物聯網智能寄居平臺DIY：Arduino+物聯網雲平臺+手機+微信（簡體書）

《物聯網智能家居平臺DIY：Arduino+物聯網云平臺+手機+微信》適合普通高等院校物聯網及相關專業的學生閱讀，也可作為物聯網
領域從業人員和電子制作愛好者制作整套物聯網項目的快速指導手冊。

前言
第 1篇 物聯網與智能家居基礎
第 1章概述3
1.1 認識物聯網3
1.1.1感知層4
1.1.2網絡層5
1.1.3應用層 5
1.2 智能家居的概念6
1.3 智能家居的技術架構7
第2篇硬件Arduino
第 2章 Arduino基礎13
2.1 物聯網開源硬件 13
2.2 Arduino簡介 16
2.2.1 Arduino的由來 16
2.2.2 Arduino的優點 17 前言
第 1篇 物聯網與智能家居基礎
第 1章概述3
1.1 認識物聯網3
1.1.1感知層4
1.1.2網絡層5
1.1.3應用層 5
1.2 智能家居的概念6
1.3 智能家居的技術架構7
第2篇硬件Arduino
第 2章 Arduino基礎13
2.1 物聯網開源硬件 13
2.2 Arduino簡介 16
2.2.1 Arduino的由來 16
2.2.2 Arduino的優點 17
2.2.3 Arduino的應用 18
2.3 Arduino工作環境18
2.3.1 Arduino硬件詳細設計 18
2.3.2 Arduino軟件開發環境 20
2.3.3 Arduino IDE界面介紹24
第 3章 Arduino的應用方法28
3.1 Arduino讀取傳感器數據 28
3.1.1土壤濕度傳感器28
3.1.2光感器 ?32
3.2 Arduino反控制外圍設備 34
3.2.1 LED燈 34
3.2.2繼電器36
3.2.3 PMW電機38
3.2.4液晶顯示器41
3.3 Arduino連接無線通信模塊43
3.3.1 WiFi 43
3.3.2 ZigBee 46
3.3.3藍牙 50
第 3篇 物聯網云服務器 Xively
第 4章 Xively基礎55
4.1 云平臺的優勢55
4.2 物聯網云平臺現狀 57
4.3 Xively平臺簡介 67
4.3.1平臺介紹67
4.3.2開發庫 68
4.3.3優秀的擴展性 71
第 5章 Xively與 Arduino的連接與基本使用?75
5.1 開始使用 Xively平臺 75
5.1.1如何注冊用戶 75
5.1.2如何添加設備 77
5.1.3如何掛接真實世界的設備79
5.2 Xively的 API介紹82
5.2.1 API資源和屬性 83
5.2.2歷史數據85
5.2.3搜索設備86
5.3 Arduino與 Xively交換數據?88
5.3.1如何從 Xively平臺獲取數據89
5.3.2如何向 Xively平臺寫入數據91
5.3.3如何刪除 Xively平臺的數據?94
第 6章 Xively平臺的管理與發布96
6.1 開發階段 96
6.1.1原型產品開發 96
6.1.2開發者工作臺 97
6.1.3小結 99
6.2 部署階段99
6.3 管理階段 102
6.3.1管理設備102
6.3.2管理控制臺 103
6.3.3小結105
第 7章物聯網反饋功能的實現106
7.1 需求分析和現狀介紹 106
7.2 Zapier平臺簡介 108
7.2.1基本特點108
7.2.2用戶注冊110
7.2.3使用方法?113
7.3 Xively與 Zapier平臺連接 117
7.3.1 Zapier開發者平臺介紹 117
7.3.2使用 Webhook機制實現郵件提醒?118
7.3.3添加自定義應用到 Zapier中 121
第 4篇 移動平臺+社交平臺——微信
第 8章物聯網與社交網絡127
8.1 物聯網為什么要結合社交網絡 127
8.2 微信公眾平臺簡介 129
8.3 物聯網與微信平臺的結合131
8.3.1注冊微信公眾賬號131
8.3.2使用新浪應用引擎搭建服務器 134
8.3.3連接微信公眾平臺與 Xively云平臺139
參考文獻150

顯示全部信息

