《物聯(lián)網技術與應用》主要介紹物聯(lián)網基礎知識與應用,內容豐富,論述全面,圖文并茂,可讀性、知識性和系統(tǒng)性強。本書客觀地描述了物聯(lián)網的產生和發(fā)展,分析了物聯(lián)網的體系架構,重點介紹了支撐物聯(lián)網的RFID技術、傳感器、無線通信等關鍵技術,深入探討了物聯(lián)網技術在智能物流、智能家居、智能交通等眾多重點生產與生活領域中的應用,由淺入深,兼顧理論與實際。本書能讓學習者初步了解運用物聯(lián)網基本知識和技術解決各類實際問題的思路與方法,向讀者展示了物聯(lián)網高科技的巨大魅力,為初學者打開了一扇深入學習物聯(lián)網技術的大門。
《物聯(lián)網技術與應用》可作為應用型本科、高等職業(yè)院校物聯(lián)網及相關專業(yè)的物聯(lián)網基礎教材,也適合對物聯(lián)網感興趣的讀者自學使用。
《物聯(lián)網技術與應用》共分8章。第1章為初識物聯(lián)網,介紹物聯(lián)網概念的起源和發(fā)展;第2章描述物聯(lián)網的體系結構,介紹了物聯(lián)網感知層、網絡層、應用層的功能和關鍵技術;第3章為物聯(lián)網感知技術,重點介紹了RFID、傳感器和嵌入式系統(tǒng)相關技術;第4章為物聯(lián)網通信技術,重點分析了互聯(lián)網、3G和短距離無線通信技術;第5章為物聯(lián)網支撐技術,主要講解了與物聯(lián)網發(fā)展密切相關的云計算、中間件和數(shù)據(jù)融合技術;第6章為物聯(lián)網應用,結合實際案例重點介紹了物聯(lián)網技術在物流、交通、家居等領域的應用;第7章為物聯(lián)網安全,重點分析了RFID、無線傳感網等面臨的安全威脅和采取的安全機制;第8章為物聯(lián)網相應的實訓,通過簡單易學的物聯(lián)網實訓項目,使讀者加深理解并激發(fā)他們對物聯(lián)網的學習興趣。全書編排思路清晰,由淺入深,兼顧理論與實際,具有可讀性、知識性和系統(tǒng)性。
“物聯(lián)網”是近幾年才開始火起來的,也被公認為是繼計算機、互聯(lián)網和移動通信網之后的世界第三次信息技術革命。計算機的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的計算方式,互聯(lián)網的出現(xiàn)改變了人們的學習和生活方式,物聯(lián)網的出現(xiàn)并最終應用將徹底顛覆人們的日常生活。其應用將深入到物流、家居、交通、環(huán)境監(jiān)測、軍事等人類生活的各個方面。
目前,世界各國都將物聯(lián)網的發(fā)展提升至國家戰(zhàn)略層面,是公認的新的經濟增長點,其中典型代表有美國的“智慧地球”、中國的“感知中國”、歐盟的物聯(lián)網行動計劃、日本的“i-Japan”戰(zhàn)略和韓國的“U-Korea”。雖然各有側重,但共同點是一樣的,主要表現(xiàn)在三個方面:①融合各種信息技術,突破互聯(lián)網的限制,將物體接入信息網絡,實現(xiàn)“物聯(lián)網”;②在網絡泛在的基礎上,將信息技術應用到各個領域,從而影響國民經濟和社會生活的方方面面;③未來信息產業(yè)的發(fā)展將由信息網絡向全面感知和智能應用兩個方向拓展、延伸和突破。
物聯(lián)網技術的發(fā)展為計算機技術、通信技術、智能技術的發(fā)展提供了廣闊的空間。美國權威咨詢機構Forrester Research(弗雷斯特研究公司)預測,到2020年,世界上物物互聯(lián)的業(yè)務,跟人與人通信的業(yè)務相比,將達到30比1。在國內市場,僅“產業(yè)排頭兵”RFID(無線射頻識別)領域,2011年中國內地市場規(guī)模就已超過150億元,預計2012年中國內地RFID市場規(guī)模將突破200億元,物聯(lián)網產業(yè)鏈創(chuàng)造的價值將超過1 000億元,物聯(lián)網產業(yè)也將成為下一個萬億級信息產業(yè)。
