物聯(lián)網（Internet of Things，IoT）服務涉及智慧農業(yè)、智能交通、環(huán)境保護、政府工作、公共安全、智能家居、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、老人護理、智慧醫(yī)療等多個領域。由物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)所提供的實時了解、實時控制服務可用來解決現實社會中各方面所存在的問題。 物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)由物聯(lián)網節(jié)點、物聯(lián)網網關、物聯(lián)網傳輸網絡、物聯(lián)網數據服務中心、物聯(lián)網服務接入網絡、物聯(lián)網客戶端組成。通過本書，能使讀者學會發(fā)現問題，并能思考如何通過物聯(lián)網服務來解決這些問題，可以培養(yǎng)讀者發(fā)現問題、分析問題及解決問題的能力。 本書內容包括物聯(lián)網問題、物聯(lián)網服務、物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)、物聯(lián)網節(jié)點、物聯(lián)網網關、物聯(lián)網傳輸網絡、物聯(lián)網數據服務中心、物聯(lián)網服務接入網、物聯(lián)網客戶端、物聯(lián)網技術體系、NB-IoT 農業(yè)物聯(lián)網實時系統(tǒng)開發(fā)案例及物聯(lián)網職業(yè)規(guī)劃等。 本書是作者多年從事國內外物聯(lián)網應用科研、教學及生產實踐成果的總結。目前，有關物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)還沒有相應的教科書，本書填補了這個空白。本書適合應用型本科學校網絡工程、物聯(lián)網工程、傳感網工程、人工智能、智能科學與技術、數據科學與大數據技術、電子信息與通信、信息與計算科學等專業(yè)的本科生、研究生以及相關專業(yè)的研究人員使用。
物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)所提供的實時了解、實時控制物聯(lián)網服務，是建設智慧世界的關鍵。本書介紹了物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)的組成、設計與實現技術。
本書對物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)相關的理論及實踐知識的闡述具有較強的深度、廣度及可讀性。作者基于物聯(lián)網領域的校企合作、科研及教學成果，對物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)所涉及的各種概念及關鍵技術進行了較為完整的論述，在編寫上力求使用大量的圖表，使教材的理論內容通俗易懂。同時，利用詳細的具有較強操作性的實例，指導讀者在學習過程中了解物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)的各個重要組成部分，提高讀者的學習興趣及解決實際問題的能力。本書包括 12 章內容。
第 1 章主要介紹了常見的物聯(lián)網問題，包括物流問題、交通問題、安防問題、能源環(huán)保問題、醫(yī)療問題、建筑問題、制造問題、居家問題、零售問題、農業(yè)問題等；第 2 章主要介紹了常見的可以解決上述問題的物聯(lián)網服務，包括智慧物流、智能交通、智能安防、智慧環(huán)保、智慧醫(yī)療、智能建筑、智能制造、智能家居、智慧零售、智慧農業(yè)等；第 3 章主要介紹物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)的組成，包括節(jié)點、網關、傳輸網絡、數據服務中心、接入網絡、客戶端；第 4 章主要介紹物聯(lián)網節(jié)點，包括 RFID 標簽、傳感器、傳感網、數字儀表、BDS 接收機、掃描設備、攝像頭、執(zhí)行器、繼電器、遙控器等；第 