[套装书]物联网之雾：基于雾计算的智能硬件快速反应与安全控制+物联网之源：信息物理与信息感知基础（2册）[POD]

作者
曾凡太 李同滨
丛书名
物联网工程实战丛书
出版社
机械工业出版社
ISBN
9782007271540
简要
简介
内容简介书籍计算机书籍 ---------------------------物联网之雾：基于雾计算的智能硬件快速反应与安全控制--------------------------- 本书为“物联网工程实战丛书”的第6卷。书中从物联网工程的实际需求出发，阐述了雾计算的相关背景知识和基础理论知识，并对雾计算在物联网中的应用做了介绍和展望，这对填补国内这一领域的空白有积极作用。 本书共7章。第1章介绍了雾计算、边缘计算的简单概念；第2章介绍了雾计算架构的IEEE参考标准；第3章介绍了雾计算在物联网中的应用案例；第4章介绍了边缘计算的概念；第5章介绍了物联网边缘计算产品设计案例；第6章介绍了区块链与物联网结合的可能性；第7章介绍了物联网工程实战案例，涉及参数采集、云计算服务、雾计算服务、自组网编程、执行器控制等。本书中的案例由作者独立实验并提供。 本书适合作为高等院校物联网工程、通信工程、网络工程、电子信息工程、微电子和集成电路等相关专业的教材，也适合物联网领域的雾计算与边缘计算等研发人员阅读。另外，本书还适合作为智慧城市建设等政府管理部门相关人员的参考读物。 ---------------------------物联网之源：信息物理与信息感知基础--------------------------- 传感器是物联网信息之源物联网技术是继计算机、互联网及移动通信技术之后的又一次信息产业浪潮。物联网技术的应用涉及国民经济和社会生活的方方面面，使得人们的生活更加信息化和智能化。
目录



---------------------------物联网之雾：基于雾计算的智能硬件快速反应与安全控制---------------------------


丛书序
序言
第1章 概述 1
1.1 互联网 1
1.2 物联网 2
1.3 云计算 3
1.4 雾计算 4
1.5 边缘计算 6
1.6 云计算、雾计算、边缘计算的关系 7
1.7 小结 8
1.8 习题 8
第2章 雾计算 9
2.1 雾计算概述 9
2.2 雾计算的标准 10
2.2.1 IEEE雾计算标准发布 12
2.2.2 雾计算标准诞生的背景 12
2.2.3 IEEE 1934—2018雾计算标准文献的结构 14
2.3 雾计算的支撑技术 14
2.3.1 安全支撑技术 16
2.3.2 可扩展性支撑技术 17
2.3.3 开放性支撑技术 18
2.3.4 自主性支撑技术 19
2.3.5 可靠性/可用性/可维护性 20
2.3.6 灵活性支撑技术 21
2.3.7 可编程支撑技术 22
2.4 物联网系统的结构层次 22
2.5 云雾结合的开发模型 24
2.6 雾计算参考架构 26
2.6.1 以功能需求为出发点来定义（设计）雾计算参考架构 26
2.6.2 以网络部署为出发点来定义（设计）雾计算参考架构 26
2.6.3 雾计算参考架构透视 30
2.7 架构概览 31
2.7.1 性能和规模层 32
2.7.2 安全层 32
2.7.3 管理层 35
2.7.4 数据分析和控制层 37
2.7.5 IT商业和交叉应用层 38
2.8 节点透视 39
2.8.1 网络 41
2.8.2 加速器 45
2.8.3 计算 46
2.8.4 存储 46
2.8.5 管理 47
2.8.6 安全 47
2.9 系统结构概览 51
2.9.1 硬件平台基础设施 51
2.9.2 环境条件 52
2.9.3 散热 52
2.9.4 模块化 52
2.9.5 模块间互相连接 53
2.9.6 硬件虚拟化和容器化 53
2.10 软件结构概览 54
2.10.1 软件架构层透视 54
2.10.2 节点管理 54
2.10.3 应用程序支持 56
2.10.4 应用服务 58
2.10.5 遵守雾计算参考架构标准 61
