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本書參考物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)人才培養(yǎng)的方案內(nèi)容，針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)所需要的技術(shù)（職業(yè)）領(lǐng)域所總結(jié)的典型工作任務(wù)來組織全書的內(nèi)容體系。根據(jù)要完成每個典型工作任務(wù)的工作過程中所需的知識或技能來設(shè)計每個章節(jié)的內(nèi)容。本書共分為8章，內(nèi)容涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)的特征及體系結(jié)構(gòu)、物聯(lián)網(wǎng)底層感知技術(shù)、通信技術(shù)、嵌入式開發(fā)技術(shù)、云計算及大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)等，對當(dāng)前新的典型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進行了分析。

全書圍繞物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的感知、傳輸、處理、應(yīng)用四個層次，結(jié)合當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)的典型應(yīng)用展開教學(xué)與實踐，通過以認知物聯(lián)網(wǎng)典型的應(yīng)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(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、中間數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)以及上層應(yīng)用系統(tǒng)中所涉及到的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的理論知識。本書將較新的企業(yè)應(yīng)用案例進行了教學(xué)化設(shè)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(xué)生學(xué)習(xí)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(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)人員的參考書。

物聯(lián)網(wǎng)對新一代信息技術(shù)進行了高度集成和綜合運用，對新一輪產(chǎn)業(yè)變革和經(jīng)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(jīng)濟發(fā)展進入新常態(tài)。創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的動力，促進物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)、新業(yè)態(tài)廣泛應(yīng)用，培育壯大新動能成為國家戰(zhàn)略。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)正進入跨界融合、集成創(chuàng)新和規(guī)�；l(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(nèi)外前沿研究成果，力爭做到體系完整、結(jié)構(gòu)科學(xué)、案例生動、深入淺出。本書以學(xué)生為主體，既能滿足學(xué)生對物聯(lián)網(wǎng)知識認知的基本需求，又能奠定學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。本書概括和凝聚技能大賽和企業(yè)以及課程教學(xué)中的成果，反映產(chǎn)業(yè)升級、技術(shù)進步和職業(yè)崗位變化的要求，為專業(yè)建設(shè)和教學(xué)改革服務(wù)，能力要素與職業(yè)素養(yǎng)并重，注重自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和個性化教學(xué)，可以對高技能應(yīng)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(yīng)用及發(fā)展趨勢；第 2 章主要介紹物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu) ；第 3 章主要介紹傳感器技術(shù)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(shù)的概念、分類、條碼技術(shù)、RFID 技術(shù)、NFC 技術(shù)、光學(xué)字符識別技術(shù)、機器視覺識別技術(shù)、生物識別技術(shù)等；第 5 章主要介紹計算機網(wǎng)絡(luò)的概念、組成、功能、分類，以及數(shù)據(jù)通信的概念、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等；第 6 章主要介紹無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、 ZigBee 技術(shù) ；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(nóng)業(yè)、智慧交通、智慧醫(yī)療、智慧環(huán)保、感知城市等領(lǐng)域的應(yīng)用。
本書由安徽工商職業(yè)學(xué)院李如平任主編，安徽工商職業(yè)學(xué)院吳房勝、朱煉任副主編，安徽工商職業(yè)學(xué)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(nèi)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(shè)項目（項目編號：2017ghjc368）成果，同時也是安徽省高校學(xué)科 ( 專業(yè) ) 拔尖人才學(xué)術(shù)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

