物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)訓(xùn)教程

內(nèi)容概要

　　本書是一本講述物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)訓(xùn)的教材，從物聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)和案例兩大方面入手，它與《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》一書聯(lián)合使用，構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)工程的完善知識(shí)體系。實(shí)驗(yàn)包含TinyOS、NS2仿真及云計(jì)算的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和RFID、
ZigBee和M2M的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。案例包括認(rèn)識(shí)案例和設(shè)計(jì)案例兩部分，使讀者從感性認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)到了解項(xiàng)目實(shí)施有一個(gè)實(shí)際體驗(yàn)過程。本書圖文并茂，在寫作構(gòu)思和結(jié)構(gòu)編排上力爭為讀者提供全面、系統(tǒng)的講述。為方便讀者，本書還提供了《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》習(xí)題與思考題的詳細(xì)解答(見配套光盤)
。
　　本書可作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)及其相關(guān)專業(yè)的教材使用，供需要掌握物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)知識(shí)的高年級(jí)本科生學(xué)習(xí)和研究生選讀，還可作為希望了解物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)的企業(yè)管理者、科研人員、高等院校教師等讀者朋友的參考用書。

書籍目錄

前言
實(shí)驗(yàn)篇
第1章 基于SNAP 平臺(tái)的TinyOS實(shí)驗(yàn)1
 1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介1
 1.2 TinyOS的由來1
 1.3 SNAP平臺(tái)介紹2
 1.4 軟件平臺(tái)介紹2
 1.4.1 TinyOS介紹2
 1.4.2 NesC語言介紹3
 1.5 硬件平臺(tái)介紹4
 1.5.1 節(jié)點(diǎn)介紹4
 1.5.2 網(wǎng)關(guān)介紹5
 1.6 TinyOS實(shí)驗(yàn)6
 1.6.1 串口控制LED實(shí)驗(yàn)6
 1.6.2 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)無線通信實(shí)驗(yàn)10
 1.6.3 傳感器數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)12
 1.6.4 組網(wǎng)協(xié)議實(shí)驗(yàn)15
 習(xí)題與思考題17
 參考文獻(xiàn)17
第2章 NS2網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)18
 2.1 NS2基礎(chǔ)知識(shí)18
 2.1.1 NS2概述18
 2.1.2 Tcl和OTcl18
 2.1.3 NS2的功能模塊19
 2.1.4 NS2的仿真元素20
 2.1.5 NS2的仿真過程20
 2.2 NS2實(shí)驗(yàn)部分21
 2.2.1 NS2的實(shí)驗(yàn)環(huán)境安裝與基本操作21
 2.2.2 NS2的Tcl腳本生成及仿真結(jié)果分析29
 習(xí)題與思考題39
 參考文獻(xiàn)39
第3章 使用VS2010開發(fā)部署Windows Azure應(yīng)用程序40
 3.1 Windows Azure Platform40
 3.2 開發(fā)部署Azure應(yīng)用程序環(huán)境要求45
 3.3 微軟云計(jì)算實(shí)驗(yàn)45
 3.3.1 開發(fā)部署“Hello Azure”云計(jì)算應(yīng)用程序45
 3.3.2 開發(fā)部署云存儲(chǔ)應(yīng)用程序49
 3.4 本章小結(jié)57
 習(xí)題與思考題58
 參考文獻(xiàn)58
第4章 基于RFID射頻識(shí)別實(shí)驗(yàn)59
 4.1 HBE-RFID-REX射頻識(shí)別系統(tǒng)59
 4.1.1 HBE-RFID-REX的整體結(jié)構(gòu)59
 4.1.2 HBE-RFID-REX的編碼模塊60
 4.1.3 HBE-RFID-REX的解碼模塊63
 4.1.4 HBE-RFID-REX的調(diào)制解調(diào)模塊63
 4.2 HBE-RFID-REX的嵌入式系統(tǒng)64
 4.3 基于RFID射頻識(shí)別實(shí)驗(yàn)66
 4.3.1 RFID數(shù)據(jù)編碼實(shí)驗(yàn)66
 4.3.2 HBE-RFID-REX應(yīng)答器讀寫實(shí)驗(yàn)67
 4.3.3 HBE-RFID-REX系統(tǒng)ASK調(diào)制解調(diào)70
 習(xí)題與思考題72
 參考文獻(xiàn)72
第5章 ZigBee實(shí)驗(yàn)73
 5.1 概要73
 5.2 目標(biāo)73
 5.3 基礎(chǔ)知識(shí)73
 5.3.1 ZigBee和IEEE 802.15.4—2006標(biāo)準(zhǔn)73
 5.3.2 IEEE 802.15.4技術(shù)74
 5.3.3 ZigBee技術(shù)76
 5.4 Z-Stack 程序78
