圖解物聯(lián)網(wǎng)

第1章　物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)知識(shí)　　1 1．1　物聯(lián)網(wǎng)入門……2 1．1．1　物聯(lián)網(wǎng)……2 1．1．2　物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)動(dòng)向……2 1．2　物聯(lián)網(wǎng)所實(shí)現(xiàn)的世界……3 1．2．1　“泛在網(wǎng)絡(luò)”社會(huì)……3 1．2．2　“物”的互聯(lián)網(wǎng)連接……4 1．2．3　機(jī)器對(duì)機(jī)器通信所實(shí)現(xiàn)的事……5 1．2．4　物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的世界……6 蓬勃發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化活動(dòng)……8 1．3　實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)要素……9 1．3．1　設(shè)備……9 1．3．2　傳感器……13 1．3．3　網(wǎng)絡(luò)……15 1．3．4　物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)……17 1．3．5　數(shù)據(jù)分析……20 第2章　物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)　23 2．1　物聯(lián)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)……24 2．1．1　整體結(jié)構(gòu)……24 2．1．2　網(wǎng)關(guān)……25 2．1．3　服務(wù)器的結(jié)構(gòu)……27 2．2　采集數(shù)據(jù)……28 2．3　接收數(shù)據(jù)……30 2．3．1　數(shù)據(jù)接收服務(wù)器的作用……30 2．3．2　HTTP協(xié)議……30 REST API……31 2．3．3　WebSocket……32 2．3．4　MQTT……33 2．3．5　數(shù)據(jù)格式……40 圖像、語音、視頻數(shù)據(jù)的處理……43 2．4　處理數(shù)據(jù)……44 2．4．1　處理服務(wù)器的作用……44 2．4．2　批處理……44 2．4．3　流處理……47 2．5　存儲(chǔ)數(shù)據(jù)……49 2．5．1　數(shù)據(jù)庫的作用……49 2．5．2　數(shù)據(jù)庫的種類和特征……50 2．6　控制設(shè)備……54 2．6．1　發(fā)送服務(wù)器的作用……54 2．6．2　使用HTTP發(fā)送數(shù)據(jù)……54 2．6．3　使用WebSocket發(fā)送數(shù)據(jù)……55 2．6．4　使用MQTT發(fā)送數(shù)據(jù)……55 事例：面向植物工廠的環(huán)境控制系統(tǒng)……56 第3章　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備……59 3．1　設(shè)備——通向現(xiàn)實(shí)世界的接口……60 3．1．1　為什么要學(xué)習(xí)設(shè)備的相關(guān)知識(shí)……60 3．1．2　連通性帶來的變化……60 3．2　物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的結(jié)構(gòu)……63 3．2．1　基本結(jié)構(gòu)……63 3．2．2　微控制器主板的類型和選擇方法……68 開源硬件的興起……80 3．3　連接“云”與現(xiàn)實(shí)世界……80 3．3．1　與全球網(wǎng)絡(luò)相連接……80 3．3．2　與網(wǎng)關(guān)設(shè)備的通信方式……81 3．3．3　有線連接……82 3．3．4　無線連接……84 3．3．5　獲得電波認(rèn)證……89 3．4　采集現(xiàn)實(shí)世界的信息……89 3．4．1　傳感器是什么……89 3．4．2　傳感器的機(jī)制……90 3．4．3　傳感器的利用過程……94 3．4．4　放大傳感器的信號(hào)……95 3．4．5　把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)……96 3．4．6　傳感器的校準(zhǔn)……98 3．4．7　如何選擇傳感器……100 3．5　反饋給現(xiàn)實(shí)世界……103 3．5．1　使用輸出設(shè)備時(shí)的重要事項(xiàng)……103 3．5．2　驅(qū)動(dòng)的作用……104 3．5．3　制作正確的電源……107 3．5．4　把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)……108 3．6　硬件原型設(shè)計(jì)……110 3．6．1　原型設(shè)計(jì)的重要性……110 3．6．2　硬件原型設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)……111 3．6．3　硬件原型設(shè)計(jì)的工具……114 挑戰(zhàn)制作電路板！……115 3．6．