本书图例丰富，从设备、传感器及传输协议等构成IoT的技术要素讲起，逐步深入讲解如何灵活运用IoT。内容包括用于实现IoT的架构、传感器的种类及能从传感器获取的信息等，并介绍了传感设备原型设计必需的Arduino等平台及这些平台的选择方法，连接传感器的电路，传感器的数据分析，乃至IoT跟智能手机/可穿戴设备的联动等。此外，本书以作者们开发的IoT系统为例，讲述了硬件设置、无线通信及网络安全等运用IoT系统时会出现的问题和必备的诀窍。

日本NTT DATA集团

河村雅人

从事物联网与机器人的研发，工作内容涉及软件架构、产品选定，甚至还包括焊接、编程等。

大塚纮史

曾参与过应用了机器人中间件和AR交互技术的机器人服务开发，现致力于物联网和机器对机器通信领域，以及与传感器相关的研发。

小林佑辅

致力于技术开发，近年来尝试着把自己在数据分析工作上的经验应用到技术开发中。

小山武士

负责安全技术开发，现在热衷于开发设计可穿戴设备安全性方面的应用技术。

宫崎智也

专注于开发那些用来解决社会问题的机器人服务，从事云机器人基础架构的研发以及服务模型和应用方案的拟定。

石黑佑树

在大学和研究生时期专攻机器人专用中间件的应用和机器人系统集成。进入NTT DATA后一直追求与未来相关的主题，如基于机器人和云的联动技术的植物工厂等。

小岛康平

致力于云机器人基础架构的研发，以及有关物联网和机器人的技术开发，力图在服务型机器人的社会应用方面做出贡献。

第1章　物联网的基础知识　　1 

1.1　物联网入门　　2 

1.1.1　物联网　　2 

1.1.2　物联网的相关动向　　2 

1.2　物联网所实现的世界　　3 

1.2.1　“泛在网络”社会　　3 

1.2.2　“物”的互联网连接　　4 

1.2.3　机器对机器通信所实现的事　　5 

1.2.4　物联网实现的世界　　6 

COLUMN　蓬勃发展的标准化活动　　8 

1.3　实现物联网的技术要素　　9 

1.3.1　设备　　9 

1.3.2　传感器　　13 

1.3.3　网络　　15 

1.3.4　物联网服务　　17 

1.3.5　数据分析　　20 

第2章　物联网的架构　　23 

2.1　物联网的整体结构　　24 

2.1.1　整体结构　　24 

2.1.2　网关　　25 

2.1.3　服务器的结构　　27 

2.2　采集数据　　28 

2.3　接收数据　　30 

2.3.1　数据接收服务器的作用　　30 

2.3.2　HTTP协议　　30 

COLUMN　REST API　　31 

2.3.3　WebSocket　　32 

2.3.4　MQTT　　33 

2.3.5　数据格式　　40 

COLUMN　图像、语音、视频数据的处理　　43 

2.4　处理数据　　44 

2.4.1　处理服务器的作用　　44 

2.4.2　批处理　　44 

2.4.3　流处理　　47 

2.5　存储数据　　49 

2.5.1　数据库的作用　　49 

2.5.2　数据库的种类和特征　　50 

2.6　控制设备　　54 

2.6.1　发送服务器的作用　　54 

2.6.2　使用HTTP发送数据　　54 

2.6.3　使用WebSocket发送数据　　55 

2.6.4　使用MQTT发送数据　　55 

COLUMN　事例：面向植物工厂的环境控制系统　　56 

第3章　物联网设备　　59 

3.1　设备——通向现实世界的接口　　60 

3.1.1　为什么要学习设备的相关知识　　60 

3.1.2　连通性带来的变化　　60 

3.2　物联网设备的结构　　63 

3.2.1　基本结构　　63 

3.2.2　微控制器主板的类型和选择方法　　68 

COLUMN　开源硬件的兴起　　80 

3.3　连接“云”与现实世界　　80 

3.3.1　与全球网络相连接　　80 

3.3.2　与网关设备的通信方式　　81 

3.3.3　有线连接　　82 

3.3.4　无线连接　　84 

3.3.5　获得电波认证　　89 

3.4　采集现实世界的信息　　89 

3.4.1　传感器是什么　　89 

3.4.2　传感器的机制　　90 

3.4.3　传感器的利用过程　　94 

3.4.4　放大传感器的信号　　95 

