本书为“物联网工程实战丛书”的第6卷。书中从物联网工程的实际需求出发，阐述了雾计算的相关背景知识和基础理论知识，并对雾计算在物联网中的应用做了介绍和展望，这对填补国内这一领域的空白有积极作用。
本书共7章。第1章介绍了雾计算、边缘计算的简单概念；第2章介绍了雾计算架构的IEEE参考标准；第3章介绍了雾计算在物联网中的应用案例；第4章介绍了边缘计算的概念；第5章介绍了物联网边缘计算产品设计案例；第6章介绍了区块链与物联网结合的可能性；第7章介绍了物联网工程实战案例，涉及参数采集、云计算服务、雾计算服务、自组网编程、执行器控制等。本书中的案例由作者独立实验并提供。
本书适合作为高等院校物联网工程、通信工程、网络工程、电子信息工程、微电子和集成电路等相关专业的教材，也适合物联网领域的雾计算与边缘计算等研发人员阅读。另外，本书还适合作为智慧城市建设等政府管理部门相关人员的参考读物。
广告语：
国内物联网工程学科的奠基性作品，物联网工程一线研发工程师的经验总结，系统阐述雾计算、边缘计算及区块链技术在物联网中的应用，详解多个实战案例
编辑推荐：
“物联网工程实战丛书”是由山东大学信息科学与工程学院高级工程师曾凡太策划，并组织国内物联网领域的一线研发工程师和高校教研人员编写的系列作品。丛书系统地介绍了物联网的各种开发工具、设计语言、研发平台和工程案例等内容，勾勒出了物联网工程的学科结构及其专业必修课的范畴，充分体现了工程专业“理论扎实，操作见长”的学科特色，可为相关院校的物联网工程课程设置提供参考，并对工业、农业、商贸、物流、交通和医疗等行业的物联网工程应用指明方向。
丛书全面、系统地阐述了物联网理论基础、电路设计、专用芯片设计、物联网协议、物联网操作系统、云服务平台构建、智能硬件设计、物联网工程实践和智慧城市建设等内容，勾勒出了物联网工程的学科结构及其专业必修课的范畴，可以为相关院校的物联网工程课程设置提供参考。
丛书从硬件电路、芯片设计、软件开发、协议转换，到智能硬件研发（小项目）和智慧城市建设（大工程）等内容，都用了大量篇幅进行阐述。丛书系统地介绍了各种开发工具、设计语言、研发平台和工程案列等内容。充分体现了工程专业“理论扎实，操作见长”的学科特色，并对工业、农业、商贸、物流、交通和医疗等行业的物联网工程应用指明了方向。
丛书推出以下6卷：
《物联网之源：信息物理与信息感知基础》
《物联网之芯：传感器件与通信芯片设计》
《物联网之魂：物联网协议与物联网操作系统》
《物联网之云：云平台搭建与大数据处理》
《物联网之智：智能硬件开发与智慧城市建设》
《物联网之雾：基于雾计算的智能硬件快速反应与安全控制》
云计算
业内点评
“物联网工程实战丛书”给出了物联网工程的学科架构和理论体系。这对于开设物联网专业的高校来说，无论是进行学科建设，还是做课程设置，都具有很高的参考价值。丛书适合作为各院校物联网专业相关课程的教材，也适合作为物联网研发工程师的项目研发读物。
——山东力明科技职业学院信息工程与管理学院院长 陶翠霞
“物联网工程实战丛书”系统地阐述了物联网的理论基础、工程实践和行业应用。丛书是多位一线物联网研发人员和教学人员的经验总结，是一套优秀的物联网专业教材，也是物联网研发工程师产品研发和项目规划的实践指南。丛书对于普及物联网知识和推动物联网技术进步有很大价值，对于青年学生和工程技术人员的物联网技术学习大有助益。
——山东大学教授 赵世民
云雾翻腾展身姿，群雄争锋露峥嵘
各位读者，“物联网工程实战丛书”的第6卷《物联网之雾：基于雾计算的智能硬件快速反应与安全控制》也终于完稿了。
