物联网技术导论（第3版）

经典教材改版，增加大数据、云计算和人工智能等新内容，含实验，知识体系完整，难易适度，配套资源丰富。

 

本书从物联网技术和应用的视角，深入浅出地阐述物联网的概念与体系结构、物联网关键技术及其典型应用。全书融入思政和实验案例，重点讲述物联网感知技术(含传感、检测、标识和定位技术)、物联网传输技术(含短距离无线技术、移动通信技术和卫星通信技术)、物联网数据处理技术(含数据存储、分析和检索技术)、物联网信息安全技术(含数据安全和隐私保护技术)以及物联网的典型应用等。

本书既可作为普通高等学校物联网工程及相关专业“物联网技术导论”“物联网专业导论”“物联网工程导论”等课程的教材，也可作为高职高专学校相关专业的“物联网技术”课程教材，并可作为物联网工程师、物联网用户及物联网爱好者的学习参考书或培训教材。

第1章绪论

1.1物联网的概念

1.1.1物联网的定义

1.1.2“物”的含义

1.1.3物联网的特征

1.2物联网的起源与发展

1.2.1物联网的起源

1.2.2物联网的发展

1.3物联网的应用

1.4本章小结

习题

第2章物联网体系结构

2.1物联网体系结构的概念

2.1.1物联网体系结构的定义

2.1.2物联网体系结构的设计原则

2.2常见的物联网体系结构

2.2.1三层物联网体系结构

2.2.2四层物联网体系结构

2.3物联网关键技术

2.3.1感知与标识技术

2.3.2网络融合技术

2.3.3云计算技术

2.3.4智能信息处理技术

2.3.5隐私安全技术

2.4其他物联网应用架构

2.4.1无线传感器网络体系结构

2.4.2EPC/UID系统结构

2.4.3信息物理融合系统结构

2.4.4M2M系统结构

2.5物联网的反馈与控制

2.5.1反馈控制的基本原理

2.5.2反馈控制系统的组成

2.5.3物联网系统的反馈控制

2.6本章小结

习题

第3章传感与检测技术

3.1传感检测模型

3.2传感器的特性与分类

3.2.1传感器的特性

3.2.2传感器的分类

3.2.3传感器的发展趋势与应用

3.3传感器技术原理

3.3.1电阻应变式传感器

3.3.2电感式传感器

3.3.3电容式传感器

3.3.4压电式传感器

3.3.5磁电感应式传感器

3.3.6其他类型的传感器

3.4常见传感器介绍

3.4.1温度传感器

3.4.2湿敏传感器

3.4.3光电传感器

3.4.4气敏传感器

3.4.5压力传感器

3.4.6加速度传感器

3.4.7智能传感器

3.5智能温度传感器DS18B20

3.5.1DS18B20概述

3.5.2DS18B20的测温原理

3.5.3DS18B20的内部结构

3.5.4DS18B20的编程结构

3.6本章小结

习题

第4章标识与定位技术

4．1条形码技术

4．1．1一维条形码的概念

4．1．2一维条形码的实例

4.1.3二维条形码技术

4.1.4条形码生成器

4.2RFID技术

4.2.1RFID的概念及分类

4.2.2RFID的核心技术

4.2.3RFID的防碰撞技术

4.3空间定位技术

4.3.1卫星定位技术

4.3.2蜂窝定位技术

4.3.3WiFi定位技术

4.4本章小结

习题

第5章物联网通信技术

5.1近距离无线通信技术

5.1.1WiFi技术

5.1.2蓝牙技术

5.1.3ZigBee技术

5.1.46LoWPAN技术

5.2远距离无线通信技术

5.2.1卫星通信技术

5.2.2移动通信技术

5.2.3微波通信技术

5.3有线通信技术

5.3.1双绞线

5.3.2光纤

5.3.3以太网

5.4Internet技术

5.4.1Internet通信协议

5.4.2Internet接入技术

5.4.3Internet路由算法

5.5本章小结

习题

第6章物联网数据处理

6.1物联网数据的大数据特征

6.2物联网数据存储

6.2.1数据库存储

6.2.2基于云架构的数据存储

6.3物联网数据分析与挖掘

6.3.1物联网数据的预处理

6.3.2物联网的知识发现

6.3.3物联网的数据挖掘

6.3.4物联网数据并行处理

6.4物联网数据检索

6.4.1文本检索

6.4.2图像检索

6.4.3音频检索

6.4.4视频检索

6.5本章小结

习题

第7章物联网信息安全

7.1物联网的安全问题分析

7.2物联网的安全体系

7.3物联网的感知层安全

