2020年,住房和城鄉(xiāng)建設部等部門聯(lián)合印發(fā)的《關于推動智能建造與建筑工業(yè)化協(xié)同發(fā)展的指導意見》指出,要以大力發(fā)展建筑工業(yè)化為載體,以數(shù)字化、智能化升級為動力,創(chuàng)新突破相關核心技術,加大智能建造在工程建設各環(huán)節(jié)的應用。到2035年,中國建造核心競爭力將世界領先,建筑工業(yè)化全面實現(xiàn),我國邁入智能建造世界強國行列。發(fā)展智能建造,不僅能夠帶動人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、高端裝備制造等新興產業(yè)發(fā)展,還能培育建筑產業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、建筑機器人、數(shù)字設計等新產業(yè)、新業(yè)態(tài)、新模式,進而培育新的經濟增長點。發(fā)展智能建造,推動建筑業(yè)綠色低碳轉型,也是助力實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要舉措。借助5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新技術發(fā)展智能建造,成為促進建筑業(yè)轉型升級、提升國際競爭力的迫切需求。這其中,智能建造人才的培養(yǎng)是關鍵。當前既了解土木建筑工程又熟悉信息技術的復合型人才還相對缺乏,迫切需要高校院所圍繞交叉學科新方向展開布局,打造與之相適應的人才培養(yǎng)方案。
本書作為智能建造專業(yè)課用書,為培養(yǎng)智能建造領域人才提供基礎性教材。第1章介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、特點及其在智能建造中的應用;第2章主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的三層基本架構;第3章介紹了自動識別技術RFID的概念、特點及其典型應用場景與面臨的應用挑戰(zhàn);第4章通過介紹無線傳感器網(wǎng)絡的概念、特點、現(xiàn)狀與趨勢,引出智能傳感技術在智能建造領域中的應用價值;第5章介紹了幾種典型的定位技術及其應用;第6章主要介紹了物聯(lián)網(wǎng)的標準化體系結構;第7章介紹了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中必然面臨的安全與隱私問題及對應的解決方案;第8章介紹了融合于物聯(lián)網(wǎng)應用中的幾種新技術;第9章列舉了物聯(lián)網(wǎng)在智能建造中的應用案例;第10章提供了物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實戰(zhàn),并給出了完整的實現(xiàn)細節(jié)。
本書由北京建筑大學張蕾任主編,山東大學張軍蕊任副主編,北京建筑大學馬曉軒、夏鵬飛及中國移動通信集團設計院有限公司數(shù)智化解決方案中心張炎炎參編。具體分工如下:第1章由馬曉軒編寫;第2章、第6章、第7章由夏鵬飛編寫;第3~5章、第10章由張蕾編寫;第8章由張軍蕊編寫;第9章由張炎炎編寫。
北京郵電大學田輝教授、山東財經大學楊成偉副教授、中國移動通信集團設計院有限公司數(shù)智化解決方案中心李鵬程等,以及諸多同事為本書的編寫給予了支持和幫助,在此表示衷心的感謝。
本書參考了有關方面大量文獻,并引用了部分資料,在此向文獻作者表示誠摯的謝意。
限于編者水平,書中不妥之處在所難免,懇請廣大讀者批評指正。
第1章 物聯(lián)網(wǎng)概述 1
1.1 物聯(lián)網(wǎng)的概念 1
1.2 物聯(lián)網(wǎng)的基本架構 4
1.3 物聯(lián)網(wǎng)的核心技術 7
1.4 物聯(lián)網(wǎng)在智能建造中的
應用領域 15
本章習題 28
參考文獻 28
第2章 物聯(lián)網(wǎng)架構 30
2.1 物聯(lián)網(wǎng)的三層基本架構 30
2.2 感知層 31
2.3 網(wǎng)絡層 36
2.4 應用層 44
2.5 體系架構 54
本章習題 57
參考文獻 57
第3章 射頻識別技術 59
3.1 自動識別技術概述 59
3.2 RFID的基本原理 63
3.3 RFID技術的應用 68
本章習題 74
參考文獻 75
第4章 智能傳感技術 76
4.1 無線傳感器網(wǎng)絡概述 76
4.2 WSN的系統(tǒng)結構 81
4.3 智能傳感技術的類型分析 87
4.4 智能傳感技術的應用 89
本章習題 94
參考文獻 95
第5章 定位技術 96
5.1 定位技術概述 96
5.2 定位技術在物聯(lián)網(wǎng)中的應用 98
5.3 衛(wèi)星導航系統(tǒng) 102
5.4 蜂窩系統(tǒng)定位技術 107
5.5 RFID定位技術 112
5.6 無線傳感器網(wǎng)絡的定位技術 116
5.7 定位技術的發(fā)展前景 120
本章習題 121
參考文獻 121
第6章 物聯(lián)網(wǎng)標準化體系 123
6.1 RFID標準 123
6.2 Bluetooth技術標準 131
6.3 NFC技術標準 136
6.4 ZigBee技術標準 142
本章習題 148
參考文獻 148
第7章 物聯(lián)網(wǎng)安全與隱私 150
7.1 物聯(lián)網(wǎng)面臨的安全問題 151
7.2 RFID的安全問題 157
7.3 WSN的安全問題 167
本章習題 183
參考文獻 184
第8章 物聯(lián)網(wǎng)計算技術 185
8.1 云計算 185
8.2 嵌入式系統(tǒng) 191
8.3 移動計算 195
8.4 Web技術 198
8.5 大數(shù)據(jù) 202
8.6 人工智能 206
本章習題 213
參考文獻 214
第9章 物聯(lián)網(wǎng)在智能建造中的
應用案例 216
9.1 智能施工 216
9.2 智能運維 225
9.3 智能建筑 230
9.4 智慧工地 234
9.5 智慧管網(wǎng) 239
本章習題 241
參考文獻 242
第10章 物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實戰(zhàn) 243
10.1 實驗開發(fā)用具 243
10.2 實驗一:流水燈 250
10.3 實驗二:自動控制路燈 253
10.4 實驗三:Bluetooth串口通信 256