匯集十余名相關(guān)專業(yè)的博士和專家，結(jié)合各自在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐，全方位闡述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)。

適合作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材和參考書，也適合作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)研究人員、企事業(yè)單位相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)工作的重要參考資料。

第三版前言

物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）是通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換及通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。隨著5G、低功耗廣域網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施加速落地，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用得到迅猛發(fā)展。數(shù)以萬億的新設(shè)備、感知終端接入網(wǎng)絡(luò)并產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，人工智能、邊緣計(jì)算、區(qū)塊鏈等新技術(shù)加快與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，極大促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)與各個(gè)行業(yè)的跨界融合，各種創(chuàng)新應(yīng)用層出不窮，物聯(lián)網(wǎng)的生態(tài)構(gòu)建、產(chǎn)業(yè)發(fā)展及技術(shù)創(chuàng)新快速發(fā)展。

隨著我國“互聯(lián)網(wǎng)+”“智能+”等戰(zhàn)略提出，互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、傳統(tǒng)行業(yè)企業(yè)、設(shè)備商、電信運(yùn)營商等全面加入物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)生態(tài)初具雛形，連接技術(shù)不斷突破，NB-IoT、eMTC、Lora等低功耗廣域網(wǎng)全球商用化進(jìn)程不斷加速。在感知層面，各類終端持續(xù)向多功能、智能化發(fā)展；在傳輸層面，各類通信技術(shù)不斷創(chuàng)新落地，網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施迅速完善，物聯(lián)網(wǎng)從碎片化逐漸互聯(lián)互通；在應(yīng)用層方面，大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈等技術(shù)迅猛發(fā)展，各類應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。

本書匯集了十余名相關(guān)專業(yè)的博士和專家，結(jié)合各自在物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐，從物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)和典型應(yīng)用兩方面全方位闡述了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及關(guān)鍵技術(shù)，全書共13章。

第1章闡述物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景、定義、特征以及發(fā)展趨勢，深入分析物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，并分別對歐美、日韓和中國等國內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程、主要研究和實(shí)踐情況進(jìn)行介紹。

第2章介紹物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù)。主要對射頻識別（RFID）技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)介紹，包括RFID技術(shù)背景、原理、產(chǎn)品及中間件等。同時(shí)，對RFID安全隱私問題及IPv6等進(jìn)行闡述。

第3章從物聯(lián)網(wǎng)感知層出發(fā)，詳細(xì)介紹物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù)。包括傳感器的構(gòu)成、分類；傳感網(wǎng)的自組網(wǎng)技術(shù)、協(xié)議體系、節(jié)點(diǎn)覆蓋等理論、技術(shù)原理及應(yīng)用。

第4章主要介紹物聯(lián)網(wǎng)智能視覺技術(shù)。包括智能視覺技術(shù)的定義，智能視覺的分析、識別、改良技術(shù)以及智能視覺技術(shù)的典型應(yīng)用。

第5章從物聯(lián)網(wǎng)傳輸層出發(fā)，主要介紹支撐信息傳輸?shù)年P(guān)鍵通信技術(shù)，包括ZigBee技術(shù)、WLAN技術(shù)、LiFi技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)等，以及低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（NB-IoT等）、廣域網(wǎng)通信技術(shù)及衛(wèi)星、光纖通信技術(shù)等。

第6章從應(yīng)用層出發(fā)，主要介紹大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)定位等應(yīng)用技術(shù)。

第7章介紹物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)，主要從物聯(lián)網(wǎng)三個(gè)層次的安全威脅、安全技術(shù)及相關(guān)案例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

第8章至第13章主要介紹智能交通、智能家居、智能物流、智能醫(yī)療等物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用。

本書由張翼英任主編，張素香、梁琨任副主編。張翼英負(fù)責(zé)全書統(tǒng)籌再版工作并參與全部章節(jié)編寫。張素香、梁琨對全書進(jìn)行了審校。

具體編寫分工如下：第1章由張翼英任編寫，第2章由梁琨、閻宏艷、侯琳、張翼飛編寫，第3章由袁仲云、韋然、李溫靜編寫，第4章由吳超、胡志強(qiáng)編寫，第5章由張愛華、張素香、何業(yè)慎編寫；第6章由梁琨、侯榮旭、張翼英編寫，第7章由王聰、張翼英、高德荃、朱少敏編寫；第8章由郭慶雷、史艷翠、張亞男編寫，第9章由楊美艷、劉柱、何業(yè)慎、吳慶編寫；第10章由張茜編寫，第11章由馬興毅、陳亞瑞、李冰編寫，第12章由張素香、張翼英、甄巖編寫，第13章由張波、曾令康、廖逍、張喆編寫。同時(shí)，劉飛、龐浩淵、劉松、阮元龍、尚靜、王鵬凱、周保先、劉晶晶等同學(xué)為本書的編寫做了一定的工作。

