第1章 物联网概论 1
1.1物联网的定义 1
1.2物联网的结构 2
1.2.1感知层 2
1.2.2网络层 3
1.2.3应用层 3
1.2.4物联网技术体系结构 4
1.3物联网及其相关技术 5
1.3.1涉及物联网的关键技术 6
1.3.2传感网 7
1.3.3泛在网 8
1.3.4 M2M 9
1.3.5云计算 11
1.3.6信息物理系统 12
1.4物联网的应用 13
1.5本章小结 16
第2章EPC和RFID基础知识 17
2.1 EPC简介 17
2.1.1 EPC编码 17
2.1.2 EPC网络在国外的研究现状 17
2.1.3 EPC网络在国内的研究现状 18
2.2 EPC网络与EPCIS 18
2.2.1 EPCglobal简介 18
2.2.2系统成员 19
2.2.3 EPC系统 19
2.3 EPC系统的工作流程 27
2.4条码技术 28
2.4.1一维条码 29
2.4.2二维条码 30
2.5 RFID技术 33
2.5.1 RFID概述 33
2.5.2 RFID的发展历程 34
2.5.3 RFID的基本组成 34
2.5.4 RFID的产品分类 35
2.5.5 ISO/IEC RFID行业应用技术标准 36
2.5.6 RFID的工作频率及应用 36
2.5.7 RFID市场发展 38
2.6 RFID读写器设计 39
2.6.1 MF RC500的主要特性 39
2.6.2 IC卡系统组成 39
2.6.3 MifareI卡的操作流程 40
2.7本章小结 43
第3章 传感器技术 44
3.1传感器基础 44
3.1.1传感器概念 44
3.1.2传感器作用 44
3.1.3传感器组成与特性 45
3.1.4传感器分类 47
3.2常用传感器介绍 48
3.2.1温度传感器 48
3.2.2湿度传感器 51
3.2.3温湿度传感器 52
3.2.4超声波传感器 53
3.2.5气敏传感器 54
3.2.6光敏传感器 56
3.3智能传感器 57
3.3.1智能传感器概念 57
3.3.2智能传感器组成 57
3.3.3智能传感器功能与特点 58
3.3.4网络化智能传感器与应用 59
3.3.5我国有关重点攻克智能传感器与仪器仪表技术文件 60
3.4 MEMS技术 61
3.4.1 MEMS概述 61
3.4.2 MEMS特点 62
3.4.3 MEMS应用 62
3.5传感器接口技术 64
3.5.1传感器接口特点 65
3.5.2常用传感器接口电路 65
3.6本章小结 68
第4章 无线传感器网络操作系统 69
4.1无线传感器网络操作系统简介 69
4.1.1无线传感器网络对操作系统的需求 69
4.1.2现有的无线传感器网络操作系统 70
4.2 TinyOS简介 73
4.2.1设计理念 73
4.2.2技术特点 74
4.2.3体系结构和版本说明 75
4.2.4 TinyOS的系统介绍 77
4.2.5 TinyOS的开发语言 82
4.3 ZStack OSAL操作系统 87
4.3.1 ZStack OSAL操作系统简介 87
4.3.2 ZStack分析与移植 89
4.3.3 OSAL系统使用与应用添加 90
4.3.4组网过程与关键API函数 93
4.3.5系统的开发环境与开发系统 94
4.3.6 OSAL操作系统的调度机制 102
4.4本章小结 114
第5章ZigBee无线传感器网络的开发 115
5.1 ZigBee无线传感器网络的概念 115
5.1.1无线传感器网络概述 115
5.1.2各层功能 117
5.1.3协议特点 119
5.1.4组网分析 119
5.1.5传感器网络的构成 120
5.1.6传感器节点 120
5.1.7汇聚节点 121
5.1.8系统软件设计 121
5.2 ZigBee无线传感器网络开发的基本知识 123
5.2.1有竞争力的ZigBee芯片解决方案的厂家 123
