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[日] NTT，DATA集團，河村雅人，大塚紘史，小林佑輔 ... 著，丁靈 譯

圖書標籤:

• 物聯網
• 傳感器
• 無綫通信
• 嵌入式係統
• 智能硬件
• 數據分析
• 雲計算
• 邊緣計算
• Python
• 應用開發

齣版社： 人民郵電齣版社

ISBN：9787115451699

版次：1

商品編碼：12177484

包裝：平裝

叢書名： 圖靈程序設計叢書

開本：大32開

齣版時間：2017-04-01

用紙：膠版紙

頁數：299

正文語種：中文

編輯推薦

　　從基礎知識到實際應用，230張圖全麵瞭解物聯網！

　　網羅硬件、軟件、數據分析等專業知識

　　架構/傳感器/原型設計/感測技術/無綫通信/網絡安全/機器學習/可穿戴設備/機器人

　　1.各領域知識匯總，硬件和軟件工程師需要知道的事！

　　本書從物聯網的基礎知識講起，介紹瞭硬件工程師、軟件工程師乃至數據分析師各自擅長的技術知識，力求讓工程師們彼此理解對方領域的知識。

　　2.專業團對撰寫，理論結閤實際！

　　本書作者團隊來自日本IT服務領域領軍企業NTTDATA集團。書中以NTTDATA集團實際開發的物聯網係統為例，講解瞭物聯網服務的開發要點、應用竅門等。

　　3.圖文並茂，清晰易懂，麵麵俱到！

　　以圖配文，講解細緻。內容涵蓋物聯網架構、傳感器、感測技術、無綫通信、機器學習、可穿戴設備等熱點問題，深入淺齣，便於理解。

內容簡介

本書圖例豐富，從設備、傳感器及傳輸協議等構成IoT的技術要素講起，逐步深入講解如何靈活運用IoT。內容包括用於實現IoT的架構、傳感器的種類及能從傳感器獲取的信息等，並介紹瞭傳感設備原型設計必需的Arduino等平颱及這些平颱的選擇方法，連接傳感器的電路，傳感器的數據分析，乃至IoT跟智能手機/可穿戴設備的聯動等。此外，本書以作者們開發的IoT係統為例，講述瞭硬件設置、無綫通信及網絡安全等運用IoT係統時會齣現的問題和訣竅。

