物联网技术概论.pdf

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书籍描述

内容简介
本书紧紧围绕物联网中“感知层、传输层、应用层”所涉及的三大类技术架构组成的物联网技术知识体系安排教学内容。主要内容包括:物联网的基本概念、体系结构、标准化、关键技术以及主要应用领域与发展;感知技术、射频识别(RFID)技术原理及应用;传感器及无线传感网络的基本知识及应用;与物联网相关的通信与网络技术;云计算及智能信息处理技术;物联网的应用和物联网的安全等。本书针对目前物联网在全球蓬勃发展的现状,特别遴选了一些在重点生产与生活领域中的应用案例进行详细分析与介绍,帮助读者拓展思维、开阔视野,为进一步深入学习和研究物联网技术打下坚实的基础。
本书可以作为电子信息、通信、计算机、自动化、物联网、传感网等相关专业的专业基础课教材,还可供物联网相关的工程技术人员参考。

作者简介
刘静,山东理工职业学院信息工程系,副教授,刘静,女,42岁,山东理工职业学院信息工程系副教授,工学硕士。1991年7月毕业于河南工业大学,获工学学士学位。2007年就读于山东科技大学控制理论与控制工程专业,2009年6月获得工学硕士学位。
研究方向:计算机网络技术、物联网技术、传感器技术等。
1.著译作品
(1) 刘静主编,《局域网组建与管理》,对外经济贸易大学出版社,2011年2月出版。
(2) 刘静参编,《计算机网络基础与应用》,北京师范大学出版社,2008年7月出版。
2.业务成果
(1)主研课题:《物联网应用技术人才培养的研究与探索》山东省软科学2011年规划课题。正在申报结题。
(2)主研课题:《网络教学资源平台建设与管理的研究与实践》, 教育部高职高专指导委员会2009年规划课题。已结题。
(3)主研课题:《高职院校计算机专业实习实训质量评价指标体系研究》,山东省职业教育和成人教育研究所2009年规划课题。已结题。
(4)主研课题:《以就业为导向的高职计算机专业课程体系研究与实践》,山东省经济贸易委员会2008年规划课题。
(5)论文:在国家级、省级刊物上发表学术论文10篇。
(6)多次指导学生参加山东省网络技能大赛,荣获三等奖。

