1世纪人类社会已步入信息时代,人类正处在一场新的技术革命中。这次技术革命的中心就是物联网。物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造覆盖世界上万事万物的“Internet of Things" 。物联网通过各种互联网实现物品的自动识别和信息的互联与共享等。在这个网络中,物品能够彼此进行“交流”,而无需人的干预。物联网概念的问世,打破了之前的传统思维,即将物理基础设施和IT基础设施分开,一方面是机场、公路、建筑物等,另一方面是数据中心、个人计算机、宽带等;而在物联网时代,钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施,在此意义上,基础设施更像是一个新的地球。业内人士认为物联网与智能电网等是智慧地球的有机构成。
物联网不局限于目前互联网中信息系统和设备的连接与组合,还将继承和极大地拓展大型计算、桌面计算、普适计算、CPS、物联网、云等计算模式的应用范畴,彻底地整合物理世界与信息系统,为未来人类建设统一的赖以生存的智能化环境。并且物联网拥有现有世界最完整的专业物联产品系列,包括从传感器、控制器到云计算的各种应用,涉及产品服务、智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等各种领域。
本书不是单纯介绍物联网的一些技术知识,而是结合物联网最新研究现状和作者的一些研究成果,推出的一本全新的深入浅出、知识全面、通俗易懂、“有地气”的教材,使得学习和研究人员能够比较全面地了解物联网的内容与发展,从而推动国内对其研究的进一步深入,为我国的国民建设、航空航天、国防军事领域、多媒体产业和网络化发展提供强有力的理论保障。
本书从物联网技术体系结构的角度介绍物联网,将物联网分为3个层次: 感知层、网络层和应用层。本书分别从这3个层次来阐述和理解物联网。
全书共分为11章。第1章总体叙述物联网的概念、发展历程和未来发展方向,使读者对物联网有一个整体了解。第2章介绍物联网中应用最广泛的RFID射频技术及其特性、工作原理和分类,它是物联网最简单的感知自然界的感知途径。第3章介绍传感器的特征、分类,然后介绍物理网中的传感器、传感网的技术以及传感网的应用。第4章介绍物联网的一些其他感知方式: PC感知、3G手机、掌上电脑(PDA) 、摄像机和数字电视。第5章介绍物联网的核心和基础--互联网,以及它的关键技术和与物联网的联系,互联网连接的是虚拟世界,物联网连接的是物理世界。物联网是互联网的下一代。第6章介绍通信网的概述、固定通信网、移动通信网、第四代移动通信和物联网中的通信网的应用和发展。第7章介绍无线网络中的技术,包括WiFi技术、WiMax技术、蓝牙技术、红外技术和ZigBee技术等。第8章介绍数据库的技术,分别介绍数据库管理系统、数据库的运行与维护、物联网中的数据库应用和分布式实时数据库管理系统的构成等。第9章介绍物联网各个层级的安全问题和面对这些安全问题的安全策略,在此基础上介绍物联网信息安全体系架构。第10章首先介绍人工智能中的知识表示方法、不确定性和确定性推理方法,以及物联网中的人工智能的应用和物联网的智能化模型,然后介绍神经网络的结构、模型以及物联网中的神经网络和神经计算机。第11章介绍物联网在物流业、交通管理、城市市政管理、工业方面、智能电网、智能家居、医疗业、环境保护和减灾防灾等领域的应用。
本书由赵健教授统稿、执笔、定稿,肖云、王瑞参与编写部分内容。感谢西北大学副校长高岭教授、西北大学信息科学与技术学院院长张志勇教授、西北大学信息科学与技术学院耿国华教授(国家级教学名师)、房鼎益教授(陕西省教学名师)、彭进业教授、潘建寿教授等在编写过程中所提建议。在本书的编写过程中,还得到西北大学信息科学与技术学院许多老师,研究生的帮助,在此表示衷心的感谢。
书中涉及的研究内容得到中国博士后科学基金,陕西省自然科学基金,陕西省教育厅科技基金,西北大学“211”工程重点建设项目的资助。
限于水平,书中难免有错误与不妥之处,恳请读者批评指正。
作 者
2013年1月于西北大学信息苑