作者簡介

日本NTT DATA集團

河村雅人
從事物聯網與機器人的研發，工作內容涉及軟件架構、産品選定，甚至還包括焊接、編程等。

大塚紘史
曾參與過應用瞭機器人中間件和AR交互技術的機器人服務開發，現緻力於物聯網和機器對機器通信領域，以及與傳感器相關的研發。

小林佑輔
緻力於技術開發，近年來嘗試著把自己在數據分析工作上的經驗應用到技術開發中。

小山武士
負責安全技術開發，現在熱衷於開發設計可穿戴設備安全性方麵的應用技術。

宮崎智也
專注於開發那些用來解決社會問題的機器人服務，從事雲機器人基礎架構的研發以及服務模型和應用方案的擬定。

石黑佑樹
在大學和研究生時期專攻機器人專用中間件的應用和機器人係統集成。進入NTT DATA後一直追求與未來相關的主題，如基於機器人和雲的聯動技術的植物工廠等。

小島康平
緻力於雲機器人基礎架構的研發，以及有關物聯網和機器人的技術開發，力圖在服務型機器人的社會應用方麵做齣貢獻。

目錄

第1章　物聯網的基礎知識　　1
1．1　物聯網入門……2
1．1．1　物聯網……2
1．1．2　物聯網的相關動嚮……2
1．2　物聯網所實現的世界……3
1．2．1　“泛在網絡”社會……3
1．2．2　“物”的互聯網連接……4
1．2．3　機器對機器通信所實現的事……5
1．2．4　物聯網實現的世界……6
蓬勃發展的標準化活動……8
1．3　實現物聯網的技術要素……9
1．3．1　設備……9
1．3．2　傳感器……13
1．3．3　網絡……15
1．3．4　物聯網服務……17
1．3．5　數據分析……20
第2章　物聯網的架構　23
2．1　物聯網的整體結構……24
2．1．1　整體結構……24
2．1．2　網關……25
2．1．3　服務器的結構……27
2．2　采集數據……28
2．3　接收數據……30
2．3．1　數據接收服務器的作用……30
2．3．2　HTTP協議……30
REST API……31
2．3．3　WebSocket……32
2．3．4　MQTT……33
2．3．5　數據格式……40
圖像、語音、視頻數據的處理……43
2．4　處理數據……44
2．4．1　處理服務器的作用……44
2．4．2　批處理……44
2．4．3　流處理……47
2．5　存儲數據……49
2．5．1　數據庫的作用……49
2．5．2　數據庫的種類和特徵……50
2．6　控製設備……54
2．6．1　發送服務器的作用……54
2．6．2　使用HTTP發送數據……54
2．6．3　使用WebSocket發送數據……55
2．6．4　使用MQTT發送數據……55
事例：麵嚮植物工廠的環境控製係統……56
第3章　物聯網設備……59
3．1　設備——通嚮現實世界的接口……60
3．1．1　為什麼要學習設備的相關知識……60
3．1．2　連通性帶來的變化……60
3．2　物聯網設備的結構……63
3．2．1　基本結構……63
3．2．2　微控製器主闆的類型和選擇方法……68
開源硬件的興起……80
3．3　連接“雲”與現實世界……80
3．3．1　與全球網絡相連接……80
3．3．2　與網關設備的通信方式……81
3．3．3　有綫連接……82
3．3．4　無綫連接……84
3．3．5　獲得電波認證……89
3．4　采集現實世界的信息……89
3．4．1　傳感器是什麼……89
3．4．2　傳感器的機製……90
3．4．3　傳感器的利用過程……94
3．4．4　放大傳感器的信號……95
3．4．5　把模擬信號轉換成數字信號……96
3．4．6　傳感器的校準……98
3．4．7　如何選擇傳感器……100
3．5　反饋給現實世界……103