雾计算作为物联网一项短距离通信的技术，在未来的物联网大发展中将会有广泛的应用。目前雾计算已经在智能硬件快速反应和安全控制领域有了一些应用。本书主要介绍雾计算的相关背景知识和基础理论知识，并对雾计算在物联网中的应用——智能硬件快速反应和安全控制做了较为系统的介绍和展望，这对填补国内这一领域的空白有积极作用。
我在编写本书时，自然想起了《物联网之云》这本书中的主题，也想起了该书序言中的一段小文，将其补充更新，是为本书序。
远在天边的云，美不胜收！
那是IT巨头的盛装表演，是王者的饕餮盛宴。
私有云巅峰已过，混合云正在崛起，公有云大战正酣。
公有云服务提供商实力与谋略火花四溅。
开源云软件之间“争风吃醋”与拥抱并存。
没有想象中的大众狂欢，只有整个IT业的呜咽。
除了公有云三巨头，其他的云计算公司和IT企业却并没想象中的光鲜。
中小企业、IT创客、传统IT企业，都只是云的用户。
它们没有能力和IT巨头竞争，但还得生存，天天为行业做贡献。
那就用一本《物联网之云》来安慰一下IT创客们受伤的心灵，拯救那些还挣扎于“水深火热”中的传统IT企业吧！
何谓云？哪是雾？物联网上为何雾起云涌？
期待《物联网之雾》把答案呈现。
哦，物联网，那丛书，那理论，那实战……
近在咫尺的雾，恍如仙境！
那是群雄征战厮杀的战场飘起的缕缕硝烟。
云雾翻腾展身姿，群雄争锋露峥嵘！
物联网上，雾起云涌。
各种协议、各种标准、各种学说，层出不穷！
各种联盟、各种组织、各种山头，群峰林立！
平衡各方利益，规范通用，架起了沟通的桥梁。
寻求隐私保护，加密验证，树立了安全的屏障。
网络应有边缘，边缘计算在边缘，部署在终端。
网络本无中心，加密共识区块链，应用待完善。
大咖引导潮流，几分是真？几分是假？几分是梦幻？
人类信息传输，互联网诞生，风起云涌，一夜普及！
实物数据感知，物联网问世，云雾遮月，十年不破！
哦，物联网，那云，那雾，那网络……
置身迷雾中，彷徨又坦然。
云遮雾障崎岖路，迂回盘旋不胜寒。
魑魅魍魉舞翩翩，网络净化史无前！
网上警察、云上督察，鏖战正酣！
刀客、剑客、黑客、IT高手，物联网上同台竞技。
霸主用产业生态奠基业，勇士习信息物理固元气。
太上老君送来一粒仙丹、一条金链。
仙丹圆圆，致幻了网上警惕的眼睛。
金链闪闪，改变了信任传输的理念。
就连物联网这个靠设备产生数据的“诚实人”，也试图服用仙丹，套上金链，从脚踏实地，走向飘飘欲仙！
真实的物理世界，幻化出无限的海市蜃楼，还有那仙山。
哦，物联网，那链，那物，那边缘……
走入云雾中，诗意又朦胧。
物联网描述的童话世界，神秘而辉煌。
互联网勾勒的智慧城市，美好且安祥。
远征人：望梅不止渴，画饼难充饥，疑是南柯梦一场。
治学者：理万千线索，阅海量华章，千日吸取百家长。
传感是源，采集感知的数据在存储时变成信息。
硬件有芯，检索存储的信息在分析时变成知识。
软件是魂，深度学习的知识在操作时化为智慧。
中心飘云，售资源、网络、软件、服务给千万家。
设备有智，集传感、计算、通信、控制于一身。
边缘生雾，分层次、框架、协议、接口予众厂商。
同一起点，工程师的物联网里，腾云驾雾，山重水复疑无路，柳暗花明又一村！
同一目标，运营商的雾计算中，殚精竭虑，蓬山此去多歧路，慧眼识途避险阻。
哦，物联网，那OS，那AI，那IC……
仅以此文致敬那些辛勤工作在云雾之中的工程师们！
曾凡太
于山东大学
丛书序
序言
第1章 概述 1
1.1 互联网 1
1.2 物联网 2
1.3 云计算 3
1.4 雾计算 4
1.5 边缘计算 6
1.6 云计算、雾计算、边缘计算的关系 7
1.7 小结 8
1.8 习题 8
第2章 雾计算 9
2.1 雾计算概述 9
2.2 雾计算的标准 10
