本书参考物联网应用技术人才培养方案，针对物联网应用技术专业人才培养所需要的技术（职业）领域所总结的典型工作任务来组织全书的内容体系。根据要完成每个典型工作任务的工作过
程中所需的知识或技能来设计每个章节的内容。本书内容涵盖了物联网的特征及体系结构、物联网底层感知技术、通信技术、嵌入式开发技术、云计算及大数据处理技术、物联网安全技术等，
zui后对当前zui新的典型物联网应用进行了分析。
全书围绕物联网体系结构的“感知、传输、处理、应用”四个层次，结合当前物联网的典型应用展开教学与实践，通过以认知物联网典型的应用系统为背景，逐层引入该系统中的物联网的
底层感知设备、传输网络、中间数据处理环节以及上层应用系统中所涉及的物联网相关的理论知识。本书将zui新的企业应用案例进行了教学化设计，知识适度、技能点突出、案例丰富，并辅助
以二维码等方式来拓展学生学习的知识面。本书还配有课后习题。
本书适合作为高等职业院校物联网专业或相近专业的教材，也可作为物联网技术研究与产品开发人员的参考书。

从1991年美国麻省理工学院（MIT）的Kevin Ashton教授首次提出物联网的概念以来，物联网技术在计算机、通信、云计算以及人工智能等技术飞速发展的背景下，不断地融入这些新的技术。高智能的感知终端、万物全连接的通信、海量数据的存储都是物联网进一步发展的趋势，人类也将进入万物互联Internet of Everything（IoE）的新时代。
本书参考物联网应用技术人才培养的方案，针对物联网应用技术专业人才培养所需要的技术（职业）领域所总结的典型工作任务来组织全书的内容体系。根据要完成每个典型工作任务的工作过程中所需的知识或技能来设计每个章节的内容。每章的zui后都安排了相关物联网关键技术的认知实践，来加深学习者对该章相关物联网技术知识的理解，同时辅助以习题练习加以强化。参考学时为48学时。本书共分为8章，分别是第1章绪论、第2章物联网初识、第3章物联网感知技术、第4章物联网通信技术、第5章嵌入式系统技术、第6章物联网数据处理技术、第7章物联网安全技术、第8章物联网应用。本书由苏州市职业大学谭方勇、中国电信苏州分公司臧燕翔担任主编，苏州市职业大学关辉担任副主编，苏州市职业大学李璐、刘刚、沈萍萍和中国电信苏州分公司葛周敏参与编写。本书由主编确定编写思路并制定了本书的内容体系和编写大纲，zui后由谭方勇负责统稿和校对。
本书第一主编长期从事物联网及网络技术的教学，并主笔编写了全国物联网应用技术专业及课程规范2.0，具有丰富的专业建设和教学经验。本书编写团队其他成员关辉、沈萍萍、李璐、刘刚也都长期从事物联网相关技术的课程教学，积累了大量的经验和教学素材，为本书的完成奠定了坚实的基础，另外，在编写过程中还得到了中国电信苏州分公司物联网中心的技术总监葛周敏的建议和帮助，并提供了相关的案例素材，也得到了北京京胜世纪科技有限公司的王喜胜总经理的帮助，提供了物联网虚拟仿真实训平台及相关资料，这为本书的顺利完稿提供了很大的帮助，在此一并表示感谢。
本书可以作为高等职业院校相关专业的教材和参考书，也适合物联网
系统相关的运维管理员、物联网工程技术人员以及广大物联网技术爱好
者阅读和参考。
由于编者的技术水平有限，书中难免存在不妥之处，敬请各位读者批
评指正。
编 者
2018 年10 月

第1章　概 论......................................................................................1
1.1 物联网应用技术专业理论知识体系概述................................... 1
1.1.1　概述...............................................................................1
1.1.2　物联网应用技术专业职业技术领域分析..............................2
1.2 对典型工作任务的支持.........................................................5
1.2.1　物联网技术专业典型工作任务概述....................................5
1.2.2　典型工作任务案例分析.....................................................6
1.3 其他要阐述和说明的问题.....................................................10
1.3.1　本教材内容体系架构及教学资源设计...............................10
1.3.2　章节教学案例设计.........................................................11
第2章　物联网初识................................................................................12
2.1 物联网的概念.....................................................................13
2.1.1　无线传感网（Wireless Sensor Networks）.......................13
2.1.2　物联网（The Internet of Things）....................................13
2.1.3　互联网 （Internet）..........................................................14
2.1.4　泛在网（Ubiquitous Networking）...................................14
2.1.5　几个概念的比较............................................................15
2.2 物联网发展及展望..............................................................15
2.2.1　物联网发展史................................................................15
2.2.2　物联网发展现状............................................................16
2.2.3　物联网应用及未来.........................................................16
2.3 物联网特征........................................................................19
2.3.1　全面感知......................................................................19
2.3.2　可靠传递......................................................................20
2.3.3　智能处理......................................................................20
2.4 物联网体系架构..................................................................20
2.4.1　感知层..........................................................................21
2.4.2　网络层..........................................................................22
2.4.3　应用层..........................................................................22
2.5 物联网标准化.....................................................................22
2.5.1　物联网标准化的特点......................................................23
2.5.2　物联网标准化组织及其工作............................................24
2.6 物联网认知实践..................................................................26
2.6.1　实践目的......................................................................26
2.6.2　实践的参考地点及形式...................................................26
2.6.3　实践内容......................................................................26
2.6.4　实践总结......................................................................26
习题.........................................................................................27
第3章　物联网感知技术.........................................................................28
3.1 条形码技术........................................................................29
3.1.1　条形码的发展历史.........................................................29
3.1.2　条形码的概念................................................................30
3.1.3　条码的分类...................................................................30
3.1.4　一维条码......................................................................30
3.1.5　二维条码......................................................................31
3.1.6　二维条码与一维条码的比较............................................32
3.2 RFID系统..........................................................................32
3.2.1　RFID系统的组成...........................................................32
3.2.2　RFID系统的工作原理....................................................33
3.2.3　RFID系统的分类...........................................................33
3.2.4　RFID系统的应用...........................................................34
3.3 传感器技术........................................................................35
3.3.1　传感器的概念................................................................35
3.3.2　传感器的组成................................................................35
3.3.3　传感器的分类................................................................36
3.3.4　常用传感器...................................................................38
3.4 无线传感器网络..................................................................41
3.4.1　无线传感器网络的发展...................................................41
3.4.2　无线传感器网络的结构...................................................41
3.4.3　无线传感器网络的特点...................................................43
3.4.4　无线传感器网络的应用...................................................44
