作者：张卫民
出版社：机械工业出版社
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走进物联网试读：
前言
物联网技术是IT行业中的一个新领域，自2009年开始，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。近几年，物联网产业发展迅猛，涉及电网、交通、家居、医疗等各大行业，已逐渐走进人们的日常生活、工作中。
本书是物联网应用技术专业的入门教材，旨在培养读者对本专业的学习兴趣，也可以作为电子信息专业选修课中知识拓展类课程。因此，本书的编写摒弃了繁杂的理论知识体系，以具体案例故事为主线，引出知识点，再用生活中的小实例帮助读者进一步理解，为体现“做中学”“学中做”的课改目标，增加了“做一做”环节，并附有具体操作视频作指导；为巩固知识，设计了能力拓展内容。每篇包含“案例故事”“知识提炼”“聚焦生活”“能力拓展”4个模块。编写突出实用性、趣味性，书中的二维码链接，有助于读者更直观地理解知识，也有对知识内容的进一步延伸。
那么，什么是物联网技术？它应用在什么地方？它是如何工作的？会给人们的生活带来怎样的便利？本书将针对这些疑问，从以下5篇展开介绍，帮助读者掌握物联网的相关知识。认知篇，从物联网的概念、应用的场景、起源、体系架构介绍物联网，让读者对物联网有初步的认知；技术篇，讲述了物联网中应用最普遍的传感器技术、条码技术、RFID技术、传感网技术以及今后广泛应用的云计算与大数据技术；应用篇，重点介绍目前物联网技术使用较成熟的5大行业，即智能家居、智能交通、智能物流、智能安防和智能农业；前景篇，主要分析了国内外物联网的发展状况，IT“大咖”们对物联网的重视；职业篇，从物联网的产业链说明本专业就业岗位多、前景广，并分析不同岗位需要掌握的知识技能与职业素养。
本书建议教学学时36学时，适用于物联网技术应用专业第一学期教学，具体学时安排如下
本丛书由俞佳飞任主编。本书由张卫民和郑建红任主编，徐卫卫、郑慧萍和王晓军任副主编，沈鸿飞、傅毅峰和吴倩玮参加编写。其中，认知篇由郑慧萍、吴倩玮编写，技术编由王晓军、沈鸿飞编写，应用篇由郑建红、郑慧萍编写，前景篇由徐卫卫、郑慧萍编写，职业篇由张卫民、傅毅峰、王晓军编写，视频制作由沈鸿飞负责。本书在编写过程中也得到了俞佳飞、佘运祥、王恒心、张继辉等老师的指导和帮助，在此一并感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在不足之外，恳请广大读者批评指正，以便我们进一步完善本书。编者
第1篇 认知篇
1.1 智慧生活的一天——物联网的概念
什么是物联网？在回答这一问题之前，先通过智慧社区的场景了解自己身边的物联网技术应用。
1.1.1 案例故事
一起来看一看王先生家一天的生活。早晨5：30，智能网关启动电饭锅开始煮粥，如图1-1所示。
早晨6：50，智能网关闹铃时间到，启动卧室音响系统，美妙的音乐响起，窗帘自动开启，阳光照射进卧室，美好的一天开始了，如图1-2所示。图1-1 智能电饭锅图1-2 智能网关叫醒
早晨7：05，爷爷和奶奶在早饭前量了血压与血氧，数据通过智能网关上传到健康云上，记录两位老人的日常健康数据。医生根据历史数据，对个人进行健康跟踪干预，如图1-3所示。图1-3 健康云
早晨7：25，王先生准备上班，车子里非常闷热。他用手机远程启动了车内的空调，等到达适宜的温度后，王先生开车上班去了，如图1-4所示。图1-4 远程启动车内空调
早晨7：30，王太太陪着两位老人逛公园。当家里没有人时，王先生可以通过手机上的APP（应用软件），启动家中的安全布防系统，如图1-5所示。图1-5 安全布防
早晨7：32，王先生将车开到小区大门口，车闸摄像机智能识别出已登记的车牌，自动抬杆放行，如图1-6所示。图1-6 车牌自动识别系统
早晨9：00，便利店送鸡蛋的送货员到楼下按了楼宇门铃。由于王太太家中无人，王先生离家前设置了离家的安全布防模式，可视门禁系统将信号转给了王太太。王太太在陪老人逛公园，手机上的智慧社区客户端提示家中有访客，王太太用手机与楼下送货员进行视频对话，约定重新上门的时间，如图1-7所示。
早晨10：00，王先生在公司上班，手机突然接到家中被非法入侵的短信警告，王先生立刻用手机查看家中的视频监控，发现原来是狗狗在家中玩耍时，误触阳台门窗的报警器，虚惊一场，如图1-8所示。图1-7 智能楼宇系统图1-8 客厅监控