第1篇 物聯網與智能家居基礎 <br>第1章 概 述<br>本章主要介紹如下內容：物聯網的概念；物聯網和因特網的區別；物聯網的作用；物聯網的主要內容；智能家居的概念；智能家居的主要內容；智能家居的作用；智能家居和物聯網的關系。<br>本章重點<br>物聯網的概念和框架<br>智能家居的技術框架 <br>1.1 認識物聯網<br>物聯網正在成為繼互聯網革命后的新一代信息技術的創新革命。互聯網將各種終端(包括 PC、智能手機、平板電腦和服務器集群等)連接起來，實現互通互連、資源共享。而物聯網則將互通互連的概念從計算機擴展到生活工作中的各種物品，小到臺燈，大到汽車，通過射頻識別( radio frequency identification，RFID)標簽、傳感器、執行器和智能設備等接入網絡中，每個物品有自身唯一的標識，人們可以實時地掌握這些物品的狀態，并在必要的時候對它們進行控制；同時，在滿足一定的條件時，這些物品還會給人們推送消息甚至預警。因此，物聯網的實質是互聯網的延伸，即終端在原有用戶、計算機、智能設備、服務器集群的基礎上又加入了智能物品。從工業界的角度來說，物聯網革命是互聯網技術與機械產業結合的創新革命，所以也有人將物聯網稱為“ industrial Internet”，即工業互聯網。除了工業界，物聯網與其他各種傳統產業都有很大的交集。它是涵蓋單片機、傳感器、通信技術、云存儲技術、數據可視化和數據挖掘等一系列的學科，在物流與倉儲、健康與醫療、智能環境、社交等產業都有廣泛的應用 [1]。<br>物聯網的概念其實最早是由比爾?蓋茨在 1995年的著作《未來之路》中提出的，書中寫到，當你走進機場大門時，你的袖珍 PC與機場的計算機相連就會證實你已經買了機票。開門也不需要鑰匙或磁卡，你的袖珍 PC會向控制鎖的計算機證實你的身份[2]。但是由于當時無論硬件、軟件還是人們的認知程度都不成熟，所以沒有引起太大的反響。 1999年，麻省理工學院的 Auto-ID實驗室也提及了物聯網的概念[3]，他們將 RFID設備裝備到周圍的物品上，對其進行識別，確定位置并統一管理。物聯網概念的正式提出是在 2005年突尼斯舉行的信息社會世界峰會( World Summit on the Information Society，WSIS)上，國際電信聯盟( International Telecommunication Union，ITU)發布的《 ITU互聯網報告 2005：物聯網》，正式提出了物聯網的概念。會議提出，無所不在的物聯網通信時代即將來臨，世界上所有的物體都可以通過互聯網主動進行信息交換 [4]。2009年，奧巴馬就任美國總統，召集美國工商業領袖舉行“圓桌會議”，在會議上， IBM首席執行官 Samuel J.Palmisano 提出了“智慧地球”的概念，主張美國政府投資建設智能基礎設施。在我國， 2010年溫家寶在政府工作報告中提出，“加快物聯網的研發應用，加大對戰略性新興產業的投入和戰略支持” [5]，首次明確了將物聯網作為國家經濟發展的戰略支柱之一。<br>物聯網最常見的體系結構劃分方法是將整體架構分為三層，即感知層、網絡層和應用層 [6]，下面對這個體系結構的各個部分進行簡要介紹。 <br>1.1.1 感知層<br>感知層是物聯網的最底層，它的主要作用有兩方面：一方面通過傳感器采集環境信息；另一方面操作執行器與環境進行互動。有人將感知層稱為硬件層，這是不準確的，因為在地域較大時，大量的傳感器設備需要通過無線傳感器進行網絡連接，通過一定的協議相互傳輸數據，實現資源共享。因此，硬件層不僅包括硬件，還包括它們之間的通信設備和協議。<br>感知層主要通過傳感器實現環境信息的采集。傳感器又分為識別設備和信息獲取設備。常見的識別設備有 RFID設備和近距離無線通信( near field communication，NFC)設備，人們日常生活中使用的門禁卡和物流使用的集裝箱識別設備使用的正是這些技術；信息獲取設備包括溫濕度傳感器、煙霧傳感器、陀螺儀和磁力傳感器等，信息獲取設備的應用范圍更加廣泛，從環境監測領域到汽車工業領域都有著廣泛的應用。<br>感知層與環境主要依靠執行器實現互動。執行器是根據用戶或其他機器的指令與環境或人進行互動的設備。小到實驗室使用的 LED指示燈、電機等，大到工業使用的自動化機械設備都是執行器的典型應用。<br>感知層中硬件的通信協議一般包括藍牙、 ZigBee和 Z-Wave等，它們都是典型的短距離通信協議。具體的內容會在第 3章中詳細介紹。<br>傳感器和執行器的種類非常多，需要考慮在開發應用的時候如何統一數據格式并統一輸出的問題，這就涉及硬件中間件，所以硬件中間件也屬于感知層的范疇。關于硬件中間件的使用會在本書的第 2章和第 3章詳細講解。<br>1.1.2 網絡層<br>網絡層的主要任務是傳感器和數據的存儲和管理。這其實對網絡層提出了很高的要求，不僅要求滿足普通的數據 I/O、存儲和管理需要，還要求起到軟件中間件的作用，即對下層感知層不同類別的傳感器數據統一管理，對上層應用層提供統一調用的接口。