第1章-物联网与传感器概述
物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络
物联网简介及基于ZigBee的无线传感器网络摘要物联网，是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是一个全新的技术领域，给IT和通信带来了广阔的新市场。
积极发展物联网技术，尽快扩展其应用领域，尽快使其投入到生产、生活中去，将具有重要意义。
ZigBee无线通信技术是一种新兴的短距离无线通信技术，具有低功耗、低速率、低时延等特性，具有强大的组网能力与超大的网络容量，可以广泛应用在消费电子品、家居与楼宇自动化、工业控制、医疗设备等领域。
由于其独有的特性，ZigBee无线技术也是无线传感器网络的首选技术，具有广阔的发展前景。
ZigBee协议标准采用开放系统接口(051)分层结构，其中物理层和媒体接入层由IEEE802.15.4工作小组制定，而网络层，安全层和应用框架层由ZigBee联盟制定。
本文首先从概念、技术架构、关键技术和应用领域介绍了物联网的相关知识，然后着重介绍了基于ZigBee的无线传感器网络，其中包括无线传感网简介、ZigBee技术概述和基于ZigBee的无线组网技术。
关键词：物联网；ZigBee；无线传感器网络物联网简介物联网概念“物联网概念”是在“互联网概念”的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。
其定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。
技术架构从技术架构上来看，物联网一般可分为三层：感知层、网络层和应用层。
感知层是物联网的皮肤和五官-用于识别物体，采集信息。
物联网技术应用与实践操作手册
物联网技术应用与实践操作手册第1章物联网技术概述 (3)1.1 物联网的发展历程 (3)1.2 物联网的基本概念与架构 (4)1.3 物联网的关键技术 (4)第2章物联网硬件设备 (4)2.1 传感器及其应用 (4)2.1.1 传感器类型 (5)2.1.2 传感器应用 (5)2.2 核心模块与微控制器 (5)2.2.1 核心模块 (5)2.2.2 微控制器选型与应用 (5)2.3 网络通信模块 (5)2.3.1 有线通信模块 (5)2.3.2 无线通信模块 (5)第3章物联网通信协议 (6)3.1 MQTT协议 (6)3.1.1 MQTT协议特点 (6)3.1.2 MQTT协议工作流程 (6)3.2 CoAP协议 (6)3.2.1 CoAP协议特点 (6)3.2.2 CoAP协议工作流程 (7)3.3 HTTP协议 (7)3.3.1 HTTP协议特点 (7)3.3.2 HTTP协议工作流程 (7)3.4 LoRa与NBIoT技术 (7)3.4.1 LoRa技术 (7)3.4.2 NBIoT技术 (7)3.4.3 应用场景 (8)第4章物联网平台搭建 (8)4.1 平台选择与架构设计 (8)4.1.1 平台选型标准 (8)4.1.2 架构设计原则 (8)4.2 设备注册与设备管理 (9)4.2.1 设备注册 (9)4.2.2 设备管理 (9)4.3 数据处理与分析 (9)4.3.1 数据处理 (9)4.3.2 数据分析 (9)第5章数据采集与预处理 (10)5.1 数据采集技术 (10)5.1.1 传感器技术 (10)5.1.2 射频识别技术（RFID） (10)5.1.3 近场通信技术（NFC） (10)5.1.4 无线传感网络技术 (10)5.2 数据预处理方法 (10)5.2.1 数据清洗 (11)5.2.2 数据归一化 (11)5.2.3 数据降维 (11)5.3 数据存储与查询 (11)5.3.1 关系型数据库 (11)5.3.2 非关系型数据库 (11)5.3.3 分布式存储 (11)5.3.4 数据查询技术 (11)第6章物联网安全 (11)6.1 物联网安全风险与挑战 (11)6.1.1 设备安全 (12)6.1.2 通信安全 (12)6.1.3 网络安全 (12)6.1.4 数据安全与隐私保护 (12)6.1.5 安全管理 (12)6.2 安全协议与加密技术 (12)6.2.1 安全协议 (12)6.2.2 加密技术 (12)6.3 安全架构设计与实践 (12)6.3.1 安全架构设计原则 (12)6.3.2 安全架构实践 (13)第7章物联网应用开发 (13)7.1 应用开发环境搭建 (13)7.1.1 硬件环境搭建 (13)7.1.2 软件环境搭建 (13)7.1.3 开发环境调试 (13)7.2 设备端应用开发 (14)7.2.1 