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物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)案例設(shè)計(jì)

中國(guó)水利水電出版社
    【作 者】主編 張翼英 梁琨 【I S B N 】978-7-5170-6575-3 【責(zé)任編輯】高輝 【適用讀者群】本專通用 【出版時(shí)間】2018-07-19 【開 本】16開 【裝幀信息】平裝(光膜) 【版 次】第1版第1次印刷 【頁(yè) 數(shù)】216 【千字?jǐn)?shù)】331 【印 張】13.5 【定 價(jià)】32 【叢 書】物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)系列教材 【備注信息】
圖書詳情

    本書基于實(shí)際工作、生活中對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不同需求,結(jié)合多種物聯(lián)網(wǎng)典型技術(shù),設(shè)計(jì)多個(gè)典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)案例。全書共13章:第1章介紹物聯(lián)網(wǎng)典型開發(fā)工具Arduino,包括其背景、開發(fā)環(huán)境等;第2章介紹PM2.5的檢測(cè)與展示;第3章介紹智能車鎖系統(tǒng)原理、技術(shù)及開發(fā)過程;第4章基于超聲波定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能避障小車系統(tǒng)開發(fā);第5章以RFID技術(shù)為核心,介紹基于RFID的公交卡系統(tǒng);第6章詳細(xì)介紹基于紅外超聲波等技術(shù)的智能視頻對(duì)講系統(tǒng)開發(fā);第7章介紹煙氣感知與告警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā);第8章介紹倉(cāng)庫(kù)溫濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā);第9章介紹基于Yeelink及樹莓派的遠(yuǎn)程智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā);第10章至第13章從工業(yè)應(yīng)用角度出發(fā),分別開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)管理服務(wù)平臺(tái),以及基于平臺(tái)的畜牧養(yǎng)殖業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例、市政井蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例、工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例。

    本書適合作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教材,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。

    本書以實(shí)際需要為導(dǎo)向,以具體典型技術(shù)為目標(biāo),以通用感知設(shè)備為材料,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐,設(shè)計(jì)了多個(gè)典型應(yīng)用案例,多方位講解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與研發(fā)。

    本書適合作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)教材,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。

    物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過各種感知設(shè)備、射頻設(shè)備、通信模塊等,在物理世界與認(rèn)知世界間建立多維度關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)了對(duì)客觀世界的全面深度感知。如何實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如空氣質(zhì)量、交通管理、視頻監(jiān)控、煙氣感知等環(huán)境進(jìn)行有效交互,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用,是目前迫切需要解決的問題。

    本書以實(shí)際需要為導(dǎo)向,以具體典型技術(shù)為目標(biāo),以通用感知設(shè)備為材料,結(jié)合各自在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐,設(shè)計(jì)了多個(gè)典型應(yīng)用案例,多方位講解物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)與研發(fā)。

    第1章介紹物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)案例主要開發(fā)環(huán)境Arduino的相關(guān)背景情況。

    第2章介紹如何運(yùn)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)PM2.5的檢測(cè)和展示,構(gòu)建了一個(gè)方便觀察具體數(shù)值的系統(tǒng)。

    第3章介紹如何使用單片機(jī)(Arduino UNO)控制舵機(jī),如何利用Wi-Fi通信模塊與智能設(shè)備進(jìn)行通信傳輸數(shù)據(jù),對(duì)GPS定位模塊的簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)解析,實(shí)現(xiàn)智能車鎖系統(tǒng)的開發(fā)。

    第4章介紹如何使用單片機(jī)(Arduino UNO)控制電機(jī)(TT馬達(dá)),以及如何利用超聲波傳感器獲取障礙物的距離并交由單片機(jī)處理信息作出判斷,實(shí)現(xiàn)智能小車避障。

    第5章介紹如何利用RFID技術(shù)實(shí)現(xiàn)公交卡系統(tǒng)的注冊(cè)、充值、余額查詢、刷卡消費(fèi)、注銷等功能,并將卡片信息通過簡(jiǎn)單的UI界面顯示,將關(guān)鍵信息通過語(yǔ)音播放出來(lái)。

    第6章介紹通過部署視頻傳感器、超聲波傳感器等與手機(jī)等移動(dòng)終端互聯(lián),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程門禁的智能交互。

