物聯網頂層設計與關鍵技術

《物聯網頂層設計與關鍵技術》隸屬“物聯網在中國”系列叢書 ，由電子工業出版社出版，作者是張學記等。

基本介紹

• 中文名：物聯網頂層設計與關鍵技術
• 作者：張學記、紀占林、郭建國、毛星原
• 類別：科技
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2021年6月1日
• 頁數：256 頁
• 定價：98 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787121413728

內容簡介

本書全面、系統、客觀地介紹了物聯網的頂層設計、核心技術和套用實戰等內容。作者創新性地提出了在我國物聯網建設與大發展中，構建我國物聯網體系架構運營平台，在我國形成“物聯網現代信息服務業”與“物聯網終端產業集群”，各行各業誕生物聯網運營商的願景。

本書根據作者近年來30餘項物聯網相關發明專利和數十個物聯網工程實踐，展示了從物聯網感測器選型、通信模組、微功耗遠程終端單元研發、海量物聯網設備並發伺服器開發、大數據計算和存儲、地理信息系統、表現層設計等一系列核心技術。第7～8章根據作者正在運行和管理的數十萬台物聯網設備，展示了一系列具有獨立智慧財產權的物聯網產業集群綜合套用案例。

本書深入淺出、理論與實踐相結合，是一本幫助讀者釐清物聯網理念、了解物聯網套用技術、理解物聯網核心技術的參考書，適合對物聯網感興趣的讀者和正在進行物聯網研發的科技工作者閱讀。

作者簡介

張學記，俄羅斯工程院外籍院士，英國皇家化學會會士，美國醫學與生物科學院院士，深圳大學副校長、教授、博士生導師，新材料與產業技術北京研究院名譽院長。1995—1999年分別為斯洛維尼亞國立化學研究所、瑞士聯邦理工學院（ETH）化學感測器中心、美國新墨西哥州立大學化學系博士後。歷任美國世界精密公司（World Precision Instruments）研究員、化學部部長、副總、首席科學家、高級副總裁，南佛羅里達大學化學系兼職教授。現任American Journal of Biomedical Sciences主編、Frontiers in Bioscience副主編、Archives of Medical Science副主編、Nature Reviews Clinical Oncology（Chinese Edition）、Sensors等20多個國際期刊的編委。近年來，張學記主持或參與了美國NIH、NSF、NASA、能源部和歐洲航天局等研究課題多項，已在SCI刊物上發表研究論文數百篇，獲得授權專利多項，分別在Elsevier、Springer、化工出版社出版專著多部，開發新儀器和感測器幾十項。在國際學術會議作大會報告或專題學術報告數百次。曾獲聯合國機構ISCS-世界實驗室W. Simon 獎、世界精密儀器公司傑出科學家獎、瑞士傑出留學學者獎、GCAA終身成就獎和世界傑出華人獎等。2010年，張學記組建物聯網創新研究中心。該團隊由數名“海歸”博士、博士後，以及物聯網資深專家組成，具有物聯網相關發明專利30餘項，創新性地提出了構建我國“物聯網體系架構運營平台”，在我國形成“物聯網現代信息服務業”與“物聯網終端產業集群”，從而推動我國“物聯網運營商”現代信息服務業這一新興“行業”的崛起。

紀占林，愛爾蘭IRC學者，唐山藍普科技有限公司創始人，愛爾蘭利默里克大學電信研究中心研究員，華北理工大學信息學院下一代網路實驗室負責人、教授、研究生導師。2010年獲得愛爾蘭利默里克大學哲學博士學位，主要研究方向為物聯網、高性能網路框架、下一代網路及智慧型控制。

