物联网工程开发与实践PDF电子书下载

第1章 物联网技术概述 1

1.1世界物联网发展 1

1.1.1物联网是信息技术发展的新阶段 1

1.1.2美国物联网现状 6

1.1.3日本物联网现状 7

1.1.4欧盟物联网现状 9

1.1.5我国物联网现状 11

1.2物联网架构 12

1.2.1物联网一般架构 12

1.2.2 EPC物联网架构 14

1.2.3物联网的特征 15

1.3物联网工程的提出 17

1.3.1物联网示范应用 17

1.3.2物联网工程质量 18

1.4发展展望 19

第2章 物联网工程关键技术 23

2.1关键技术概述 23

2.2物品编码技术 24

2.2.1一维条形码技术 24

2.2.2二维条形码技术 24

2.2.3射频识别技术 26

2.3传感器技术 30

2.3.1传感器在物联网中的地位 30

2.3.2传感器是物联网感知的基础 31

2.3.3我国“十二五”期间传感技术的研发重点 31

2.4通信网络 32

2.4.1 近距离无线传输 32

2.4.2远距离通信 33

2.4.3无线传感网 33

2.5智能处理系统 34

2.5.1数据融合概念 34

2.5.2多传感器数据融合技术 34

2.5.3数据挖掘 36

2.6云计算 37

2.6.1云计算定义及服务模式 37

2.6.2云计算的优点和存在的问题 41

2.6.3物联网和云计算 42

2.6.4“十二五”期间中国云计算发展的重点任务 43

2.7物联网标准制定 43

2.7.1物联网标准体系的构建 43

2.7.2物联网标准化工作现状 44

2.7.3我国物联网标准化进展 48

2.7.4物联网标准化建设面临的问题 49

附录2-1无锡传感网创新示范区制订的物联网标准（截至2012年） 50

第3章 物联网工程中的传感器设计与应用 52

3.1传感器的选择 52

3.1.1传感器的静态特性 52

3.1.2传感器的动态特性 54

3.1.3传感器种类 54

3.2传感器的质量问题 56

3.2.1传感器的可靠性 56

3.2.2传感器的电磁兼容性能 56

3.2.3传感器的故障诊断 57

3.2.4传感器认证 58

3.3传感器的定期维护和标定 59

3.3.1典型传感器的定期维护 59

3.3.2典型传感器的标定 60

3.4传感器发展趋势 61

3.4.1我国传感器技术现状 61

3.4.2传感器的微型化 62

3.4.3传感器的低功耗 62

3.4.4传感器的无线通信 63

3.5典型传感器的使用 63

3.5.1温度传感器 63

3.5.2 湿度传感器 65

3.5.3加速度传感器 67

3.5.4力传感器 70

3.5.5位移传感器 71

3.5.6气体传感器 71

3.5.7 MEMS传感器 72

3.5.8电参数测量传感器 73

3.5.9光纤型传感器 75

3.6基于PT100的温度仪开发 76

3.7基于K型热电偶的温度仪开发 78

3.7.1 K型热电偶温度仪下位机设计 79

3.7.2电源模块 79

3.7.3信号传感电路 79

3.7.4信号调理电路 80

3.7.5 A/D采样 80

3.7.6通道选择 82

3.7.7液晶显示 83

3.7.8串口通信 84

3.7.9单片机系统 85

3.7.10通信接口 86

3.8加速度传感器性能测试系统开发 86

3.8.1 测试原理 87

3.8.2机械结构设计 88

3.8.3系统硬件结构 88

3.8.4系统软件开发 90

3.8.5加速度传感器性能测试系统技术指标 91

附录3-1铂金温度传感器电阻一温度对应关系表 91

附录3-2 PT 100温度测试仪采集终端源代码 92

第4章 物联网通信网络构建 104

4.1内部网络构建 104

4.1.1无线网络通信方法 104

4.1.2电力载波通信 109

4.1.3 Ghn标准简介 110

4.1.4无线传感网 110

4.2外部网络构建 112

4.2.1有线通信技术 112

4.2.2第2代移动通信技术 113

4.2.3第2.5代移动通信技术 113

4.2.4第3代移动通信技术 114

4.2.5第4代移动通信技术 114

4.2.6卫星移动通信网络 115

4.2.7远程通信网关 116

4.2.8下一代互联网——IPv6 119

4.3物联网网络构建实例 120

4.3.1美国Digi公司的M2M产品 120

4.3.2 GSM遥控单相电源装置 121

第5章 物联网工程的软件开发及算法 124

5.1软件开发 124

5.2软件成熟度 125

5.3物联网中间件 126

5.4数据挖掘 127

5.5遗传算法 127

5.5.1基本遗传算法的 基本步骤 128

5.5.2多目标遗传算法 129

5.5.3多目标遗传算法基本步骤 131

5.6神经网络算法 132

5.7支持向量机法 133

5.8预测控制 137

5.8.1预测控制的目标函数 137

5.8.2一步超前预测控制算法 138

5.8.3预测控制的工作过程 138

5.8.4预测控制的优势 139

5.8.5预测控制应用于离散系统优化 140

5.9滑模控制 141

5.10滑模预测控制 142

5.11 PHD控制算法 143

5.12人脸识别算法 148

附录5-1遗传算法程序 149

第6章 物联网工程电气安全要求 152

6.1电气安全概论 152

6.1.1国内外电气安全标准化组织 153

6.1.2电气设备几个电气安全重要概念 155

6.1.3电器产品安全防护设计 160

6.2物联网终端产品电气安全分类 161

