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物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集與處理實(shí)訓(xùn)教程 讀者對(duì)象:本書(shū)可以作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程、大數(shù)據(jù)技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書(shū),也可以作為計(jì)算機(jī)、電子通信等專業(yè)相關(guān)課程的參考用書(shū)。
本書(shū)主要介紹物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)與技能,共5 章,第1 章為物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介,第2 章為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集,第3 章為大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)環(huán)境部署與編程,第4 章為機(jī)器學(xué)習(xí),第5 章為智慧家居傳感器數(shù)據(jù)采集與展示系統(tǒng)。本書(shū)通過(guò)豐富的任務(wù)和實(shí)踐幫助讀者逐步掌握物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)與技能,為進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)與應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本書(shū)可以作為高等院校物聯(lián)網(wǎng)工程、大數(shù)據(jù)技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的教學(xué)用書(shū),也可以作為計(jì)算機(jī)、電子通信等專業(yè)相關(guān)課程的參考用書(shū)。
陳海寶,博士,滁州學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院副教授,網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)負(fù)責(zé)人,網(wǎng)絡(luò)與通信工程系主任。ACM中國(guó)理事會(huì)合肥分會(huì)執(zhí)行委員會(huì)成員。主要研究方向是智能數(shù)據(jù)處理。共發(fā)表或錄用論文30多篇,其中中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(下簡(jiǎn)稱 CCF)推薦A類、B類、C類期刊各1篇,B類、C類會(huì)議論文各1篇。擁有第一發(fā)明人授權(quán)專利1 項(xiàng)。主持安徽省自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目1項(xiàng)、安徽省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng)、安徽省高校優(yōu)秀青年人才支持計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目1項(xiàng),參與安徽省自然科學(xué)基金項(xiàng)目1項(xiàng)、安徽省科技重大專項(xiàng)1項(xiàng)。
第1 章 物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介 .............................................................................................................. 1
任務(wù)1.1 認(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng) ................................................................................................................... 1 1.1.1 物聯(lián)網(wǎng)的定義 ............................................................................................................ 2 1.1.2 物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu) ................................................................................................................ 2 1.1.3 物聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應(yīng)用 .................................................................................................... 3 任務(wù)1.2 認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù) ................................................................................................................... 7 1.2.1 大數(shù)據(jù)的定義 ............................................................................................................ 8 1.2.2 大數(shù)據(jù)的特點(diǎn) ............................................................................................................ 8 1.2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)的行業(yè)應(yīng)用 ............................................................................................ 9 任務(wù)1.3 認(rèn)識(shí)開(kāi)源工具.............................................................................................................. 12 1.3.1 NodeMCU ................................................................................................................ 13 1.3.2 Arduino IDE ............................................................................................................. 15 1.3.3 EMQ X Broker ......................................................................................................... 16 1.3.4 Hadoop ..................................................................................................................... 18 1.3.5 Kafka ........................................................................................................................ 22 1.3.6 Flink .......................................................................................................................... 24 1.3.7 Flask ......................................................................................................................... 25 1.3.8 MySQL ..................................................................................................................... 27 1.3.9 ECharts ..................................................................................................................... 29 1.3.10 Grafana ................................................................................................................... 30 1.3.11 VS Code .................................................................................................................. 31 1.3.12 IntelliJ IDEA........................................................................................................... 32 1.3.13 Maven ..................................................................................................................... 33 小結(jié) .............................................................................................................................................. 34 習(xí)題 .............................................................................................................................................. 34 第2 章 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集 .................................................................................................................... 35 任務(wù)2.1 組建物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境 .......................................................................................................... 35 2.1.1 認(rèn)識(shí)傳感器 .............................................................................................................. 36 2.1.2 NodeMCU 連接傳感器 ........................................................................................... 37 任務(wù)2.2 部署軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 ...................................................................................................... 37 2.2.1 安裝配置EMQ X Broker ........................................................................................ 38 2.2.2 安裝配置Arduino IDE ............................................................................................ 40 任務(wù)2.3 NodeMCU 編程 ........................................................................................................... 45 2.3.1 連接EMQ X Broker ................................................................................................ 45 2.3.2 讀取傳感器數(shù)據(jù)示例 .............................................................................................. 48 2.3.3 發(fā)布傳感器數(shù)據(jù)示例 .............................................................................................. 50 小結(jié) .............................................................................................................................................. 53 習(xí)題 .............................................................................................................................................. 53 第3 章 大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)環(huán)境部署與編程 ................................................................................................ 54 任務(wù)3.1 Linux 系統(tǒng)安裝與Shell 編程 ..................................................................................... 