内容范围
本教材作为一本物联网技术的导入性教材,力求全面、新颖,尽可能涵盖物联网领域的重要内容和最新技术,使读者对物联网有一个概要性的整体认识。本教材按照“物体信息感知、感知信息传输、信息处理服务及应用”展开,具体章节安排如下:
第1章介绍物联网的概要知识,主要讨论物联网基本概念、体系架构、关键技术、应用等内容,对物联网有一个总体的框架认识;第2章介绍物联网感知与识别技术,主要涉及射频识别技术、传感器技术、无线传感器网络、二维码、红外感应、定位技术等;第3章介绍了物联网的通信与网络技术,主要包括无线个域网技术、无线局域网技术、无线城域网技术和无线广域网技术,另外还对物联网的互联网接入技术、有线网络技术做了简单介绍;第4章针对物联网的服务与管理技术,如云计算技术、中间件技术、数据融合与挖掘、物联网信息安全与隐私保护等做了介绍;第5章针对物联网的多个应用领域,如生态环境保护、城市及居住环境、工农业的应用、跟踪及物流、医疗及护理、军事安全等,结合一些案例做了综合介绍;第6章结合两个简单工程案例——RFID和传感网的应用,对物联网的应用系统开发做了介绍;第7章对物联网发展遇到的问题和发展前景做了简单总结。
为了更好地理解本书的内容,在章节后安排了一些相应的实验实训内容,以增加学生动手实践的机会,降低学习难度。本教材配套光盘包括电子教学课件(PPT)和实训视频等内容,以帮助同学进行自学和开展实验。
案例说明
本教材在第6章包含了RFID和传感网应用案例。RFID应用案例主要包括项目需求、RFID硬件部分开发、读写程序设计、PC端程序设计等内容;传感网应用案例主要包括项目需求、硬件设计、程序设计开发(协议栈应用程序开发、上位机程序开发)等内容。教材中案例讲解清晰,适于自学或培养学生的自学能力。
读者对象
本教材适用于高职高专物联网应用技术专业、计算机相关专业学生以及广大物联网技术爱好者,既可作为高职高专院校物联网专业的入门教材,也可作为相关的培训或自学教材。对于想了解物联网技术的普通读者,本教材也可以作为一本参考读物。
第1章物联网概述1
1.1物联网的起源与发展1
1.1.1物联网的发展历程1
1.1.2物联网的基本概念4
1.1.3互联网、物联网与泛在网4
1.2物联网的体系架构 7
1.3物联网的关键技术8
1.3.1感知与识别技术8
1.3.2通信与网络技术10
1.3.3信息处理与服务技术11
1.4物联网应用及前景15
1.5本章小结21
思考题22
单元实训物联网演示性实验22
第2章物联网感知与识别技术23
2.1物联网感知与识别技术概述23
2.2射频识别技术 23
2.2.1RFID系统组成24
2.2.2典型RFID分类25
2.2.3RFID工作原理28
2.2.4RFID典型应用29
2.2.5EPC产品电子代码31
2.3传感器技术 32
2.3.1传感器的定义33
2.3.2传感器的分类33
2.3.3常见传感器简介34
2.4无线传感器网络系统36
2.4.1无线传感器网络体系结构36
2.4.2无线传感器网络特性39
2.5其他感知与识别技术40
2.5.1二维码技术40
2.5.2红外感应技术41
2.5.3定位技术41
2.5.4其他技术42
2.6本章小结43
思考题43
单元实训43
实训一射频识别基础实验43
实训二传感器数据采集实验44
目录第3章物联网通信与网络技术45
3.1物联网通信与网络技术概述45
3.1.1无线通信及网络技术45
3.1.2物联网网络技术47
3.2无线个域网络技术48
3.2.1蓝牙技术48
3.2.2ZigBee网络技术51
3.2.3UWB超宽带技术55
3.2.4Zwave技术57
3.2.5其他短距离通信技术59
3.3无线局域网络技术60
3.3.1WiFi技术63
3.3.2Ad hoc网络技术66
3.4无线城域网络技术68
3.4.1IEEE802.16协议69
3.4.2WiMAX网络技术71
3.5无线广域网络技术74
3.5.1GSM技术 74
3.5.2GPRS技术76
3.5.33G网络技术78
3.5.44G LTE技术84
3.6物联网的接入技术87
3.6.1物联网网关技术87
3.6.26 LowPAN技术88
3.7物联网其他网络技术89
3.7.1有线通信网络技术89
3.7.2M2M技术93
3.7.3三网融合及NGN技术95
3.8本章小结99
思考题100
单元实训100
实训一蓝牙基础实验100
实训二ZigBee组网实验101
实训三WiFi基础实验101
