物聯網技術與系統設計

本書基於物聯網智能實訓系統，以實用為導向，以實踐為目標講解物聯網的相關內容。在介紹物聯網的基本概念和關鍵技術的基礎上，重點介紹射頻識別技術以及無線傳感器技術，結合物聯網的實際應用，介紹物聯網的規劃與構建，並簡單介紹智能家居、智能醫療等。最後給出物聯網的一些基礎實驗和實踐應用，結合經典的物聯網產品，盡量做到理論、應用與實踐的緊密結合，使讀者掌握用物聯網的基本方法解決實際的相關關問題。

劉洪
丹哈爾濱工程大學講師可編程控制器原理及應用實例的編寫與出版

張蘭勇，哈爾濱工程大學，副教授，碩士生導師
著作：
[1] 張蘭勇，孫健，孫曉雲，趙國宇.LabVIEW程序設計基礎與提高.北京：機械工業出版社，2012年12月（ISBN：9787111402473）
[2] 劉勝，張蘭勇等.LabVIEW2009程序設計.北京：電子工業出版社，2010年11月（ISBN：9787121120916）（撰寫了第2章、第4章、第6章、第8章、第10章、第12章、第14章、第15章等章共20餘萬字）
[3] 李冰，鄭秀麗，孫蓉，韓雲濤，張蘭勇.可編程控制器原理及實例應用.中國電力出版社，2011（撰寫了第四篇第11章、第14章、第15章和附錄共13餘萬字）
[4] 孫蓉，王臣業，張蘭勇. 西門子S7-200/300/400PLC與實例.機械工業出版社，2012（撰寫了第4、5、7、9、12、13章和附錄共25餘萬字）
[5] 張蘭勇.自動化專業課程設計.清華大學出版社，2015.4
[6] 劉勝，張蘭勇.自動化專業導論.哈爾濱工程大學出版社，2017.6

孫蓉哈爾濱工程大學副教授

目錄
第1章物聯網概述
1．1物聯網的起源和發展
1．2物聯網的相關概念
1．3物聯網的特徵
1．4物聯網的組成
1．4．1物聯網的硬件平臺
1．4．2物聯網軟件平臺的組成
1．5與物聯網相關的網絡概念
1．6物聯網的體系結構
1．6．1物聯網體系結構的構建原則
1．6．2物聯網體系結構的模型
1．7物聯網的應用
1．7．1物聯網的主要應用領域
1．7．2物聯網產業鏈

第2章物聯網關鍵技術
2．1物聯網感知技術
2．1．1傳感器技術
2．1．2標示與識別技術
2．1．3特徵識別技術
2．1．4定位技術
2．2信息處理技術
2．2．1數據融合
2．2．2數據預處理技術
2．2．3決策融合技術
2．3網絡傳輸技術
2．3．1接入網傳輸技術
2．3．2匯聚層物聯網技術
2．3．3承載網技術
2．3．4通信技術
2．3．5組網技術——網絡拓撲控制技術
2．3．6可靠傳輸控制技術
2．3．7異構網絡融合技術
2．3．8中間件技術
2．3．9網關技術
2．4應用層關鍵技術
2．4．1海量信息多粒度分佈式存儲
2．4．2海量數據智能處理
2．4．3海量數據並行處理技術
2．4．4雲計算
2．4．5服務支撐技術
2．5安全管理技術
2．5．1物聯網安全特徵與目標
2．5．2物聯網面臨的安全威脅與攻擊
2．5．3物聯網安全體系
2．5．4物聯網感知互動層的安全機制
2．5．5物聯網網絡傳輸層的安全機制
2．65G通信下物聯網關鍵技術的發展
2．7本章小結

第3章物聯網——射頻識別技術
3.1自動識別技術
3.1.1條形碼識別技術
3.1.2一維條碼與二維條碼
3.1.3條碼的識讀
3.2磁卡和IC卡技術
3.2.1磁卡技術
3.2.2IC卡技術
3.3RFID技術
3.3.1RFID技術的現狀和發展
3.3.2射頻識別技術概述
3.3.3RFID系統的組成
3.3.4RFID系統的工作原理
3.3.5RFID數據校驗
3.3.6RFID技術分類
3.4RFID數據傳輸協議
3.4.1數據傳輸協議與方式
3.4.2RFID數據傳輸的安全性
3.4.3RFID數據傳輸的完整性
3.4.4RFID數據傳輸的乾擾與抗乾擾
3.4.5多電子標簽同時識別與系統防沖撞
3.5RFID工作頻率以及編碼標準
3.6RFID技術應用
3.7RFID應用系統開發示例
3.7.1RFID讀寫器設計
3.7.2基於RFID技術的ETC系統設計
3.8本章小結

