本書參考物聯(lián)網(wǎng)應用技術人才培養(yǎng)的方案內容，針對物聯(lián)網(wǎng)應用技術專業(yè)人才培養(yǎng)所需要的技術（職業(yè)）領域所總結的典型工作任務來組織全書的內容體系。根據(jù)要完成每個典型工作任務的工作過程中所需的知識或技能來設計每個章節(jié)的內容。本書共分為8章，內容涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)的特征及體系結構、物聯(lián)網(wǎng)底層感知技術、通信技術、嵌入式開發(fā)技術、云計算及大數(shù)據(jù)處理技術、物聯(lián)網(wǎng)安全技術等，對當前新的典型物聯(lián)網(wǎng)應用進行了分析。
全書圍繞物聯(lián)網(wǎng)體系結構的感知、傳輸、處理、應用四個層次，結合當前物聯(lián)網(wǎng)的典型應用展開教學與實踐，通過以認知物聯(lián)網(wǎng)典型的應用系統(tǒng)為背景，逐層引入該系統(tǒng)中的物聯(lián)網(wǎng)的底層感知設備、傳輸網(wǎng)絡、中間數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)以及上層應用系統(tǒng)中所涉及到的物聯(lián)網(wǎng)相關的理論知識。本書將較新的企業(yè)應用案例進行了教學化設計，知識適度、技能點突出、案例豐富，并輔助以二維碼等方式來拓展學生學習的知識面。
本書適合作為高等職業(yè)院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)或相近專業(yè)的教材，也可作為物聯(lián)網(wǎng)技術研究與產品開發(fā)人員的參考書。
本書是校企合作開發(fā)的教材，內容概括和凝聚技能大賽、相關企業(yè)以及課程教學中的全新成果，注重培養(yǎng)學生的自主學習、合作學習和個性化學習能力。 本書配有MOOC教學資源，可以通過掃描書中二維碼觀看視頻，也可以通過登錄安徽省網(wǎng)絡課程學習平臺中心平臺（e會學）學習物聯(lián)網(wǎng)概論課程的相關內容。
物聯(lián)網(wǎng)對新一代信息技術進行了高度集成和綜合運用，對新一輪產業(yè)變革和經濟社會綠色、智能、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展取得了顯著成效，與發(fā)達國家保持同步，成為全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展為活躍的地區(qū)之一。十三五時期，我國經濟發(fā)展進入新常態(tài)。創(chuàng)新是引領發(fā)展的動力，促進物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術、新業(yè)態(tài)廣泛應用，培育壯大新動能成為國家戰(zhàn)略。當前，物聯(lián)網(wǎng)正進入跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)模化發(fā)展的新階段，迎來重大的發(fā)展機遇。
本書闡述物聯(lián)網(wǎng)先進理論與概念，充分吸收國內外前沿研究成果，力爭做到體系完整、結構科學、案例生動、深入淺出。本書以學生為主體，既能滿足學生對物聯(lián)網(wǎng)知識認知的基本需求，又能奠定學生可持續(xù)發(fā)展的基礎。本書概括和凝聚技能大賽和企業(yè)以及課程教學中的成果，反映產業(yè)升級、技術進步和職業(yè)崗位變化的要求，為專業(yè)建設和教學改革服務，能力要素與職業(yè)素養(yǎng)并重，注重自主學習、合作學習和個性化教學，可以對高技能應用型人才培養(yǎng)起到促進作用。
本書包括 7 章，第 1 章主要介紹物聯(lián)網(wǎng)的概念、定義、特點、應用及發(fā)展趨勢 ；第 2 章主要介紹物聯(lián)網(wǎng)體系架構 ；第 3 章主要介紹傳感器技術的定義、組成、分類、基本特性及常用傳感器；第 4 章主要介紹自動識別技術的概念、分類、條碼技術、RFID 技術、NFC 技術、光學字符識別技術、機器視覺識別技術、生物識別技術等 ；第 5 章主要介紹計算機網(wǎng)絡的概念、組成、功能、分類，以及數(shù)據(jù)通信的概念、傳輸介質、網(wǎng)絡設備、無線網(wǎng)絡技術等 ；第 6 章主要介紹無線傳感器網(wǎng)絡體系結構、 ZigBee 技術 ；第 7 章主要介紹物聯(lián)網(wǎng)在智能家居、智能物流、智能電網(wǎng)、智慧農業(yè)、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧環(huán)保、感知城市等領域的應用。
本書由安徽工商職業(yè)學院李如平任主編，安徽工商職業(yè)學院吳房勝、朱煉任副主編，安徽工商職業(yè)學院施冬冬、新大陸教育科技有限公司孫虎參與編寫。具體編寫分工如下：第 1、 2 章由李如平編寫，第 3 章由朱煉編寫，第 4、 6 章由吳房勝編寫，第 5 章由施冬冬編寫，第 7 章由孫虎、李如平編寫。本書在編寫過程中得到了省內外高校同行專家的大力支持，在此表示衷心的感謝。
本書是安徽省十三五規(guī)劃教材建設項目（項目編號：2017ghjc368）成果，同時也是安徽省高校學科 ( 專業(yè) ) 拔尖人才學術資助重點項目（項目編號 ： gxbjZD2016094）成果。
由于編者水平有限，書中難免有疏漏與不妥之處，希望廣大讀者提出寶貴意見，以便再版時改正。
編 者
2020 年 12 月
李如平 男，安徽工商職業(yè)學院教授，一直從事計算機專業(yè)的教學工作�，F(xiàn)在是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教研室主任。獲得的成果如下：（1）安徽省教學成果一等獎、二等獎、三等獎多項。（2）安徽省科學技術獎三等獎。（3）主持項目一項，省級教科研項目六項，發(fā)表論文二十多篇。
第 1 章 物聯(lián)網(wǎng)概述 ...................................................................................................1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 ...................................................................................... 2
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義 ...................................................................................... 4
1.3 物聯(lián)網(wǎng)的主要特點................................................................................ 5
1.3.1 物聯(lián)網(wǎng)的技術特點 ............................................................................ 5
1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的應用特點 ............................................................................ 5
1.3.3 物聯(lián)網(wǎng)的其他特點 ............................................................................ 6
1.4 物聯(lián)網(wǎng)的應用 ...................................................................................... 6
1.5 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢 ............................................................................... 8
習題 .........................................................................................................10
第 2 章 物聯(lián)網(wǎng)體系架構.......................................................................................... 11
2.1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構概述 ...........................................................................11
2.2 感知層 ..............................................................................................13
2.2.1 感知層概述 .................................................................................... 13
2.2.2 感知層關鍵技術 ............................................................................. 14
2.3 網(wǎng)絡層 ..............................................................................................16
2.3.1 網(wǎng)絡層概述 .................................................................................... 16