2.11 小结 61
2.12 习题 61
第3章 物联网与雾计算 62
3.1 云雾之间 62
3.2 雾计算与智慧车辆 63
3.2.1 车载雾计算节点 64
3.2.2 运输雾计算网络 65
3.2.3 交通控制系统 65
3.3 雾计算与安防监控 65
3.4 雾计算与智慧城市 66
3.5 雾计算与机场安检 68
3.5.1 机场视频监控 68
3.5.2 云雾结合和边缘处理方案比较 69
3.5.3 机场的视频安全需求分析 70
3.5.4 机器视觉用于视频监控 71
3.5.5 乘客机场登机过程 73
3.6 雾计算的深入研究 80
3.7 小结 81
3.8 习题 81
第4章 边缘计算 82
4.1 边缘计算的概念 82
4.2 边缘计算的方法 85
4.3 边缘计算技术架构 87
4.3.1 边缘计算技术架构1：MEC 87
4.3.2 边缘计算技术架构2：微云 89
4.3.3 边缘计算技术架构3：雾计算 89
4.3.4 三者对比分析 90
4.4 边缘计算应用 91
4.5 边缘计算研究进展 95
4.5.1 边缘计算要解决的关键问题 95
4.5.2 边缘计算技术的研究进展 96
4.5.3 边缘计算技术发展带来的影响 99
4.5.4 边缘计算发展的机遇与对策 100
4.5.5 企业对边缘计算的导向作用 101
4.6 边缘计算的发展与挑战 103
4.6.1 编程可行性 103
4.6.2 设备命名 103
4.6.3 数据抽象 104
4.6.4 服务管理 105
4.6.5 指标最优化 106
4.7 小结 106
4.8 习题 107
第5章 物联网与边缘计算 108
5.1 边缘计算网关 108
5.1.1 边缘计算网关的概念 108
5.1.2 智能网关的特征 110
5.1.3 多网融合的网关的设计 111
5.1.4 工业物联网智能网智能网关 113
5.2 边缘计算服务器 117
5.2.1 边缘计算服务器的优势 117
5.2.2 边缘计算服务器的特点 118
5.2.3 边缘服务器产品实例 118
5.3 边缘设备的部署 119
5.3.1 边缘计算结构 119
5.3.2 边缘计算类型 121
5.3.3 边缘计算部署施工 123
5.4 小结 125
5.5 习题 125
第6章 物联网与区块链 126
6.1 区块链的概念 126
6.2 区块链的基本结构 127
6.2.1 分布式数据库 127
6.2.2 区块链机制 128
6.2.3 区块链的性质 130
6.3 区块链的商用价值 132
6.3.1 区块链之跨境支付 135
6.3.2 区块链之贸易物流 136
6.3.3 区块链之供应链金融 137
6.3.4 区块链之征信 138
6.4 区块链的军事应用 139
6.4.1 区块链技术特性契合军事需求 139
6.4.2 区块链应用于武器装备寿命跟踪 140
6.4.3 区块链用于军用物流 140
6.4.4 区块链技术对于国家安全和经济的影响 141
6.5 区块链的物联网应用 141
6.5.1 区块链是物联网关键性配套技术 141
6.5.2 物联网发展的约束条件 142
6.5.3 物联网和区块链的共同点 142
6.5.4 物联网和区块链的结合点 143
6.5.5 物联网与区块链的融合 144
6.5.6 物联网与区块链应用案例 144
6.6 算法式信任与智能合约 145
6.7 区块链面临的挑战 147
6.7.1 区块链面临的商业挑战 147
6.7.2 区块链面临的监管挑战 148
6.7.3 区块链面临的技术挑战 148
6.7.4 区块链面临的安全挑战 150
6.8 区块链技术发展建议 151
6.8.1 区块链目前是不安全的 151
6.8.2 区块链发展的定位 152
6.8.3 区块链本身不产生价值 153
6.8.4 区块链核心技术不成熟 154
6.8.5 光明前景展望 155
6.9 小结 155
6.10 习题 156
第7章 物联网工程实战 157