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(shù)特點 ............................................................................ 5
1.3.2 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)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(yīng)用 ...................................................................................... 6
1.5 物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢 ............................................................................... 8
習(xí)題 .........................................................................................................10
第 2 章物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu).......................................................................................... 11
2.1 物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)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(guān)鍵技術(shù) ............................................................................. 14
2.3 網(wǎng)絡(luò)層 ..............................................................................................16
2.3.1 網(wǎng)絡(luò)層概述 .................................................................................... 16
2.3.2 網(wǎng)絡(luò)層接入技術(shù) ............................................................................. 16
2.3.3 網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù) ............................................................................. 17
2.4 應(yīng)用層 ..............................................................................................20
2.4.1應(yīng)用層概述 .................................................................................... 20
2.4.2 應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù) ............................................................................. 21
習(xí)題 .........................................................................................................22
第 3 章傳感器技術(shù) ................................................................................................ 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(xué)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(xí)題 .........................................................................................................36
第 4 章自動識別技術(shù)............................................................................................. 37
4.1 自動識別技術(shù)概述 ..............................................................................38
4.1.1 自動識別技術(shù)的概念 ....................................................................... 38
4.1.2 自動識別技術(shù)的分類 ....................................................................... 38
4.2 條碼技術(shù) ...........................................................................................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(shù)..........................................................................................41
4.4 RFID 系統(tǒng)的構(gòu)成 ................................................................................43
4.4.1 電子標(biāo)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(shù)特點............................................................................. 49
4.6.2 NFC 系統(tǒng)工作原理 ......................................................................... 50
4.7 光學(xué)字符識別技術(shù) ..............................................................................51
4.8 機器視覺識別技術(shù) ..............................................................................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(shù).....................................................................................56
習(xí)題 .........................................................................................................58
第 5 章網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)......................................................................................... 59
5.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念及功能 .....................................................................60
5.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的概念 .......................................................................... 60
5.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展 ................................................................ 60
5.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的組成 .......................................................................... 61
5.1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 .......................................................................... 62
5.2 計算機網(wǎng)絡(luò)分類..................................................................................62
5.2.1根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類.................................................................... 62
5.2.2根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)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(chǔ).....................................................................................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(shù)指標(biāo) ............................................................. 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(zhì) ...........................................................................................75
5.4.1傳輸介質(zhì)的特性與性能指標(biāo) ............................................................. 75
5.4.2有線傳輸介質(zhì)................................................................................. 76
5.4.3無線傳輸介質(zhì)................................................................................. 79
5.5 網(wǎng)絡(luò)設(shè)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(guān) .............................................................................................. 87
5.5.6網(wǎng)卡 .............................................................................................. 87
5.6 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù).....................................................................................90
5.6.1 基本組成元素................................................................................. 90
5.6.2 無線網(wǎng)絡(luò)的類別 ............................................................................. 91
5.7 Wi-Fi ................................................................................................96
5.7.1 Wi-Fi 技術(shù)的概念............................................................................ 96
5.7.2 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和原理 ..................................................................... 97
5.7.3 Wi-Fi 技術(shù)的應(yīng)用...........................................................................100
5.8 藍牙................................................................................................100
5.8.1 藍牙技術(shù)的工作原理 ......................................................................101
5.8.2 藍牙網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu) .........................................................................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(shù)的應(yīng)用 ............................................................................105
5.9 5G 技術(shù)...........................................................................................106
5.9.1 發(fā)展背景 ......................................................................................106
5.9.2 5G 相關(guān)概念 .................................................................................106
5.9.3 發(fā)展歷程 ......................................................................................107
習(xí)題 .......................................................................................................109
第 6 章無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù).................................................................................110
6.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述 ......................................................................... 111
6.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)................................................................... 112
6.2.1 體系結(jié)構(gòu)概述................................................................................112
6.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ...............................................................114
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物聯(lián) 網(wǎng) 概論
6.3 ZigBee 技術(shù) ................................................................................... 117
6.3.1 ZigBee 的由來和發(fā)展.....................................................................117
6.3.2 ZigBee 技術(shù)的特點........................................................................117
6.3.3 ZigBee 芯片..................................................................................118
6.4 ZigBee 技術(shù)和其他無線技術(shù)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(shè)備和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) .............................................................122
6.7 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)抗干擾原理 ....................................................................123
6.8 ZigBee 技術(shù)應(yīng)用 ..............................................................................124
6.8.1 ZigBee 技術(shù)應(yīng)用于電力 AMR 方案 ..................................................124
6.8.2 ZigBee 技術(shù)應(yīng)用于 AMR 系統(tǒng)的優(yōu)勢 ...............................................125
習(xí)題 .......................................................................................................127
第 7 章物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用.............................................................................140
7.4 智慧農(nóng)業(yè) .........................................................................................143
7.4.1 智慧農(nóng)業(yè)概述................................................................................143
7.4.2 智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用 ............................................................................157
習(xí)題 .......................................................................................................158
參考文獻

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