硬件设备编程 (14)7.2.2 通信协议实现 (14)7.2.3 应用程序设计 (14)7.3 服务器端应用开发 (14)7.3.1 数据处理与分析 (14)7.3.2 业务逻辑实现 (14)7.3.3 用户界面设计 (14)第8章智能家居案例分析 (15)8.1 智能家居系统设计 (15)8.1.1 系统架构设计 (15)8.1.2 设备选型与部署 (15)8.1.3 数据处理与分析 (15)8.1.4 系统安全与隐私保护 (15)8.2 家庭环境监测与控制 (15)8.2.1 环境监测 (15)8.2.2 设备控制 (15)8.2.3 能耗管理 (16)8.3 智能家居设备互联互通 (16)8.3.1 设备互联协议 (16)8.3.2 互联互通架构 (16)8.3.3 应用案例 (16)第9章工业物联网应用案例 (16)9.1 工业物联网概述 (16)9.2 设备状态监测与故障诊断 (16)9.2.1 应用背景 (17)9.2.2 技术方案 (17)9.2.3 实践案例 (17)9.3 智能制造与生产优化 (17)9.3.1 应用背景 (17)9.3.2 技术方案 (17)9.3.3 实践案例 (17)第10章物联网项目实践 (18)10.1 项目需求分析与规划 (18)10.1.1 项目背景 (18)10.1.2 项目需求分析 (18)10.1.3 项目规划 (18)10.2 系统设计与开发 (18)10.2.1 系统架构设计 (18)10.2.2 系统模块设计 (19)10.2.3 系统开发 (19)10.3 系统测试与优化 (19)10.3.1 系统测试 (19)10.3.2 系统优化 (19)10.4 项目部署与运维 (19)10.4.1 项目部署 (19)10.4.2 项目运维 (19)第1章物联网技术概述1.1 物联网的发展历程物联网作为信息技术的一种新兴形式，其发展历程可追溯到20世纪90年代的射频识别（RFID）技术。
物联网技术与应用课程大纲
物联网技术与应用课程大纲第一章：引言1.1 课程简介1.2 学习目标1.3 先修知识要求第二章：物联网技术基础2.1 物联网概述2.1.1 物联网定义与发展历程2.1.2 物联网架构与组成要素2.2 传感与感知技术2.2.1 传感技术概述2.2.2 传感器种类与原理2.3 通信技术2.3.1 通信技术概述2.3.2 无线通信技术2.3.3 网络通信技术2.4 数据处理与存储技术2.4.2 数据存储技术2.4.3 大数据与物联网第三章：物联网应用领域3.1 智慧城市3.1.1 智慧交通3.1.2 智慧安防3.1.3 智能能源管理3.2 智慧农业3.2.1 传感器在农业中的应用 3.2.2 农业物联网平台建设 3.3 智慧医疗3.3.1 远程医疗3.3.2 健康监测与管理3.3.3 医疗设备智能化3.4 工业物联网3.4.1 智能制造3.4.3 设备监测与维护第四章：物联网安全与隐私4.1 物联网安全概述4.1.1 物联网安全威胁4.1.2 物联网安全挑战4.2 物联网安全技术4.2.1 身份认证与访问控制技术 4.2.2 数据加密与隐私保护技术 4.2.3 安全漏洞与风险评估技术第五章：物联网未来发展趋势5.1 物联网与人工智能的融合5.2 区块链技术在物联网中的应用 5.3 边缘计算与物联网第六章：实践与案例分析6.1 物联网系统搭建实验6.2 物联网应用案例分析结语课程总结与展望以上为《物联网技术与应用》课程的大纲，涵盖了物联网技术基础、应用领域、安全与隐私、未来发展趋势以及实践与案例分析等方面的内容。
通过本课程的学习，学生将对物联网的概念、原理、关键技术有更深入的了解，并能够应用于智慧城市、智慧农业、智慧医疗和工业物联网等领域。
希望本课程能够为学生提供全面系统的物联网知识，培养具备物联网应用开发与创新能力的专业人才。
1.3物联网的感知(课件)-八年级信息科技上册(清华版2024)
传感器技术
1.认识传感器常见的传感器通过敏感元件获取外界信息并转换成电信号输出，比如光线传感器中的敏感元件为光敏电阻，当光线强弱发生变化时，输出的电压信号也发生相应的变化。
土壤湿度传感器
可用于检测土壤的水分，当土壤缺水时传感器输出值将减少，反之将增大
传感器技术
传感器种类繁多，功能各异。请同学们登录创客商城，输入关键词“传感器”，浏览感兴趣的传感器，并了解使用该传感器做出来的物联网作品。
问
题
讨
论
传感器名称
传感器功能
常用于哪些物联网作品
传感器技术
2.传感器和智能终端的连接传感器与智能终端进行连接之前，需要认真查阅传感器的接口说明，了解传感器的信号类型和引脚功能，然后确定该传感器应该接在智能终端的哪个引脚。一般来说，传感器模块上面会标识其类型，“D”表示数字量传感器或者开关量传感器，“A”表示模拟量传感器。