7.1 物联网工程应用 157
7.1.1 物联网应用系统结构 157
7.1.2 电路原理图 158
7.1.3 模拟传感器实验电路 159
7.2 模拟传感器参数采集 160
7.2.1 多路模拟电子开关 160
7.2.2 模拟信号采样编程 161
7.3 数字传感器参数采集 163
7.3.1 多参数气体传感器PTQS1005 163
7.3.2 多参数气体传感器PTQS1005数据通信编程 166
7.4 传感器数据显示 168
7.4.1 彩色LCD液晶触摸串口屏 168
7.4.2 串口液晶屏显示控制编程 169
7.5 将传感器数据传送到云端 171
7.5.1 物联网云平台功能 172
7.5.2 物联网云平台通信协议 172
7.5.3 数据上云传输编程 174
7.6 云计算决策远程控制 175
7.6.1 物联网云平台远程控制操作步骤 175
7.6.2 物联网云平台远程控制设备端编程 176
7.7 物联网自组网技术实战 178
7.7.1 物联网自组网技术 178
7.7.2 自组网通信编程1：传感器阵列自组网 181
7.7.3 自组网通信编程2：雾计算服务节点 188
7.7.4 自组网通信编程3：本地执行设备净化器 200
7.7.5 自组网通信编程4：本地执行设备开窗器 203
7.7.6 自组网通信编程5：本地执行设备制氧机 207
7.8 小结 209
7.9 习题 210
后记 211
参考文献 212



---------------------------物联网之源：信息物理与信息感知基础---------------------------


丛书序
序言
第1章 绪论 1
1.1 信息物理概述 1
1.2 物联网概述 2
1.3 从物理学到信息物理学的演进 4
1.4 从互联网到物联网的演进 5
1.4.1 物联网对工业自动化的推动作用 6
1.4.2 物联网对信息化技术的推动作用 6
1.4.3 物联网的特征 6
1.4.4 物联网类别 7
1.4.5 物联网理解偏差 7
1.5 小结 8
1.6 习题 9
参考文献 9
第2章 信息论基础 10
2.1 信息论概述 10
2.1.1 信息发展简史 10
2.1.2 信息定义 11
2.1.3 信息科学发展 12
2.1.4 信息推动社会进步 13
2.2 狭义信息论 14
2.2.1 信息系统的组成（以通信工程为例） 14
2.2.2 信源的分类 15
2.2.3 信息量 16
2.2.4 自信息量 17
2.2.5 互信息量 18
2.2.6 信息熵（平均自信息量） 19
2.2.7 信源扩展 21
2.3 信息编码的概念 24
2.4 信源编码介绍 24
2.4.1 编码器 24
2.4.2 信源等长编码定理 26
2.4.3 信源变长编码定理 27
2.4.4 哈夫曼编码 28
2.5 信道编码 29
2.5.1 信道编码理论 29
2.5.2 信道基本参数 31
2.5.3 信道编码基本概念 32
2.5.4 奇偶校验编码与奇偶监督编码 33
2.5.5 信道编码纠错方式 34
2.5.6 有噪信道编码 35
2.6 加密编码 37
2.6.1 信息加密的基本概念 37
2.6.2 DES、RSA和MD5 SSL加密方式 37
2.6.3 硬件加密 40
2.6.4 软件加密 43
2.7 小结 46
2.8 习题 46
参考文献 47
第3章 传感器信号调理 48
3.1 模拟信号获取 48
3.1.1 模拟信号特征 49
3.1.2 模拟信号采集 50
3.2 小信号放大器设计 53
3.2.1 分立元件小信号放大器设计 53
3.2.2 集成电路小信号放大器 55
3.3 运算放大器信息处理设计 56
3.3.1 运算放大器的指标 56
3.3.2 运算放大器的分析方法 58
3.3.3 运算放大器信号调理电路 58
3.3.4 低噪声放大器设计 67
3.3.5 仪表放大器设计 69
3.4 小结 70
3.5 习题 71
参考文献 71
第4章 模数转换 72