5.2.2精简协议栈的ZigBee网络节点设计 124
5.3 ZigBee无线传感器终端的开发 128
5.3.1无线监控对象的区域 128
5.3.2 ZigBee节点硬件设计 128
5.3.3系统软件设计 131
5.3.4系统测试 134
5.4 ZigBee无线传感器路由器的开发 134
5.4.1核心芯片介绍 134
5.4.2硬件总体设计 135
5.4.3性能参数预算 135
5.4.4无线通信模块原理 136
5.4.5路由器软件设计 137
5.4.6天线设计 138
5.5基于CC2530的ZigBee协调器节点设计 139
5.5.1协调器的作用 139
5.5.2协调器节点的硬件设计 140
5.5.3节点软件设计及组网 141
5.5.4节点测试结果 142
5.6基于ARM9的ZigBee无线传感器网络网关开发 143
5.6.1系统方案 143
5.6.2硬件设计 143
5.6.3基于GR64的网关实现 144
5.7本章小结 153
第6章 基于物联网的中小型变电站监控系统设计 154
6.1关于配电自动化的概念 154
6.2监控系统总体设计 154
6.2.1中小型配电变电站的主接线 154
6.2.2基于物联网的小型变电站监控系统的总体设计 155
6.2.3基于物联网的小型变电站监控系统的功能 155
6.3基于物联网的中小型变电站监控系统硬件电路设计 156
6.3.1监控终端节点设计 157
6.3.2监控终端协调器与路由器节点硬件设计 163
6.3.3基于无线传感器网络的小型变电站网关节点设计 163
6.4基于物联网中小型变电站的软件设计 165
6.4.1终端节点的软件设计 165
6.4.2网关节点的软件设计 171
6.5电网调度中心的监控画面设计 175
6.6本章小结 176
第7章 基于物联网的气象站设计 177
7.1研究背景 177
7.1.1气象数据采集自动化、网络化的意义 177
7.1.2基于物联网的气象站监测系统的优点 178
7.1.3国内外行业现状及发展 179
7.1.4基于物联网的气象站监测系统 179
7.2基于物联网的气象站传感器的选择与性能分析 181
7.2.1检测系统的组成 181
7.2.2传感器的相关概念 181
7.2.3传感器的选择 183
7.3基于物联网的气象站节点硬件设计 185
7.3.1气象站监测系统组成框图 185
7.3.2气象站监测系统终端节点设计 185
7.3.3气象站监测系统协调器网关节点设计 188
7.4气象站监测系统节点电源设计 189
7.5基于物联网的气象站软件设计 194
7.5.1气象站监测系统节点软件设计 194
7.5.2气象站监测系统协调器节点软件设计 197
7.5.3气象站监测系统网关软件设计 198
7.5.4气象站监测系统的带身份标识软件设计 200
7.5.5上位机监测系统软件设计 201
7.6本章小结 202
第8章 无线传感器网络中节点的电源解决方案 203
8.1无线传感器网络节点电源研究的背景 203
8.2国内外对无线传感器网络节点微能源技术的研究现状 205
8.2.1微能源技术的研究现状 205
8.2.2无线传感器网络电源方案的选择 206
8.3智能电网中无线传感器网络节点电源的解决办法 209
8.3.1具备厂用电场所的节点的能量供给 209
8.3.2从被监控的设备上取得能量 210
8.4太阳能光伏电池的应用 211
8.4.1无线传感器网络节点太阳能供电系统设计 211
8.4.2超级电容与锂电池组合的无线传感器网络节点电源设计 216
8.5其他方式供电 224
8.5.1基于压电陶瓷电源供电的无线传感器网络节点设计 224
8.5.2基于振动能源供电的无线传感器网络节点电源设计 227
8.6节点供电的潜在能源 231
8.6.1薄膜太阳能电池 231
8.6.2无线电力传输技术 232
8.7本章小结 236
参考文献 237