条码和射频识别技术
谢谢观看！
物联感知技术
物联感知技术
物联网感知技术涉及很多方面，包括传感器技术、射频识别技术、定位技术、条码技术等。只要能够将外界环境或物品的状态信息转化为计算机能处理的数字信号的技术，都属于感知技术。
定位技术
条码技术
传感器技术
射频识别技术
1
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4
第二部分 传感器技术
PART 02
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传感器技术
第三部分 条码和射频识别技术
PART 03
03
条码和射频识别技术
我们经常使用手机“扫一扫”或者校园智慧卡完成购物支付。“扫一扫”付款的本质是通过摄像头获取二维码图片中的商家信息，而校园智慧卡则是利用射频识别技术实现身份识别。作为物联网感知技术的重要组成部分，条码和射频识别技术已被广泛应用于各种场合，支持着各类信息的传输与感知。
物联网的数据传输技术
蓝牙技术
应用场景
医疗设备监测 智能家居控制 物品定位跟踪
技术特点
低功耗 传输距离短 连接稳定
Mesh技术
蓝牙Mesh技术可以实现 大规模设备互联 适用于智能城市等场景 提供更广泛的应用可能 性
物联网通信技术总结
多样性
各种通信技术共同构建 物联网生态
未来展望
物联网通信技术将会 不断创新发展
优势劣势
传感器数据传输方式
有线传输方式 通过有线电缆传输数据
传感器网络传输方式
通过组网形式实现传 输
无线传输方式 使用无线信号传输数据
传感器数据传输协议
Zigbee协议
低功耗无线个人局域网 协议
NB-IoT协议
窄带物联网通信技术 标准
LoRa协议
长距离、低功耗的无线 通讯协议
Sigfox协议
窄带长距离低功耗无线 通信技术
感谢观看
比如MQTT、HTTP等协 议
云平台服务功能
包括设备管理、数据分 析等功能
数据存储与分析
数据存储技术
包括关系型数据库、 NoSQL数据库等
数据分析与挖掘
使用机器学习、数据挖 掘算法等
数据可视化技术
例如使用图表、报表等 形式展示数据
云安全与隐私保 护
云安全策略是确保云平台安全的关键，包括访 问控制、加密技术等。隐私保护技术则是保护 用户信息的重要手段，采用数据脱敏、身份验 证等技术。数据备份与灾难恢复则是保障数据 安全不可或缺的措施。
数据传输是指将数据从一个地方传输到另一个 地方的过程。物联网数据传输具有实时性强、 设备异构性、可靠性高等特点。数据传输技术 在物联网中具有至关重要的作用。
传统数据传输技术
第一章物联网习题及答案
第一章习题及答案1、中国对物联网是怎样定义的？答：我国信息技术标准化技术委员会所属传感器网络标准工作组的2009年9月的工作文件，对传感器网络的定义是：传感器网络(Sensor Network)以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务，以网络为信息传递载体，实现物与物、物与人、人与物之间信息交互，提供信息服务的智能网络信息系统。
我国工信部和江苏省联合向国务院上报的《关于支持无锡建设国家传感网创新示范区(国家传感信息中心)情况的报告》中传感网的定义是：传感网(Sensing Network)，是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。
其突出特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提升对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。
2、说明物联网、传感网与泛在网之间的关系。
答：传感网是物联网的组成部分，物联网是互联网的延伸，泛在网是物联网发展的愿景。
传感器网络、物联网和泛在网之间的关系如图所示。
3、说明物联网的体系架构及各层次的功能。
答：物联网通常被公认为有3个层次，从下到上依次是感知层、网络层和应用层。
物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集；网络层主要完成信息传递和处理；应用层主要完成数据的管理和数据的处理，并将这些数据与各行业应用的结合。
4、说明物联网的技术体系架构及各层次的关键技术。
答：物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。