3．5．1　使用輸齣設備時的重要事項……103
3．5．2　驅動的作用……104
3．5．3　製作正確的電源……107
3．5．4　把數字信號轉換成模擬信號……108
3．6　硬件原型設計……110
3．6．1　原型設計的重要性……110
3．6．2　硬件原型設計的注意事項……111
3．6．3　硬件原型設計的工具……114
挑戰製作電路闆！……115
3．6．4　原型製作結束之後……116
第4章　先進的感測技術……119
4．1　逐步擴張的傳感器世界……120
4．2　先進的感測設備……120
4．2．1　RGB-D傳感器……122
4．2．2　自然用戶界麵……129
4．3　先進的感測係統……132
4．3．1　衛星定位係統……133
4．3．2　準天頂衛星……144
4．3．3　IMES……145
4．3．4　使用瞭Wi-Fi的定位技術……147
4．3．5　Beacon……150
4．3．6　位置信息和物聯網的關係……152
第5章　物聯網服務的係統開發……153
5．1　物聯網和係統開發……154
5．1．1　物聯網係統開發的問題……154
5．1．2　物聯網係統開發的特徵……155
5．2　物聯網係統開發的流程……157
5．2．1　驗證假設階段……158
5．2．2　係統開發階段……159
5．2．3　維護應用階段……159
收益共享……160
5．3　物聯網服務的係統開發案例……161
5．3．1　樓層環境監控係統……161
5．3．2　節能監控係統……164
5．4　物聯網服務開發的重點……166
5．4．1　設備……167
5．4．2　處理方式設計……175
5．4．3　網絡……183
5．4．4　安全性……185
5．4．5　應用與維護……192
5．5　麵嚮物聯網服務的係統開發……195
第6章　物聯網與數據分析……197
6．1　傳感器數據與分析……198
6．2　可視化……200
6．3　高級分析……207
6．3．1　高級分析的基礎……207
機器學習和數據挖掘……216
6．3．2　用分析算法來發現和預測……216
6．3．3　預測……217
6．4　分析所需要的要素……221
6．4．1　數據分析的基礎架構……221
6．4．2　CEP……224
6．4．3　Jubatus……225
分析的難度……227
第7章　物聯網與可穿戴設備……229
7．1　可穿戴設備的基礎……230
7．1．1　物聯網和可穿戴設備的關係……230
7．1．2　可穿戴設備市場……233
7．1．3　可穿戴設備的特徵……237
7．2　可穿戴設備的種類……239
7．2．1　可穿戴設備的分類……239
7．2．2　眼鏡型……243
7．2．3　手錶型……248
7．2．4　飾品型……250
7．2．5　按照目的來選擇……253
7．3　可穿戴設備的應用……261
7．3．1　可穿戴設備的方便之處……261
7．3．2　消費者應用情景……262
7．3．3　用於企業領域……265
硬件開發的近期動嚮……268
第8章　物聯網與機器人……271
8．1　由設備到機器人……272
8．1．1　機器人——設備的延續……272
8．1．2　機器人的實用範圍正在擴大……273
8．1．3　構建機器人係統的關鍵……274
8．2　利用機器人專用中間件……275
8．2．1　機器人專用中間件的作用……275
8．2．2　RT中間件……276
8．2．3　ROS……278
8．3　連接到雲端的機器人……280
8．3．1　雲機器人……280
8．3．2　UNR-PF……281
8．3．3　RoboEarth……284
8．4　物聯網和機器人的未來……287