    第7章介紹通過部署一氧化碳傳感器、煙霧傳感器、溫濕度傳感器等建立煙氣感知報(bào)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)煙氣的濃度監(jiān)測(cè)和火災(zāi)防范。

    第8章以倉(cāng)庫(kù)或中小型庫(kù)房存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)控為背景,從環(huán)境溫濕度和煙霧濃度的監(jiān)測(cè)角度出發(fā),采用嵌入式開發(fā)技術(shù),通過遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)倉(cāng)庫(kù)溫濕度、煙霧濃度等。

    第9章以寵物箱的智能監(jiān)控/操控為背景,通過使用現(xiàn)成的溫濕度傳感器模塊、紅外發(fā)射/接收傳感器模塊等,以樹莓派為終端設(shè)備,以Yeelink為數(shù)據(jù)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)寵物箱的遠(yuǎn)程控制。

    第10章通過物聯(lián)網(wǎng)三層體系結(jié)構(gòu)更詳細(xì)地了解物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用,提供IoT Box(Modbus專2G,RS485&RS232)物聯(lián)網(wǎng)軟硬件整體解決方案,主要解決車輛監(jiān)控的物聯(lián)網(wǎng)智能硬件,以及配套的管理平臺(tái)(中控室)、智能終端(手機(jī)、平板等)APP。

    第11章基于強(qiáng)大且低功耗的IoT核心硬件、功能完備的軟件系統(tǒng)平臺(tái)以及定制化的設(shè)計(jì),面向畜牧放養(yǎng)、畜牧圈養(yǎng)等眾多養(yǎng)殖領(lǐng)域提供整體解決方案。

    第12章基于IoT核心板硬件,通過集成具備GNSS功能及藍(lán)牙功能的通信模組,并配置可充電電池以及內(nèi)PCB天線,提出市政井蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方案。

    第13章基于EIoT Box MB系列產(chǎn)品,通過RS232/RS485接口,結(jié)合相關(guān)的數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換為CAN總線方式,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)采集硬件同ECU連接,并進(jìn)行車輛監(jiān)控。

    本書由張翼英、梁琨任主編,楊巨成、王孝強(qiáng)、池健任副主編。張翼英負(fù)責(zé)全書統(tǒng)籌工作,張翼英、張翼飛、梁琨對(duì)全書進(jìn)行了審校。

    具體編寫分工如下:第1章由梁琨、張翼英、喬金帥編寫,第2章由梁琨、張翼英、王凱編寫,第3章由王聰、張翼英、于華超、龐浩淵編寫,第4章由史艷翠、張翼英、劉柱、郭晨陽(yáng)編寫,第5章由劉柱、張翼英、王亞博、劉飛編寫,第6章由張翼英、梁琨、樓賢拓編寫,第7章由楊巨成、張翼英、鄒維福、于洋、喬金帥編寫,第8章由孫迪、梁琨、張翼英、劉柱、李博強(qiáng)、齊繼軒編寫,第9章由劉建征、梁琨、張翼英、何業(yè)慎編寫,第10章至第13章由張翼英、張翼飛、梁琨、李巖、池健、王孝強(qiáng)、林耀波、柳小川等編寫。

    感謝教育部協(xié)同育人項(xiàng)目“物聯(lián)網(wǎng)與APP開發(fā)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)與教材編寫”的支持,感謝宜科(天津)電子有限公司的技術(shù)支持,感謝中國(guó)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。

    希望本書能夠?qū)﹃P(guān)心物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣的高校師生、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)愛好者以及產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)各領(lǐng)域從業(yè)人員等讀者有所裨益,能夠?yàn)槲覈?guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(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(qǐng)專家和讀者批評(píng)指正。