4.1 ADC转换器原理电路 72
4.1.1 逐次逼近型ADC 73
4.1.2 积分型ADC 74
4.1.3 并行比较型ADC 76
4.1.4 压频变换型ADC 76
4.1.5 ∑-Δ（Sigma-delta）调制型ADC 77
4.1.6 流水线型ADC 77
4.2 ADC转换电路设计指标 78
4.3 ADC转换器件设计选型 79
4.4 单片机ADC转换采样设计 80
4.4.1 局部高精度ADC转换 80
4.4.2 单片机ADC转换电路设计 81
4.5 DAC转换器原理电路 82
4.6 DAC转换器的主要特性指标 83
4.7 DAC转换器动态特性 85
4.8 ADC转换器的发展趋势 88
4.9 小结 89
4.10 习题 89
参考文献 89
第5章 生物信息学 90
5.1 生物信息学的概念及范畴 90
5.1.1 分子生物信息学及基因组测序 91
5.1.2 互联网和医学生物学 91
5.1.3 物联网和生物信息学 92
5.2 生物信息的分类与采集 92
5.2.1 植物信息采集 92
5.2.2 动物信息采集 96
5.2.3 人体生理信息采集 99
5.3 生物传感器 104
5.3.1 生物传感器概论 104
5.3.2 酶传感器 107
5.3.3 免疫传感器 110
5.3.4 基因传感器 114
5.3.5 物联网和生物传感器 117
5.4 生物芯片技术 117
5.4.1 生物芯片概述 118
5.4.2 基因芯片 118
5.4.3 蛋白质芯片 118
5.4.4 芯片实验室 119
5.4.5 生物芯片技术的应用 119
5.4.6 物联网与生物芯片 120
5.5 可穿戴的生理参数测试仪 120
5.5.1 心率的测量 120
5.5.2 血氧的测量 120
5.6 物联网和保健理疗仪 121
5.7 小结 121
5.8 习题 121
参考文献 122
第6章 传感器基础 123
6.1 传感器的概念与组成 123
6.2 传感器的应用 124
6.3 传感器的分类 124
6.3.1 按传感器的工作机理分类 125
6.3.2 按传感器输出信号的性质分类 126
6.3.3 按传感器的结构分类 126
6.3.4 按传感器是否使用电源分类 126
6.3.5 按传感器的用途分类 127
6.4 传感器的一般特性 127
6.4.1 传感器的静态特性 128
6.4.2 传感器的动态特性 134
6.4.3 传感器的测量误差 140
6.4.4 传感器的标定 141
6.5 传感器的其他指标 142
6.5.1 供电电压 142
6.5.2 极限负载 143
6.5.3 温度和湿度范围 143
6.5.4 工作寿命 143
6.5.5 阻抗 143
6.5.6 接口类型 144
6.5.7 防护等级 144
6.6 传感器的选择 144
6.7 小结 145
6.8 习题 145
参考文献 145
第7章 半导体的热、光、磁效应 146
7.1 半导体效应 146
7.1.1 半导体基础知识 146
7.1.2 热敏效应 147
7.1.3 光电效应 149
7.1.4 光敏电阻 152
7.1.5 霍尔效应 155
7.1.6 磁阻效应 157
7.2 PN结效应 158
7.2.1 PN结基础知识 158
7.2.2 热敏二极管 160
7.2.3 热敏三极管 161
7.2.4 光敏二极管 162
7.2.5 光敏三极管 164
7.2.6 色敏二极管 165
7.2.7 光生伏特效应 166
7.2.8 磁敏二极管 167
7.2.9 磁敏三极管 169
7.3 Z元件 170
7.3.1 Z元件概述 170
7.3.2 Z效应的微观机理 171
7.3.3 Z元件工作原理 172
7.3.4 热敏Z元件 176
7.3.5 光敏Z元件 177
7.3.6 磁敏Z元件 181
7.4 小结 184
7.5 习题 184
参考文献 184
第8章 通用传感器 186
8.1 环境检测传感器 186
8.1.1 温度传感器概述 186
