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深入浅出IoT：完整项目通关实战

作者: [英] 吉姆·贝内特（Jim Bennett）著 , 柴火创客空间译 , [美] 珍·福克斯（Jen Fox） , [美] 珍·卢珀（Jen Looper）

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2023-07

版次: 1

ISBN: 9787302634027

定价: 109.00

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 计算机与互联网

7 张插图图片

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本书以通俗易懂的方式，全面讲述物联网基础知识。全书贯穿一个大项目，涉及种植、运输、制造、零售和居家等常用的物联网场景，涵盖 IoT 的核心概念、设备和传感器的使用、数据的收集和分析、边缘计算，以及如何通过微软 Azure 云服务实现远程控制、通过语音与设备交互等内容。每一课都包括理论知识和实践项目，帮助读者深入理解和掌握物联网的基础知识。本书提供详细的代码示例和操作指南，让读者能够轻松上手实践。书中项目同时提供基于 Arduino 和树莓派两个不同平台的硬件套件实现示例，还包括使用虚拟硬件学习的示例，以满足读者的不同需求。珍·福克斯 (Jen Fox)

工程师、创客、教育家，奥克西登塔尔学院物理学学士，加州大学洛杉矶分校机械工程硕士。她曾在各种环境中向数千名学生教授 STEM 科目，包括为孩子们举办为期一周的创客营、在加州大学洛杉矶分校教授大学物理课程。

珍·卢珀 (Jen Looper)

AWS（Amazon Web Services）的学术倡导主管，波士顿大学大都会学校计算机系教师。拥有超过 22 年的 Web应用程序开发和跨平台移动开发经验，喜欢在移动和网络环境中应用机器学习。

吉姆·贝内特 (Jim Bennett)

专注于提高开发者技能和激发其灵感的微软云倡导者。他曾在四个大洲从事手机、桌面以及科学空间的开发工作。他在全球各地的会议和活动上发表过演讲，组织过各类聚会小组和社区，并写过一本关于移动开发的书。

译者：柴火创客空间

中国首批且领先的创客空间，是Maker Faire 在中国的合作商，已在全球20多个国家设立服务，注册会员超过9000人，培育创新项目近百个，获得200多项专利，并与2000多个国际创客社区进行广泛合作，包括 Fab Lab 、开放科学硬件大会（GOSH）、Hackster 硬件社区、联合国可持续发展目标 SDG 社区等。入门篇