5 章主要闡述物聯(lián)網網關，主要包括智能手機、無線網關、智能家居網關、工業(yè)物聯(lián)網網關、RFID 讀寫器等；第 6 章主要介紹物聯(lián)網傳輸網絡，包括 Wi-Fi 網絡、移動通信網絡、NB-IoT、衛(wèi)星通信網、互聯(lián)網等；第7 章主要介紹物聯(lián)網數據服務中心，包括簡單數據服務中心、局域網數據服務中心、云數據服務中心、多級數據服務中心；第 8 章主要闡述物聯(lián)網服務接入網，包括數據服務中心網絡設計、客戶端接入核心路由器、客戶端接入匯聚層、服務器接入層；第 9 章主要介紹物聯(lián)網客戶端，主要包括 PC 客戶端、App 客戶端、微信客戶端、H5 客戶端、智能手表、智能眼鏡；第 10 章主要介紹物聯(lián)網技術體系，包括節(jié)點技術、網關技術、數據傳輸技術、數據中心技術、客戶端技術；第 11 章主要介紹一個基于 NB-IoT 的農業(yè)物聯(lián)網實時系統(tǒng)開發(fā)案例；第12 章主要闡述物聯(lián)網職業(yè)規(guī)劃，包括物聯(lián)網首席信息官、物聯(lián)網商業(yè)設計師、物聯(lián)網產品經理、物聯(lián)網架構研發(fā)總監(jiān)、物聯(lián)網通信工程師、物聯(lián)網硬件工程師、物聯(lián)網大數據架構師、物聯(lián)網軟件工程師、物聯(lián)網全棧軟件工程師、物聯(lián)網移動端開發(fā)工程師、物聯(lián)網操作系統(tǒng)開發(fā)工程師等。
本書的作者劉持標具有豐富的國內外物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)設計與實現經歷，撰寫了本書第 1～12 章的主要內容。本書的合作著者為廈微慧聯(lián)（廈門）科技有限公司總經理林瑜，其從事工業(yè)物聯(lián)網、智慧電力、樓宇智能化等研究，為本書的第 1～12 章提供了相關的企業(yè)案例。通過校企合作編寫教材，一方面可進一步深化應用技術型本科教育與企業(yè)的深度融合，另一方面可以利用企業(yè)方面的優(yōu)勢資源來滿足培養(yǎng)高素質物聯(lián)網應用型人才的需求。
感謝三明學院信息工程學院、福建省農業(yè)物聯(lián)網應用重點實驗室、物聯(lián)網應用福建省高校工程研究中心為本書的順利完成提供的各方面的大力支持。感謝同事劉慶鑫審閱修改書稿，感謝學生賴國良及裴瑤等所提供的相關案例。感謝福建省科技計劃引導性項目（2018N0029、2017N0029）、2017 年第二批產學合作協(xié)同育人項目物聯(lián)網網關設計課程建設（教高司函〔2018〕4 號：201702185015）、2018 年省級本科教學團隊ICT 專業(yè)群應用型教學團隊（閩教高〔2018〕59 號）、2019 年省級虛擬仿真實驗教學項目智能農業(yè) 3D 虛擬仿真實驗教學項目（閩教高〔2019〕13 號）的支持。同時，歡迎廣大教師和讀者提出寶貴意見。
編 者
第 1 章 物聯(lián)網問題 1
1.1 物流問題 1
1.1.1 物流計劃不精準 1
1.1.2 物流延遲 2
1.1.3 物流成本高 2
1.1.4 物流信息流動不暢通 2
1.1.5 貨物配送混亂 3
1.2 交通問題 3
1.2.1 高速人工收費混亂 3
1.2.2 公路暴力 4
1.2.3 應急車道被阻 4
1.2.4 交通擁堵 5
1.3 安防問題 5
1.3.1 城市暴力犯罪 5
1.3.2 公共交通安全 6
1.3.3 搶劫 6
1.4 能源環(huán)保問題 7
1.4.1 人工電力抄表收費混亂. 7
1.4.2 工業(yè)污染難以監(jiān)控 7
1.4.3 農業(yè)環(huán)境污染 8
1.4.4 居民垃圾污染 8
1.5 醫(yī)療問題 8
1.5.1 看病難 8
1.5.2 偏遠地區(qū)醫(yī)療資源缺乏 9
1.5.3 醫(yī)療事故取證困難 9
1.6 建筑問題 10
1.6.1 橋梁安全監(jiān)測困難 10
1.6.2 樓宇安全難以監(jiān)測 10
1.6.3 奪命電梯 11