感謝中國水利水電出版社在本書出版過程中給予的大力支持，感謝石永峰編輯的幫助。感謝西安電子科技大學(xué)楊清海博士、山東大學(xué)孫豐金博士等對本書提出的寶貴意見，使我們受益匪淺。

希望本書能夠?qū)﹃P(guān)心物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的各級領(lǐng)導(dǎo)和行業(yè)監(jiān)管部門、高校師生，以及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)領(lǐng)域的從業(yè)人員、投融資人士等都能有所裨益，為我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展添磚加瓦。由于筆者水平及時(shí)間所限，各位編者編寫風(fēng)格各異，書中難免有不足之處，懇請專家和讀者批評指正。

編 者

2019年8月

第三版前言
第一版前言

第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述 1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念 1
1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展背景 2
1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)的定義 3
1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的特征 4
1.1.4 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用范圍 5
1.2 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 7
1.2.1 感知層 7
1.2.2 網(wǎng)絡(luò)層 8
1.2.3 應(yīng)用層 9
1.2.4 物聯(lián)網(wǎng)安全 11
1.3 國際物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀 14
1.3.1 美國 14
1.3.2 歐盟 15
1.3.3 日韓 17
1.4 我國物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀與展望 18
1.4.1 發(fā)展?fàn)顩r 18
1.4.2 存在的問題 20
1.4.3 實(shí)踐與展望 21
第2章 物聯(lián)網(wǎng)識別技術(shù) 23
2.1 RFID技術(shù)概述 23
2.1.1 RFID技術(shù)簡介 23
2.1.2 RFID技術(shù)的背景 23
2.1.3 RFID系統(tǒng)的組成 24
2.1.4 RFID系統(tǒng)的分類 25
2.2 RFID讀寫器 26
2.2.1 讀寫器概述 26
2.2.2 讀寫器的工作原理 27
2.2.3 讀寫器的組成結(jié)構(gòu) 28
2.2.4 讀寫器的種類 29
2.2.5 讀寫器的發(fā)展前景 31
2.3 電子標(biāo)簽 31
2.3.1 電子標(biāo)簽的組成結(jié)構(gòu) 32
2.3.2 電子標(biāo)簽的分類 34
2.3.3 電子標(biāo)簽的發(fā)展趨勢 35
2.4 中間件 36
2.4.1 中間件的功能及實(shí)現(xiàn)原理 36
2.4.2 中間件的系統(tǒng)架構(gòu) 36
2.5 RFID技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn) 37
2.5.1 RFID系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)概述 37
2.5.2 ISO標(biāo)準(zhǔn)體系 38
2.5.3 EPC Global標(biāo)準(zhǔn)體系 40
2.5.4 我國的標(biāo)準(zhǔn)體系 40
2.6 RFID系統(tǒng)的安全隱私 41
2.6.1 RFID系統(tǒng)的安全問題及策略 41
2.6.2 RFID電子標(biāo)簽的安全問題和解決
方案 42
2.6.3 RFID系統(tǒng)的隱私數(shù)據(jù)保護(hù) 44
2.7 RFID與IPv6 45
第3章 物聯(lián)網(wǎng)傳感技術(shù) 46
3.1 傳感器概述 46
3.1.1 傳感器的概念 46
3.1.2 傳感器的組成 48
3.1.3 傳感器的分類 48
3.1.4 傳感器的特性 49
3.1.5 傳感器的具體實(shí)例 50
3.1.6 傳感器技術(shù)的發(fā)展趨勢 52
3.2 傳感網(wǎng)概述 52
3.2.1 傳感網(wǎng)概念 52
3.2.2 傳感網(wǎng)協(xié)議體系結(jié)構(gòu) 54
3.2.3 傳感網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 56
3.3 傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與節(jié)點(diǎn)部署 58
3.3.1 傳感網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 58
3.3.2 傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)技術(shù) 60
3.3.3 傳感網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)部署 61
3.3.4 傳感網(wǎng)覆蓋 61
3.3.5 連接與節(jié)能 62
3.4 無線傳感網(wǎng) 62
3.4.1 無線傳感網(wǎng)概述 62
3.4.2 無線傳感網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域 64
3.4.3 無線傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)主要原則 64
