正版 物联网概论(安徽省十三五规划教材) 李如平 中国铁道出版社

第 1 章 物联网概述 ...................................................................................................1
1.1 物联网的发展 ...................................................................................... 2
1.2 物联网的定义 ...................................................................................... 4
1.3 物联网的主要特点................................................................................ 5
1.3.1 物联网的技术特点 ............................................................................ 5
1.3.2 物联网的应用特点 ............................................................................ 5
1.3.3 物联网的其他特点 ............................................................................ 6
1.4 物联网的应用 ...................................................................................... 6
1.5 物联网的发展趋势 ............................................................................... 8
习题 .........................................................................................................10
第 2 章 物联网体系架构.......................................................................................... 11
2.1 物联网体系架构概述 ...........................................................................11
2.2 感知层 ..............................................................................................13
2.2.1 感知层概述 .................................................................................... 13
2.2.2 感知层关键技术 ............................................................................. 14
2.3 网络层 ..............................................................................................16
2.3.1 网络层概述 .................................................................................... 16
2.3.2 网络层接入技术 ............................................................................. 16
2.3.3 网络层关键技术 ............................................................................. 17
2.4 应用层 ..............................................................................................20
2.4.1 应用层概述 .................................................................................... 20
2.4.2 应用层关键技术 ............................................................................. 21
习题 .........................................................................................................22
第 3 章 传感器技术 ................................................................................................ 23
3.1 传感器概述 ........................................................................................24
3.2 传感器的基本特性 ..............................................................................25
3.2.1 传感器的静态特性 .......................................................................... 25
3.2.2 传感器的动态特性 .......................................................................... 26
3.3 常用传感器 ........................................................................................26
3.3.1 电阻式传感器................................................................................. 26
3.3.2 电感式传感器................................................................................. 28
3.3.3 电容式传感器................................................................................. 28
3.3.4 压电式传感器................................................................................. 29
3.3.5 磁敏式传感器................................................................................. 30
目 录
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物 联 网 概 论
3.3.6 光电式传感器................................................................................. 31
3.3.7 微波传感器 .................................................................................... 31
3.3.8 化学传感器 .................................................................................... 32
3.3.9 生物传感器 .................................................................................... 32
3.3.10 微传感器 ..................................................................................... 33
3.4 智能传感器 ........................................................................................34
3.4.1 智能传感器概述 ............................................................................. 34
3.4.2 智能传感器的主要功能.................................................................... 35
3.4.3 常用智能传感器 ............................................................................. 35
习题 .........................................................................................................36
第 4 章 自动识别技术............................................................................................. 37
4.1 自动识别技术概述 ..............................................................................38
4.1.1 自动识别技术的概念 ....................................................................... 38
4.1.2 自动识别技术的分类 ....................................................................... 38
4.2 条码技术 ...........................................................................................39
4.2.1 条码的编制和印刷 .......................................................................... 39
4.2.2 条码阅读器 .................................................................................... 40
4.2.3 条码数据处理................................................................................. 41
4.3 RFID 技术..........................................................................................41
4.4 RFID 系统的构成 ................................................................................43
4.4.1 电子标签 ....................................................................................... 43
4.4.2 RFID 读写器 .................................................................................. 47
4.5 RFID 系统的能量传输和防碰撞机制 ......................................................47
4.5.1 能量传输方式................................................................................. 48
4.5.2 RFID 系统的防碰撞机制 .................................................................. 48
4.6 NFC .................................................................................................49
4.6.1 NFC 的技术特点............................................................................. 49
4.6.2 NFC 系统工作原理 ......................................................................... 50
4.7 光学字符识别技术 ..............................................................................51
4.8 机器视觉识别技术 ..............................................................................52
4.8.1 机器视觉识别简介 .......................................................................... 52
4.8.2 机器视觉识别算法介绍.................................................................... 53
4.9 生物识别技术.....................................................................................56
习题 .........................................................................................................58
第 5 章 网络与通信技术......................................................................................... 59
5.1 计算机网络的概念及功能 .....................................................................60
5.1.1 计算机网络的概念 .......................................................................... 60
5.1.2 计算机网络的产生和发展 ................................................................ 60
5.1.3 计算机网络的组成 .......................................................................... 61
5.1.4 计算机网络的功能 .......................................................................... 62
5.2 计算机网络分类..................................................................................62
5.2.1 根据网络覆盖范围分类.................................................................... 62
5.2.2 根据网络拓扑结构分类.................................................................... 63
5.2.3 根据通信方式分类 .......................................................................... 65
5.3 数据通信基础.....................................................................................65
5.3.1 数据通信的基本概念 ....................................................................... 66
5.3.2 数据通信中的主要技术指标 ............................................................. 67