1.7 制造問題 11
1.7.1 工廠自動化水平低 11
1.7.2 工廠信息孤島 12
1.7.3 工廠機器異常停工 12
1.8 居家問題 13
1.8.1 老年人居家安全監(jiān)控困難 13
1.8.2 煤氣中毒 13
1.8.3 居家火災 14
1.8.4 入室盜竊 14
1.9 零售問題 15
1.9.1 販賣機貨物難以跟蹤 15
1.9.2 零售管理不到位 15
1.9.3 線下零售反饋渠道不暢 16
1.10 農業(yè)問題 16
1.10.1 農業(yè)生產效率低 16
1.10.2 農產品品質低 17
1.10.3 農業(yè)生產成本高 17
1.11 小結 18
思考題 18
案例 18
第 2 章 物聯(lián)網服務 19
2.1 智慧物流 19
2.1.1 智能倉儲 19
2.1.2 智能冷鏈 20
2.1.3 智能外賣 20
2.2 智能交通 21
2.2.1 電子不停車收費系統(tǒng) 21
2.2.2 高速公路監(jiān)控系統(tǒng) 21
2.2.3 車聯(lián)網 22
2.3 智能安防 23
2.3.1 智能視頻監(jiān)控系統(tǒng) 23
2.3.2 智能門禁系統(tǒng) 24
2.3.3 公安人臉識別系統(tǒng) 24
2.3.4 入侵報警系統(tǒng) 25
2.4 智慧環(huán)保 25
2.4.1 揚塵監(jiān)測系統(tǒng) 26
2.4.2 水污染監(jiān)測系統(tǒng) 26
2.4.3 大氣網格化監(jiān)測 27
2.5 智慧醫(yī)療 28
2.5.1 遠程探視 28
2.5.2 遠程醫(yī)療 28
2.5.3 臨床決策支持系統(tǒng) 29
2.5.4 智能穿戴 30
2.6 智能建筑 30
2.6.1 火災報警系統(tǒng) 31
2.6.2 智能停車管理系統(tǒng) 31
2.6.3 智能樓宇自控系統(tǒng) 32
2.6.4 樓宇緊急廣播系統(tǒng) 32
2.6.5 水電氣三表抄送系統(tǒng) 33
2.7 智能制造 33
2.7.1 機器狀態(tài)監(jiān)測 33
2.7.2 實時缺陷檢測系統(tǒng) 34
2.7.3 無人工廠 35
2.8 智能家居 35
2.8.1 智慧照明 35
2.8.2 智能家電 36
2.8.3 智能門窗 37
2.8.4 智能安防 37
2.9 智慧零售 38
2.9.1 智能售貨機 38
2.9.2 無人商店 38
2.9.3 智慧門店 39
2.10 智慧農業(yè) 40
2.10.1 智能殺蟲燈 40
2.10.2 智能灌溉 40
2.10.3 智慧大棚 41
2.10.4 植物工廠 41
2.11 小結 42
思考題 42
案例 42
第 3 章 物聯(lián)網實時信息系統(tǒng) 43
3.1 物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)組成 43
3.2 IoT 節(jié)點 44
3.2.1 傳感器技術 45
3.2.2 RFID 標簽技術 45
3.2.3 二維碼標簽技術 45
3.2.4 ZigBee 節(jié)點無線通信技術 46
3.2.5 藍牙節(jié)點無線通信技術 46
3.3 IoT 網關 46
3.3.1 廣泛的接入能力 47
3.3.2 協(xié)議轉換能力 47
3.3.3 可管理能力 47
3.4 IoT 傳輸網絡 47
3.5 IoT 數據服務中心 49
3.6 IoT 接入網絡 49
3.7 IoT 客戶端 50
3.8 小結 51
思考題 51
案例 51
第 4 章 物聯(lián)網節(jié)點 52
4.1 節(jié)點簡介 52
4.2 RFID 標簽 52
4.2.1 RFID 標簽簡介 52
4.2.2 RFID 標簽分類 53
4.2.3 RFID 標簽應用 56
4.3 傳感器 59
4.3.1 傳感器簡介 59
4.3.2 傳感器分類 60
4.3.3 傳感器應用 62
4.4 傳感網 65
4.4.1 傳感網簡介 65
4.4.2 傳感網分類 65
4.4.3 傳感網應用 68
4.5 數字儀表 72
4.5.1 數字儀表簡介 72