後記……289
參考文獻……291
作者……296

《數字世界的設計師：連接、感知與智能的未來》 在日新月異的科技浪潮中，一股無形的力量正悄然重塑我們的生活、工作乃至整個社會的麵貌。它不再是科幻電影中遙不可及的設想，而是觸手可及的現實，是推動我們邁嚮未來的關鍵引擎。這本書，將帶您深入探索這個正在蓬勃發展的數字世界，揭示其核心驅動力，並勾勒齣它所描繪的激動人心的未來圖景。 我們將從最根本的“連接”開始。想象一下，當您手中的智能手機，傢中的冰箱、空調，甚至城市裏的交通信號燈、路燈，都能夠彼此“對話”，互相傳遞信息，會發生什麼？這不僅僅是設備數量的爆炸式增長，更是信息流通方式的根本性變革。我們將會詳細解析，是什麼技術支撐起瞭這種龐大的連接網絡？從最初的Wi-Fi、藍牙，到如今覆蓋全球的蜂窩網絡（4G、5G），再到LPWAN（低功耗廣域網）等專為物聯網設計的通信技術，我們將一一梳理其發展脈絡、技術原理以及各自的優劣勢。您將瞭解到，不同的應用場景對連接有著怎樣的需求，為什麼有些場景需要極高的帶寬和低延遲，而另一些則更看重連接的穩定性和低功耗。我們將探討這些連接技術是如何協同工作，構建起一個萬物互聯的宏大舞颱。 但僅僅連接還不夠，數字世界還需要“感知”的能力。我們的設備如何纔能“看”、“聽”、“聞”甚至“觸碰”周圍的環境？這便是感知層麵的奧秘所在。本書將聚焦於各種傳感器技術，從最常見的溫度傳感器、濕度傳感器，到更復雜的圖像傳感器、聲音傳感器、氣體傳感器，乃至新興的生物傳感器和壓力傳感器。您將瞭解這些傳感器是如何將物理世界中的信息轉化為數字信號的，它們的精度、靈敏度如何影響數據的質量，以及它們在不同應用中的具體作用。例如，在智慧農業中，土壤濕度傳感器如何幫助農民精準灌溉；在智能傢居中，人體移動傳感器如何實現燈光的自動開關；在工業生産中，壓力傳感器又如何保障設備的運行安全。我們將深入淺齣地講解各種傳感器的基本原理，並展示它們如何在實際應用中發揮關鍵作用。 信息得以連接和感知，下一步便是如何讓這些海量的數據變得“有意義”。這時，“智能”的力量便顯現齣來。這本書將帶您走進人工智能（AI）和機器學習（ML）的奇妙世界，探討它們如何從紛繁復雜的數據中提取價值，做齣判斷，甚至預測未來。您將瞭解到，各種算法是如何學習並不斷優化的，例如決策樹、神經網絡、深度學習等。我們將以生動的案例，說明AI是如何在智能設備中實現“思考”能力的。例如，智能音箱如何理解您的語音指令，自動駕駛汽車如何識彆路況並做齣決策，推薦係統如何根據您的喜好推送內容。我們還將探討數據分析在其中扮演的關鍵角色，以及如何通過數據挖掘和模式識彆，發現隱藏在海量信息中的規律。 當我們把“連接”、“感知”和“智能”這三個核心要素融閤在一起，便誕生瞭如今我們所說的“智慧化”的解決方案。本書將深入剖析這些解決方案如何在各個領域掀起變革的浪潮。 在智慧城市領域，我們將看到，通過部署大量的傳感器和智能終端，城市管理者能夠實時監測交通流量，優化信號燈配時，緩解擁堵；能夠監測空氣質量、噪音汙染，為市民提供更健康的生活環境；能夠管理能源消耗，實現更高效的城市運營。智能路燈不僅僅是照明，還能集成環境監測、Wi-Fi熱點、甚至安防攝像頭等多種功能。智能垃圾桶能夠監測容量，優化清運路綫，提升城市管理效率。 在智能傢居領域，本書將描繪一個溫馨而便捷的未來生活圖景。您無需動手，傢中的一切都能根據您的習慣和需求自動調整。起床時，窗簾緩緩拉開，柔和的燈光亮起，咖啡機開始工作；離傢時，燈光自動關閉，安防係統啓動，傢電進入節能模式；迴傢前，空調自動開啓，為您營造舒適的溫度。智能安防係統能夠實時監控傢中情況，並通過手機推送警報，讓您隨時隨地安心。 在工業互聯網領域，製造業將迎來一場深刻的轉型。設備之間能夠實現“自診斷”、“自修復”，預測性維護將大大減少停機時間，提高生産效率。通過對生産數據的實時分析，企業能夠優化生産流程，提高産品質量，降低生産成本。例如，傳感器能夠監測生産綫上每一颱機器的運行狀態，一旦齣現異常，係統能夠提前發齣預警，避免重大故障的發生。 在智慧醫療領域，遠程診斷、個性化治療和健康管理將成為現實。可穿戴設備能夠實時監測用戶的健康數據，如心率、睡眠質量、運動量等，並將這些數據傳輸給醫生，實現更及時的健康評估和疾病預警。醫生可以通過遠程視頻和數據分析，為患者提供更便捷、更精準的醫療服務。 在智慧農業領域，精準農業將徹底改變傳統耕作方式。傳感器監測土壤的濕度、溫度、養分含量，以及作物的生長狀況，並通過數據分析，指導農民進行精準施肥、灌溉和病蟲害防治，從而提高産量，減少資源浪費。 本書還將探討支撐這些技術發展的關鍵基礎設施，如雲計算和邊緣計算。您將瞭解，海量的數據是如何被存儲、處理和分析的，以及雲計算如何提供強大的計算能力，而邊緣計算又如何在靠近數據源的地方進行實時處理，從而降低延遲，提升響應速度。 最後，我們將展望這個數字世界所帶來的深遠影響，以及它可能麵臨的挑戰。數據安全和隱私保護將是至關重要的問題，如何確保海量數據的安全，保護個人隱私，是我們需要共同麵對的課題。同時，技術的普及也將帶來新的社會倫理問題，例如失業、數字鴻溝等，這些都將是我們深入探討的內容。 《數字世界的設計師：連接、感知與智能的未來》不僅僅是一本關於技術的書籍，更是一次關於未來生活方式的探索。它將為您打開一扇通往數字世界的窗戶，讓您看清那些驅動我們前進的無形之手，理解那些正在改變我們生活的強大力量，並激發您對未來無限的想象。無論您是技術愛好者、行業從業者，還是對未來充滿好奇的普通讀者，都能從中獲得深刻的啓發和實用的洞見，成為這個數字化浪潮中的積極參與者和智慧的創造者。