 5.4.1 IAR 編譯器78
 5.4.2 Z-Stack的運(yùn)行結(jié)構(gòu)79
 5.4.3 通過IAR編譯器編譯的方法84
 5.4.4 通過IAR編譯器下載的方法86
 5.5 ZigBee實(shí)驗(yàn)86
 5.5.1 MyApp 實(shí)驗(yàn)86
 5.5.2 基于Packet Sniffer的數(shù)據(jù)分析練習(xí)87
 5.5.3 基于Z-Tool的定位實(shí)驗(yàn)89
 習(xí)題與思考題92
 參考文獻(xiàn)92
第6章 M2M實(shí)驗(yàn)93
 6.1 M2M基礎(chǔ)知識(shí)93
 6.1.1 M2M概述93
 6.1.2 GSM/GPRS技術(shù)94
 6.1.3 常用的AT指令94
 6.1.4 實(shí)驗(yàn)硬件簡介95
 6.2 M2M實(shí)驗(yàn)部分95
 6.2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?5
 6.2.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容95
 6.2.3 實(shí)驗(yàn)所用儀表及設(shè)備95
 6.2.4 實(shí)驗(yàn)步驟96
 6.2.5 實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求101
 習(xí)題與思考題102
 參考文獻(xiàn)102案例篇
第7章 智慧城市103
 7.1 智慧城市概述103
 7.1.1 智慧城市的起源和發(fā)展103
 7.1.2 什么是智慧城市105
 7.1.3 智慧城市的架構(gòu)106
 7.1.4 物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市110
 7.2 數(shù)字城管呼叫中心110
 7.2.1 系統(tǒng)需求分析111
 7.2.2 系統(tǒng)功能112
 7.2.3 系統(tǒng)整體框架113
 習(xí)題與思考題115
 參考文獻(xiàn)115
第8章 災(zāi)害監(jiān)測116
 8.1 地質(zhì)災(zāi)害116
 8.1.1 地質(zhì)災(zāi)害綜述116
 8.1.2 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警的意義116
 8.1.3 地質(zhì)災(zāi)害系統(tǒng)框架116
 8.2 野外信息采集和發(fā)送系統(tǒng)116
 8.2.1 采集系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)116
 8.2.2 北斗通信型用戶機(jī)118
 8.2.3 野外信息發(fā)送系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制118
 8.2.4 野外信息發(fā)送系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)120
 8.3 北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)120
 8.3.1 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)組成120
 8.3.2 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理120
 8.3.3 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)三大功能121
 8.3.4 北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用121
 8.4 地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測管理中心軟件系統(tǒng)及支撐技術(shù)121
 8.4.1 通信控制子系統(tǒng)121
 8.4.2 數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)子系統(tǒng)123
 8.4.3 滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)126
 8.5 小結(jié)127
 8.5.1 增加傳感器的種類與數(shù)量，擴(kuò)大監(jiān)測內(nèi)容127
 8.5.2 擴(kuò)大監(jiān)測范圍，實(shí)現(xiàn)多區(qū)域聯(lián)合測試127
 習(xí)題與思考題127
 參考文獻(xiàn)127
第9章 智能電網(wǎng)128
 9.1 智能電網(wǎng)簡介128
 9.1.1 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)128
 9.1.2 智能電網(wǎng)基本架構(gòu)128
 9.1.3 物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用129
 9.1.4 統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)130
 9.1.5 智能電網(wǎng)支撐技術(shù)131
 9.2 分布式發(fā)電與微電網(wǎng)技術(shù)133
 9.3 智能用電關(guān)鍵技術(shù)134
 9.4 研華智能抄表系統(tǒng)136
 9.4.1 需求分析136
 9.4.2 系統(tǒng)功能137
 9.4.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理137
 9.4.4 研華解決方案138
 習(xí)題與思考題139
 參考文獻(xiàn)139
第10章 車聯(lián)網(wǎng)140
 10.1 智能交通系統(tǒng)140
 10.1.1 智能交通系統(tǒng)綜述及服務(wù)框架140
 10.1.2 智能交通與物聯(lián)網(wǎng)的融合140