2.2.1 IEEE雾计算标准发布 12
2.2.2 雾计算标准诞生的背景 12
2.2.3 IEEE 1934—2018雾计算标准文献的目录结构 14
2.3 雾计算的支撑技术 14
2.3.1 安全支撑技术 16
2.3.2 可扩展性支撑技术 17
2.3.3 开放性支撑技术 18
2.3.4 自主性支撑技术 19
2.3.5 可靠性/可用性/可维护性 20
2.3.6 灵活性支撑技术 21
2.3.7 可编程支撑技术 22
2.4 物联网系统的结构层次 22
2.5 云雾结合的开发模型 24
2.6 雾计算参考架构 26
2.6.1 以功能需求为出发点来定义（设计）雾计算参考架构 26
2.6.2 以网络部署为出发点来定义（设计）雾计算参考架构 26
2.6.3 雾计算参考架构透视 30
2.7 架构概览 31
2.7.1 性能和规模层 32
2.7.2 安全层 32
2.7.3 管理层 35
2.7.4 数据分析和控制层 37
2.7.5 IT商业和交叉应用层 38
2.8 节点透视 39
2.8.1 网络 41
2.8.2 加速器 45
2.8.3 计算 46
2.8.4 存储 46
2.8.5 管理 47
2.8.6 安全 47
2.9 系统结构概览 51
2.9.1 硬件平台基础设施 51
2.9.2 环境条件 52
2.9.3 散热 52
2.9.4 模块化 52
2.9.5 模块间互相连接 53
2.9.6 硬件虚拟化和容器化 53
2.10 软件结构概览 54
2.10.1 软件架构层透视 54
2.10.2 节点管理 54
2.10.3 应用程序支持 56
2.10.4 应用服务 58
2.10.5 遵守雾计算参考架构标准 61
2.11 小结 61
2.12 习题 61
第3章 物联网与雾计算 62
3.1 云雾之间 62
3.2 雾计算与智慧车辆 63
3.2.1 车载雾计算节点 64
3.2.2 运输雾计算网络 65
3.2.3 交通控制系统 65
3.3 雾计算与安防监控 65
3.4 雾计算与智慧城市 66
3.5 雾计算与机场安检 68
3.5.1 机场视频监控 68
3.5.2 云雾结合和边缘处理方案比较 69
3.5.3 机场的视频安全需求分析 70
3.5.4 机器视觉用于视频监控 71
3.5.5 乘客机场登机过程 73
3.6 雾计算的深入研究 80
3.7 小结 81
3.8 习题 81
第4章 边缘计算 82
4.1 边缘计算的概念 82
4.2 边缘计算的方法 85
4.3 边缘计算技术架构 87
4.3.1 边缘计算技术架构1：MEC 87
4.3.2 边缘计算技术架构2：微云 89
4.3.3 边缘计算技术架构3：雾计算 89
4.3.4 三者对比分析 90
4.4 边缘计算应用 91
4.5 边缘计算研究进展 95
4.5.1 边缘计算要解决的关键问题 95
4.5.2 边缘计算技术的研究进展 96
4.5.3 边缘计算技术发展带来的影响 99
4.5.4 边缘计算发展的机遇与对策 100
4.5.5 企业对边缘计算的导向作用 101
4.6 边缘计算的发展与挑战 103
4.6.1 编程可行性 103
4.6.2 设备命名 103
4.6.3 数据抽象 104
4.6.4 服务管理 105
4.6.5 指标最优化 106
4.7 小结 106
4.8 习题 107
第5章 物联网与边缘计算 108
5.1 边缘计算网关 108
5.1.1 边缘计算网关的概念 108
5.1.2 智能网关的特征 110
5.1.3 多网融合的网关的设计 111
5.1.4 工业物联网智能网智能网关 113