早晨10：01，通过视频看见小狗受到惊吓，王先生用手机控制自动喂食机，给狗的食盆添加了食物，狗闻到香味安静下来，开始用餐，如图1-9所示。图1-9 自动喂食机
早晨10：00，王太太和爷爷、奶奶散步回来，他们在楼下使用手机自动开启大楼门禁，通过手机，电梯自动识别出自家楼层。王太太进入家门后，撤消家中的安全布防系统，家中窗帘自动开启，让阳光洒入房间，如图1-10所示。
早晨11：15，一家人沉浸在娱乐中，突然家中的烟雾报警器报警，王太太冲向厨房，原来是王太太忘了关火，锅里的东西糊了，厨房里到处都是烟。同时，王太太接到王先生的电话，询问家中火警情况，原来王先生的手机也同步接到了报警短信，如图1-11所示。图1-10 安全布防系统图1-11 烟雾报警器
下午16：00，今晚全家要和亲戚们在社区附近的饭店聚餐，王太太用手机上的智慧社区客户端查询亲戚预订的包厢号，如图1-12所示。
17：30，王先生开车带一家人去酒楼，快到酒楼的时候，王先生用手机查询酒楼附近停车位的空余情况，如图1-13所示。图1-12 智慧社区系统图1-13 停车位查询系统
晚上20：00，一家人回到家，撤消安全布防后，房间灯光感应系统感知到室内照明不足，自动调整到合适的亮度，如图1-14所示。
晚上23：15，全家人都休息了，室内主要照明设备熄灭，只留过道夜灯，安全布防系统自动开启，窗帘自动关闭，如图1-15所示。图1-14 照明自动调节图1-15 安全布防打开
1.1.2 知识提炼
看了上面的故事，还会觉得物联网离大家很远吗？这些生活中的场景早已经不是天马行空的想象，也不是只出现在科幻电影中的场景。通过物联网，这些都已经变成了现实。那么，什么是物联网呢？
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of Things”。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其连接端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。
从另一个层面来说，物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，还不如说物联网是业务和应用。产业、行业的应用创新是物联网发展的核心，以用户体验为核心的创新是物联网发展的灵魂，如图1-16所示。图1-16 物联网产业
从20世纪末物联网概念的提出到现在，已经经过了十几年的发展，不过到现在还没有统一的、权威的定义。目前比较被认可的物联网定义为：通过条码及二维码、射频识别（RFID）、激光扫描仪、全球定位系统（GPS）、各类传感器（如红外传感器、温湿度传感器等）、无线传感器网络（WSN）等物品识别和信息传感设备，按约定的协议，以有线或无线的方式，通过各种局域网、接入网、互联网将任何物品（包括人）连接起来，进行信息交换和通信处理，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
中国物联网校企联盟将物联网定义为：几乎所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间，环境以及状态信息的实时共享和智能化的收集、传递、处理、执行。物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络，其具有智能、先进、互联的3个重要特征。
目前，大众对于物联网的认识仍存在许多误区，如图1-17所示。图1-17 物联网认知误区
国际电信联盟（ITU）将物联网定义为：主要解决物品与物品（Thing to Thing，T2T）、人与物品（Human to Thing，H2T）、人与人（Human to Human，H2H）之间的互联。该定义的重点在于，H2T是指人利用通用装置与物品之间连接，从而使人与物的连接更加简化，而H2H是指人之间不依赖于PC（包括智能手机）而进行的互联，如图1-18所示。因为互联网并没有考虑到对于任何物品连接的问题，所以使用物联网来解决这个传统意义上的问题。在讨论物联网的T2T、H2T和H2H时，经常会引入一个更为广泛使用的英文缩写M2M，可以理解为：人与人（Man to Man）、人与机器（Man to Machine）、机器与机器（Machine to Machine）的互联。图1-18 物联网连接