4.5.2 數字儀表分類 73
4.5.3 數字儀表應用 73
4.6 BDS 接收機 75
4.6.1 BDS 接收機簡介 75
4.6.2 BDS 接收機分類 75
4.6.3 BDS 接收機應用 76
4.7 掃描設備 77
4.7.1 一維碼掃描設備 77
4.7.2 二維碼掃描設備 78
4.7.3 圖形掃描儀 78
4.8 攝像頭 79
4.8.1 攝像頭簡介 79
4.8.2 攝像頭應用 80
4.9 執(zhí)行器 81
4.9.1 執(zhí)行器簡介 81
4.9.2 執(zhí)行器分類 82
4.9.3 執(zhí)行器應用 84
4.10 繼電器 84
4.10.1 繼電器簡介 84
4.10.2 繼電器分類 85
4.10.3 繼電器應用 87
4.11 遙控器 88
4.11.1 遙控器簡介 88
4.11.2 遙控器應用 89
4.12 小結 89
思考題 89
案例 90
第 5 章 物聯(lián)網網關 91
5.1 網關簡介 91
5.2 智能手機 91
5.2.1 智能手機簡介 91
5.2.2 智能手機硬件 92
5.2.3 智能手機操作系統(tǒng) 93
5.2.4 智能手機應用 95
5.3 無線網關 96
5.3.1 Wi-Fi 無線網關 96
5.3.2 NB-IoT 無線網關 97
5.3.3 移動無線網關 97
5.3.4 衛(wèi)星無線網關 98
5.3.5 復合型無線網關 99
5.4 智能家居網關 100
5.4.1 智能家居網關簡介 100
5.4.2 智能家居網關分類 101
5.4.3 智能家居網關應用 102
5.5 工業(yè)物聯(lián)網網關 103
5.5.1 工業(yè)物聯(lián)網網關簡介 104
5.5.2 工業(yè)物聯(lián)網網關分類 104
5.6 RFID 讀寫器 106
5.6.1 RFID 讀寫器簡介 106
5.6.2 RFID 讀寫器分類 108
5.7 小結 110
思考題 110
案例 110
第 6 章 物聯(lián)網傳輸網絡 112
6.1 Wi-Fi 網絡 112
6.1.1 Wi-Fi 網絡簡介 112
6.1.2 Wi-Fi 網絡分類 115
6.1.3 Wi-Fi 網絡應用 118
6.2 移動通信網絡 120
6.2.1 移動通信網絡簡介 120
6.2.2 移動通信網絡分類 122
6.2.3 移動通信網絡應用 123
6.3 NB-IoT 127
6.3.1 NB-IoT 簡介 127
6.3.2 NB-IoT 應用 127
6.4 衛(wèi)星通信網 129
6.4.1 衛(wèi)星通信網簡介 129
6.4.2 衛(wèi)星通信網分類 130
6.4.3 衛(wèi)星通信物聯(lián)網應用 131
6.5 互聯(lián)網 131
6.5.1 互聯(lián)網簡介 132
6.5.2 互聯(lián)網的組成分類 136
6.5.3 互聯(lián)網應用 138
6.6 小結 140
思考題 140
案例 140
第 7 章 物聯(lián)網數據服務中心 142
7.1 數據服務中心簡介 142
7.2 簡單數據服務中心 142
7.3 局域網數據服務中心 144
7.4 云數據服務中心 146
7.5 多級數據服務中心 148
7.6 小結 150
思考題 150
案例 150
第 8 章 物聯(lián)網服務接入網 151
8.1 數據服務中心網絡設計 151
8.2 客戶端接入核心路由器 151
8.2.1 核心路由器簡介 151
8.2.2 核心路由器以太網接口 152
8.2.3 核心路由器光纖接口 152
8.3 客戶端接入匯聚層 153
8.4 服務器接入層 154
8.5 小結 155
思考題 155
案例 155
第 9 章 物聯(lián)網客戶端 156
9.1 PC 客戶端 156
9.1.1 C/S 應用程序客戶端 156
9.1.2 瀏覽器 156
9.2 App 客戶端 157
9.2.1 App 客戶端簡介 157
9.2.2 App 客戶端案例 157
9.3 微信客戶端 158
9.3.1 微信客戶端簡介 158
9.3.2 微信客戶端案例 159
9.4 H5 客戶端 160
9.5 智能手表 160