 10.2 車聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念140
 10.2.1 車聯(lián)網(wǎng)的體系架構(gòu)140
 10.2.2 車聯(lián)網(wǎng)的定義141
 10.2.3 車聯(lián)網(wǎng)的工作原理141
 10.3 車聯(lián)網(wǎng)的研究領(lǐng)域141
 10.4 車聯(lián)網(wǎng)的研究意義142
 10.4.1 交通問題日益嚴(yán)重142
 10.4.2 車聯(lián)網(wǎng)帶來的效益143
 10.5 GPS車載定位終端的設(shè)計(jì)144
 10.5.1 需求分析144
 10.5.2 系統(tǒng)功能144
 10.5.3 系統(tǒng)軟硬件選型144
 10.5.4 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定145
 10.5.5 車載導(dǎo)航系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)145
 10.5.6 車載導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)148
 10.6 小結(jié)150
 習(xí)題與思考題150
 參考文獻(xiàn)151
第11章 智慧校園152
 11.1 智慧校園概述152
 11.1.1 數(shù)字化校園的發(fā)展歷程152
 11.1.2 什么是智慧校園154
 11.2 智慧校園的架構(gòu)與技術(shù)核心154
 11.2.1 智能教育管理體系154
 11.2.2 智能化教學(xué)環(huán)境157
 11.3 智慧校園的應(yīng)用159
 習(xí)題與思考題164
 參考文獻(xiàn)164
第12章 智能家居166
 12.1 智能家居概述166
 12.1.1 智能家居的概念166
 12.1.2 智能家居國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀166
 12.1.3 智能家居發(fā)展的特點(diǎn)和方向171
 12.2 智能家居的功能、結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)172
 12.2.1 智能家居的功能172
 12.2.2 智能家居的體系結(jié)構(gòu)173
 12.2.3 智能家居的平臺(tái)特點(diǎn)176
 12.3 智能家居的關(guān)鍵技術(shù)177
 12.3.1 家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)技術(shù)177
 12.3.2 家庭網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)177
 12.3.3 智能家居遠(yuǎn)程控制技術(shù)178
 習(xí)題與思考題179
 參考文獻(xiàn)180
第13章 家庭智能終端機(jī)器人181
 13.1 設(shè)計(jì)背景181
 13.2 功能設(shè)計(jì)182
 13.3 外形設(shè)計(jì)184
 13.4 機(jī)械設(shè)計(jì)186
 13.5 硬件設(shè)計(jì)187
 13.5.1 底層電路板188
 13.5.2 嵌入式硬件環(huán)境190
 13.6 通信192
 13.6.1 串口通信192
 13.6.2 網(wǎng)絡(luò)通信193
 13.7 軟件設(shè)計(jì)194
 13.7.1 軟件界面開發(fā)194
 13.7.2 網(wǎng)絡(luò)傳輸開發(fā)196
 13.7.3 視頻采集開發(fā)196
 13.8 小結(jié)198
 習(xí)題與思考題198
 參考文獻(xiàn)199
第14章 基于ZigBee的老人身體狀態(tài)監(jiān)測200
 14.1 需求分析200
 14.2 硬件和網(wǎng)絡(luò)選擇202
 14.2.1 MMA7260加速度傳感器202
 14.2.2 WTW240-28P語音模塊204
 14.2.3 微處理器205
 14.2.4 無線網(wǎng)絡(luò)206
 14.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)207
 14.3.1 系統(tǒng)整體構(gòu)架207
 14.3.2 終端監(jiān)測儀207
 14.3.3 ZigBee 協(xié)調(diào)器208
 14.3.4 監(jiān)控中心軟件208
 14.4 裝置實(shí)現(xiàn)210
 14.4.1 網(wǎng)關(guān)硬件系統(tǒng)210
 14.4.2 終端傳感器系統(tǒng)211
 14.4.3 射頻電路注意事項(xiàng)211
 14.4.4 編寫軟件程序211
 14.5 數(shù)據(jù)分析與調(diào)試經(jīng)驗(yàn)212
 14.5.1 數(shù)據(jù)分析212
 14.5.2 調(diào)試經(jīng)驗(yàn)214
 14.5.3 實(shí)際測試及問題分析215
 14.6 小結(jié)216
 習(xí)題與思考題217
 參考文獻(xiàn)217