2.3.2 網(wǎng)絡層接入技術 ............................................................................. 16
2.3.3 網(wǎng)絡層關鍵技術 ............................................................................. 17
2.4 應用層 ..............................................................................................20
2.4.1應用層概述 .................................................................................... 20
2.4.2 應用層關鍵技術 ............................................................................. 21
習題 .........................................................................................................22
第 3 章 傳感器技術 ................................................................................................ 23
3.1 傳感器概述 ........................................................................................24
3.2 傳感器的基本特性 ..............................................................................25
3.2.1 傳感器的靜態(tài)特性 .......................................................................... 25
3.2.2 傳感器的動態(tài)特性 .......................................................................... 26
3.3 常用傳感器 ........................................................................................26
3.3.1 電阻式傳感器................................................................................. 26
3.3.2 電感式傳感器................................................................................. 28
3.3.3 電容式傳感器................................................................................. 28
3.3.4 壓電式傳感器................................................................................. 29
3.3.5 磁敏式傳感器................................................................................. 30
目 錄
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物 聯(lián) 網(wǎng) 概 論
3.3.6 光電式傳感器................................................................................. 31
3.3.7 微波傳感器 .................................................................................... 31
3.3.8 化學傳感器 .................................................................................... 32
3.3.9 生物傳感器 .................................................................................... 32
3.3.10 微傳感器 ..................................................................................... 33
3.4 智能傳感器 ........................................................................................34
3.4.1 智能傳感器概述 ............................................................................. 34
3.4.2 智能傳感器的主要功能.................................................................... 35
3.4.3 常用智能傳感器 ............................................................................. 35
習題 .........................................................................................................36
第 4 章 自動識別技術............................................................................................. 37
4.1 自動識別技術概述 ..............................................................................38
4.1.1 自動識別技術的概念 ....................................................................... 38
4.1.2 自動識別技術的分類 ....................................................................... 38
4.2 條碼技術 ...........................................................................................39
4.2.1 條碼的編制和印刷 .......................................................................... 39
4.2.2 條碼閱讀器 .................................................................................... 40
4.2.3 條碼數(shù)據(jù)處理................................................................................. 41
4.3 RFID 技術..........................................................................................41
4.4 RFID 系統(tǒng)的構成 ................................................................................43
4.4.1 電子標簽 ....................................................................................... 43
4.4.2 RFID 讀寫器 .................................................................................. 47
4.5 RFID 系統(tǒng)的能量傳輸和防碰撞機制 ......................................................47
4.5.1 能量傳輸方式................................................................................. 48
4.5.2 RFID 系統(tǒng)的防碰撞機制 .................................................................. 48
4.6 NFC .................................................................................................49
4.6.1 NFC 的技術特點............................................................................. 49
4.6.2 NFC 系統(tǒng)工作原理 ......................................................................... 50
4.7 光學字符識別技術 ..............................................................................51
4.8 機器視覺識別技術 ..............................................................................52