第4章物联网服务与管理技术102
4.1物联网服务与管理概述102
4.2物联网云计算技术102
4.2.1云计算的基本概念102
4.2.2物联网与云计算 104
4.3物联网中间件技术106
4.3.1中间件技术106
4.3.2物联网中间件106
4.3.3RFID中间件技术107
4.4物联网智能信息处理技术110
4.4.1数据库与数据存储技术110
4.4.2数据融合与数据挖掘112
4.4.3物联网的其他智能化技术116
4.5物联网信息安全与隐私保护119
4.5.1物联网安全的特点119
4.5.2物联网各层的安全问题121
4.6本章小结128
思考题128
第5章物联网典型应用领域 129
5.1物联网技术应用领域概述129
5.2生态环境保护的应用130
5.2.1应用发展与现状130
5.2.2应用实例133
5.3城市及居住环境的应用135
5.3.1应用发展与现状136
5.3.2应用实例139
5.4智慧农业及工业控制的应用142
5.4.1应用发展与现状143
5.4.2应用实例147
5.5跟踪及物流的应用150
5.5.1应用发展和现状150
5.5.2应用实例153
5.6医疗及护理的应用154
5.6.1应用发展与现状155
5.6.2应用实例158
5.7军事安全的应用159
5.7.1应用发展与现状159
5.7.2应用实例161
5.8其他物联网的应用162
5.8.1车联网162
5.8.2移动物联网166
5.9本章小结168
思考题169
单元实训智能家居演示实验169
第6章物联网应用系统开发171
6.1物联网应用系统开发概述171
6.1.1物联网应用系统设计开发172
6.1.2物联网应用系统集成173
6.2RFID应用系统开发174
6.2.1RFID硬件部分开发176
6.2.2RFID读写程序设计178
6.2.3PC机端程序设计182
6.2.4项目案例——图书馆管理系统183
6.3传感器网络开发198
6.3.1传感器网络开发概述198
6.3.2项目案例——孵化室温度监控系统198
6.4本章小结219
思考题220
单元实训物联网应用简单开发实验220
第7章物联网发展与展望 221
7.1物联网发展面临的问题221
7.2物联网发展前景展望223
7.3本章小结225
思考题225
参考文献226
教材特色
物联网应用技术专业系列教材是一套顺应产业人才需求、真正实现校企合作的教材,主要具有以下几方面的特点:
一、关注行业动态,内容与时俱进
物联网应用技术专业系列教材选材新颖,力争紧跟物联网技术的最新发展,融合物联网前沿技术的最新理念。
二、工程教育思想的融入
物联网应用技术专业系列教材将工程教育思想贯穿始终,从以传播知识为主转向全面提高学生素质,注重培养学生应用物联网知识和技术的能力、物联网工程实施的能力及工程创新能力。
三、丰富的案例讲解
物联网应用技术专业系列教材的案例源于企业真实项目,并根据教学需求进行优化改造,为学生创建工程教育环境,使学生在实践操作中完成知识的掌握和工程素养的提升。
四、立体化的教学资源
物联网应用技术专业系列教材根据教学需要,配备教学课件及相关辅助资源,方便教师备课与授课,同时为学生提供大量可以自我学习、自我实践的创新案例,促进教师与学生之间的互动与交流。
编写队伍
物联网应用技术专业系列教材的编写团队汇集了众多高校及企业的优势力量,编者都是具有多年一线教学实践经验的优秀专家和多年项目经验的企业骨干。
本系列教材的丛书主编为教育部高等学校高职高专计算机类专业教学指导委员会主任委员温涛教授,参与编写的院校及企业如下:
参编院校:大连东软信息学院、山东商业职业技术学院、广州城市职业技术学院、内蒙古电子信息职业技术学院、天津电子信息职业技术学院、长春职业技术学院、北京信息职业技术学院、江苏经贸职业技术学院、陕西工业职业技术学院、青岛职业技术学院、淄博职业学院、湖南现代物流职业技术学院、福建信息职业技术学院、漳州职业技术学院。
企业支持:上海企想信息技术有限公司、东软睿道教育信息技术有限公司、北京华育迪赛信息系统有限公司、北京京胜世纪科技有限公司、北京新大陆时代教育科技有限公司、西安开元电子实业有限公司、思科系统(中国)网络技术有限公司、福建星网锐捷网络有限公司。
物联网应用技术专业是一个年轻的专业,其依托的物联网技术和产业变化依然很快,如今展现的内容可能很快就会显得陈旧过时,我们将在实践中不断修订完善,使本系列教材能够对我国物联网应用技术专业教育发挥积极的、重要的作用。