………………..156
7.8.2 感知城市的应用 ………………………………………………………………….157
习题 ………………………………………………………………………………………….158
参考文献