物聯(lián)網技術為高等教育開拓了新的方向,為應用型人才的培養(yǎng)開辟了新的道路。其帶來的產業(yè)規(guī)模是互聯(lián)網的30倍,對物聯(lián)網的人才需求每年也將在百萬人的量級。為支持國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)的發(fā)展,從政府到各個高校都在積極開展物聯(lián)網人才的培養(yǎng)工作。 2010年7月和2011年1月,教育部分別批準30所本科學校和27所?茖W校開設戰(zhàn)略性新興產業(yè)相關專業(yè)—— 物聯(lián)網工程專業(yè)和物聯(lián)網應用技術專業(yè),要求各培養(yǎng)學校要從國家發(fā)展戰(zhàn)略的高度來看待專業(yè)建設和發(fā)展,著眼于未來,前瞻性地培養(yǎng)物聯(lián)網專門人才。本書正是基于此出發(fā),兼顧理論與實際,通過實際案例進行分析,以期授人以漁。本書能讓學習者全面、實際地學到運用物聯(lián)網基本知識和技術解決各類實際問題的思路與方法,向讀者展示了物聯(lián)網高科技的巨大魅力,為初學者打開了一扇深入學習物聯(lián)網技術的大門。
本書共分8章。第1章為初識物聯(lián)網,介紹物聯(lián)網概念的起源和發(fā)展;第2章描述物聯(lián)網的體系結構,介紹了物聯(lián)網感知層、網絡層、應用層的功能和關鍵技術;第3章為物聯(lián)網感知技術,重點介紹了RFID、傳感器和嵌入式系統(tǒng)相關技術;第4章為物聯(lián)網通信技術,重點分析了互聯(lián)網、3G和短距離無線通信技術;第5章為物聯(lián)網支撐技術,主要講解了與物聯(lián)網發(fā)展密切相關的云計算、中間件和數(shù)據(jù)融合技術;第6章為物聯(lián)網應用,結合實際案例重點介紹了物聯(lián)網技術在物流、交通、家居等領域的應用;第7章為物聯(lián)網安全,重點分析了RFID、無線傳感網等面臨的安全威脅和采取的安全機制;第8章為物聯(lián)網相應的實訓,通過簡單易學的物聯(lián)網實訓項目,使讀者加深理解并激發(fā)他們對物聯(lián)網的學習興趣。全書編排思路清晰,由淺入深,兼顧理論與實際,具有可讀性、知識性和系統(tǒng)性。
本書由劉麗軍、鄧子云擔任主編。廣州遠望谷有限公司的祁勇、上海浦東軟件有限公司的邵凱、廣州飛瑞敖有限公司的鄒聰?shù)韧驹诒緯帉戇^程中提出了很好的建議并提供了一些實際應用案例,在此一并表示感謝。本書在寫作過程中,參考了大量的文獻,我們盡可能地標明了文獻的出處,但仍會掛一漏萬,在此向那些我們引用過卻未能或者無法明確標明文獻出處的作者深表歉意、謝意和敬意。在編寫過程中,編者盡可能把物聯(lián)網技術發(fā)展的最新方向和進展傳遞給讀者,爭取信息最新和最準確。但由于編者水平有限,書中難免存在錯誤或不足之處,敬請讀者批評指正,反饋郵箱:aoron@126.com。
編 者
2012年5月
第1章 初識物聯(lián)網
1.1 物聯(lián)網的定義
1.2 物聯(lián)網國內外發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 智慧地球--美國
1.2.2 感知中國--中國
1.2.3 物聯(lián)網行動計劃--歐盟
1.2.4 i-Japan戰(zhàn)略--日本
1.2.5 U-Korea--韓國
1.3 物聯(lián)網的應用
1.4 物聯(lián)網的發(fā)展趨勢
1.4.1 國外物聯(lián)網技術的研究與發(fā)展
1.4.2 我國物聯(lián)網技術的研究與發(fā)展
1.4.3 物聯(lián)網發(fā)展面臨的問題
1.5 物聯(lián)網相關概念
1.5.1 物聯(lián)網與互聯(lián)網
1.5.2 物聯(lián)網與傳感網
1.5.3 物聯(lián)網與泛在網
課后練習
第2章 物聯(lián)網的體系結構
2.1 感知層
2.1.1 感知層功能