第4章物聯網——無線傳感器網絡
4.1傳感器概述
4.1.1傳感器的定義
4.1.2傳感器的性能參數及要求
4.1.3傳感器的標定與校準
4.2傳感器的工作原理
4.3無線傳感器網絡的發展歷程
4.4無線傳感器網絡的概念
4.5無線傳感器網絡的特點
4.6無線傳感器網絡的體系結構
4.6.1傳感網的拓撲結構
4.6.2傳感網協議體系結構
4.7傳感網的關鍵技術
4.8傳感網節點部署與覆蓋
4.8.1傳感網節點部署
4.8.2傳感網覆蓋
4.8.3連接與節能
4.9無線傳感器網絡通信技術
4.9.1IEEE 802.15.4與ZigBee
4.9.2ZigBee協議框架
4.9.3基於ZigBee協議的傳感器網絡
4.9.4基於ZigBee的無線傳感器網絡與RFID技術的融合
4.10無線傳感器網絡開發
4.10.1無線傳感器網絡軟件開發
4.10.2無線傳感器網絡硬件開發
4.11傳感網路由協議
4.11.1基於平面結構的路由協議
4.11.2基於地理位置的路由協議
4.11.3基於分級結構的路由協議
4.12傳感網操作系統
4.12.1TinyOS操作系統
4.12.2μC/OSⅡ操作系統
4.12.3MantisOS操作系統
4.13無線傳感器網絡應用實例
4.14無線傳感器網絡的應用前景
4.15無線傳感器網絡的安全管理技術
4.15.1無線傳感器網絡的信息安全需求和特點
4.15.2密鑰管理
4.15.3安全路由
4.15.4安全聚合
4.15.5物聯網安全問題
4.16本章小結

第5章物聯網的設計與構建
5.1物聯網設計概述
5.1.1物聯網的設計前提
5.1.2物聯網規劃的設計步驟
5.1.3物聯網分層設計
5.2物聯網的構建
5.2.1物聯網應用系統的硬件設計
5.2.2物聯網應用系統的軟件設計
5.3物聯網系統集成
5.3.1物聯網系統集成的目的
5.3.2物聯網系統集成技術
5.3.3物聯網系統集成內容
5.3.4物聯網系統集成步驟
5.4物聯網應用系統設計示例
5.4.1基於RFID傳感網的智能家居及安防系統
5.4.2基於RFID傳感網的工業智能控制系統應用示例
5.5傳感網的廣域互聯
5.5.1傳感網廣域互聯的方式
5.5.2基於IPv6的互聯接入
5.6本章小結

第6章物聯網的工作標準
6.1物聯網標準制定的意義
6.1.1標準的通用意義
6.1.2標準對物聯網的意義
6.2國內外物聯網標準機構簡介
6.3泛在網標準化
6.4國際物聯網標準制定
6.4.1ISO/IEC JTC1
6.4.2IEEE
6.4.3ITUT
6.4.4IETF
6.4.5EPC Global
6.4.6ETSI
6.4.73GPP
6.4.8其他標準組織
6.5中國物聯網標準制定
6.5.1傳感器網絡標準工作組
6.5.2電子標簽標準工作組
6.5.3其他工作組
6.6RFID標簽編碼標準 
6.6.1ISO/IEC RFID標準體系
6.6.2EPC Global RFID標準
6.6.3UID編碼體系
6.6.4國內RIFD標準體系的研究與發展
6.7無線傳感器網絡標準化
6.8本章小結

第7章物聯網功能實驗示例
7.1物聯網平臺資源
7.2Windows系統開發環境
7.3智能傳感器模塊部分
7.3.1光照傳感器
7.3.2人體檢測傳感器
7.3.3聲音檢測傳感器
7.3.4溫濕度傳感器
7.4無線通信模塊的RFID通信實驗
7.4.1RFID自動讀卡實驗
7.4.2基於RFID的電子錢包應用實驗
7.5本章小結

第8章智能農業
8.1智能農業概述
8.1.1智能農業在國內外的發展現狀
8.1.2基於物聯網的智能農業的意義
8.1.3基於物聯網的智能農業的優點
8.2農產品批發市場信息系統建設
8.2.1信息系統總體設計
8.2.2市場業務管理平臺
8.2.3信息採集發布平臺
8.2.4電子商務平臺
8.2.5物流配送平臺
8.2.6信息基礎平臺
8.2.7農產品質量安全信息平臺
8.3基於物聯網的智能大棚(中國電信方案)
8.3.1智能大棚系統總體設計
8.3.2監控軟件功能
8.3.3智能大棚系統的關鍵技術
8.3.4技術方案
8.3.5系統集成方案
8.4智能溫室遠程監控系統的設計
8.4.1監控系統總體設計
8.4.2下位機系統設計
8.4.3上位機系統設計
8.55G在智能農業中的應用前景
8.6本章小結

第9章物聯網技術應用實踐
9.1倉儲智能管理系統
9.1.1研究目的
9.1.2系統總體結構
9.1.3RFID系統的理論基礎
9.1.4RFID系統傳輸模型與鏈路計算
9.1.5ISO/IEC 180006C協議與標簽識別方法簡析
9.1.6系統硬件設計
9.1.7固定式UHF RFID讀寫器硬件設計
9.1.8通信協議分析與軟件設計
9.1.9標簽到讀寫器通信
9.1.10ISO/IEC 180006C協議解碼設計
9.1.11讀寫器與單標簽通信
9.2倉儲智能管理系統實現
9.2.1搭建測試平臺
9.2.2貨品操作測試
9.3智能物流監管系統研究
9.3.1智能物流監管系統總體方案設計
9.3.2智能物流監管系統工作流程
9.3.3智能物流監管系統子系統的構成
9.3.4系統硬件設計
9.3.5改進的自適應動態時隙ALOHA算法
9.3.6硬件實現
9.3.7基於雲服務器的軟件設計及實現
9.3.8客戶端軟件設計與實現
9.3.9數據庫設計
9.4智能物流系統實現
9.4.1智能物流系統連接測試平臺的搭建
9.4.2智能物流系統聯機測試與結果分析
9.5本章小結

附錄程序附件
參考文獻