如果说互联网将世界变成地球村，那物联网就将这个村智能化了；如果说互联网连接的是虚拟世界，那物联网连接的就是现实世界。物联网为人们提供更多的服务，能为人们的生活带来更多便利，让人们的生活变得更加智能、更加美好。
1.1.3 聚焦生活
手机遥控空调
7月25日是小明的生日，他邀请了几位同学到家里来过生日。妈妈准备了丰盛的晚餐，一切准备就绪，小明想打开空调等候同学们到来，但是遥控器坏了，小明折腾了半天也打不开空调。眼看同学们都要来了，小明急得直冒汗。这时只见爸爸拿出手机，点开一款名为“遥控器”的APP（见图1-19），只听空调“嘀”的一声，开始运转了。
晚上，小明拿出自己的手机想试一试，可是他的手机上没有这款软件。爸爸告诉他，现在有很多遥控器的免费APP下载，你可以去“应用商店”或是“360手机助手”里搜索。小明用“360手机助手”搜索关键字“遥控”，出现了很多有关遥控器的APP，如图1-20所示。
小明挑选了使用人数最多的“遥控精灵”，下载后360手机助手直接为用户安装好APP，如图1-21所示。
单击遥控精灵，出现添加控制界面，小明轻车熟路选择需要遥控的电器，如图1-22所示。图1-19 遥控器APP
打开软件后，出现了遥控器的控制界面，同样轻轻松松地打开了空调，如图1-23所示。图1-20 360手机助手搜索界面图1-21 遥控精灵图1-22 遥控精灵设置界面图1-23 遥控器控制界面
小贴士
安装遥控器的手机必须具有红外功能，否则无法使用。也可以购买“易控耳塞遥控器”，就可以实现手机的遥控功能，如图1-24所示。图1-24 易控耳塞遥控器
1.1.4 能力拓展
1）请列举自己生活中物联网的运用。
2）尝试用手机APP遥控家里的电视机，完成表1-1。表1-1 操作过程
1.2 智慧地球——物联网各场景认知
物联网应用领域范围几乎覆盖了各行各业，在其发展的同时还将带动传感器、微电子、视频识别等一系列产业的同步发展，带来巨大的产业集群生产效益。阿基米德曾说过“给我一个支点，我可以撬起地球”，而今随着技术的发展，“给我一个物联网我可以感知地球”将可能在未来得以实现。本节将介绍物联网的典型应用领域。
1.2.1 案例故事
杭州智慧城市
智慧城市是指在城市发展过程中，充分利用物联网、互联网、云计算、IT、智慧分析等技术手段，对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求，进行智慧的感知、分析、集成和应对，为市民提供一个更美好的生活和工作环境，为企业创造一个更有利的商业发展环境，为政府构建一个更高效的城市运营管理环境。
如果不带现金，只带一部手机出门，在哪座城市可以生活得最好？答案是杭州。北京大学互联网金融研究中心2016年4月发布的互联网金融发展指数报告称“杭州超京沪，排名第一”。
2016年10月，杭州市政府在云栖大会上宣布推出“城市大脑”智慧城市建设计划，将为这座拥有2200多年历史的城市，安装一个人工智能中枢——杭州城市数据大脑，如图1-25所示。让大数据帮助城市来做思考、决策，将杭州打造成一座能够自我调节、与人类良性互动的城市。图1-25 杭州城市数据大脑
杭州将围绕城市管理、产业经济、社会民生、资源环境、基础设施等5方面的智慧应用，建立全面立体感知、安全可靠传输、智慧高效处理的智慧城市基础支撑体系。
1.智慧交通
杭州交通信息资源云平台实现了交通、交警、城管、铁路、民航等单位和公交、地铁、水上巴士、公共自行车、出租车五位一体公交体系相关数据的接入和整合，包括高速公路流量、营运车辆GPS、城市道路路况、公共停车泊位、公交车GPS、公共自行车借还数、地铁客流、铁路客货运量、萧山机场旅客流量、长途班车客流量等。路上堵不堵、哪里有空的士、哪个公共自行车点有空位？只要有一部手机，安装“交通杭州”APP（见图1-26），出门前动动手指，就可以将出租车、公共自行车、火车、航班等所有出行信息全部查清。
以公交车为例，只要输入起点和终点，系统就会自动显示多条供参考的线路，市民可以根据需求自行选择最佳公交线路，如图1-27和图1-28所示。如果想去的地方比较近，想骑自行车去，那么单击“自行车”选项系统就会自动显示离自己最近的租赁点，并显示可借数量和可还数量，如图1-29所示。还有一个功能最适合路盲了，想去哪里，单击“市内出行”，选择起点和终点，系统就会列出包括自行车、公交、出租车等多种通行方案，而且按最少时间、最短路程和转乘最少来排列，供自己参照，一目了然。图1-26 交通杭州APP
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]