5.3.3 数据传输 ....................................................................................... 68
5.3.4 数据交换方式................................................................................. 73
5.4 传输介质 ...........................................................................................75
5.4.1 传输介质的特性与性能指标 ............................................................. 75
5.4.2 有线传输介质................................................................................. 76
5.4.3 无线传输介质................................................................................. 79
5.5 网络设备 ...........................................................................................80
5.5.1 中继器........................................................................................... 80
5.5.2 集线器........................................................................................... 81
5.5.3 交换机 .......................................................................................... 83
5.5.4 路由器........................................................................................... 86
5.5.5 网关 .............................................................................................. 87
5.5.6 网卡 .............................................................................................. 87
5.6 无线网络技术.....................................................................................90
5.6.1 基本组成元素................................................................................. 90
5.6.2 无线网络的类别 ............................................................................. 91
5.7 Wi-Fi ................................................................................................96
5.7.1 Wi-Fi 技术的概念............................................................................ 96
5.7.2 Wi-Fi 网络结构和原理 ..................................................................... 97
5.7.3 Wi-Fi 技术的应用...........................................................................100
5.8 蓝牙................................................................................................100
5.8.1 蓝牙技术的工作原理 ......................................................................101
5.8.2 蓝牙网络基本结构 .........................................................................101
5.8.3 蓝牙的协议栈................................................................................102
5.8.4 蓝牙的特点 ...................................................................................104
5.8.5 蓝牙技术的应用 ............................................................................105
5.9 5G 技术...........................................................................................106
5.9.1 发展背景 ......................................................................................106
5.9.2 5G 相关概念 .................................................................................106
5.9.3 发展历程 ......................................................................................107
习题 .......................................................................................................109
第 6 章 无线传感器网络技术.................................................................................110
6.1 无线传感器网络概述 ......................................................................... 111
6.2 无线传感器网络体系结构................................................................... 112
6.2.1 体系结构概述................................................................................112
6.2.2 无线传感器网络体系结构 ...............................................................114
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物 联 网 概 论
6.3 ZigBee 技术 ................................................................................... 117
6.3.1 ZigBee 的由来和发展.....................................................................117
6.3.2 ZigBee 技术的特点........................................................................117
6.3.3 ZigBee 芯片..................................................................................118
6.4 ZigBee 技术和其他无线技术的比较 ....................................................120
6.4.1 ZigBee 和蓝牙 ..............................................................................120
6.4.2 ZigBee 和 GPRS/CDMA-1X ............................................................121
6.4.3 ZigBee 与数传电台 .......................................................................121
6.5 ZigBee 的底层——MAC 层简介 .............................................. 121
6.6 ZigBee 设备和网络拓扑结构 .............................................................122
6.7 ZigBee 网络抗干扰原理 ....................................................................123
6.8 ZigBee 技术应用 ..............................................................................124
6.8.1 ZigBee 技术应用于电力 AMR 方案 ..................................................124
6.8.2 ZigBee 技术应用于 AMR 系统的优势 ...............................................125
习题 .......................................................................................................127
第 7 章 物联网应用 .............................................................................................. 128
7.1 智能家居 .........................................................................................129
7.1.1 智能家居概述 ................................................................................129
7.1.2 智能家居的应用.............................................................................131
7.2 智能物流 .........................................................................................136
7.2.1 智能物流概述................................................................................136
7.2.2 智能物流的应用 ............................................................................137
7.3 智能电网 .........................................................................................139
7.3.1 智能电网概述 ................................................................................139
7.3.2 智能电网的应用.............................................................................140
7.4 智慧农业 .........................................................................................143
7.4.1 智慧农业概述................................................................................143
7.4.2 智慧农业的应用 ............................................................................144
7.5 智慧交通 .........................................................................................147
7.5.1 智慧交通概述................................................................................147
7.5.2 智慧交通的应用 ............................................................................150
7.6 智慧医疗 .........................................................................................150
7.6.1 智慧医疗概述................................................................................150
7.6.2 智慧医疗的应用.............................................................................151
7.7 智慧环保 .........................................................................................153
7.7.1 智慧环保概述................................................................................153
7.7.2 智慧环保的应用 ............................................................................154
7.8 感知城市 .........................................................................................156
7.8.1 感知城市概述................................................................................156
7.8.2 感知城市的应用 ............................................................................157
习题 .......................................................................................................158
参考文献

李如平 男，安徽工商职业学院教授，一直从事计算机专业的教学工作。现在是物联网专业教研室主任。获得的成果如下：(1)安徽省教学成果一等奖、二等奖、三等奖多项。(2)安徽省科学技术奖三等奖。(3)主持国家级项目一项，省级教科研项目六项，发表论文二十多篇。

本书是校企合作开发的教材，内容概括和凝聚技能大赛、相关企业以及课程教学中的全新成果，注重培养学生的自主学习、合作学习和个性化学习能力。 本书配有MOOC教学资源，可以通过扫描书中二维码观看视频，也可以通过登录安徽省网络课程学习平台中心平台(e会学)学习“物联网概论”课程的相关内容。

本书立足于面向物联网基础知识和重点应用，理论结合实际，介绍物联网的发展背景、基本概念、知识架构、各种传感器的技术、RFID技术、网络技术等，同时结合物联网的各项技术特性，介绍其在各行业各领域中的应用，如物联网在智慧农业、智能交通、智能家居、智慧城市等领域中的应用。
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