8.1.2 热电阻温度传感器 188
8.1.3 热电偶温度传感器 190
8.1.4 集成温度传感器 198
8.1.5 湿敏传感器 199
8.1.6 气敏传感器 205
8.2 声光传感器 212
8.2.1 光电传感器概述 212
8.2.2 光电器件 213
8.2.3 声波传感器概述 214
8.3 运动监测传感器 226
8.3.1 力学传感器 226
8.3.2 位移传感器 227
8.3.3 速度传感器 229
8.3.4 加速度传感器 230
8.4 运动监测传感器的应用 234
8.4.1 运动传感器应用于机器人 234
8.4.2 运动传感器应用于无人机 238
8.5 小结 245
8.6 习题 246
参考文献 246
第9章 通用传感器件应用设计 247
9.1 传感器信号处理 247
9.1.1 电源处理 247
9.1.2 滤波电路 248
9.1.3 干扰抑制 251
9.2 传感器信号传输 253
9.2.1 有线模拟信号传输 254
9.2.2 无线模拟信号传输 255
9.2.3 有线数字信号传输 255
9.3 物联网常用总线 256
9.3.1 1-Wire总线协议 256
9.3.2 IIC总线协议 260
9.3.3 SPI总线协议 267
9.3.4 UART通用异步收发器 273
9.3.5 串行异步通信RS-232-C 277
9.3.6 异步串行通信RS485 278
9.3.7 串行通用总线USB 279
9.4 无线数字信号传输 279
9.4.1 GPRS技术 279
9.4.2 Wi-Fi技术 280
9.4.3 Bluetooth技术 280
9.4.4 ZigBee技术 281
9.4.5 RFID技术 282
9.5 通用传感器设计实例 283
9.5.1 重力传感器设计——电子秤 283
9.5.2 生理参数测量——电子血压计 285
9.5.3 气敏传感器设计——甲烷超标报警装置 286
9.6 小结 288
9.7 习题 288
参考文献 288
第10章 传感器前沿技术发展 289
10.1 概述 289
10.1.1 智能传感器 289
10.1.2 无线传感器（UGS） 290
10.1.3 传感器无线自组网（Ad hoc） 290
10.2 智能传感器 291
10.2.1 智能传感器的功能和结构 291
10.2.2 智能传感器接口 293
10.2.3 智能传感器实例 297
10.3 无线传感器技术 299
10.3.1 无线传感器的特点 299
10.3.2 无线传感器的应用 300
10.3.3 无线传感器应用实例——自然环境检测 302
10.4 无线传感器网络 303
10.4.1 大规模网络 303
10.4.2 自组织网络 304
10.4.3 多跳路由 304
10.4.4 动态性网络 304
10.4.5 可靠的网络传感器 304
10.4.6 以数据为中心的网络 305
10.4.7 传感器网络不同于互联网 305
10.5 MEMS传感器 305
10.6 传感器能量获取技术 306
10.7 信息感知前沿技术发展 307
10.7.1 芬兰成功研发世界首款高光谱移动传感器 307
10.7.2 世界首个搭载小型化分子光谱传感器智能手机发布 308
10.7.3 纳米传感器把原子级别药物输入细胞 308
10.7.4 新型光学生物传感器可在几秒钟内识别感染性疾病 308
10.7.5 全球首款多通道光谱传感器芯片 309
10.7.6 发展网络化传感器大势所趋 309
10.8 物联网智能传感器实验教程 309
10.8.1 实验器材 310
10.8.2 模拟传感器实验 313
10.8.3 数字传感器实验 314
10.8.4 传感器联网实验 316
10.9 物联网智能传感器产品实例 316
10.10 小结 317
10.11 习题 318
参考文献 318



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