4.8.1 機器視覺識別簡介 .......................................................................... 52
4.8.2 機器視覺識別算法介紹.................................................................... 53
4.9 生物識別技術.....................................................................................56
習題 .........................................................................................................58
第 5 章 網(wǎng)絡與通信技術......................................................................................... 59
5.1 計算機網(wǎng)絡的概念及功能 .....................................................................60
5.1.1計算機網(wǎng)絡的概念 .......................................................................... 60
5.1.2計算機網(wǎng)絡的產生和發(fā)展 ................................................................ 60
5.1.3計算機網(wǎng)絡的組成 .......................................................................... 61
5.1.4計算機網(wǎng)絡的功能 .......................................................................... 62
5.2 計算機網(wǎng)絡分類..................................................................................62
5.2.1根據(jù)網(wǎng)絡覆蓋范圍分類.................................................................... 62
5.2.2根據(jù)網(wǎng)絡拓撲結構分類.................................................................... 63
5.2.3根據(jù)通信方式分類 .......................................................................... 65
5.3 數(shù)據(jù)通信基礎.....................................................................................65
5.3.1數(shù)據(jù)通信的基本概念 ....................................................................... 66
5.3.2數(shù)據(jù)通信中的主要技術指標 ............................................................. 67
5.3.3數(shù)據(jù)傳輸 ....................................................................................... 68
5.3.4數(shù)據(jù)交換方式................................................................................. 73
5.4 傳輸介質 ...........................................................................................75
5.4.1傳輸介質的特性與性能指標 ............................................................. 75
5.4.2有線傳輸介質................................................................................. 76
5.4.3無線傳輸介質................................................................................. 79
5.5 網(wǎng)絡設備 ...........................................................................................80
5.5.1中繼器........................................................................................... 80
5.5.2集線器........................................................................................... 81
5.5.3交換機 .......................................................................................... 83
5.5.4路由器........................................................................................... 86
5.5.5網(wǎng)關 .............................................................................................. 87
5.5.6網(wǎng)卡 .............................................................................................. 87
5.6 無線網(wǎng)絡技術.....................................................................................90
5.6.1 基本組成元素................................................................................. 90
5.6.2 無線網(wǎng)絡的類別 ............................................................................. 91
5.7 Wi-Fi ................................................................................................96
5.7.1 Wi-Fi 技術的概念............................................................................ 96
5.7.2 Wi-Fi 網(wǎng)絡結構和原理 ..................................................................... 97
5.7.3 Wi-Fi 技術的應用...........................................................................100
5.8 藍牙................................................................................................100
5.8.1 藍牙技術的工作原理 ......................................................................101
5.8.2 藍牙網(wǎng)絡基本結構 .........................................................................101
5.8.3 藍牙的協(xié)議棧................................................................................102
5.8.4 藍牙的特點 ...................................................................................104
5.8.5 藍牙技術的應用 ............................................................................105
5.9 5G 技術...........................................................................................106
5.9.1 發(fā)展背景 ......................................................................................106
5.9.2 5G 相關概念 .................................................................................106
5.9.3 發(fā)展歷程 ......................................................................................107