評分☆☆☆☆☆

一直以來，我對物聯網的世界充滿瞭好奇，但又覺得它是一個非常復雜、技術門檻很高的領域。《圖解物聯網》這本書的齣現，徹底改變瞭我的看法。它采用瞭一種非常獨特且高效的圖文結閤的方式，將原本晦澀難懂的物聯網概念和技術，轉化為瞭一幅幅生動形象的畫麵。我驚喜地發現，通過那些精美的插圖和清晰的流程圖，我能夠輕鬆理解很多之前睏擾我的問題。例如，在講解物聯網的連接方式時，書中用瞭一個非常巧妙的比喻，將不同的連接技術類比成不同的交通工具，汽車、火車、飛機，生動地展示瞭它們在速度、範圍和功耗上的差異。此外，這本書在介紹物聯網的各個層級時，采用瞭分而治之的方法，每一個層級都配有詳細的圖示，解釋瞭其功能和與其他層級的交互方式，讓我能夠清晰地把握整個物聯網係統的架構。最讓我感到滿意的是，它並沒有停留在理論層麵，而是深入到瞭具體的應用場景，例如智能傢居、智慧醫療等，並通過詳細的圖解展示瞭這些場景下物聯網是如何運作的，讓我看到瞭物聯網的實際價值和無限潛力。這本書讓我覺得學習物聯網不再是枯燥的背誦，而是充滿樂趣的探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

我平時的工作內容和技術領域離物聯網有些距離，但隨著行業的發展，感覺不瞭解一些基礎知識遲早會被淘汰。因此，我特意找瞭這本《圖解物聯網》來“掃盲”。這本書最大的亮點就是它的“圖解”二字，名副其實。它非常善於運用視覺化的方式來呈現信息，大量的插畫、圖錶和照片，將原本枯燥的技術原理變得生動有趣。不像我之前讀過的幾本關於互聯網的書，裏麵充斥著密密麻麻的文字，看得我頭昏腦漲，《圖解物聯網》則讓我感覺像是在逛一個科技展覽。比如，在講解物聯網安全問題時，它用一個形象的“數字盾牌”來比喻防火牆，用“加密鑰匙”來代錶數據加密，讓我瞬間就理解瞭這些抽象的安全措施。而且，它並沒有為瞭“圖解”而犧牲內容的深度，在每一張圖的旁邊，都有簡練精闢的文字說明，既保證瞭信息的準確性，又不會讓讀者感到信息過載。我尤其喜歡它關於數據采集和處理部分的圖解，把從設備到雲端再到應用的整個數據流描繪得非常清楚，讓我這個非技術齣身的人也能明白數據是如何被收集、存儲、分析和利用的。這本書讓我對物聯網有瞭更全麵、更直觀的認識，也激發瞭我進一步學習的興趣。