郭建國，南京理工大學瞬態物理國家重點實驗室教授，工業和信息化部“軟體與積體電路促進中心”（CSIP）顧問，德國洪堡學者，“物聯網贏在中國”提出者。

本書目錄

第 1章 概述 001

1．1 物聯網的溯源 001

1．2 物聯網的定義 005

1．3 物聯網的組成 007

1．3．1 感知層 008

1．3．2 網路層 009

1．3．3 套用層 010

1．4 物聯網的套用領域 010

1．4．1 智慧生活 011

1．4．2 智慧醫療 012

1．4．3 智慧安防 013

1．4．4 智慧環保 013

1．4．5 智慧交通 014

1．4．6 智慧農業 014

1．4．7 智慧物流 015

1．4．8 智慧校園 016

1．4．9 智慧電網 016

1．4．10 智慧水利 017

1．5 相關概念 017

1．5．1 Internet 017

1．5．2 Machine to Machine（M2M） 018

1．5．3 Wireless Sensor Network（WSN） 019

1．5．4 Cyber Physical System（CPS） 020

1．5．5 泛在網路 021

1．6 物聯網在中國 022

1．6．1 物聯網的分類 022

1．6．2 物聯網在中國創造的機遇 024

1．6．3 物聯網的標準化工作進展 024

1．7 小結 027

第 2章 物聯網體系架構 028

2．1 商業模式“物聯網現代信息服務業” 028

2．2 物聯網產業發展的目標和願景 029

2．3 商業模式物聯網運營市場的內涵 030

2．4 產業發展方案建設目標 030

2．4．1 物聯網體系架構及運營平台的規劃、設計與建設 030

2．4．2 物聯網科技與產業的規劃、設計與建設 031

2．5 城市物聯網體系架構頂層設計基本結構簡介 032

2．5．1 政務物聯網平台的主要功能 033

2．5．2 工業物聯網平台與商務物聯網平台的主要功能 033

2．5．3 商業模式物聯網平台與綜合信息港的主要功能 034

2．6 智慧城市商業模式及物聯網綜合信息港的基本結構 034

2．7 物聯網體系架構項目組織與開發建設方法 036

2．8 小結 037

第3章 物聯網的感知層 039

3．1 RFID技術 039

3．1．1 RFID的歷史 039

3．1．2 RFID的組成 040

3．1．3 RFID的分類 041

3．1．4 RFID的套用 042

3．1．5 RFID的標準化 043

3．1．6 RFID的未來 045

3．2 感測器技術 045

3．2．1 感測器概述 045

3．2．2 智慧型網路化感測單元 047

3．2．3 IEEE 1451標準 049

3．2．4 感測器技術的發展 051

3．3 地理信息系統 052

3．3．1 GPS 定位 052

3．3．2 移動蜂窩基站定位 053

3．3．3 基於位置的服務 053

3．4 MCU晶片和遠程溫度計設計實例 054

3．4．1 MCU晶片 054

3．4．2 遠程溫度計設計實例 055

3．5 微功耗套用 057

3．6 小結 058

第4章 物聯網的網路層 059

4．1 網際網路 059

4．1．1 網際網路相關協定 059

4．1．2 接入技術 060

4．1．3 網路套用技術 061

4．1．4 IPv6技術 061

4．2 無線寬頻網路 062

4．2．1 無線城域網 063

4．2．2 無線區域網路 065

4．2．3 無線個域網 068

4．3 無線低速網路 069

4．3．1 藍牙 070

4．3．2 ZigBee 071

4．3．3 藍牙和ZigBee的混合系統套用 073

4．3．4 LoRa 074

4．4 移動通信網路 076

4．4．1 4G 076

4．4．2 GPRS 078

4．4．3 NB-IoT 080

4．5 泛在無線環境 081

4．5．1 NGMN泛在網路發展願景 082

4．5．2 MUSE泛在網路發展願景 083

4．5．3 UCWW泛在網路發展願景 084

4．5．4 泛在無線環境UCWW的CBM方案 086

4．5．5 下一代無線網路的美好願景 087

4．6 小結 088

第5章 物聯網的套用軟體技術 089

5．1 物聯網Web和伺服器技術 089