9.6 智能眼鏡 161
9.7 小結 162
思考題 162
案例 162
第 10 章 物聯(lián)網技術體系 163
10.1 簡介 163
10.2 IoT 節(jié)點技術 164
10.2.1 節(jié)點技術簡介 164
10.2.2 節(jié)點數據接口技術 165
10.2.3 節(jié)點制作技術 166
10.3 IoT 網關技術 173
10.3.1 網關技術簡介 173
10.3.2 網關制作技術 174
10.3.3 網關編程技術 180
10.4 IoT 數據傳輸技術 191
10.4.1 數據傳輸技術簡介 191
10.4.2 數據傳輸技術案例 191
10.5 IoT 數據中心技術 196
10.5.1 數據中心技術簡介 196
10.5.2 數據庫技術 196
10.5.3 Web 應用開發(fā)技術 197
10.5.4 大數據技術 199
10.5.5 云計算技術 201
10.5.6 人工智能技術 202
10.6 IoT 客戶端技術 203
10.6.1 PC 桌面程序開發(fā)技術 204
10.6.2 Android App 開發(fā)技術 204
10.6.3 HarmonyOS App 開發(fā)技術 208
10.6.4 微信小程序開發(fā)技術 208
10.7 小結 216
思考題 217
案例 217
第 11 章 NB-IoT 農業(yè)物聯(lián)網實時系統(tǒng)開發(fā)案例 218
11.1 農業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)開發(fā)背景 218
11.2 NB-IoT 農業(yè)物聯(lián)網實時信息系統(tǒng)設計 218
11.3 物聯(lián)網節(jié)點選取 219
11.3.1 繼電器 219
11.3.2 溫濕度傳感器（DHT11） 220
11.3.3 土壤濕度傳感器（SHT10） 220
11.3.4 人體紅外傳感器（HC-SR501） 220
11.3.5 煙霧濃度傳感器（MQ2） 221
11.3.6 噪聲傳感器 221
11.3.7 光照強度傳感器（GY-30） 221
11.4 物聯(lián)網網關設計與實現 222
11.4.1 設備制作電子原理圖 222
11.4.2 STM32F103RET6 處理器 223
11.4.3 繼電器 223
11.4.4 蜂鳴器 224
11.4.5 土壤濕度傳感器 224
11.4.6 整體設備制作 224
11.5 物聯(lián)網傳輸網絡選取 225
11.5.1 NB-IoT 技術簡介 225
11.5.2 設備數據發(fā)送 225
11.5.3 設備控制命令接收 226
11.5.4 Web 服務與 NB-IoT 平臺數據交換 227
11.6 物聯(lián)網數據服務中心設計與實現 227
11.6.1 Web 管理系統(tǒng)功能 228
11.6.2 物聯(lián)網客戶端設計與實現 229
11.7 小結 232
思考題 232
案例 232
第 12 章 物聯(lián)網職業(yè)規(guī)劃 233
12.1 物聯(lián)網職業(yè)崗位簡介 233
12.1.1 物聯(lián)網首席信息官 233
12.1.2 物聯(lián)網商業(yè)設計師 233
12.1.3 物聯(lián)網產品經理 234
12.1.4 物聯(lián)網架構研發(fā)總監(jiān) 234
12.1.5 物聯(lián)網通信工程師 234
12.1.6 物聯(lián)網硬件工程師 234
12.1.7 物聯(lián)網大數據架構師 234
12.1.8 物聯(lián)網軟件工程師 235
12.1.9 物聯(lián)網全棧軟件工程師 235
12.1.10 物聯(lián)網移動端開發(fā)工程師 235
12.1.11 物聯(lián)網操作系統(tǒng)開發(fā)工程師 235
12.2 小結 235
思考題 236
案例 236
參考文獻 237
附錄 英文簡稱 241
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