第 1 课　物联网简介 / 2

1.1　什么是“物联网” / 2

1.2　物联网设备 / 3

1.3　准备好你的设备 / 9

1.4　物联网的应用 / 27

1.5　探究你身边的物联网设备 / 28

第 2 课　深入了解物联网 / 30

2.1　物联网应用的组成部分 / 30

2.2　深入了解微控制器 / 32

2.3　深入了解单板计算机 / 36

第 3 课　通过传感器和执行器与物质世界交互 / 40

3.1　什么是传感器 / 40

3.2　使用一个传感器 / 41

3.3　传感器类型 / 47

3.4　什么是执行器 / 49

3.5　使用一个执行器 / 49

3.6　执行器类型 / 57

第 4 课　将你的设备连接到互联网 / 60

4.1　通信协议 / 61

4.2　消息队列遥测传输协议（MQTT） / 61

4.3　遥测 / 71

4.4　命令 / 79

农场篇

第 5 课　用物联网预测植物生长 / 86

5.1　数字农业 / 86

5.2　为什么温度对耕作很重要 / 87

5.3　测量环境温度 / 88

5.4　生长度日 (GDD) / 96

5.5　使用温度传感器数据计算 GDD / 96

第 6 课　检测土壤水分 / 104

6.1　土壤水分 / 105

6.2　传感器如何与物联网设备通信 / 106

6.3　测量土壤中的水分 / 110

6.4　传感器校准 / 117

第 7 课　自动浇灌植物 / 120

7.1　用低功率物联网设备控制高功率设备 / 120

7.2　控制一个继电器 / 122

7.3　通过 MQTT 控制你的植物 / 129

7.4　控制传感器和执行器的浇水周期时间 / 129

7.5　在你的植物控制服务器上添加对浇水周期时间的控制 / 131

第 8 课　将你的种植数据迁移到云端 / 135

8.1　什么是云 / 135

8.2　创建一个云订阅 / 136

8.3　云物联网服务 / 137

8.4　在云中创建一个物联网服务 / 138

8.5　与 IoT 中心进行通信 / 141

8.6　将你的设备连接到物联网服务 / 141

第 9 课　将你的应用逻辑迁移到云端 / 153

9.1　什么是 Serverless / 153

9.2　创建一个 Serverless 应用程序 / 155

9.3　创建一个 IoT 中心事件触发器 / 159

9.4　从 Serverless 代码中直接发送方法请求 / 162

9.5　将你的 Serverless 代码部署到云端 / 164

第 10 课　确保你的植物安全 / 168

10.1　为什么你需要保护物联网设备 / 168

10.2　密码学 / 169

10.3　保护你的物联网设备 / 171

10.4　生成和使用 X.509 证书 / 173 运输篇

运输篇

第 11 课　位置追踪 / 178

11.1　车联网 / 179

11.2　地理空间坐标 / 179

11.3　全球定位系统（GPS） / 181

11.4　读取 GPS 传感器的数据 / 181

11.5　NMEA 协议 GPS 数据 / 190

11.6　GPS 传感器数据解码 / 191

第 12 课　存储位置数据 / 195

12.1　结构化和非结构化的数据 / 195

12.2　将 GPS 数据发送到 IoT 中心 / 197

12.3　热、温、冷数据路径 / 198

12.4　使用 Serverless 代码处理 GPS 事件 / 199

12.5　Azure 存储账户 / 199

12.6　将你的 Serverless 代码与存储相连 / 200

第 13 课　可视化位置数据 / 206

13.1　什么是数据可视化 / 207

13.2　地图服务 / 208

13.3　创建 Azure 地图资源 / 208

13.4　在网页上显示地图 / 209

13.5　GeoJSON 格式 / 210

13.6　使用 GeoJSON 在地图上绘制 GPS 数据 / 211

第 14 课　地理围栏 / 215

14.1　什么是地理围栏 / 216

14.2　定义一个地理围栏 / 217

14.3　针对地理围栏的测试点 / 220

14.4　在 Serverless 代码中使用地理围栏 / 222 制造篇

制造篇

第 15 课　训练水果质量检测器 / 228

15.1　使用人工智能和机器学习对食物进行分类 / 228

15.2　通过机器学习进行图像分类 / 229

15.3　训练一个图像分类器 / 230

15.4　自定义视觉工具 / 231

15.5　测试你的图像分类器 / 234

15.6　重新训练你的图像分类器 / 234