6.2.1按触电保护型式分类 161

6.2.2按防尘、防固体异物和防水等级分类 164

6.2.3其他分类方式 165

6.3物联网终端产品电气安全一般要求 166

6.3.1灯具安全标准 166

6.3.2灯具安全检测主要内容 166

6.3.3家电安全标准 171

6.3.4信息技术设备安全标准 174

6.4自镇流LED灯的安全要求 174

6.5 LED控制装置电气安全 175

6.5.1 LED控制装置安全标准 175

6.5.2 LED控制装置分类 175

附录6-1 IEC 60598-1 （7.0版）项目分包 177

附录6-2温度对人体和材料产生的效应 179

第7章 物联网工程电磁兼容要求 180

7.1电磁兼容基本概念 180

7.1.1电磁兼容定义 180

7.1.2电磁骚扰 181

7.1.3电磁干扰 181

7.1.4电磁抗干扰 182

7.1.5电磁兼容设计 182

7.1.6电磁兼容测试分类 183

7.2电磁兼容标准 184

7.2.1 IEC/CISPR标准 184

7.2.2 FCC法规 184

7.2.3 GB标准 185

7.2.4欧盟EEC法规 187

7.2.5日本标准 188

7.2.6无线、有线通信产品认证标准 189

7.3电磁骚扰测量 190

7.3.1传导骚扰测量 190

7.3.2辐射骚扰测量 193

7.3.3骚扰功率测量 197

7.3.4谐波测试 198

7.3.5电磁场辐射 198

7.4电磁抗干扰测量 199

7.4.1静电放电抗扰度试验 199

7.4.2射频辐射电磁场抗扰度试验 200

7.4.3电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 201

7.4.4雷击浪涌抗扰度试验 202

7.4.5射频场感应的传导骚扰抗扰度 203

7.4.6工频磁场抗扰度试验 203

7.4.7电压跌落和短时中断的抗扰度试验 204

7.4.8辐射抗扰度试验 204

7.5电磁兼容检测设备 205

7.5.1常用测试场地 205

7.5.2测量仪器 207

7.5.3线性阻抗稳定网络 208

7.5.4测试天线 208

7.5.5电磁干扰测试所需仪器基本配备需求 209

7.5.6电磁抗扰度测试仪器基本配置 209

7.6欧洲对无线通信产品的电磁兼容要求 209

7.6.1近距离通信装置 210

7.6.2移动通信装置 210

7.7美国对无线通信产品的电磁兼容要求 211

7.8中国对无线通信产品的电磁兼容要求 212

7.9日本对无线通信产品的电磁兼容要求 212

附录7-1 EMC实验室测试设备基本清单 213

第8章 物联网工程的信息安全 215

8.1信息安全 215

8.1.1信息安全定义 215

8.1.2信息安全影响因素 217

8.1.3信息安全认证标准 219

8.1.4信息安全技术 221

8.2物联网信息安全 222

8.3信息安全技术 224

8.3.1数据加密技术 224

8.3.2数据加密算法 224

8.3.3数字签名算法 228

8.3.4 PKI技术 229

8.4数据备份 229

8.4.1数据备份的需求 229

8.4.2数据备份解决方案 231

8.5云计算条件下的信息安全 234

8.6信息安全风险评估 235

第9章 物联网产品可靠性试验 237

9.1物联网产品的可靠性问题 237

9.1.1可靠性理论 237

9.1.2可靠性试验 239

9.1.3传感器寿命 239

9.1.4加速寿命试验 239

9.2产品寿命试验 242

9.2.1传感器寿命预测模型 242

9.2.2传感器加速老练和寿命测试 245

9.3可靠性试验方法 245

9.3.1气候环境试验 246

9.3.2力学环境试验 249

9.3.3化学环境试验 250

9.3.4综合环境试验 251

9.4可靠性试验设备 251

9.4.1气候环境试验设备 251

9.4.2力学环境试验设备 255

9.4.3化学环境试验设备 255

9.4.4高加速寿命试验设备 256

9.5智能终端的信赖性评价 256

9.5.1可靠性评价流程 257

9.5.2基于退化数据的可靠性评价 257

9.5.3可靠性失效分析手段 257

9.5.4平均无故障时间计算（MTBF） 265

附录9-1美国工业界和军方指定的加速寿命试验标准汇总 267

附录9-2各种有毒气体的国家安全标准 268

第10章 国内外典型的物联网工程 270

10.1物联网从概念走向应用 270

10.2典型物联网工程 273

10.2.1智能家居 273

10.2.2智能交通 276

10.2.3智能环保 278

10.2.4智能农业 279

10.2.5智能医疗 281

10.2.6智能工业 283

10.2.7智能电网 284

10.2.8智能园区 285

10.2.9智能购物 286

10.2.10智能防伪 287

10.2.11智能物流 288

10.2.12智慧城市 289

10.3物联网终端产品认证 291

10.3.1 CE认证 292

10.3.2 ENEC认证 293

10.3.3 CB认证 293

10.3.4 GS认证 294

10.3.5 UL认证 294

10.3.6 ETL认证 295

10.3.7 FCC认证 295

10.3.8日本的相关认证 296

10.3.9 CCC认证 297

10.4物联网工程评估认证 298

10.4.1第三方评估认证的必要性 298

10.4.2如何开展物联网工程第三方评估认证 299

参考文献 301