第4章 物聯(lián)網(wǎng)智能視覺技術(shù) 66
4.1 智能視覺技術(shù)綜述 66
4.1.1 智能視覺技術(shù)研究內(nèi)容 67
4.1.2 物聯(lián)網(wǎng)與智能視覺技術(shù) 67
4.1.3 智能視覺技術(shù)硬件架構(gòu) 68
4.1.4 智能視覺技術(shù)的應(yīng)用前景 69
4.2 智能視覺核心技術(shù) 70
4.2.1 智能視覺分析技術(shù) 70
4.2.2 智能視覺識別技術(shù) 77
4.3 智能視覺的典型應(yīng)用 83
4.3.1 公交車載視頻監(jiān)控系統(tǒng) 83
4.3.2 智能機(jī)場安防監(jiān)控系統(tǒng) 84
第5章 物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù) 86
5.1 短距離無線通信技術(shù) 86
5.1.1 藍(lán)牙技術(shù) 86
5.1.2 ZigBee技術(shù) 91
5.1.3 WiFi技術(shù) 93
5.1.4 LiFi技術(shù) 96
5.2 低功耗廣域網(wǎng)技術(shù) 99
5.2.1 LoRa技術(shù) 99
5.2.2 SigFox技術(shù) 101
5.2.3 RPMA技術(shù) 103
5.2.4 NB-IoT技術(shù) 104
5.2.5 eMTC技術(shù) 106
5.3 衛(wèi)星通信技術(shù) 107
5.3.1 衛(wèi)星通信系統(tǒng) 107
5.3.2 衛(wèi)星移動通信技術(shù) 108
5.4 光纖通信技術(shù) 110
5.4.1 PDH技術(shù) 110
5.4.2 SDH技術(shù) 110
5.4.3 OTN技術(shù) 112
5.4.4 光纖通信技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 112
第6章 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù) 113
6.1 大數(shù)據(jù)及其相關(guān)技術(shù) 113
6.1.1 大數(shù)據(jù)概述 113
6.1.2 數(shù)據(jù)倉庫 119
6.1.3 數(shù)據(jù)挖掘 120
6.1.4 數(shù)據(jù)可視化 121
6.2 云計(jì)算及其相關(guān)技術(shù) 124
6.2.1 云計(jì)算概述 125
6.2.2 云計(jì)算平臺 127
6.2.3 云服務(wù) 129
6.2.4 云計(jì)算的安全 130
6.3 物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù) 132
6.3.1 定位與位置服務(wù) 132
6.3.2 無線定位系統(tǒng) 133
6.3.3 衛(wèi)星定位系統(tǒng) 135
6.3.4 蜂窩定位系統(tǒng) 138
6.4 人工智能技術(shù) 139
6.4.1 人工智能的發(fā)展 139
6.4.2 人工智能的研究與應(yīng)用 140
第7章 物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù) 142
7.1 物聯(lián)網(wǎng)安全基礎(chǔ) 142
7.1.1 物聯(lián)網(wǎng)安全概述 142
7.1.2 物聯(lián)網(wǎng)安全特征 143
7.1.3 物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù) 144
7.1.4 物聯(lián)網(wǎng)安全體系結(jié)構(gòu) 146
7.2 物聯(lián)網(wǎng)感知層安全 147
7.2.1 物聯(lián)網(wǎng)感知層的安全威脅 147
7.2.2 物聯(lián)網(wǎng)感知層安全技術(shù) 147
7.3 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層安全 153
7.3.1 物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的安全威脅 153
7.3.2 物聯(lián)網(wǎng)核心網(wǎng)安全典型安全防護(hù)
系統(tǒng)部署 153
7.4 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全 156
7.4.1 物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層安全威脅 156
7.4.2 物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算安全技術(shù) 157
7.4.3 區(qū)塊鏈技術(shù)增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用
前景 159
7.5 物聯(lián)網(wǎng)安全案例 161
7.5.1 美國DNS服務(wù)遭DDos攻擊 161
7.5.2 烏克蘭電網(wǎng)遭到攻擊案例 162
7.5.3 心臟出血漏洞 163
7.5.4 高級持續(xù)性威脅 163
第8章 智能交通 165
8.1 智能交通系統(tǒng) 166
8.1.1 智能交通的定義及發(fā)展 166
8.1.2 智能交通的主要特征 168
8.1.3 智能交通系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 171
8.1.4 智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 179
8.2 基于LBS的智能交通系統(tǒng) 184
8.2.1 相關(guān)概念 185
8.2.2 體系架構(gòu) 186
8.2.3 LBS在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用 188
8.3 無人駕駛汽車 190
8.3.1 無人駕駛汽車的概念 190