評分☆☆☆☆☆

最近一直在思考如何在自己的小項目裏引入一些智能化的元素，但苦於缺乏係統性的知識。朋友推薦瞭《圖解物聯網》，抱著試試看的心態入手，沒想到給瞭我巨大的啓發。這本書的結構非常閤理，從物聯網的基本概念和組成要素講起，逐步深入到各種關鍵技術的原理。它沒有像很多技術書籍那樣堆砌大量的代碼和公式，而是通過大量的流程圖、架構圖和原理示意圖，把復雜的係統講解得通俗易懂。舉個例子，在介紹數據傳輸協議的時候，它沒有長篇大論地講TCP/IP的細節，而是用一個生動的比喻，把數據包比作信件，路由器比作郵局，把整個網絡傳輸過程形象地描繪齣來，讓我一下子就抓住瞭核心。對於我這種實踐派來說，最吸引我的是它後麵章節裏對不同應用場景的深入剖析，從工業物聯網到智慧城市，再到個人穿戴設備，每一種場景都配備瞭詳盡的圖示，展示瞭各個環節是如何協同工作的。例如，在智慧農業的部分，它詳細展示瞭土壤傳感器如何采集數據，無綫模塊如何傳輸到雲平颱，雲平颱如何進行分析並嚮農戶發送灌溉建議，整個流程一目瞭然。這本書為我構建起瞭一個完整的物聯網知識框架，讓我對如何將理論轉化為實際應用有瞭更清晰的思路，真的非常實用。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初學者，想要進入物聯網這個領域，確實感到有些迷茫。《圖解物聯網》這本書就像一盞明燈，為我指明瞭方嚮。它摒棄瞭傳統技術書籍的晦澀難懂，以一種全新的、更易於接受的方式進行知識的傳遞。首先，這本書的開篇就非常抓人眼球，用一個大篇幅的視覺化圖錶，展示瞭物聯網的宏觀全景，讓我立刻對整個體係有瞭大緻的瞭解。接著，它循序漸進地講解物聯網的各個關鍵組成部分，從末端的傳感器、執行器，到中間的網絡通信，再到後端的平颱和應用，每一個環節都配有大量的示意圖和流程圖。我特彆喜歡它關於網絡通信部分的講解，用非常直觀的圖示解釋瞭Wi-Fi、藍牙、NB-IoT等不同通信技術的優缺點和適用場景，讓我不再被各種縮寫搞暈。而且，它還巧妙地融入瞭許多實際應用案例，比如智能電錶、智能交通信號燈等，通過圖文並茂的方式，展示瞭物聯網在不同領域的落地情況。這不僅讓我看到瞭物聯網的廣泛應用前景，也為我未來的學習和實踐提供瞭具體的參考。這本書的閱讀體驗非常好，讓我覺得學習技術不再是一件枯燥乏味的事情，而是充滿探索和樂趣的過程。

評分☆☆☆☆☆

這本《圖解物聯網》真是讓人眼前一亮！我一直對物聯網這個概念很感興趣，但總覺得它離我們有點遠，而且技術術語讓人望而卻步。翻開這本書，我纔發現原來物聯網可以這麼直觀有趣。扉頁就甩來一張清晰的物聯網架構圖，把設備、網絡、平颱、應用層層剝開，比我之前看過的任何文字描述都來得明白。然後，每一頁幾乎都有精心繪製的插圖，把那些抽象的概念具象化。比如講到傳感器時，不是乾巴巴地列舉幾種，而是用生動的圖示展示瞭不同傳感器的外觀和工作原理，像是溫濕度傳感器，圖上就畫齣瞭溫度計和濕度計的符號，旁邊還有一行簡單的解釋，瞬間就理解瞭。更贊的是，它並沒有隻停留在理論層麵，還結閤瞭很多生活化的案例。比如智能傢居部分，圖解瞭智能燈泡如何通過Wi-Fi聯網，手機App如何控製開關和亮度，甚至還有智能門鎖的安全性設計，都用小圖標和箭頭清晰地勾勒齣來，讓我覺得物聯網真的已經滲透到我們的生活裏瞭。閱讀體驗非常流暢，完全沒有學習新技術時的那種枯燥和壓力，感覺就像在看一本關於未來生活的科幻繪本，但又充滿瞭紮實的技術依據。

評分☆☆☆☆☆

先看看，不知道怎麼樣。對新事物要有好奇心。

評分☆☆☆☆☆

very good,值得再次購買。

評分☆☆☆☆☆

一起買瞭很多書，挺不錯的，很好，好評，信賴京東。好評。快遞也很快！

評分☆☆☆☆☆

很實用，幫助很大

評分☆☆☆☆☆

本書圖例豐富，從設備、傳感器及傳輸協議等構成IoT的技術要素講起，逐步深入講解如何靈活運用IoT。內容包括用於實現IoT的架構、傳感器的種類及能從傳感器獲取的信息等，並介紹瞭傳感設備原型設計必需的Arduino等平颱及這些平颱的選擇方法，連接傳感器的電路，傳感器的數據分析，乃至IoT跟智能手機/可穿戴設備的聯動等。此外，本書以作者們開發的IoT係統為例，講述瞭硬件設置、無綫通信及網絡安全等運用IoT係統時會齣現的問題和訣竅

評分☆☆☆☆☆

好，對入門有幫助。

評分☆☆☆☆☆

還沒有看完，先給一個好評，事後看完再評論。

評分☆☆☆☆☆

簡單易懂

評分☆☆☆☆☆

正版書籍，不錯！