2.1.2 感知層關鍵技術
2.2 網絡層
2.2.1 網絡層功能
2.2.2 網絡層關鍵技術
2.3 應用層
2.3.1 應用層功能
2.3.2 應用層關鍵技術
課后練習
第3章 物聯(lián)網感知技術
3.1 RFID技術
3.1.1 常見自動識別技術
3.1.2 RFID技術概述
3.1.3 RFID分類
3.1.4 RFID系統(tǒng)的組成和原理
3.1.5 RFID技術的應用
3.2 傳感器技術
3.2.1 傳感器的作用和重要性
3.2.2 傳感器的定義和組成
3.2.3 傳感器的分類及要求
3.2.4 傳感器發(fā)展新趨勢
3.3 嵌入式系統(tǒng)
3.3.1 何謂嵌入式系統(tǒng)
3.3.2 嵌入式系統(tǒng)的組成
3.3.3 嵌入式系統(tǒng)應用領域
3.3.4 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
課后練習
第4章 物聯(lián)網通信技術
4.1 互聯(lián)網
4.1.1 互聯(lián)網概述
4.1.2 從互聯(lián)網到物聯(lián)網
4.1.3 IPv6與物聯(lián)網
4.2 移動通信技術
4.2.1 移動通信技術概述
4.2.2 寬帶移動通信--3G技術
4.2.3 移動通信與物聯(lián)網
4.3 短距離無線通信技術
4.3.1 ZigBee
4.3.2 Bluetooth
4.3.3 Wi-Fi
4 3 4 610WPAN
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第5章 物聯(lián)網支撐技術
5.1 云計算
5.1.1 云計算概述
5.1.2 云計算服務模式及關鍵技術
5.1.3 典型云計算系統(tǒng)簡介
5.1.4 云計算與物聯(lián)網
5.2 中間件
5.2.1 中間件概述
5.2.2 物聯(lián)網中間件
5.2.3 物聯(lián)網中間件研究項目
5.3 數(shù)據(jù)融合
5.3.1 物聯(lián)網數(shù)據(jù)庫
5.3.2 物聯(lián)網數(shù)據(jù)融合
課后練習
第6章 物聯(lián)網應用案例
6.1 智能物流
6.1.1 智能物流概述
6.1.2 智能物流中的物聯(lián)網技術
6.1.3 案例:基于RFID的集裝箱管理系統(tǒng)
6.2 智能家居
6.2.1 智能家居概述
6.2.2 智能家居中的物聯(lián)網技術
6.2.3 智能家居經典之作--比爾蓋茨的豪宅
6.3 智能交通
6.3.1 智能交通概述
6.3.2 智能交通中的物聯(lián)網技術
6.3.3 智能交通典型應用--車聯(lián)網
6.4 智慧城市
6.4.1 智慧城市概述
6.4.2 智慧城市中的物聯(lián)網技術
6.4.3 智慧城市典型應用
6.5 其他應用
6.5.1 在醫(yī)療廢物監(jiān)管中的應用
6.5.2 在食品安全--農產品溯源中的應用
課后練習
第7章 物聯(lián)網安全
7.1 物聯(lián)網安全新特點
7.1.1 物聯(lián)網安全特征
7.1.2 物聯(lián)網安全與傳統(tǒng)網絡安全的區(qū)別
7.2 物聯(lián)網面臨的安全威脅
7.2.1 RFID安全
7.2.2 無線傳感網安全
7.2.3 物聯(lián)網信息安全
7.2.4 無線網絡、云計算與IPv6安全
7.3 物聯(lián)網安全機制
7.3.1 密鑰管理機制
7.3.2 數(shù)據(jù)處理與隱私性
7.3.3 安全路由協(xié)議
7.3.4 認證與訪問控制
7.3.5 入侵檢測與容侵容錯技術
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第8章 物聯(lián)網實驗
8.1 感知層實驗--基于ARM9開發(fā)板的串口通信實驗
8.2 網絡層實驗--短距離無線,W-Fi數(shù)據(jù)網關的設計
8.3 應用層實驗--物流倉儲管理平臺實驗
參考文獻