54 3.1.1 虛擬化軟件和操作系統(tǒng)安裝 .................................................................................. 55 3.1.2 Linux 系統(tǒng)常用命令 ................................................................................................ 58 3.1.3 Shell 腳本編程 ......................................................................................................... 76 任務(wù)3.2 Hadoop 安裝與HDFS 編程 ........................................................................................ 80 3.2.1 Hadoop 安裝 ............................................................................................................ 81 3.2.2 配置Hadoop 運(yùn)行方式 ............................................................................................ 84 3.2.3 HDFS 基本操作命令 ............................................................................................... 88 3.2.4 HDFS 編程實(shí)訓(xùn) ....................................................................................................... 89 任務(wù)3.3 Kafka 安裝與編程 ..................................................................................................... 100 3.3.1 Kafka 安裝 ............................................................................................................. 101 3.3.2 Kafka 配置 ............................................................................................................. 104 3.3.3 Kafka 基本操作命令 ............................................................................................. 108 3.3.4 Kafka 編程實(shí)訓(xùn) ..................................................................................................... 110 任務(wù)3.4 Flink 安裝與編程 ...................................................................................................... 114 3.4.1 Flink 安裝 ............................................................................................................... 115 3.4.2 Flink 配置 ............................................................................................................... 117 3.4.3 Flink 基本操作命令 ............................................................................................... 121 3.4.4 Flink 編程實(shí)訓(xùn) ....................................................................................................... 123 小結(jié) ............................................................................................................................................ 126 習(xí)題 ............................................................................................................................................ 126 第4 章 機(jī)器學(xué)習(xí) .............................................................................................................................. 128 任務(wù)4.1 認(rèn)識(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)............................................................................................................ 128 任務(wù)4.2 監(jiān)督學(xué)習(xí)編程............................................................................................................ 130 4.2.1 樸素貝葉斯算法 .................................................................................................... 130 4.2.2 決策樹(shù) .................................................................................................................... 143 4.2.3 支持向量機(jī) ............................................................................................................ 147 4.2.4 邏輯回歸 ................................................................................................................ 152 4.2.5 線性回歸 ................................................................................................................ 156 4.2.6 KNN 算法 .............................................................................................................. 159 任務(wù)4.3 無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)編程 ........................................................................................................ 162 4.3.1 K-Means 算法 ........................................................................................................ 163 4.3.2 主成分分析 ............................................................................................................ 166 小結(jié) ............................................................................................................................................ 170 習(xí)題 ............................................................................................................................................ 170 第5 章 智慧家居傳感器數(shù)據(jù)采集與展示系統(tǒng) .............................................................................. 172 任務(wù)5.1 安裝和配置VS Code 并掌握使用方法 ................................................................... 173 5.1.1 安裝和配置VS Code ............................................................................................. 173 5.1.2 VS Code 基本使用方法 ......................................................................................... 175 任務(wù)5.2 Flask 環(huán)境部署與基礎(chǔ)編程 ...................................................................................... 178 5.2.1 安裝Python3 .......................................................................................................... 179 5.2.2 安裝Flask .............................................................................................................. 181 5.2.3 Flask 基本使用方法 ............................................................................................... 182 任務(wù)5.3 MySQL 安裝配置與基礎(chǔ)操作 .................................................................................. 190 5.3.1 安裝配置MySQL .................................................................................................. 190 5.3.2 MySQL 基礎(chǔ)操作 .................................................................................................. 191 任務(wù)5.4 智慧家居數(shù)據(jù)采集與處理 ........................................................................................ 196 5.4.1 采集傳感器數(shù)據(jù)并上傳至EMQ X Broker 代理服務(wù)器 ...................................... 196 5.4.2 訂閱EMQ X Broker 數(shù)據(jù)并寫(xiě)入Kafka ............................................................... 199 5.4.3 將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL ...................................................................... 201 5.4.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至分布式文件系統(tǒng) ................................................................................ 206 5.4.5 應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行數(shù)據(jù)趨勢(shì)預(yù)測(cè) ................................................................ 207 任務(wù)5.5 數(shù)據(jù)可視化展示 ........................................................................................................ 209 5.5.1 安裝與配置Grafana .............................................................................................. 210 5.5.2 數(shù)據(jù)可視化展示 .................................................................................................... 212 小結(jié) ............................................................................................................................................ 215 習(xí)題 ............................................................................................................................................ 216
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