物联网技术导论教程(高等学校人工智能理论与应用实践系列规划教材)

2019年5月30日，百度公司副总裁尹世明在年度物联网峰会上表示： “预计2022年，中国物联网行业市场规模将超过7．24万亿元，这是一个巨大的蛋糕，智能家居、智能汽车、智能交通、智能制造、智能能源、工业互联网、智能城市、智能农业，等等，一切‘智能X’皆为IoT，终都将在物联网上落地。”这个表达令人印象深刻。
当我们认真审视百度智能物联网系列产品的时候，不能不钦佩百度战略的广泛与深远。百度有先进的AI技术(尤其是百度大脑和PaddlePaddle)，有牢牢占据业界制高点的百度地图等优势资源，有小度和Apollo等垂直平台和场景，有天工智能云、边缘计算和芯片上的率先布局，这些对IoT（Internet of Things,物联网）都至关重要。
面对上述背景，作为高校教育工作者的我们，需要回答一个问题，就是： 物联网工程专业办学应当怎样跟上业界快速发展的步伐？
上述问题一直萦绕在我们心头。因势而谋，应势而动。于是，我们与北京百度网讯科技公司取得联系，提出合作创作一本《物联网技术导论教程》教科书，作为回答上述问题而迈出的实质性步伐。
幸运的是，百度科技向我们提供了可贵的技术支持，公司内部的开发培训文档向我们敞开，特别是在我们使用其天工物联网云平台的过程中，切身感受到百度物联网技术的精湛与高可用性，这大大拓展了我们的思维。归结到一点就是，我们需要把业界先进的物联网技术融合到学校专业教学中来，这是加快课程改革、提升人才培养质量的大道与坦途。
终于，在清华大学出版社的鼎力支持下，这本《物联网技术导论教程》面世了。
首先，作为面向专业导论教学的教材，本书把全面介绍物联网核心技术及应用作为根本任务，内容全面涵盖物联网系统架构、传感器原理与应用、近距离无线通信、射频识别、传感器网络、物联网定位技术、视频监控、平台与标准、物联网安全、物联网应用系统十个方面。
本书的特色在于把百度天工物联网平台的应用融合进来，不仅在阐述技术的过程中结合天工智能云平台架构与服务进行了介绍，更为重要的是，我们为读者提供了8个体验性的实验，其中5个围绕百度天工物联网平台展开，详细指导学生完成天工平台的注册、物接入服务的开通、数据型与设备型物接入的创建、物模型设计、物影子创建、时序数据库创建、数据采集与上传、物可视创建与应用等实践。我们相信这些实践为学生打开了一扇初步接触工业级物联网应用的窗口。除此以外，其他实验还包括温湿度传感器应用、GPS定位器应用、视频监控物联网应用等。
与以往物联网技术导论教科书不同，我们这次开发的新编物联网导论，是基于业界主流平台的融合型教材，它贯彻理论密切联系实际的基本原则，大力培养学生的动手能力，因此必将为学校专业教育带来新的活力。
本书的主要内容如下。
第1章物联网概述，介绍了物联网的概念模型和发展历史，重点描述了物联网的系统结构； 采用四层的观点，自底向上阐述物联网感知层、传输层、支撑层(或服务层)和应用层的概念及其关键技术。

第2章传感器及其应用，介绍了传感器的概念和发展历史，给出了传感器的分类，重点介绍了典型传感器的原理与应用，后描述了传感器的发展方向。本章提供了一个温湿度记录仪的应用实验（见附录实验指导书）。
第3章近距离无线通信技术，介绍了无线通信系统的一般概念及其发展历程，并对射频通信概念、射频通信系统的频段划分、使用情况及工作特点进行了介绍。本章重点介绍了典型近距离无线通信技术的特点及发展，并对近场通信技术进行了描述。
第4章射频识别技术，介绍了条码、磁卡、IC卡等与RFID类似自动识别技术的概念； 重点介绍了RFID技术的基本工作原理、系统构成、技术特点、技术标准和应用场景，阐述了RFID技术的发展前景。
第5章无线传感器网络(WSN)，介绍了WSN的概念与发展历史，阐述了WSN的特点和优势； 重点介绍了WSN的系统结构，从节点、软件、拓扑和协议四个方面描述了WSN的系统构成。
第6章物联网定位技术，介绍了定位技术的起源与发展历史，阐述了定位对物联网的意义和作用，描述了定位技术在军事、灾害救援、智能交通、智能物流等领域的应用。本章提供了一个基于GPS定位器的应用实验（见附录实验指导书）。
第7章视频监控物联网，介绍了视频监控系统的关键技术、应用和发展前景。本章提供了一个基于网络智能摄像机的视频监控系统搭建实验（见附录实验指导书）。
第8章物联网平台与标准，介绍了云计算、边缘计算、Web技术、嵌入式系统、大数据技术等内容，这几项技术都与物联网密切相关。本章提供了百度天工物联网云平台的物接入、时序数据库等服务的注册与开通实验（见附录实验指导书）。
第9章物联网安全技术，主要针对物联网中的安全问题和安全技术展开讨论，介绍了物联网多个层次存在的安全问题和相应技术方案，重点针对物联网感知层RFID系统和无线传感器网络中的安全问题展开了论述，对两者中存在的安全问题和现有解决方案进行了归类，并指出了相应安全技术的发展趋势。
第10章物联网应用系统，介绍物联网的应用模式和典型系统。本章提供了天工物联网平台的数据型物接入、设备型物接入、数据采集与上传、物可视4个实验(见附录实验指导书)。
本书在编写过程中力求语言通俗易懂，行文简洁明了，使其具有较高的可读性。为了帮助教师和学生使用好本教材，我们在每一章都给出了一定数量的思考与练习题，列出了撰写本书过程中用到的参考文献，此外，讲课用的PPT文件、实验资源我们也在出版社网站上发布。教师可根据具体教学目标选择实验项目。
本书由百度云智学院戴海竹副院长策划，她提出了写作要求和基本内容安排，特别就实验部分提出了系统的编写要求。中南大学计算机学院黄东军教授主持本书的编著，提出了整体写作架构、知识体系和实践环节内容安排，撰写了全书文稿。
本书在编写中参考了百度天工智能云平台的相关文档、百度公司培训教材等资源。本书的编写得到了中南大学计算机学院有关领导和老师的大力支持。在此，谨对上述人士表示诚挚的谢意。由于作者水平有限，本书的错误和疏漏在所难免，恳请广大读者提出宝贵意见和建议。
黄东军
2021年5月于长沙

本书分为两大部分，部分是物联网基础，介绍了物联网的基本概念，结合百度天工物联网平台，分析了物联网应用系统架构，结合百度案例介绍了物联网行业应用。第二部分是主体，以百度天工物联网平台为依托，以实战的形式，引导读者掌握传感器与接入、边缘设备SDK、数据存储与管理、业务分析与AI应用、物联网可视化呈现等具体技术。学习完本书，读者将能基于百度天工平台，搭建物联网应用系统。本书适合于大学本科物联网专业的“物联网导论”“物联网应用综合训练”等课程使用，也可供高等院校的相关专业作为专业训练教材。本书还可以作为物联网应用系统开发人员的参考书。本书特别适合自学，读者完全可以按照本书给出的案例和资源，自主完成物联网应用系统搭建。