第 16 课　用物联网设备检查水果质量 / 236

16.1　相机传感器 / 236

16.2　使用物联网设备捕捉图像 / 237

16.3　发布你的图像分类器 / 250

16.4　对来自你的物联网设备的图像进行分类 / 252

16.5　改进模型 / 259

第 17 课　在边缘设备上运行你的水果检测器 / 261

17.1　边缘计算 / 261

17.2　Azure IoT Edge / 263

17.3　注册一个物联网边缘设备 / 264

17.4　设置一个物联网边缘设备 / 265

17.5　输出你的模型 / 267

17.6　准备好你的容器进行部署 / 270

17.7　部署你的容器 / 273

17.8　使用你的物联网边缘设备 / 277

第 18 课　从传感器触发水果质量检测 / 282

18.1　构建复杂的物联网应用 / 282

18.2　设计一个水果质量控制体系 / 284

18.3　用传感器触发水果质量检测 / 285

18.4　将数据用于水果质量检测器 / 293

18.5　使用开发者设备来模拟多个物联网设备 / 294

18.6　转向生产 / 294 零售篇

零售篇

第 19 课　训练一个库存检测器 / 298

19.1　对象检测 / 298

19.2　在零售业中使用对象检测 / 300

19.3　训练一个对象检测器 / 300

19.4　测试你的对象检测器 / 302

19.5　重新训练你的对象检测器 / 303

第 20 课　从物联网设备上检查库存 / 305

20.1　库存盘点 / 305

20.2　从你的物联网设备中调用你的对象检测器 / 306

20.3　边界框 / 312

20.4　重新训练模型 / 313

20.5　计算库存 / 313 居家篇

居家篇

第 21 课　使用物联网设备识别语音 / 330

21.1　麦克风 / 331

21.2　从你的物联网设备捕获音频 / 333

21.3　语音转文本技术介绍 / 355

21.4　在物联网设备上将语音转换为文本 / 356

第 22 课　理解语言 / 372

22.1　语言理解 / 372

22.2　创建一个语言理解模型 / 373

22.3　意向和实体 / 374

22.4　使用语言理解模型 / 377

第 23 课　设置定时器并提供口头反馈 / 384

23.1　文本转语音技术介绍 / 384

23.2　设置定时器 / 385

23.3　将文本转换为语音 / 393

第 24 课　让设备支持多种语言 / 409

24.1　翻译文本 / 409

24.2　翻译服务 / 411

24.3　创建一个翻译器资源 / 411

24.4　在有翻译的应用程序中支持多语言 / 412

24.5　使用人工智能服务翻译文本 / 412

附录 A 　本书主页及习题答案 / 427
内容简介:
本书以通俗易懂的方式，全面讲述物联网基础知识。全书贯穿一个大项目，涉及种植、运输、制造、零售和居家等常用的物联网场景，涵盖 IoT 的核心概念、设备和传感器的使用、数据的收集和分析、边缘计算，以及如何通过微软 Azure 云服务实现远程控制、通过语音与设备交互等内容。每一课都包括理论知识和实践项目，帮助读者深入理解和掌握物联网的基础知识。本书提供详细的代码示例和操作指南，让读者能够轻松上手实践。书中项目同时提供基于 Arduino 和树莓派两个不同平台的硬件套件实现示例，还包括使用虚拟硬件学习的示例，以满足读者的不同需求。
作者简介:
珍·福克斯 (Jen Fox)

工程师、创客、教育家，奥克西登塔尔学院物理学学士，加州大学洛杉矶分校机械工程硕士。她曾在各种环境中向数千名学生教授 STEM 科目，包括为孩子们举办为期一周的创客营、在加州大学洛杉矶分校教授大学物理课程。

珍·卢珀 (Jen Looper)

AWS（Amazon Web Services）的学术倡导主管，波士顿大学大都会学校计算机系教师。拥有超过 22 年的 Web应用程序开发和跨平台移动开发经验，喜欢在移动和网络环境中应用机器学习。

吉姆·贝内特 (Jim Bennett)

专注于提高开发者技能和激发其灵感的微软云倡导者。他曾在四个大洲从事手机、桌面以及科学空间的开发工作。他在全球各地的会议和活动上发表过演讲，组织过各类聚会小组和社区，并写过一本关于移动开发的书。

译者：柴火创客空间

中国首批且领先的创客空间，是Maker Faire 在中国的合作商，已在全球20多个国家设立服务，注册会员超过9000人，培育创新项目近百个，获得200多项专利，并与2000多个国际创客社区进行广泛合作，包括 Fab Lab 、开放科学硬件大会（GOSH）、Hackster 硬件社区、联合国可持续发展目标 SDG 社区等。
目录:
入门篇

