物联网导论

1. 结合目前物联网发展，从关键技术和应用两方面全方位阐述了物联网的现状、关键技术及部分典型应用

2. 知识点环环相扣，形成循序渐进的知识链，精选相应实例，供读者加深理解

3. 每章都附有习题和参考文献，供读者练习与延拓

物联网（Internet of Things，IoT）是通过信息传感设备，按照约定的协议，把物品与互联网连接起来，进行信息交换及通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。物联网以感知设备、智能设备为基础实现对现实世界的全面感知；以互联网为核心，通过各种通信技术实现感知信息及控制信息等的可靠传输；以海量存储技术、云计算技术等各种数据处理技术实现智能应用。通过物联网，可以实现人与客观世界的有效交互。

物联网已成为当前世界新一轮经济和科技发展的战略制高点之一，是各国进行经济社会发展新模式和重塑国家竞争力的先导领域。随着各国通过国家战略导引、政策支持、技术研发、企业推进等，物联网技术及物联网产业得到迅速发展和广泛应用。我国已经具备一定的物联网应用、技术和产业基础，在《物联网十二五规划》（工信部，2012）中提出，在重点领域开展物联网应用示范工程，探索物联网应用模式，积累物联网应用部署和推广的经验和方法，形成一系列成熟的可复制推广的物联网应用模板，为物联网在全社会、全行业的规模化推广做准备。其中，特别在智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居等领域进行重点应用示范工程建设。物联网已经从概念化阶段逐步落实，将逐步成为每个人都触手可及的应用实践。

本书集合了十余名相关专业的博士和专家，结合各自在物联网相关领域的理论研究和实践，从物联网关键技术和典型应用两方面全方位阐述了物联网的发展现状、关键技术及其典型应用，全书共分11章。

第1章首先阐述物联网的发展背景、定义、特征以及物联网安全等概念，并对物联网体系架构进行深入分析。最后，分别对欧美、日韩和中国等国内外物联网的发展进程、主要研究和实践情况进行介绍。

第2章介绍物联网识别技术，主要对射频识别技术（RFID）进行详细介绍，包括RFID技术背景、原理、产品及中间件等。同时，对RFID的典型应用进行了介绍。

第3章从物联网感知功能出发，详细介绍了传感网及GPS技术，包括传感网的自组网技术、协议体系、节点覆盖等理论以及GPS技术原理及应用。

第4章主要介绍物联网智能视频技术，包括智能视频技术的定义，智能视频的分析、识别、改良技术以及智能视频技术的典型应用。

第5章从物联网传输层出发，主要介绍支撑传输层的信息通信技术，包括ZigBee技术、WLAN技术、蓝牙技术等，以及广域网通信技术，如3G、4G技术。

第6～11章主要介绍了物联网应用层的关键技术及典型应用。关键技术如云计算技术、中间件技术、海量数据存储技术等；典型应用包括智能电网、智能家居、智能建筑、智能交通、智能物流、智能医疗等。

本书由张翼英博士、杨巨成博士、李晓卉博士及张茜博士共同负责撰写。其中，张翼英博士负责全书的组织并参与第1、3、6章节的编写；杨巨成博士、李晓卉博士及张茜博士分别参与部分章节的编写。张翼英博士、杨巨成博士和李晓卉博士对全书进行了审校。

具体分工为：第1章由张翼飞博士、张翼英博士编写；第2章由宿浩茹博士、张翼飞博士编写；第3章由韦然博士、张翼英博士编写；第4章由张茜博士编写；第5章由杨巨成博士、兰芸编写；第6章由李晓卉博士、张翼英博士编写；第7章由丁月民博士、李晓卉博士编写；第8章由吕淑贤博士编写；第9章由王卫杰博士编写；第10章由张茜博士编写；第11章由马兴毅博士、游学秋博士编写。

同时，感谢中国水利水电出版社在本书出版过程中给予的大力支持，感谢石永峰编辑的帮助。感谢西安电子科技大学杨清海博士，山东大学孙丰金博士，韩国高丽大学贾琼博士、西莎博士、朱丽晶博士，韩国汉阳大学段权珍博士等对本书提出的宝贵评审意见，使我们受益匪浅。此外，感谢王奔、吴军军、孙超、钟青、付鹏、江东升等对本书的撰写所做的工作。

希望本书能够对关心物联网技术和产业发展的各级领导和行业监管部门、高校师生，以及产业链相关各领域的从业人员、投融资人士等读者群都能有所裨益，为我国物联网产业发展添砖加瓦。