3.4.5　把模拟信号转换成数字信号　　96 

3.4.6　传感器的校准　　98 

3.4.7　如何选择传感器　　100 

3.5　反馈给现实世界　　103 

3.5.1　使用输出设备时的重要事项　　103 

3.5.2　驱动的作用　　104 

3.5.3　制作正确的电源　　107 

3.5.4　把数字信号转换成模拟信号　　108 

3.6　硬件原型设计　　110 

3.6.1　原型设计的重要性　　110 

3.6.2　硬件原型设计的注意事项　　111 

3.6.3　硬件原型设计的工具　　114 

COLUMN　挑战制作电路板！　　115 

3.6.4　原型制作结束之后　　116 

第4章　先进的感测技术　　119 

4.1　逐步扩张的传感器世界　　120 

4.2　先进的感测设备　　120 

4.2.1　RGB-D传感器　　122 

4.2.2　自然用户界面　　129 

4.3　先进的感测系统　　132 

4.3.1　卫星定位系统　　133 

4.3.2　准天顶卫星　　144 

4.3.3　IMES　　145 

4.3.4　使用了Wi-Fi的定位技术　　147 

4.3.5　Beacon　　150 

4.3.6　位置信息和物联网的关系　　152 

第5章　物联网服务的系统开发　　153 

5.1　物联网和系统开发　　154 

5.1.1　物联网系统开发的问题　　154 

5.1.2　物联网系统开发的特征　　155 

5.2　物联网系统开发的流程　　157 

5.2.1　验证假设阶段　　158 

5.2.2　系统开发阶段　　159 

5.2.3　维护应用阶段　　159 

COLUMN　收益共享　　160 

5.3　物联网服务的系统开发案例　　161 

5.3.1　楼层环境监控系统　　161 

5.3.2　节能监控系统　　164 

5.4　物联网服务开发的重点　　166 

5.4.1　设备　　167 

5.4.2　处理方式设计　　175 

5.4.3　网络　　183 

5.4.4　安全性　　185 

5.4.5　应用与维护　　192 

5.5　面向物联网服务的系统开发　　195 

第6章　物联网与数据分析　　197 

6.1　传感器数据与分析　　198 

6.2　可视化　　200 

6.3　高级分析　　207 

6.3.1　高级分析的基础　　207 

COLUMN　机器学习和数据挖掘　　216 

6.3.2　用分析算法来发现和预测　　216 

6.3.3　预测　　217 

6.4　分析所需要的要素　　221 

6.4.1　数据分析的基础架构　　221 

6.4.2　CEP　　224 

6.4.3　Jubatus　　225 

COLUMN　分析的难度　　227 

第7章　物联网与可穿戴设备　　229 

7.1　可穿戴设备的基础　　230 

7.1.1　物联网和可穿戴设备的关系　　230 

7.1.2　可穿戴设备市场　　233 

7.1.3　可穿戴设备的特征　　237 

7.2　可穿戴设备的种类　　239 

7.2.1　可穿戴设备的分类　　239 

7.2.2　眼镜型　　243 

7.2.3　手表型　　248 

7.2.4　饰品型　　250 

7.2.5　按照目的来选择　　253 

7.3　可穿戴设备的应用　　261 

7.3.1　可穿戴设备的方便之处　　261 

7.3.2　消费者应用情景　　262 

7.3.3　用于企业领域　　265 

COLUMN　硬件开发的近期动向　　268 

第8章　物联网与机器人　　271 

8.1　由设备到机器人　　272 

8.1.1　机器人——设备的延续　　272 

8.1.2　机器人的实用范围正在扩大　　273 

8.1.3　构建机器人系统的关键　　274 

8.2　利用机器人专用中间件　　275 

8.2.1　机器人专用中间件的作用　　275 

8.2.2　RT中间件　　276 

8.2.3　ROS　　278 

8.3　连接到云端的机器人　　280 

8.3.1　云机器人　　280 

8.3.2　UNR-PF　　281 

8.3.3　RoboEarth　　284 

8.4　物联网和机器人的未来　　287 

后记　　289 

参考文献　　291 

作者　　296