5．1．1 Web伺服器和套用伺服器 090

5．1．2 基於Java的Web應用程式設計 091

5．1．3 Spring Boot 091

5．1．4 快速開發框架 093

5．1．5 OSGi服務平台 094

5．2 移動終端物聯網套用開發技術 095

5．2．1 HTML5腳本語言 096

5．2．2 jQuery移動終端腳本語言 098

5．2．3 Sencha Touch移動開發框架 099

5．2．4 Vue．js 101

5．2．5 Android 102

5．3 物聯網設備並發伺服器設計 104

5．3．1 MQTT協定 105

5．3．2 物聯網高並發伺服器設計 106

5．4 基於多智慧型體的應用程式 107

5．4．1 P2P模式和智慧型體技術 107

5．4．2 JADE 108

5．4．3 JADEX 111

5．4．4 規則引擎 112

5．5 Java Card 114

5．5．1 Java Card 2．0 115

5．5．2 Java Card 3．0 116

5．6 物聯網中的機器學習 118

5．6．1 機器學習的種類 118

5．6．2 機器學習的任務 118

5．6．3 機器學習相關算法舉例 119

5．7 小結 121

第6章 物聯網的雲套用軟體 122

6．1 什麼是雲計算 122

6．1．1 雲計算的服務模式 124

6．1．2 雲計算的套用 125

6．2 物聯網中的雲數據存儲服務 126

6．2．1 雲存儲的結構模型 127

6．2．2 雲存儲的組成 128

6．2．3 雲存儲數據即服務 128

6．3 物聯網中的雲套用組件 129

6．3．1 HDFS分散式檔案存儲格式 131

6．3．2 Map Reduce計算模型 134

6．3．3 HBase-No-SQL的開源實現 137

6．3．4 Hive 139

6．3．5 Flume 143

6．4 小結 145

第7章 物聯網產業集群綜合套用 147

7．1 智慧城市能源需求側物聯網 147

7．1．1 智慧型家居 148

7．1．2 現狀 150

7．1．3 市場分析和社會價值 151

7．1．4 系統設計總體架構 152

7．1．5 能源需求側物聯網解決方案 152

7．1．6 能源需求側物聯網網路層和網路服務管理套用層 156

7．1．7 能源需求側物聯網的創新性 157

7．2 智慧城市消防物聯網 159

7．2．1 國內外現狀 160

7．2．2 市場分析和社會價值 160

7．2．3 系統設計總體架構 162

7．2．4 智慧城市消防物聯網解決方案 162

7．2．5 智慧城市消防物聯網網路層 166

7．2．6 消防物聯網網路服務管理套用層 167

7．2．7 消防物聯網的創新性 170

7．3 智慧醫療物聯網 170

7．3．1 個體域智慧醫療系統 171

7．3．2 國內外現狀 172

7．3．3 系統設計總體架構 173

7．3．4 區域協同醫療及養老院物聯網運營平台 175

7．3．5 商品/藥品安全追溯物聯網 177

7．4 靜態交通泊車與車輛牌照監管物聯網 179

7．5 低空航空器ADS-M空中監管物聯網 183

7．6 分散式新能源物聯網 187

7．7 小結 190

第8章 物聯網工程示範 191

8．1 物聯網工程雲平台、伺服器和GPRS模組 191

8．1．1 硬體平台 192

8．1．2 軟體部署 193

8．1．3 雲平台 194

8．1．4 物聯網伺服器Broker 198

8．1．5 GPRS通信模組 203

8．2 家用物聯網水機系統 207

8．2．1 協定定義 208

8．2．2 硬體設計和製造 209

8．2．3 軟體設計 211

8．3 物聯網精準供暖系統 214

8．3．1 協定定義 216

8．3．2 硬體設計 216

8．3．3 軟體設計 221

8．4 水聯網系統 225

8．4．1 相關標準的定義 225

8．4．2 硬體設計 228

8．4．3 軟體設計 230

8．4．4 套用場景 232

8．4．5 水源地目標發現系統 235

8．5 縣域環境監測系統 239

8．5．1 相關標準 239

8．5．2 硬體設計 240

8．5．3 軟體設計 243

8．6 小結 246

參考文獻 247

後記 254