前言

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，對于許多非專業人員很難用簡單的語言表述它是什么樣的技術。為了使讀者，尤其是初學者，盡快掌握其內涵及在工程中的實現方法，本書從直觀的感性知識角度入手，讓讀者認識到物聯網就是物流和電子信息流融為一體的有針對性的服務網絡。也可以簡單地說，實現這樣的信息服務網絡主要解決四個問題：人與物、人對人、物對物之間的信息交流，以及各種需求的配送與交換。現有的各種網絡技術體系更多地體現了服務和信息交流，這就是現階段的物聯網。

對于學習物聯網技術的人們來說，只有了解它的基本原理、系統組成、關鍵技術、典型案例等問題，才能較全面地掌握其系統知識。為幫助非電子信息類的畢業生、工作不久的工程師及非電子信息類的成熟工程師了解物聯網的基本理論和工程實現所涉及的基本技術。本書用了較大篇幅講解了物聯網工程實現中所涉及的基本理論、概念。中間部分介紹了傳感網、物聯網技術和面對應用的服務等技術。從對象之間的時間、空間關系出發，根據人們對物聯網的要求，將人與人、物與物、物與人之間的聯絡和服務聯系在一起。從人們在任何時間、地點的各種需求都能被及時滿足的角度出發，將各種需求與現有的技術和網絡相結合。從互聯網、物流網、遠程教學、遠程醫療、網上購物、網上交友等信息技術現實的應用等方面，讓人們感受到物聯網技術已融入到我們的生活之中。

在物聯網中，隨著新技術的不斷加入，工程實現中必須考慮將許多新的軟件和硬件更新到應用終端中，以滿足用戶對服務不斷增長的需求。如果站在服務與被服務的角度來看，物聯網所涉及的信息技術除了經典的三大關鍵技術，即信息采集——傳感器技術、信息傳輸——有線無線通信及網絡技術、信息處理——計算機與信息處理技術外，更多的是信息處理方面的內容和面向對象的服務。

從技術層面來看，這種服務的網絡，面對各種需求引發的信息，其數據量幾乎以每年一倍的速度增長。在硬件方面，全球生產的的存儲器幾乎都用到了這類商業服務之中；在軟件方面，隨著這種快速增長的需要，各種應用工具和管理軟件應運而生。計算機走向了超大存儲，大數據提出了云計算，這些都是在物聯網概念產生之前就已經孕育出來的。再如應用中的軟件問題：大數據處理和服務帶來的應用和技術問題；服務中的軟硬件結合的問題；大數據存儲、分發與路由，分布式存儲與信息處理等問題。今天人們常用的分布式處理和嵌入式技術、中間件到“云計算”為解決大數據的處理與信息匯聚提供了技術發展的支持；網絡與通信中的有線無線傳輸，使電信運營商變成物聯網的網絡層；傳感器與信息采集系統，成為傳感網和感知層。尤其在感知的概念下，傳感器和傳感網更成為人們熱議的話題。

從服務信息交換過程看，首先要獲得對象的相關信息，通過傳感器和匯聚結點組成的傳感網，將信息傳送到公共網絡上，再由公共的網絡——通信和網絡，進行遠距離傳送、分發、交換，最后將眾多的信息傳送到信息處理中心——計算機，由計算機進行計算處理，物聯網的服務商再將這些信息匯聚、存儲、分類、歸并，按用戶的需要，分發傳送給各個用戶，為他們提供所需的各種信息服務。服務是物聯網的最大特點，人們隨時就能直接體會到谷歌、百度、維基解密等網站提供的信息服務，享受到物流公司提供的將在線購買的產品送到客戶手中的服務，以及其他可通過網絡實現的各種服務。而且，很多服務網站甚至可以跟蹤我們的生活習慣，將我們每天上網觀看的信息整理匯總、分析，當我們再次輸入自己關心的詞匯時，網站就會馬上提供給我們相關的內容和鏈接。物聯網的應用就在人們身邊，并且相關技術還會不斷進步與發展。