由于笔者水平及时间所限，各位作者写作风格各异，书中难免会有局限和诸多不足之处，欢迎广大专家和读者不吝指正。

前言

第1章 物联网概述 1
1.1 物联网的概念 1
1.1.1 物联网发展背景 2
1.1.2 物联网的定义 3
1.1.3 物联网的特征 4
1.1.4 物联网应用范围 5
1.2 物联网体系结构 7
1.2.1 感知层 8
1.2.2 网络层 9
1.2.3 应用层 10
1.2.4 物联网安全 12
1.3 国际物联网发展现状 15
1.3.1 美国 15
1.3.2 欧盟 16
1.3.3 日韩 19
1.4 我国物联网的现状与展望 20
1.4.1 发展状况 20
1.4.2 存在的问题 23
1.4.3 实践与展望 23
参考文献 25
第2章 物联网识别技术——RFID技术 27
2.1 RFID技术概述 27
2.1.1 RFID技术的定义 27
2.1.2 RFID技术的背景 28
2.1.3 RFID技术与物联网的关系 28
2.2 RFID技术的工作原理 29
2.2.1 RFID技术的基本工作原理 29
2.2.2 RFID技术的数据传输协议和
安全性 31
2.3 RFID技术的产品 33
2.3.1 阅读器 33
2.3.2 标签 36
2.3.3 中间件 39
2.4 RFID技术的标准 41
2.4.1 ISO标准体系 41
2.4.2 EPC Global标准体系 44
2.4.3 Ubiquitous ID标准体系 45
2.4.4 我国标准体系 46
2.5 RFID技术的应用 47
2.5.1 智能工业 47
2.5.2 智能农业 48
2.5.3 智能物流 49
2.5.4 智能交通 50
2.5.5 智能电网 51
2.5.6 智能环保 52
2.5.7 智能安防 52
2.5.8 智能医疗 53
2.5.9 智能家居 53
参考文献 54
第3章 传感网 56
3.1 传感器概述 57
3.1.1 传感器的概念 57
3.1.2 传感器的组成 58
3.1.3 传感器的分类 59
3.1.4 传感器的特性 60
3.2 传感网概述 61
3.2.1 传感网的概念 62
3.2.2 传感网协议体系结构 63
3.2.3 传感网拓扑结构 65
3.3 传感网的关键技术与节点部署 68
3.3.1 传感网的关键技术 68
3.3.2 传感网的节点技术 70
3.3.3 传感网的节点部署 71
3.3.4 传感网覆盖 71
3.3.5 连接与节能 72
3.4 无线传感网 73
3.4.1 无线传感器网络概述 73
3.4.2 无线传感器网络的应用领域 74
3.5 GPS技术 75
3.5.1 GPS技术概述 75
3.5.2 GPS技术组成及原理 76
3.5.3 GPS技术的主要用途 78
参考文献 81
第4章 物联网智能视频技术 83
4.1 智能视频技术综述 83
4.1.1 智能视频技术研究内容 83
4.1.2 物联网与智能视频技术 84
4.1.3 智能视频技术硬件架构 85
4.1.4 智能视频技术的应用前景 87
4.2 智能视频核心技术 88
4.2.1 智能视频分析技术 89
4.2.2 智能视频识别技术 96
4.2.3 智能视频改良技术 100
4.3 智能视频的典型应用 101
4.3.1 ATM智能视频监控 101
4.3.2 机场智能视频监控 102
4.3.3 森林防火智能视频监控 103
参考文献 104
第5章 物联网主要通信技术 106
5.1 ZigBee技术 106
5.1.1 ZigBee技术概述 107
5.1.2 ZigBee协议体系结构 107
5.1.3 ZigBee的应用 110
5.2 WLAN技术 110
5.2.1 WLAN技术概述 111
5.2.2 IEEE 802.11技术基础 112
5.2.3 IEEE 802.1x技术介绍 114
5.2.4 WLAN的应用 116
5.3 蓝牙技术 117
5.3.1 蓝牙的起源和概述 117
5.3.2 蓝牙技术的规范和发展 118
5.3.3 蓝牙技术的主要运用 120
5.4 3G技术 121
5.4.1 3G技术的起源和发展历程 121
5.4.2 3G技术标准 122
5.4.3 3G技术应用 125
5.5 4G通信技术 126
5.5.1 4G通信技术简介 126
5.5.2 4G通信中的关键技术 127
5.5.3 4G通信技术的主要优势 129
5.5.4 4G标准情况 131
参考文献 132
第6章 智能电网 134
6.1 智能电网概述 134
6.1.1 电力系统与智能电网 135
6.1.2 智能电网的定义 136
6.1.3 智能电网的主要特征 137
6.1.4 智能电网的建设目标 139
6.2 国内外智能电网研究进展 140
6.2.1 国外智能电网研究进展 140
6.2.2 国内智能电网研究进展 145
6.3 基于物联网的智能电网主要技术 146