第 1 课　物联网简介 / 2

1.1　什么是“物联网” / 2

1.2　物联网设备 / 3

1.3　准备好你的设备 / 9

1.4　物联网的应用 / 27

1.5　探究你身边的物联网设备 / 28

第 2 课　深入了解物联网 / 30

2.1　物联网应用的组成部分 / 30

2.2　深入了解微控制器 / 32

2.3　深入了解单板计算机 / 36

第 3 课　通过传感器和执行器与物质世界交互 / 40

3.1　什么是传感器 / 40

3.2　使用一个传感器 / 41

3.3　传感器类型 / 47

3.4　什么是执行器 / 49

3.5　使用一个执行器 / 49

3.6　执行器类型 / 57

第 4 课　将你的设备连接到互联网 / 60

4.1　通信协议 / 61

4.2　消息队列遥测传输协议（MQTT） / 61

4.3　遥测 / 71

4.4　命令 / 79

农场篇

第 5 课　用物联网预测植物生长 / 86

5.1　数字农业 / 86

5.2　为什么温度对耕作很重要 / 87

5.3　测量环境温度 / 88

5.4　生长度日 (GDD) / 96

5.5　使用温度传感器数据计算 GDD / 96

第 6 课　检测土壤水分 / 104

6.1　土壤水分 / 105

6.2　传感器如何与物联网设备通信 / 106

6.3　测量土壤中的水分 / 110

6.4　传感器校准 / 117

第 7 课　自动浇灌植物 / 120

7.1　用低功率物联网设备控制高功率设备 / 120

7.2　控制一个继电器 / 122

7.3　通过 MQTT 控制你的植物 / 129

7.4　控制传感器和执行器的浇水周期时间 / 129

7.5　在你的植物控制服务器上添加对浇水周期时间的控制 / 131

第 8 课　将你的种植数据迁移到云端 / 135

8.1　什么是云 / 135

8.2　创建一个云订阅 / 136

8.3　云物联网服务 / 137

8.4　在云中创建一个物联网服务 / 138

8.5　与 IoT 中心进行通信 / 141

8.6　将你的设备连接到物联网服务 / 141

第 9 课　将你的应用逻辑迁移到云端 / 153

9.1　什么是 Serverless / 153

9.2　创建一个 Serverless 应用程序 / 155

9.3　创建一个 IoT 中心事件触发器 / 159

9.4　从 Serverless 代码中直接发送方法请求 / 162

9.5　将你的 Serverless 代码部署到云端 / 164

第 10 课　确保你的植物安全 / 168

10.1　为什么你需要保护物联网设备 / 168

10.2　密码学 / 169

10.3　保护你的物联网设备 / 171

10.4　生成和使用 X.509 证书 / 173 运输篇

运输篇

第 11 课　位置追踪 / 178

11.1　车联网 / 179

11.2　地理空间坐标 / 179

11.3　全球定位系统（GPS） / 181

11.4　读取 GPS 传感器的数据 / 181

11.5　NMEA 协议 GPS 数据 / 190

11.6　GPS 传感器数据解码 / 191

第 12 课　存储位置数据 / 195

12.1　结构化和非结构化的数据 / 195

12.2　将 GPS 数据发送到 IoT 中心 / 197

12.3　热、温、冷数据路径 / 198

12.4　使用 Serverless 代码处理 GPS 事件 / 199

12.5　Azure 存储账户 / 199

12.6　将你的 Serverless 代码与存储相连 / 200

第 13 课　可视化位置数据 / 206

13.1　什么是数据可视化 / 207

13.2　地图服务 / 208

13.3　创建 Azure 地图资源 / 208

13.4　在网页上显示地图 / 209

13.5　GeoJSON 格式 / 210

13.6　使用 GeoJSON 在地图上绘制 GPS 数据 / 211

第 14 课　地理围栏 / 215

14.1　什么是地理围栏 / 216

14.2　定义一个地理围栏 / 217

14.3　针对地理围栏的测试点 / 220

14.4　在 Serverless 代码中使用地理围栏 / 222 制造篇

制造篇

第 15 课　训练水果质量检测器 / 228

15.1　使用人工智能和机器学习对食物进行分类 / 228

15.2　通过机器学习进行图像分类 / 229

15.3　训练一个图像分类器 / 230

15.4　自定义视觉工具 / 231

15.5　测试你的图像分类器 / 234

15.6　重新训练你的图像分类器 / 234

第 16 课　用物联网设备检查水果质量 / 236

16.1　相机传感器 / 236

16.2　使用物联网设备捕捉图像 / 237

16.3　发布你的图像分类器 / 250

16.4　对来自你的物联网设备的图像进行分类 / 252

16.5　改进模型 / 259

第 17 课　在边缘设备上运行你的水果检测器 / 261

17.1　边缘计算 / 261

17.2　Azure IoT Edge / 263

17.3　注册一个物联网边缘设备 / 264

17.4　设置一个物联网边缘设备 / 265

17.5　输出你的模型 / 267

17.6　准备好你的容器进行部署 / 270

17.7　部署你的容器 / 273

17.8　使用你的物联网边缘设备 / 277

第 18 课　从传感器触发水果质量检测 / 282

18.1　构建复杂的物联网应用 / 282

18.2　设计一个水果质量控制体系 / 284

18.3　用传感器触发水果质量检测 / 285

18.4　将数据用于水果质量检测器 / 293

18.5　使用开发者设备来模拟多个物联网设备 / 294

18.6　转向生产 / 294 零售篇

零售篇

第 19 课　训练一个库存检测器 / 298

19.1　对象检测 / 298

19.2　在零售业中使用对象检测 / 300

19.3　训练一个对象检测器 / 300

19.4　测试你的对象检测器 / 302

19.5　重新训练你的对象检测器 / 303

第 20 课　从物联网设备上检查库存 / 305

20.1　库存盘点 / 305

20.2　从你的物联网设备中调用你的对象检测器 / 306

20.3　边界框 / 312

20.4　重新训练模型 / 313

20.5　计算库存 / 313 居家篇

居家篇

第 21 课　使用物联网设备识别语音 / 330

21.1　麦克风 / 331

21.2　从你的物联网设备捕获音频 / 333

21.3　语音转文本技术介绍 / 355

21.4　在物联网设备上将语音转换为文本 / 356

第 22 课　理解语言 / 372

22.1　语言理解 / 372

22.2　创建一个语言理解模型 / 373

22.3　意向和实体 / 374

22.4　使用语言理解模型 / 377

第 23 课　设置定时器并提供口头反馈 / 384

23.1　文本转语音技术介绍 / 384

23.2　设置定时器 / 385

23.3　将文本转换为语音 / 393

第 24 课　让设备支持多种语言 / 409

24.1　翻译文本 / 409

24.2　翻译服务 / 411

24.3　创建一个翻译器资源 / 411

24.4　在有翻译的应用程序中支持多语言 / 412

24.5　使用人工智能服务翻译文本 / 412

附录 A 　本书主页及习题答案 / 427

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