7.3.1RFID的安全威胁

7.3.2RFID的安全机制

7.3.3物联网摄像头的安全机制

7.3.4二维码的安全机制

7.3.5感知层的可信接入机制

7.4物联网的传输层安全

7.4.1物联网传输层的安全挑战

7.4.2传输层的数据加密机制

7.4.3传输层的安全传输协议

7.5物联网的应用层安全

7.5.1访问控制

7.5.2数字签名

7.6外包数据的隐私保护

7.7物联网的位置隐私

7.8本章小结

习题

第8章物联网的典型应用

8.1基于物联网的环境监控

8.1.1基于物联网的环境监控系统架构

8.1.2基于物联网的环境监控关键技术

8.1.3物联网技术在环境监控中的应用

8.2基于物联网的智能家居

8.2.1基于物联网的智能家居组织架构

8.2.2基于物联网的智能家居关键技术

8.2.3物联网技术在智能家居中的应用

8.3基于物联网的智能交通管理

8.3.1基于RFID的不停车收费系统

8.3.2基于物联网的智能交通关键技术

8.3.3物联网在智能交通中的应用

8.4基于物联网的智能物流管理

8.4.1基于物联网的智能物流管理系统架构

8.4.2基于物联网的智能物流管理关键技术

8.4.3物联网在智能物流管理中的应用案例

8.5基于物联网的工业流程管理

8.5.1物联网在工业流程管理中的架构

8.5.2物联网在工业流程管理中的关键技术

8.5.3物联网在工业流程管理中的应用案例

8.6本章小结

习题

第9章物联网技术导论实验指导

9．1实验准备： 实验环境安装和配置

9．2一维条形码EAN编码实验

9．3一维条形码EAN的可视化实验

9．4基于Python库的条形码生成实验

9．5基于最大树的数据聚类实验

参考文献

 

自2010年设置物联网工程专业至今，全国有超过600所高校开设了物联网工程本科专业。最近5年，物联网技术(特别是大数据和人工智能技术)得到了突飞猛进的发展，原有教材的内容已不能完全满足目前物联网工程专业学生培养的需要，因此，对《物联网技术导论》进行了全面修订，增加了大数据、云计算和人工智能等新内容。

本书以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，遵循党的教育方针，根据“高等学校计算机类专业教学指导委员会物联网工程专业教学研究专家组”的《高等学校物联网工程专业规范(2020版)》，以立德树人为根本任务，进行知识和内容的组织，可以作为物联网工程专业的第一本专业教材使用，也可以作为非物联网工程专业的“物联网技术”或“物联网应用”等通识课程的教材使用。本书建议安排32~48学时进行讲解，最少不应少于16学时。

考虑到“物联网作为战略新兴产业”和“物联网工程专业作为新工科专业”的特点，在对专业内涵、专业知识领域和知识单元等方面进行研究和分析的基础上，全书科学合理地安排教材内容，目标是提升学生对物联网工程专业的“认知”能力和对物联网技术的“理解”能力。

全书共9章，采用由底而上的分层架构进行组织。具体内容包括物联网的概念、物联网体系结构、传感与检测技术、标识与定位技术、物联网通信技术、物联网数据处理、物联网信息安全和物联网的典型应用等。考虑到物联网专业的特点，本书最后还专门以一章(第9章)对“物联网技术导论”课程的课内实验进行了介绍，以期对相关高校开展物联网技术实践提供参考。

本书第3版由西安交通大学桂小林教授负责统筹和修订，主要修订了第3~5章和第9章，新增了关于“智能手机中的传感器”的内容，并将原第9章的“物联网工程专业的知识体系”修改为“物联网技术导论实验指导”，各章新增了“选择题”题型。此外，参与本书前期工作的有安健、何欣、张文东等，在此表示感谢。

本书内容丰富，章节安排合理，叙述清楚，难易适度，既可作为普通高等学校物联网工程及相关专业“物联网技术导论”“物联网专业导论”“物联网工程导论”等课程的教材，也可作为高职高专学校相关专业的“物联网技术”课程教材，并可作为物联网工程师、物联网用户及物联网爱好者的学习参考书或培训教材。

为了配合教学，本书免费提供电子教案、习题解答、课程大纲和实验案例，读者可从清华大学出版社网站下载或从作者的课程网站获取。本书在“爱课程”网站和“智慧树”网站上配套开设了“物联网技术概论”MOOC课程，该课程已经获批国家线上一流本科课程。

限于编者水平，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。

编者
2024年2月于西安交通大学