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：在校園里如果運(yùn)用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將可以實(shí)現(xiàn)校園樓宇智能化和安防智能化，達(dá)成節(jié)能減排、綠色低碳的目標(biāo)。樓宇智能化系統(tǒng)是指包括教學(xué)樓、實(shí)驗(yàn)樓、圖書館、體育館、辦公樓、食堂以及宿舍樓等的綜合智能化系統(tǒng)，該系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)為核心，并帶有各種傳感器和執(zhí)行器的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，用于對(duì)樓宇內(nèi)電力、空調(diào)、照明、電梯和給排水等設(shè)施進(jìn)行集中檢測，分散操作控制、管理，以達(dá)到安全、節(jié)能、經(jīng)濟(jì)和舒適的綜合目標(biāo)。安防智能化系統(tǒng)包括消防智能化系統(tǒng)（自動(dòng)檢測、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴淋等）和安防智能化系統(tǒng)（閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)等）。1.樓宇智能化技術(shù)概述智慧校園的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)是：最底層為部署在實(shí)際監(jiān)測控制環(huán)境中的傳感器節(jié)點(diǎn)，向上依次為傳輸網(wǎng)絡(luò)、基站，最終連接到互聯(lián)網(wǎng)。傳感器節(jié)點(diǎn)能夠自組織形成網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)傳送到一個(gè)網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)將傳感器節(jié)點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)經(jīng)由傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到基站。傳輸網(wǎng)絡(luò)是負(fù)責(zé)系統(tǒng)各個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，綜合網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)信息的局部網(wǎng)絡(luò)。基站由負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)匯聚的無線節(jié)點(diǎn)和一臺(tái)能接入互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的監(jiān)控，同時(shí)它還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)，可以由基站或任一臺(tái)連人互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)服務(wù)器。任何一臺(tái)接入到互聯(lián)網(wǎng)的終端都可以訪問數(shù)據(jù)服務(wù)器或向基站發(fā)出命令。傳感器節(jié)點(diǎn)自主形成一個(gè)多跳網(wǎng)絡(luò)。處于傳感器網(wǎng)絡(luò)邊緣的節(jié)點(diǎn)必須通過其他節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)。每一個(gè)傳感區(qū)域都有一個(gè)網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)搜集傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的數(shù)據(jù)。所有的網(wǎng)關(guān)都連接到上層傳輸網(wǎng)絡(luò)上。傳輸網(wǎng)絡(luò)包括具有較強(qiáng)的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，并具有不間斷電源供應(yīng)的多個(gè)無線通信節(jié)點(diǎn)，提供網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和基站之間的通信帶寬和通信可靠性。傳感器網(wǎng)絡(luò)通過基站與互聯(lián)網(wǎng)相連接。基站負(fù)責(zé)收集傳輸網(wǎng)絡(luò)送來的所有數(shù)據(jù)，發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)，并將傳感數(shù)據(jù)的日志保存到本地?cái)?shù)據(jù)庫中。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)數(shù)據(jù)可靠性的要求，傳感器節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)可以通過互聯(lián)網(wǎng)傳送到一個(gè)中心數(shù)據(jù)庫，由中心數(shù)據(jù)庫提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)服務(wù)。圖11-5所示為智慧校園無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2.校園智能安防系統(tǒng)概述校園智能安防監(jiān)控系統(tǒng)建立的目標(biāo)是為了從根本上幫助學(xué)校將先進(jìn)的現(xiàn)代教育管理方法和理念貫徹到日常的校園文化中去，實(shí)現(xiàn)安防人力和物理資源的全面管理。系統(tǒng)運(yùn)用主流的開發(fā)模式、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和成熟的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)代教育的實(shí)際需求，以學(xué)校管理部門日常管理與操作為主體，充分發(fā)揮校園管理人員主觀能動(dòng)性，將學(xué)校管理的各個(gè)方面轉(zhuǎn)化為可以搜集的信息，為學(xué)校的教學(xué)和管理服務(wù)，為教學(xué)和管理水平的提高提供支持。校園智能安防系統(tǒng)主要由用戶管理、系統(tǒng)配置、中控查詢、監(jiān)視控制、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及安全日志等模塊構(gòu)成。

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