目录
第1章物联网概述1
1.1物联网相关的概念1
1.1.1物联网1
1.1.2传感网2
1.1.3泛在网3
1.1.4物联网、传感网与泛在网之间的关系3
1.2物联网的发展和特点4
1.2.1物联网的起源4
1.2.2物联网的发展4
1.2.3物联网的特征7
1.3物联网体系架构7
1.3.1感知层8
1.3.2网络层9
1.3.3应用层9
1.4物联网标准化10
1.4.1国际物联网标准制定现状11
1.4.2我国物联网标准制定现状13
1.4.3我国物联网标准14
本章小结15
习题15第2章RFID技术16
2.1RFID技术概述16
2.1.1射频识别技术16
2.1.2RFID技术的组成与特点20
2.1.3RFID技术的发展21
2.2RFID工作原理23
2.2.1RFID工作原理23
2.2.2读写器原理23
2.2.3读写器天线25
2.3RFID标准26
2.3.1RFID标准体系26
2.3.2RFID技术标准33
2.3.3中国RFID标准34
2.4RFID应用实例35
本章小结42
习题42第3章传感器技术44
3.1传感器概述44
3.1.1传感器的概念44
3.1.2传感器的组成45
3.1.3传感器的分类45
3.1.4传感器的性能参数46
3.2常用传感器48
3.2.1温度传感器及热敏元件48
3.2.2光电式传感器及光敏元件51
3.2.3气敏传感器及气敏元件55
3.2.4力敏传感器及力敏元件56
3.2.5磁敏传感器及磁敏元件57
3.2.6超声波传感器59
3.3传感器和微控制器接口61
3.3.1RS-232标准串行接口总线61
3.3.2USB总线技术62
3.3.3SPI接口64
3.3.4I2C接口65
3.3.5GP-IB标准接口66
3.4智能传感器68
3.4.1智能传感器概述68
3.4.2智能传感器实现途径71
3.4.3智能传感器应用举例74
本章小结79
习题79第4章无线传感器网络技术80
4.1无线传感器网络概述80
4.1.1无线传感器网络的定义80
4.1.2无线传感器网络的标准80
4.2无线传感器网络的体系结构81
4.2.1无线传感器网络体系结构81
4.2.2无线传感器网络的特征82
4.3无线传感网络协议栈84
4.3.1协议栈整体结构84
4.3.2无线传感器网络MAC协议85
4.3.3无线传感器网络的路由协议86
4.4无线传感网络的支撑技术89
4.4.1定位技术89
4.4.2时间同步91
4.4.3安全技术93
4.4.4数据融合94
4.5IPv6传感器网络95
4.5.1IPv6传感器网络概述95
4.5.26LoWPAN技术97
4.5.3IPv6传感器网络应用案例100
4.6无线传感器网络的应用101
本章小结102
习题102第5章通信技术104
5.1短距离无线通信技术概述104
5.2ZigBee技术105
5.2.1概述105
5.2.2ZigBee协议栈106
5.2.3网络拓扑结构107
5.2.4ZigBee技术应用109
5.3Wi-Fi技术109
5.3.1Wi-Fi概述109
5.3.2Wi-Fi网络结构和工作原理112
5.3.3Wi-Fi的关键技术和特点115
5.3.4Wi-Fi技术的应用117
5.4超宽带(UWB)技术119
5.4.1UWB技术概述119
5.4.2UWB技术的特点120
5.4.3UWB无线通信系统的关键技术122
5.4.4UWB技术的应用124
5.5移动通信130
5.5.1移动通信概述130
5.5.2GSM全球移动通信系统130
5.5.3CDMA蜂窝通信系统135
5.5.4第三代移动通信系统(3G)139
5.5.5第四代移动通信系统(4G)144
5.6蓝牙技术144
5.6.1蓝牙概述144
5.6.2蓝牙的原理146
5.6.3蓝牙的协议栈148
5.6.4蓝牙技术的应用151
本章小结153
习题153第6章云计算155
6.1云计算概述155
6.1.1云计算的概念155
6.1.2云计算的架构157
6.1.3云计算的关键技术159
6.2云计算主要服务形式163
6.2.1SaaS(软件即服务)164
6.2.2PaaS(平台即服务)165
6.2.3IaaS(基础架构即服务)167
6.3典型云计算平台介绍169
6.4中国云计算的发展情况173
本章小结175
习题175第7章智能信息处理技术177
7.1机器学习177
7.1.1机器学习概述177
7.1.2机器学习系统的基本结构179
7.1.3机器学习的主要策略180
7.2模式识别184
7.2.1模式识别概述185
7.2.2模式识别的主要方法186
7.2.3模式识别的主要应用186
7.3信息融合189
7.3.1信息融合概述189
7.3.2信息融合结构与级别190
7.3.3信息融合的方法192
7.3.4信息融合的主要应用195
7.4数据挖掘199
7.4.1数据挖掘概述199
7.4.2数据挖掘功能和常用方法201
7.4.3数据挖掘工具203
7.4.4基于云计算的物联网数据挖
掘平台实例208
本章小结212
习题213第8章物联网应用214
8.1智能电网214
8.1.1智能电网概述214
8.1.2智能电网的整体架构219
8.1.3智能电网应用案例221
8.2智能物流225
8.2.1智能物流概述225
8.2.2智能物流仓储管理系统226
8.2.3智能生鲜食品冷链物流系统案例227
8.3智能农业231
8.3.1智能农业概述231
8.3.2智能农业系统架构234
8.3.3智能农业应用案例235
8.4智能家居237
8.4.1智能家居概述237
8.4.2智能家居系统体系结构239
8.4.3智能家居系统应用案例241
8.5智能交通246
8.5.1智能交通概述246
8.5.2车联网概述248
8.5.3智能交通应用案例249
8.6智慧城市251
8.6.1智慧城市概述251
8.6.2智慧城市标准体系框架253
8.6.3华为智慧城市应用案例255
本章小结257
习题258第9章物联网安全260
9.1信息安全260
9.1.1信息安全的基本概念260
9.1.2信息安全的分类261
9.2无线传感器网络安全261
9.2.1传感器网络的安全分析262
9.2.2传感器网络的攻击防御机制262
9.3RFID安全265
9.3.1RFID的安全和隐私问题265
9.3.2RFID安全解决方案266
9.4云计算所面临的安全挑战268
9.4.1云计算存在的安全威胁268
9.4.2云计算安全的目标和策略269
9.4.3云计算的安全标准271
9.5物联网安全体系276
9.5.1物联网的安全层次模型及体系结构276
9.5.2感知层安全277
9.5.3网络层安全278
9.5.4处理层的安全需求和安全框架282
9.5.5应用层安全284
9.5.6物联网安全的非技术因素286
本章小结286
习题287
附录IPSO联盟32家承办方的简要介绍288
参考文献291