物聯網是電子信息技術的應用，它會為人們提供所需要的數據和信息。利用檔案技術建立日志、目錄的方法，可以實現對所有信息的建檔和檢索。利用無線傳感網和移動互聯網技術實現的物聯網信息服務技術，使網絡應用從原來的信息資源由網絡擁有者提供，變為網絡信息資源可由使用者和擁有者共同提供，這就是物聯網的技術特點之一。現在，人們只要將需要的服務和內容的關鍵詞輸入到搜索引擎中，各種信息就可被檢索到。如果需要深度服務，可將它們匯聚一起，再通過后臺的服務器及軟件，篩選出人們所需要的內容。

隨著物聯網應用規模的擴大，數據存儲、處理與服務必然會遇到大數據問題。大量用戶同時使用，必然會出現因數據流量引起的沖突并發等問題。因篇幅限制，本書對此只做了簡要的介紹，相關內容可參考更專業的書籍。最常見的數據匯聚方法，就是利用爬蟲工具將想搜索的各種信息，通過引擎和對象特征在網上的數據和信息，“爬”到需要的資源數據庫中。通過分類、排序為用戶及時提供來自各方的信息，并完成數據的匯聚和提煉。

物聯網中有關數據創造、連接和更新等問題，如對物體的語音與圖像識別等，都是建立在傳感和數據處理之上，通過統計與運算的技術方法實現的。物聯網應用系統所涉及的技術，多是現有的電子技術，其產品形態就是現有的和正在開發的電子產品。現階段具有代表性的產品就是智能手機，它就是物聯網系統中的多功能終端的一種典型代表。

在物聯網工程實踐中，初學者能夠盡快掌握主要技術是關鍵。本書編者多是來自教學和工程實踐一線的專家、教授和工程師。在他們的精心提煉下，將分散復雜的相關知識歸納成7個章節來向讀者介紹。由于各校的教學重點不同，專業目標不同，教師可根據各自的教學計劃有選擇地進行講解。

對于學生和初學者來說，可從應用實踐案例等入手，從繁雜無序的獨立概念中解脫出來，認清物聯網是一種應用技術的本質。掌握信息領域中的三大關鍵技術，在工作中根據各自工作對象的實際情況正確地選擇相關的技術和產品，靈活準確地實現各自獨特的任務要求，是成為一名具有解決工程問題能力的合格工程師的關鍵。

本書第1章介紹了互聯網和傳感網的概念和技術，在2、3章分別介紹了物體定位與標識的方法和物體信息傳輸網絡與要素控制。第4至6章主要介紹了數據生成、傳送、分發、故障分析等相關技術，并介紹了無線傳感網的設計與測評。第7章介紹了物聯網應用的信息服務及管理的問題，并介紹了相關的典型應用案例。在硬件方面，由于涉及內容繁多，本書只對在物聯網應用中較獨特的部分如定位和標識傳感器、二維條碼、RFID、MEMS和微傳感器等作簡單的介紹，對已經廣泛使用的多種傳感器不再贅述，更多的內容請讀者參考傳感器類相關書籍。

本書由中國電子科技集團公司第三研究所范茂軍研究員擔任主編，南京理工大學張麗教授和哈爾濱工業大學劉曉為教授擔任副主編。參加編寫的還有南京理工大學卜雄珠教授，上海大學付敬奇教授，哈爾濱工程大學孫為民教授，南京郵電大學于梅芳教授，黑龍江大學丁群教授，哈爾濱理工大學施云波教授，總裝備部電子元器件合同管理辦公室段成麗參謀，中國酒泉衛星發射中心周曉寧高工，中國白城兵器實驗中心齊久成高工，工信部電子工業標準化研究院高鵬麟高工，航天科工集團雷壘，北京瑞普光電有限公司李明云總經理，黑龍江聯通公司張新忠高工，南京理工大學唐潔博士、新西蘭奧克蘭大學王勃然博士。特別對為本書出版辛勤工作的電子工業出版社徐靜、李潔兩位編輯，以及為本書提供相關案例和工程素材的同志，在此一并表示感謝。

范茂軍

2013年3月