3.5 生物识别技术.....................................................................47
3.5.1　指纹技术......................................................................47
3.5.2　人脸识别技术................................................................48
3.5.3　视网膜识别技术............................................................49
3.5.4　虹膜识别技术................................................................49
3.5.5　语音识别技术................................................................50
3.6 物联网定位技术..................................................................52
3.6.1　定位技术概述................................................................52
3.6.2　卫星定位技术................................................................52
3.6.3　移动蜂窝定位技术.........................................................52
3.6.4　无线室内定位技术.........................................................53
3.7 感知技术认知实践..............................................................55
3.7.1　实践目的......................................................................55
3.7.2　实践的参考地点及形式...................................................55
3.7.3　实践内容......................................................................55
3.7.4　实践总结......................................................................55
习题.........................................................................................55
第4章　物联网通信技术.........................................................................58
4.1 互联网通信技术..................................................................59
4.1.1　局域网技术...................................................................60
4.1.2　广域网技术...................................................................60
4.1.3　接入网技术...................................................................61
4.2 移动通信技术.....................................................................61
4.2.1　GSM移动通信技术........................................................62
4.2.2　GPRS移动通信技术......................................................63
4.2.3　CDMA移动通信技术.....................................................64
4.2.4　3G移动通信技术...........................................................64
4.2.5　4G移动通信技术...........................................................64
4.2.6　5G移动通信技术...........................................................65
4.3 短距离无线通信技术...........................................................66
4.3.1　蓝牙技术......................................................................66
4.3.2　ZigBee技术..................................................................67
4.3.3　UWB技术.....................................................................68
4.3.4　NFC技术.....................................................................68
4.3.5　Z-WAVE技术................................................................69
4.3.6　IrDA 技术......................................................................69
4.3.7　HomeRF技术...............................................................69
4.3.8　Wi-Fi技术....................................................................70
4.4 LPWAN低功耗无线广域网技术............................................73
4.4.1　Sigfox技术...................................................................74
4.4.2　LoRA技术....................................................................74
4.4.3　NB-IoT技术..................................................................75
4.4.4　LTE eMTC技术.............................................................77
4.4.5　几种LPWAN网络技术的比较.........................................78
4.5 串口通信技术.....................................................................79
4.5.1　串口通信技术概述.........................................................79
4.5.2　相关术语......................................................................79
4.5.3　串口调试软件................................................................82
4.6 物联网通信技术认知实践.....................................................83
4.6.1　实践目的......................................................................83
4.6.2　实践的参考地点及形式..................................................83
4.6.3　实践内容......................................................................83
4.6.4　实践总结......................................................................84
习题.........................................................................................84
第5章　嵌入式系统技术.........................................................................86
5.1 嵌入式系统概述..................................................................87
5.1.1 嵌入式系统的概念.........................................................87
5.1.2 嵌入式系统的组成.........................................................87
5.1.3 嵌入式系统的特征.........................................................89
5.1.4 嵌入式系统的应用领域...................................................90
5.1.5 嵌入式系统的发展史......................................................90
5.2 典型嵌入式硬件技术...........................................................91
5.2.1 单片机技术介绍............................................................91
5.2.2 MCU及开发工具介绍....................................................92
5.2.3 典型物联网开发板介绍...................................................93
5.3 典型嵌入式系统..................................................................94
5.3.1 嵌入式Linux.................................................................94
5.3.2 Windows CE.NET.........................................................96
5.3.3 VxWorks.......................................................................98
5.3.4 UC/OSII.......................................................................99
5.4 典型嵌入式软件开发技术.....................................................99
5.4.1 QT开发技术.................................................................99
5.4.2 Android开发技术........................................................103
5.4.3 IOS开发技术..............................................................110
5.4.4 HTML5开发技术.........................................................113
5.5 嵌入式系统认知实践.........................................................116
5.5.1 实践目的....................................................................116
5.5.2 实践的参考地点及形式.................................................116