    編 者

    2018年3月

    前言

    第1章 物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目開發(fā)概述 1
    1.1 Arduino背景介紹 1
    1.2 Arduino軟件簡(jiǎn)介 2
    1.3 Arduino開發(fā)環(huán)境及調(diào)試 5
    1.4 Arduino基本語(yǔ)法 7
    1.5 Arduino UNO版型介紹 9
    第2章 PM2.5檢測(cè)與展示 10
    2.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 10
    2.1.1 背景介紹 10
    2.1.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 13
    2.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 14
    2.2.1 運(yùn)行流程 14
    2.2.2 系統(tǒng)功能流程 15
    2.3 項(xiàng)目開發(fā) 15
    2.3.1 材料準(zhǔn)備 15
    2.3.2 開發(fā)過程 21
    2.3.3 項(xiàng)目結(jié)果 23
    2.4 應(yīng)用展望 24
    第3章 智能車鎖系統(tǒng) 25
    3.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 25
    3.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 25
    3.2.1 運(yùn)行流程 25
    3.2.2 系統(tǒng)功能流程 26
    3.3 項(xiàng)目開發(fā) 27
    3.3.1 系統(tǒng)硬件環(huán)境及說(shuō)明 27
    3.3.2 系統(tǒng)軟件環(huán)境 30
    3.3.3 系統(tǒng)制作步驟 30
    3.3.4 軟件設(shè)計(jì)開發(fā) 33
    3.3.5 項(xiàng)目結(jié)果 36
    3.4 應(yīng)用展望 37
    第4章 智能避障小車 39
    4.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 39
    4.1.1 背景介紹 39
    4.1.2 超聲波定位技術(shù) 39
    4.1.3 超聲波定位方法 40
    4.1.4 超聲波傳感器簡(jiǎn)介 41
    4.1.5 超聲波測(cè)距方法 42
    4.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 43
    4.2.1 小車運(yùn)行流程 43
    4.2.2 避障模式原理 43
    4.2.3 系統(tǒng)功能流程 44
    4.3 項(xiàng)目開發(fā) 45
    4.3.1 準(zhǔn)備材料 45
    4.3.2 開發(fā)環(huán)境搭建 47
    4.3.3 開發(fā)步驟 47
    4.4 應(yīng)用展望 56
    第5章 基于RFID的公交卡系統(tǒng) 58
    5.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 58
    5.1.1 RFID簡(jiǎn)介 58
    5.1.2 RFID系統(tǒng)的組成 59
    5.1.3 RFID系統(tǒng)的分類 59
    5.1.4 讀寫器 61
    5.1.5 電子標(biāo)簽 61
    5.1.6 RFID技術(shù)的應(yīng)用 62
    5.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 64
    5.3 項(xiàng)目開發(fā) 65
    5.3.1 硬件連接 65
    5.3.2 代碼編寫 67
    5.4 應(yīng)用展望 72
    5.4.1 項(xiàng)目擴(kuò)展 72
    5.4.2 項(xiàng)目總結(jié) 73
    第6章 視頻對(duì)講系統(tǒng) 74
    6.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 74
    6.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 75
    6.2.1 系統(tǒng)架構(gòu) 75
    6.2.2 視頻管道設(shè)計(jì) 75
    6.2.3 關(guān)鍵工具 76
    6.3 項(xiàng)目開發(fā) 77
    6.3.1 主要硬件環(huán)境 77
    6.3.2 軟件開發(fā)環(huán)境 81
    6.3.3 系統(tǒng)環(huán)境的搭建 81
    6.3.4 超聲波傳感器代碼 82
    6.3.5 Socket協(xié)議 83
    6.3.6 GStreamer視頻管道技術(shù) 85
    6.3.7 PWM信號(hào)控制舵機(jī) 86
    6.4 應(yīng)用展望 89
    第7章 煙氣感知報(bào)警系統(tǒng) 90
    7.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 90
    7.1.1 背景介紹 90
    7.1.2 煙氣感知報(bào)警的體系結(jié)構(gòu) 92
    7.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 93
    7.2.1 Arduino介紹 93
    7.2.2 溫度傳感器(LM35) 93
    7.2.3 氣體傳感器(MQ-7) 94
    7.2.4 粉塵傳感器 96
    7.2.5 蜂鳴器介紹 98
    7.3 項(xiàng)目開發(fā) 99
    7.4 應(yīng)用展望 103
    第8章 倉(cāng)庫(kù)溫濕度環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 104
    8.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 104
    8.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 104
    8.2.1 運(yùn)行流程 104
    8.2.2 系統(tǒng)功能運(yùn)行流程 105