6.3.1 高级量测技术 148
6.3.2 无线传感器网络 151
6.3.3 信息通信技术 154
6.3.4 云计算 155
6.4 智能电网技术标准 163
6.4.1 国外智能电网技术标准 164
6.4.2 国内智能电网技术标准 165
参考文献 168
第7章 智能家居 171
7.1 智能家居概述 171
7.1.1 智能家居的定义 172
7.1.2 智能家居的功能 173
7.1.3 智能家居的特点 174
7.2 智能家居的发展状况 175
7.2.1 国外的发展状况 175
7.2.2 我国的发展状况 176
7.3 智能家居系统 176
7.3.1 智能家居通信网络 177
7.3.2 智能控制中心 190
7.3.3 智能终端 193
7.4 智能家居发展趋势 195
参考文献 196
第8章 智能建筑应用 198
8.1 智能建筑的由来与发展 199
8.1.1 智能建筑的发展背景 199
8.1.2 世界第一座智能建筑 200
8.1.3 国外智能建筑的发展 201
8.1.4 我国智能建筑的发展 202
8.1.5 住宅小区智能化概念的起源
和演变 202
8.1.6 智能小区与住宅小区的智能化
系统 203
8.2 智能建筑的概念和特点 205
8.2.1 智能建筑的概念 205
8.2.2 智能建筑的特点 206
8.3 智能建筑的组成和基本功能 208
8.3.1 智能建筑的组成 208
8.3.2 智能建筑的主要功能 211
8.4 智能建筑的基本要求和技术基础 213
8.4.1 智能建筑的基本要求 214
8.4.2 智能建筑的技术基础 214
8.5 智能建筑的发展趋势 219
8.5.1 规范化 220
8.5.2 多元化 221
8.5.3 绿色生态化 222
参考文献 224
第9章 智能交通 225
9.1 智能交通概述 225
9.1.1 智能交通系统的背景及概念 225
9.1.2 智能交通系统的标准化 227
9.2 国内外智能交通系统研究概述 228
9.2.1 欧洲智能交通系统的发展现状 228
9.2.2 美国智能交通系统的发展现状 229
9.2.3 日本智能交通系统的发展现状 230
9.2.4 中国智能交通系统的发展现状 230
9.3 智能交通系统的服务内容 232
9.3.1 智能交通管理服务 232
9.3.2 智能交通信息服务 235
9.3.3 智能公共交通 236
9.3.4 智能商务车辆运营 238
9.3.5 智能车辆控制及安全 240
9.3.6 电子收付费 242
9.3.7 智能公路管理 247
参考文献 250
第10章 智能物流 251
10.1 物流信息发展概述 251
10.1.1 中国物流发展历程 251
10.1.2 中外物流差距 253
10.1.3 物联网对物流的影响 255
10.1.4 物流发展趋势——智能物流 257
10.2 物联网在物流行业典型技术应用 257
10.2.1 物联网在物流行业应用历程 257
10.2.2 物流行业中典型物联网技术 261
10.2.3 物联网典型物流行业应用 267
10.3 物联网在物流行业应用趋势 270
参考文献 272
第11章 智能医疗 273
11.1 智能医疗概述 273
11.1.1 智能医疗的概念和意义 273
11.1.2 智能医疗的主要特征 276
11.1.3 智能医疗系统的发展现状 277
11.2 智能医疗系统的开发流程 280
11.2.1 智能医疗系统的应用框架 280
11.2.2 智能医疗系统的硬件设计 281
11.2.3 智能医疗系统的软件设计 283
11.3 智能医疗系统的生物组件 284
11.3.1 生物传感器概述 284
11.3.2 光学生物反应元件设计 287
11.3.3 电学生物反应元件设计 288
11.4 智能医疗系统的基因数据库 292
11.4.1 基因数据库概述 292
11.4.2 基因数据库的建立 295
11.4.3 基因数据库的挑战与机遇 300
11.5 智能医疗系统小结 301
11.5.1 智能医疗的发展方向 301
11.5.2 智能医疗的挑战与机遇 302
参考文献 302

1. 物联网导论（第三版） [主 编 张翼英]
2. 智能化技术基础（第二版） [邓文达　史劲　邓宁　编著]
3. 物联网编程与应用（C#） [主编　王浩　王伟旗]
4. 物联网实训案例设计 [主编 张翼英 梁琨]
5. 物联网通信技术 [主编 张翼英 史艳翠]
6. 物联网应用综合项目开发 [主编 陈广]
7. 物联网典型应用案例 [主编 张翼英]
8. 网络广告实务（第二版） [主编 冯晖]
9. 物联网技术应用开发 [主编 王浩 浦灵敏]
10. Web开发与安全防范 [主编 武春岭]
11. 基于潜在语义的个性化搜索关键技术研究 [陈冬玲 著]
12. 智能农业技术及应用 [邹承俊 张霞 鲁刚强 余攀 雍]
13. 网络互联技术与实训 [主编 鲁顶柱 刘邦桂]