<br>在數據的存儲管理方面，感知層的每個傳感器每時每刻都在采集數據，特別是在環境監測的應用中，一小片區域的環境監測可能會用到上千個傳感器，因此網絡服務器必須可以容納海量數據，并以合理的規則存儲以保證高效的數據索引和調用。<br>在面對感知層時，網絡層起到了軟件中間件的作用。網絡層需要提供統一的網絡接口與感知層的傳感器互相通信，這樣就可以屏蔽各傳感器由于廠商不同導致的硬件差異化，從而統一接口和數據格式標準，使設備制造商和系統集成商之間可以很容易地共同使用一個標準化的平臺，而不必面臨硬件差異的風險，這對于系統構建成本和可重復使用具有很大優勢。<br>在面對應用層時，網絡層起到了統一數據調用接口的作用。網絡層數據的管理實質上是通過為應用層提供一個標準、統一的數據接口，讓物聯網應用程序更易識別并方便地對標準化數據進行調用，對傳感器進行命令發布。這極大地簡化了各物聯網應用層開發用戶的開發難度，只需開發一套標準化的數據接入模塊就可調用感知層輸出的各種數據，而不需要考慮硬件的情況。 <br>1.1.3 應用層<br>雖然網絡層中存儲著從感知層收集到的海量數據，但是各種關鍵要素埋藏在大量的數據中，而應用層可以對數據進行分類和整理，并根據用戶的不同需求，將數據分類別、直接或間接地展現給用戶。例如，在環境監測應用中，可以從傳感器直接獲得 PM2.5值和風力風向數據，還能間接地使用這些數據結合數學模型推測未來一段時間的 PM2.5值。<br>應用層作為與用戶直接交互的接口層，是整個物聯網體系中至關重要的一層。因為用戶不關心底層是如何實現的，所有的信息都是通過應用層展示給用戶的，而用戶的各種反饋也是通過應用層告訴系統的。所以從用戶的角度來看，物聯網與各行各業的交集全部體現在這一層。例如，智能物流的用戶會通過應用層使用物流方面的物聯網功能和數據，智能家居的用戶會通過應用層使用智能家電方面的功能和數據。<br>1.2 智能家居的概念<br>物聯網作為一次產業革命，涉及各行各業，其中最貼近人們生活的是智能家居領域。智能家居領域的應用受到人們極大的關注，從而取得了飛速的發展。智能家居以住宅為平臺，使用硬件結合軟件的方式，以云平臺為數據存儲和交換媒介，綜合利用網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統。它可以為用戶提供住宅的全面監控信息，同時用戶可以通過自然的交互方式對住宅進行控制，從而提升家居的安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環保節能的居住環境。<br>上述復雜的智能家居概念其實可以歸結為兩方面：一方面是讓房屋告訴用戶它的狀態；另一方面是允許用戶用近乎自然的方式告訴房屋該怎么做。房屋的狀態包括住宅內的自然環境狀態、電器的運行狀態、監控設備反饋的信息、開關和門的狀態等，這些信息不僅方便用戶調用時查看(拉信息)，在某些條件下還要主動告知用戶(推信息)，如門被打開、室溫異常、浴室漏水和電冰箱不工作等。再進一步，在大數據和數據挖掘盛行的背景下，房屋不僅需要為用戶提供以上這些直觀的信息，還需要對原始數據進行分析和挖掘，得出一些規律信息供用戶使用。例如，房屋通過分析用戶的生活習慣來調節空調的工作時段和溫度，以達到在用戶舒適的前提下最大可能地省電。用戶告訴房屋做什么并不等同于早期的工業控制，用戶可以控制電視、電冰箱和洗衣機，也可以通過門禁系統控制單元門的磁鐵鎖，甚至可以用手機控制電器。眾所周知，這些電器都有各自的一套控制軟硬件，使用很不方便，更談不上舒適和智能了，現在的手機 APP控制電器也只不過是將紅外遙控器變成使用互聯網的手機而已。所以它們都不是真正意義上的智能控制。真正的智能控制應該是一種自然交互的、整合的和基于用戶習慣的控制方式。用戶通過說話、短信或簡單的觸摸操作即可實現與房屋的交互，即把房屋作為一個“擬人”去溝通而不是一個物件，例如，用戶只需要告訴房屋收拾一下，房屋會自動調用掃地機器人、空氣凈化器等收拾房間，而這一切對用戶是透明的。<br>目前，國內有多家公司在微信公眾平臺上推出了自己的物聯網產品。微信智能家居，通俗地說，是融合傳感器、執行器、報警裝置、云平臺和無線網絡通信技術于一體，通過微信公眾平臺進行網絡化控制居住環境的新型智能家居系統。例如，廣州某家公司推出的微信智能家居套裝，主要功能分為三類，第一類包括無線紅外感應器、無線門窗磁感應器、無線遙控器、無線警鈴和 WiFi攝像頭，用來布防陽臺、大門或窗戶，用于非法入侵的檢測；第二類是無線智能插座，用于遠程控制開關，常用于家里的燈具、熱水器、空調等需要開關的設備；第三類包括中控網關，它是整套智能家居系統的控制中心，負責前端設備管理，設備接上網線連接互聯網