8.3.2 無人駕駛汽車的體系結(jié)構(gòu) 191
8.3.3 典型的無人駕駛汽車 192
8.3.4 無人駕駛汽車存在的問題 194
8.4 電動汽車 195
8.4.1 電動汽車的基礎(chǔ)知識 195
8.4.2 電動汽車的智能運(yùn)營支撐系統(tǒng) 196
8.4.3 電動汽車的發(fā)展趨勢 197
第9章 智能家居 198
9.1 智能家居概述 198
9.1.1 智能家居的定義 198
9.1.2 智能家居的功能 200
9.1.3 智能家居的特點(diǎn) 202
9.2 智能家居的發(fā)展?fàn)顩r 202
9.2.1 國外的發(fā)展?fàn)顩r 203
9.2.2 我國的發(fā)展?fàn)顩r 203
9.3 智能家居系統(tǒng) 204
9.3.1 智能家居通信網(wǎng)絡(luò) 204
9.3.2 智能控制中心 209
9.3.3 智能終端 211
9.4 新技術(shù)下智能家居發(fā)展趨勢 213
9.4.1 云計(jì)算在智能家居中的應(yīng)用 213
9.4.2 人工智能在智能家居中的應(yīng)用 213
9.4.3 AR技術(shù)在智能家居的應(yīng)用 214
第10章 智能物流 215
10.1 物流信息化發(fā)展概述 215
10.1.1 我國物流發(fā)展歷程 215
10.1.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對物流的影響 217
10.1.3 物流發(fā)展趨勢 218
10.2 物聯(lián)網(wǎng)在物流行業(yè)的典型應(yīng)用 219
10.2.1 應(yīng)用歷程 219
10.2.2 典型行業(yè)應(yīng)用 221
10.3 智能物流發(fā)展趨勢 225
第11章 智能診療 227
11.1 智能診療概述 227
11.1.1 智能診療的概念和意義 227
11.1.2 智能診療的主要特征 230
11.1.3 智能診療的發(fā)展現(xiàn)狀 231
11.2 智能診療系統(tǒng) 233
11.2.1 智能診療系統(tǒng)的整體框架 233
11.2.2 智能診療系統(tǒng)的硬件 234
11.2.3 智能診療系統(tǒng)的軟件 237
11.2.4 智能診療系統(tǒng)的生物組件 242
11.3 醫(yī)療信息化 245
11.3.1 醫(yī)療信息化發(fā)展背景 245
11.3.2 醫(yī)療信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 245
11.3.3 醫(yī)療信息系統(tǒng)的基本功能 247
11.4 智能診療應(yīng)用實(shí)例 248
11.4.1 傳染病人及傳染物的監(jiān)控 248
11.4.2 嬰兒防盜識別系統(tǒng) 250
11.4.3 遠(yuǎn)程醫(yī)療 252
11.5 智能診療發(fā)展趨勢 253
第12章 智能電網(wǎng) 255
12.1 智能電網(wǎng)概述 255
12.1.1 智能電網(wǎng)的定義 256
12.1.2 智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo) 256
12.1.3 泛在電力物聯(lián)網(wǎng)支撐我國電力
系統(tǒng)發(fā)展 257
12.2 智能電網(wǎng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù) 258
12.2.1 主要通信技術(shù) 259
12.2.2 電力云 263
12.2.3 電力物聯(lián)網(wǎng)信息安全防護(hù) 265
12.3 電力設(shè)施防護(hù)系統(tǒng) 265
12.3.1 總體架構(gòu) 265
12.3.2 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 266
12.3.3 平臺功能設(shè)計(jì) 267
12.3.4 實(shí)施效果 268
12.4 電力設(shè)備移動巡檢系統(tǒng) 269
12.4.1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 270
12.4.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 270
12.4.3 功能設(shè)計(jì) 271
12.5 輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng) 271
12.5.1 總體介紹 272
12.5.2 實(shí)施原則及應(yīng)用范圍 274
12.5.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 274
12.5.4 系統(tǒng)功能 274
第13章 智能建筑 277
13.1 智能建筑概述 277
13.1.1 基本概念 278
13.1.2 發(fā)展現(xiàn)狀 279
13.1.3 國內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 280
13.1.4 特點(diǎn)和優(yōu)勢 282
13.2 智能建筑的組成和基本功能 283
13.2.1 智能建筑的組成 283
13.2.2 智能建筑的主要功能 285
13.3 智能建筑的基本要求和系統(tǒng)建設(shè) 287
13.3.1 智能建筑的基本要求 287
13.3.2 系統(tǒng)建設(shè) 288
13.4 智能建筑的發(fā)展趨勢 291
13.4.1 “互聯(lián)網(wǎng)+”催生智能化建筑 291
13.4.2 與建筑信息模型技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用 292
13.4.3 與綠色生態(tài)建筑相結(jié)合 293
13.5 智能建筑應(yīng)用案例 294
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