    8.2.3 數(shù)據(jù)流程詳解 105
    8.3 項(xiàng)目開發(fā) 106
    8.3.1 材料準(zhǔn)備 106
    8.3.2 開發(fā)環(huán)境搭建 108
    8.3.3 開發(fā)過程 108
    8.4 應(yīng)用展望 116
    8.4.1 溫濕度傳感器在煙葉發(fā)酵過程中
    的應(yīng)用 116
    8.4.2 溫濕度傳感器在地鐵環(huán)境中的應(yīng)用 116
    第9章 安卓遠(yuǎn)程智能家居 118
    9.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 118
    9.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 118
    9.2.1 紅外線 119
    9.2.2 人體紅外感應(yīng)傳感器 120
    9.2.3 所需軟硬件及環(huán)境介紹 123
    9.2.4 Yeelink平臺(tái)介紹及Yeelink賬號(hào)
    申請(qǐng) 123
    9.3 樹莓派端開發(fā) 126
    9.3.1 樹莓派簡(jiǎn)介 126
    9.3.2 樹莓派端功能綜述 127
    9.3.3 系統(tǒng)安裝及環(huán)境配置 128
    9.3.4 基于GPIO的紅外無(wú)線遙控 130
    9.3.5 基于GPIO的溫濕度數(shù)據(jù)獲取 136
    9.3.6 基于樹莓派系統(tǒng)的監(jiān)控圖像獲取 137
    9.3.7 基于Python環(huán)境的樹莓派端功能
    開發(fā) 138
    9.4 安卓端開發(fā) 143
    9.4.1 安卓端功能綜述 143
    9.4.2 開發(fā)環(huán)境和目標(biāo)平臺(tái) 143
    9.4.3 所用框架介紹 144
    9.4.4 安卓端系統(tǒng)開發(fā) 144
    9.5 系統(tǒng)功能整合測(cè)試 159
    9.6 應(yīng)用展望 162
    第10章 工業(yè)設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 163
    10.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 163
    10.1.1 背景介紹 163
    10.1.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 163
    10.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 164
    10.3 項(xiàng)目開發(fā) 164
    10.3.1 物聯(lián)網(wǎng)硬件開發(fā)及集成設(shè)計(jì) 165
    10.3.2 物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)服務(wù) 171
    10.3.3 流量及資費(fèi)管理定制服務(wù) 172
    10.3.4 應(yīng)用平臺(tái)開發(fā) 172
    10.4 應(yīng)用展望 172
    第11章 畜牧養(yǎng)殖業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 173
    11.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 173
    11.1.1 物聯(lián)網(wǎng)硬件開發(fā)及集成設(shè)計(jì) 173
    11.1.2 物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)服務(wù) 174
    11.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 175
    11.2.1 牛羊等經(jīng)濟(jì)型散養(yǎng)畜牧業(yè)放牧
    管理應(yīng)用 175
    11.2.2 豬舍、水產(chǎn)等圈養(yǎng)型畜牧業(yè)環(huán)境智能監(jiān)控 177
    11.3 項(xiàng)目開發(fā) 180
    11.3.1 空氣質(zhì)量傳感器 180
    11.3.2 溫濕度傳感器 181
    11.3.3 系統(tǒng)功能 181
    11.4 應(yīng)用展望 183
    第12章 市政井蓋物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 184
    12.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 184
    12.1.1 背景介紹 184
    12.1.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 185
    12.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 186
    12.2.1 運(yùn)行流程 186
    12.2.2 系統(tǒng)功能流程 188
    12.3 項(xiàng)目開發(fā) 188
    12.3.1 材料準(zhǔn)備 188
    12.3.2 相關(guān)流程 196
    12.3.3 項(xiàng)目結(jié)果 199
    12.4 應(yīng)用展望 199
    第13章 工程機(jī)械物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用案例 200
    13.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介 200
    13.1.1 設(shè)計(jì)背景 200
    13.1.2 系統(tǒng)簡(jiǎn)介 200
    13.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì) 201
    13.3 項(xiàng)目開發(fā) 201
    13.3.1 系統(tǒng)硬件環(huán)境及說(shuō)明 201
    13.3.2 系統(tǒng)軟件環(huán)境及說(shuō)明 203
    13.3.3 項(xiàng)目結(jié)果 204
    13.4 應(yīng)用展望 205
    參考文獻(xiàn) 206
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