感知层是物联网发展和应用的基础，包括传感器等数据采集设备，是数据接入到网关前的传感器网络RFID技术、传感控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。
物联网的网络层一般建立在现有的移动通讯网或互联网的基础之上。
实现更加广泛的互联功能。
关键技术：包含了现有的通信技术，如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网（PSTN）技术、Wi-Fi通信技术等，也包含了终端技术，如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。
物联网工程技术第一章25
• 4．网络技术
•
集合了有线和无线方式的网络技术，实现物体无缝和透明接入。新的网络技
术应ห้องสมุดไป่ตู้能支持现有网络结构；组网系统间可扩展、跨平台兼容；支持芯片级的组网；
减小开销并为物体提供有效连接的解决方案；芯片通信结构中参数可动态配置；通
信根底设施随网络负荷而变化；通过功率感知来进行自适应；可能以IP为根底组成
络(wǎngluò)； • 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。 • 根据物联网与互联网的关系分类，不同的专家学者对物联网给出了各自的
定义，归纳起来有如下四种类型。 • 物联网是传感网而不接入互联网 • 物联网是互联网的一局部 • 物联网是互联网的补充网络 • 物联网是未来的互联网
识别，采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、 音频、视频数据。
•
感知层主要负责对其工作范围内的环境变化进行监视，采集数据的
方式主要分为两种：
• 主动式采集：主要用于人们所设定的日常工作中
• 被动式采集：主要用于获取一些特定的数据来满足特殊的需要
• 2．网络层：实现更加广泛的互连功能(gōngnéng)，能够把感知到的信息 无障碍、高可靠性、高平安性地进行传送。网络层包括各种通信网络与 互联网形成的融合网络，是相对成熟的局部。网络层是物联网成为普遍 效劳的根底设施，有待突破的方向是向下与感知层的结合，向上与应用 层的结合。
“可靠(kěkào)传送〞是指通过各种通信网络与互联网的融合，将物体接入信息 网络，随时随地进行可靠(kěkào)的信息交互和共享。
“智能处理〞是指利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术，对海量的跨地域、跨行 业、跨部门的数据和信息进行分析处理，提升对物理世界、经济社会各种活动和变化的 洞察力，实现智能化的决策和控制。
物联网技术导论 总复习
UMTS/ WCDMA
CDMA2000EVDO
TD-SCDMA WiMAX
语音业务
语音业务 低速数据业务
数据业务
宽带业务
重要概念：
1. MIMO 2. OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 3. LTE（Long Term Evolution） 下行有100M， IP V6,
第5章 互联网技术
TCP/IP的5层模型
OSI七层模型
第6章 数据融合和数据库
1，数据融合： 是指利用计算机对按时序获得的若干观测信 息，在一定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决 策和评估任务而进行的信息处理技术。
2，数据融合的分类：
低层（数据级或像素级）直接在采集到的原始数据层上进行的融合
3. 智能医疗是将物联网应用于医疗领域，借助数字化、可 视化、自动感知、智能处理技术，实现感知技术、计算 机技术、通信技术、智能技术与医疗技术的融合，将有 限的医疗资源提供给更多的人共享
综合应用2
4. 智能物流是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人 的智能，具有思维，感知，学习，推理判断和自行解决 物流中某些问题的能力 5. 智能建筑是集现代科学技术之大成的产物。其技术基础 主要由现代建筑技术、现代电脑技术现代通讯技术和现 代控制技术所组成
第4章 定位和位置服务
位置信息的三要素：空间 时间 身份信息 四种定位系统： 1. 卫星定位：GPS的系统组成，定位原理，典型应用和优 缺点。 2. 蜂窝基站定位： 3. 无线室内环境定位技术： 基于距离（差）的定位距离测量的两种方法 ToA, TDoA的原 理和优缺点 基于测量信号接收到达角度AOA的原理 2 基于信号特征的定位 RSSI： Pr d t PGt Gr 4 d 4. 新兴定位系统：A-GPS，网络定位