前言

为了配合国家战略性新兴产业发展的需要，促进创新型、应用型、复合型与技能型的新工科人才的培养，教育部批准多所学校设立物联网工程专业。在参加教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会有关物联网工程专业教学计划讨论时，作者应邀为物联网工程专业写一本导论，定名为《物联网工程导论》（以下简称为“导论”）。

导论的第1版出版于2011年，导论的第2版出版于2017年，导论的第3版出版于2024年。如果说导论的第1版的写作目标定在“求生存”基点上，第2版写作目标定在“求发展”基点上，那么第3版写作目标应调整到“创新发展”的基点上。

我国正处在新一代信息技术创新发展与新工业革命的历史交汇期。物联网与新一代信息技术，如人工智能、云计算、大数据、5G、边缘计算、区块链的交叉融合，将广泛应用到社会的各个层面。机器智能与深度学习、虚拟现实与增强现实、可穿戴计算与智能机器人技术都在物联网应用中展现出了迷人的魅力，推动了物联网（IoT）向智能物联网（AIoT）的快速发展。新技术、新应用、新业态层出不穷，围绕着核心技术、平台与标准的竞争日趋激烈。导论的内容必须与时俱进。导论的第3版将以智能物联网技术与应用为主线，由浅入深、循序渐进地剖析智能物联网概念、技术与应用发展，力求构建脉络清晰的智能物联网知识体系。导论的第3版共分为9章。

第1章介绍了物联网向智能物联网发展的过程，从“物、网、智”三个不同的角度分析智能物联网的特点；讨论智能物联网体系结构与层次结构模型的研究方法，分析智能物联网“端-边-网-云-用”（或“端-边-管-云-用”）的层次结构模型及其各层的主要功能。

第2章在介绍物品自动识别技术发展过程的基础上，从分析物联网原型系统与对象名字解析服务的角度，系统地讨论了射频标签RFID的工作原理，EPC标准，EPC信息网络系统结构、原理与实现，以及RFID技术的应用。

第3章在介绍感知与传感器、智能传感器发展的基础上，系统地讨论了无线传感器网的基本概念、结构与原理，以及无线传感器与执行器网、无线多媒体传感器网、水下与地下无线传感器网、无线纳米传感器网的研究与发展。

第4章在介绍嵌入式系统基本概念的基础上，系统地讨论了智能设备、可穿戴计算设备、智能机器人及其在智能物联网中的应用。

第5章在分析智能物联网对通信与网络技术要求的基础上，系统地讨论了计算机网络和移动通信网的基本概念、特点、性能指标、应用场景与接入技术。

第6章在分析位置信息、位置服务基本概念的基础上，系统地介绍了GPS与我国北斗卫星导航系统，以及位置服务在智能物联网中的应用。

第7章在介绍智能数据处理基本概念的基础上，系统地讨论了云计算与大数据技术，分析了智能物联网大数据的特点。

第8章在介绍网络空间安全的概念、安全体系结构的基础上，系统地讨论了智能物联网安全研究的基本内容，以及隐私保护问题。

第9章系统地解析了智能工业、智能交通、智能农业、智能电网、智能医疗、智能环保、智能安防、智能家居与智能物流9大领域的智能物联网应用案例。

导论的第3版以智能物联网为主线，知识点设计遵循“结构清晰、环环相扣”的思路，力求将多学科的知识点梳理成相对完整、有机的知识体系。书中采用大量插图与表格，文字通俗易懂，力求形成“条理清晰、图文并茂、易读易懂”的风格。

为了帮助教师备课，为导论的第3版配套了教师用书《智能物联网导论》《深入理解物联网》，计划完成导论的第3版的MOOC课程建设。这样，《物联网工程导论（第3版）》《深入理解物联网》《智能物联网导论》《物联网技术与应用》与MOOC课程将形成一个线上、线下结合的导论教学体系。

南开有一个重要的教育理念是“知中国，服务中国”。作为在南开工作了多年的教师，深知这个教育理念的重要性。因此在每一章的写作中都研究了如何结合我国政府在智能物联网各个应用领域的政策导向与发展规划。创新是一个民族进步的灵魂。大学在创新思想的产生方面应该走在前面，才能培养出大批学术与技术精英。这些年来，作者及教学科研团队一直在潜心研读，为写出一本能够贴近智能物联网技术发展的导论教材而努力，为物联网专业建设贡献绵薄之力。

书中第1、2、6、8章由吴功宜执笔完成，第3、4、5、7、9章由吴英执笔完成，全书由吴功宜统稿。作者在准备及写作过程中认真阅读了很多书籍、文献，请教过很多业内专家，也征求过兄弟院校教师对导论第2版的意见与建议，本书内容实际上凝聚了很多智者的心血，作者只能将个人理解的部分内容按照自己的思路整理出来。作者在参考文献中列出了一些主要参考书籍，但是不可避免会出现遗漏。

在完成导论的第3版时，作者感谢教育部高等学校计算机类专业教学指导委员会和物联网工程专业教学研究专家组的各位专家，在与诸位教授交流、讨论的过程中，作者学到很多知识，受到很多启发。

感谢南开大学计算机学院和网络空间安全学院的各位老师，他们在智能物联网的技术和应用研究方面给作者很多启发与帮助。

感谢华为公司等产业界的朋友们，在与他们的交流中作者得到了很多的启发与帮助。

感谢机械工业出版社多年的支持与帮助，在本书的写作过程中编辑们提出了很多宝贵意见与建议。

本书可作为物联网工程专业、计算机与信息技术相关专业的教材或参考书，也可作为大学物联网公选课的教材，还可供物联网技术研究与产品研发人员、技术管理人员阅读。

面对日新月异的智能物联网技术及应用，作者无法预料，更不可能跟上技术的飞速发展。本书的内容涉及多个学科，作者对很多学科与领域的知识仅了解一些“皮毛”。书中对某方面技术的理解和描述可能存在偏差，恳请读者不吝赐教。

吴功宜
wgy@nankai.edu.cn
吴英
wuying@nankai.edu.cn
2024年6月2日
于南开大学