5.2 边缘计算服务器 117
5.2.1 边缘计算服务器的优势 117
5.2.2 边缘计算服务器的特点 118
5.2.3 边缘服务器产品实例 118
5.3 边缘设备的部署 119
5.3.1 边缘计算结构 119
5.3.2 边缘计算类型 121
5.3.3 边缘计算部署施工 123
5.4 小结 125
5.5 习题 125
第6章 物联网与区块链 126
6.1 区块链的概念 126
6.2 区块链的基本结构 127
6.2.1 分布式数据库 127
6.2.2 区块链机制 128
6.2.3 区块链的性质 130
6.3 区块链的商用价值 132
6.3.1 区块链之跨境支付 135
6.3.2 区块链之贸易物流 136
6.3.3 区块链之供应链金融 137
6.3.4 区块链之征信 138
6.4 区块链的军事应用 139
6.4.1 区块链技术特性契合军事需求 139
6.4.2 区块链应用于武器装备寿命跟踪 140
6.4.3 区块链用于军用物流 140
6.4.4 区块链技术对于国家安全和经济的影响 141
6.5 区块链的物联网应用 141
6.5.1 区块链是物联网关键性配套技术 141
6.5.2 物联网发展的约束条件 142
6.5.3 物联网和区块链的共同点 142
6.5.4 物联网和区块链的结合点 143
6.5.5 物联网与区块链的融合 144
6.5.6 物联网与区块链应用案例 144
6.6 算法式信任与智能合约 145
6.7 区块链面临的挑战 147
6.7.1 区块链面临的商业挑战 147
6.7.2 区块链面临的监管挑战 148
6.7.3 区块链面临的技术挑战 148
6.7.4 区块链面临的安全挑战 150
6.8 区块链技术发展建议 151
6.8.1 区块链目前是不安全的 151
6.8.2 区块链发展的定位 152
6.8.3 区块链本身不产生价值 153
6.8.4 区块链核心技术不成熟 154
6.8.5 光明前景展望 155
6.9 小结 155
6.10 习题 156
第7章 物联网工程实战 157
7.1 物联网工程应用 157
7.1.1 物联网应用系统结构 157
7.1.2 电路原理图 158
7.1.3 模拟传感器实验电路 159
7.2 模拟传感器参数采集 160
7.2.1 多路模拟电子开关 160
7.2.2 模拟信号采样编程 161
7.3 数字传感器参数采集 163
7.3.1 多参数气体传感器PTQS1005 163
7.3.2 多参数气体传感器PTQS1005数据通信编程 166
7.4 传感器数据显示 168
7.4.1 彩色LCD液晶触摸串口屏 168
7.4.2 串口液晶屏显示控制编程 169
7.5 将传感器数据传送到云端 171
7.5.1 物联网云平台功能 172
7.5.2 物联网云平台通信协议 172
7.5.3 数据上云传输编程 174
7.6 云计算决策远程控制 175
7.6.1 物联网云平台远程控制操作步骤 175
7.6.2 物联网云平台远程控制设备端编程 176
7.7 物联网自组网技术实战 178
7.7.1 物联网自组网技术 178
7.7.2 自组网通信编程1：传感器阵列自组网 181
7.7.3 自组网通信编程2：雾计算服务节点 188
7.7.4 自组网通信编程3：本地执行设备净化器 200
7.7.5 自组网通信编程4：本地执行设备开窗器 203
7.7.6 自组网通信编程5：本地执行设备制氧机 207
7.8 小结 209
7.9 习题 210
后记 211
参考文献 212