4　原型制作結(jié)束之后……116 第4章　先進(jìn)的感測(cè)技術(shù)……119 4．1　逐步擴(kuò)張的傳感器世界……120 4．2　先進(jìn)的感測(cè)設(shè)備……120 4．2．1　RGB-D傳感器……122 4．2．2　自然用戶界面……129 4．3　先進(jìn)的感測(cè)系統(tǒng)……132 4．3．1　衛(wèi)星定位系統(tǒng)……133 4．3．2　準(zhǔn)天頂衛(wèi)星……144 4．3．3　IMES……145 4．3．4　使用了Wi-Fi的定位技術(shù)……147 4．3．5　Beacon……150 4．3．6　位置信息和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系……152 第5章　物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的系統(tǒng)開發(fā)……153 5．1　物聯(lián)網(wǎng)和系統(tǒng)開發(fā)……154 5．1．1　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的問題……154 5．1．2　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的特征……155 5．2　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)開發(fā)的流程……157 5．2．1　驗(yàn)證假設(shè)階段……158 5．2．2　系統(tǒng)開發(fā)階段……159 5．2．3　維護(hù)應(yīng)用階段……159 收益共享……160 5．3　物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的系統(tǒng)開發(fā)案例……161 5．3．1　樓層環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)……161 5．3．2　節(jié)能監(jiān)控系統(tǒng)……164 5．4　物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)開發(fā)的重點(diǎn)……166 5．4．1　設(shè)備……167 5．4．2　處理方式設(shè)計(jì)……175 5．4．3　網(wǎng)絡(luò)……183 5．4．4　安全性……185 5．4．5　應(yīng)用與維護(hù)……192 5．5　面向物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的系統(tǒng)開發(fā)……195 第6章　物聯(lián)網(wǎng)與數(shù)據(jù)分析……197 6．1　傳感器數(shù)據(jù)與分析……198 6．2　可視化……200 6．3　高級(jí)分析……207 6．3．1　高級(jí)分析的基礎(chǔ)……207 機(jī)器學(xué)習(xí)和數(shù)據(jù)挖掘……216 6．3．2　用分析算法來發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)……216 6．3．3　預(yù)測(cè)……217 6．4　分析所需要的要素……221 6．4．1　數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)架構(gòu)……221 6．4．2　CEP……224 6．4．3　Jubatus……225 分析的難度……227 第7章　物聯(lián)網(wǎng)與可穿戴設(shè)備……229 7．1　可穿戴設(shè)備的基礎(chǔ)……230 7．1．1　物聯(lián)網(wǎng)和可穿戴設(shè)備的關(guān)系……230 7．1．2　可穿戴設(shè)備市場(chǎng)……233 7．1．3　可穿戴設(shè)備的特征……237 7．2　可穿戴設(shè)備的種類……239 7．2．1　可穿戴設(shè)備的分類……239 7．2．2　眼鏡型……243 7．2．3　手表型……248 7．2．4　飾品型……250 7．2．5　按照目的來選擇……253 7．3　可穿戴設(shè)備的應(yīng)用……261 7．3．1　可穿戴設(shè)備的方便之處……261 7．3．2　消費(fèi)者應(yīng)用情景……262 7．3．3　用于企業(yè)領(lǐng)域……265 硬件開發(fā)的近期動(dòng)向……268 第8章　物聯(lián)網(wǎng)與機(jī)器人……271 8．1　由設(shè)備到機(jī)器人……272 8．1．1　機(jī)器人——設(shè)備的延續(xù)……272 8．1．2　機(jī)器人的實(shí)用范圍正在擴(kuò)大……273 8．1．3　構(gòu)建機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵……274 8．2　利用機(jī)器人專用中間件……275 8．2．1　機(jī)器人專用中間件的作用……275 8．2．2　RT中間件……276 8．2．3　ROS……278 8．3　連接到云端的機(jī)器人……280 8．3．1　云機(jī)器人……280 8．3．2　UNR-PF……281 8．3．3　RoboEarth……284 8．4　物聯(lián)網(wǎng)和機(jī)器人的未來……287 后記……289 參考文獻(xiàn)……291 作者……296