5.5.3 实践内容....................................................................116
5.5.4 实践总结....................................................................116
习题.......................................................................................116
第6章　物联网数据处理技术.................................................................118
6.1 数据存储技术...................................................................119
6.1.1 网络存储技术..............................................................119
6.1.2 数据中心....................................................................121
6.2 云计算技术......................................................................123
6.2.1 云计算的起源..............................................................123
6.2.2 云计算的定义与分类....................................................124
6.2.3 云计算的特征..............................................................125
6.2.4 云计算与物联网..........................................................126
6.2.5 云计算的价值..............................................................126
6.3 大数据分析技术................................................................127
6.3.1 数据库与数据仓库技术.................................................127
6.3.2 数据挖掘....................................................................129
6.3.3 机器学习....................................................................131
6.3.4 人工智能技术..............................................................133
6.3.5 智能决策支持系统.......................................................135
6.4 云计算大数据认知实践......................................................137
6.4.1 实践目的....................................................................137
6.4.2 实践的参考地点及形式................................................137
6.4.3 实践内容....................................................................137
6.4.4 实践总结....................................................................138
习题.......................................................................................138
第7章　物联网安全技术.......................................................................140
7.1　物联网安全概述................................................................141
7.1.1 物联网安全的重要性....................................................141
7.1.2 物联网的安全架构.......................................................142
7.1.3 物联网安全的特殊性....................................................144
7.1.4 物联网安全的关键技术.................................................144
7.2　物联网分层安全体系.........................................................146
7.2.1 感知层的安全问题.......................................................146
7.2.2 网络层的安全问题.......................................................147
7.2.3 处理层的安全问题.......................................................147
7.2.4 应用层的安全问题.......................................................148
7.3　物联网面临的其他安全风险................................................148
7.3.1 云计算面临的安全风险.................................................148
7.3.2 WLAN面临的安全风险.................................................149
7.3.3 IPv6面临的安全风险...................................................149
7.3.4 无线传感器网络面临的安全风险...................................150
7.3.5 基于RFID的物联网应用安全........................................150
7.4　物联网安全认知实践.........................................................150
7.4.1 实践目的....................................................................150
7.4.2 实践的参考地点及形式.................................................150
7.4.3 实践内容....................................................................151
7.4.4 实践总结....................................................................151
习题.......................................................................................151
第8章　物联网应用..............................................................................152
8.1　物联网应用概述................................................................153
8.1.1　物联网应用现状...........................................................153
8.1.2 物联网应用前景预测....................................................154
8.1.3 物联网整体解决方案....................................................155
8.2　基于RFID技术的智慧仓库管理系统典型应用.......................156
8.2.1 背景分析....................................................................156
8.2.2 基于RFID技术的智慧仓库管理系统架构和功能分析.......156
8.2.3 系统开发涉及的设备和相关技术...................................156
8.3　基于WSN技术的智慧农业系统典型应用.............................157
8.3.1 背景分析....................................................................157
8.3.2 智慧农业系统架构和功能分析.......................................157
8.3.3 系统开发涉及的设备和相关技术...................................158
8.4　基于NB-IoT的典型物联网应用..........................................158
8.4.1 智慧燃气应用..............................................................158
8.4.2 智慧停车应用..............................................................160
8.4.3 智慧照明应用..............................................................162
8.5　工业物联网典型应用.........................................................164
8.5.1 智慧物流应用..............................................................164
8.5.2 非嵌入式电梯监控应用.................................................165
8.5.3 智能叉车应用..............................................................166
8.6　物联网应用的未来展望......................................................167
8.7　物联网典型应用认知实践...................................................169
8.7.1 实践目的....................................................................169
8.7.2 实践的参考地点及形式.................................................169
8.7.3 实践内容....................................................................169
8.7.4 实践总结....................................................................169
习题.......................................................................................169
附录A　部分习题参考答案....................................................................171
参考文献................................................................................................174

谭方勇，苏州市职业大学教师；臧燕翔，现工作于中国电信苏州分公司。

（1）本书内容涵盖了物联网的特征及体系结构、物联网底层感知技术、通信技术、嵌入式开发技术、云计算及大数据处理技术、物联网安全技术等，
zui后对当前较新的典型物联网应用进行了分析。（2）本书将较新的企业应用案例进行了教学化设计，知识适度、技能点突出、案例丰富，并辅助
以二维码等方式来拓展学生学习的知识面。