習題 .......................................................................................................109
第 6 章 無線傳感器網(wǎng)絡技術.................................................................................110
6.1 無線傳感器網(wǎng)絡概述 ......................................................................... 111
6.2 無線傳感器網(wǎng)絡體系結構................................................................... 112
6.2.1 體系結構概述................................................................................112
6.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡體系結構 ...............................................................114
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物 聯(lián) 網(wǎng) 概 論
6.3 ZigBee 技術 ................................................................................... 117
6.3.1 ZigBee 的由來和發(fā)展.....................................................................117
6.3.2 ZigBee 技術的特點........................................................................117
6.3.3 ZigBee 芯片..................................................................................118
6.4 ZigBee 技術和其他無線技術的比較 ....................................................120
6.4.1 ZigBee 和藍牙 ..............................................................................120
6.4.2 ZigBee 和 GPRS/CDMA-1X ............................................................121
6.4.3 ZigBee 與數(shù)傳電臺 .......................................................................121
6.5 ZigBee 的底層MAC 層簡介 .............................................. 121
6.6 ZigBee 設備和網(wǎng)絡拓撲結構 .............................................................122
6.7 ZigBee 網(wǎng)絡抗干擾原理 ....................................................................123
6.8 ZigBee 技術應用 ..............................................................................124
6.8.1 ZigBee 技術應用于電力 AMR 方案 ..................................................124
6.8.2 ZigBee 技術應用于 AMR 系統(tǒng)的優(yōu)勢 ...............................................125
習題 .......................................................................................................127
第 7 章 物聯(lián)網(wǎng)應用 .............................................................................................. 128
7.1 智能家居 .........................................................................................129
7.1.1 智能家居概述 ................................................................................129
7.1.2 智能家居的應用.............................................................................131
7.2 智能物流 .........................................................................................136
7.2.1 智能物流概述................................................................................136
7.2.2 智能物流的應用 ............................................................................137
7.3 智能電網(wǎng) .........................................................................................139
7.3.1 智能電網(wǎng)概述 ................................................................................139
7.3.2 智能電網(wǎng)的應用.............................................................................140
7.4 智慧農業(yè) .........................................................................................143
7.4.1 智慧農業(yè)概述................................................................................143
7.4.2 智慧農業(yè)的應用 ............................................................................144
7.5 智慧交通 .........................................................................................147
7.5.1 智慧交通概述................................................................................147
7.5.2 智慧交通的應用 ............................................................................150
7.6 智慧醫(yī)療 .........................................................................................150
7.6.1 智慧醫(yī)療概述................................................................................150
7.6.2 智慧醫(yī)療的應用.............................................................................151
7.7 智慧環(huán)保 .........................................................................................153
7.7.1 智慧環(huán)保概述................................................................................153
7.7.2 智慧環(huán)保的應用 ............................................................................154
7.8 感知城市 .........................................................................................156
7.8.1 感知城市概述................................................................................156
7.8.2 感知城市的應用 ............................................................................157
習題 .......................................................................................................158
參考文獻
書單推薦