序言
在国家大力推进战略性新兴产业发展的大背景下,新一代信息技术的发展,已经成为各地经济发展的倍增器。我国发布的《2006~2020年国家信息化发展战略》中指出:“信息化是当今世界发展的大趋势,是推动经济社会变革的重要力量。大力推进信息化,是覆盖我国现代化建设全局的战略举措,是贯彻落实科学发展观、全面建设小康社会、构建社会主义和谐社会和建设创新型国家的迫切需要和必然选择。”为了实现信息化,必须进行信息化技术与工业化的融合。要实现这些融合,必须高度重视计算机、互联网、物联网技术的开发与应用。
目前,物联网技术的迅速发展,带动了传感器、电子、新一代通信、模式识别、地理空间信息等一系列技术产业的同步发展。因此,物联网产业是国家经济发展的又一个新的增长点。为了满足经济和社会发展的需求,培养高素质的创新型物联网应用技术人才是当务之急。
本书紧紧围绕物联网中“感知层、传输层、应用层”所涉及的三大类技术架构组成的物联网技术知识体系安排教学内容。本书共分为9章,主要内容包括:物联网的基本概念、体系结构、标准化、关键技术以及主要应用领域与发展;感知技术、射频识别(RFID)技术原理及应用;传感器及无线传感网络的基本知识及应用;与物联网相关的通信与网络技术;云计算及智能信息处理技术;物联网的应用;物联网的安全等。本书力求理论和具体实例相结合,由浅入深、层层深入,从相关物联网技术的原理和知识,深入到相关技术领域,特别遴选了一些在重点生产与生活领域中的应用案例进行详细的分析与介绍,帮助读者拓展思维、开阔视野,为进一步学习和研究物联网技术打下坚实的基础。
本书结构合理、重点突出,系统全面、突出应用,书中有大量的图片、实物照片和表格,并且充实了新知识、新技术、新设备、新方法。本书很多应用实例来自于实际开发项目,具有鲜明的实用性。本书力求使读者全面、正确地认识和了解物联网相关知识,提高分析、解决实际问题的能力,并有助于读者通过相关升学考试和职业资格证书考试。
我们将为使用本书的教师免费提供电子教案和教学资源,需要者可以到化学工业出版社教学资源网站免费下载使用。
本书可以作为电子信息、通信、计算机、自动化、物联网、传感网等相关专业的专业基础课教材,还可供物联网相关的工程技术人员参考。
本书由刘静、师以贺主编,刘健、魏秀丽担任副主编。秦璐璐编写第1章,魏秀丽编写第2章,师以贺编写第3、9章,张红霞编写第4章,刘健编写第5章,刘静编写第6、7、8章,全书由刘静统稿。上海企想信息有限公司的部分工程师参与了本书应用案例的策划与审核,在此,对他们表示衷心的感谢!
由于编者水平有限,书中难免存在疏漏和不足之处,恳请各位专家和广大读者批评指正。

编者
2014年5月

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