物联网工程导论课本pdf吴功宜版，速求

热能与动力工程是以工程热物理学科为主要理论基础，以内燃机和正在发展中的其它新型动力机械及系统为研究对象，运用工程力学、机械工程学、自动控制、计算机、环境科学、微电子技术等学科的知识和内容，研究如何把燃料的化学能和液体的动能安全、高效、低（或无）污染地转换成动力的基本规律和过程，研究转换过程中的系统和设备的自动控制技术。随着常规能源的日渐短缺，人类环境保护意识的不断增强，节能、高效、降低或消除污染排放物、发展新能源及其它可再生能源成为本学科的重要任务，在能源、交通运输、汽车、船舶、电力、航空宇航工程、农业工程和环境科学等诸多领域获得越来越广泛的应用，在国民经济各部门发挥着越来越重要的作用。 这方面人才在加强学生基础理论和综合素质教育的同时，加强计算机及自动控制技术的应用，强化专业实践教学，注重全能训练，全面提高自己的实践动手能力和科学研究潜力 我国能源动力类专业形成于20世纪50年代。以交通大学为例，1952年院系调整时，当时设在机械系中的动力组就单独成立了动力机械系。由于受当时苏联教育体制的影响，在该学科的发展过程中，专业面曾一度越分越细。50年代初期只有锅炉、气轮机、内燃机等专业，以后又先后办起制冷专业与风机专业，制冷专业又细分出压缩机，制冷及低温专业。在50年代末又创办了核能专业，在60～70年代有些学校先后设立了工程热物理专业。这样能源动力学科中的专业就先后包括有锅炉、涡轮机、电厂热能、风机、压缩机、制冷、低温、内燃机、工程热物理，水力机械以及核能工程等11个专业，形成了明显的以产品带教学的基本格局。 热能与动力工程专业中包含的水利水电动力工程专业的前身为水电站动力装置专业。该专业形成于20世纪50年代。新中国成立以后，随着国家对水患的治理和经济建设的发展，国家设立了华东水利学院、武汉水利水电学院、华北水利水电学院等一些专门的水利院校，1958年起在这些院校和西安交通大学水利系（西安理工大学水电学院的前身）设立了水电站动力装置专业，以满足国家对水电建设人才的迫切需求。1977年恢复高考招生后，该专业更名为水电站动力设备专业。1984年该专业更名为水利水电动力工程专业，涵盖了原水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程等专业，昆明工业学院、成都科技大学等一些院校都设置了该专业。1998年，按照国家教育部颁布的新的专业目录，水利水电动力工程专业并入热能与动力工程专业，新的热能与动力工程专业包含了原来的热力发动机、流体机械及流体工程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利水电动力、工程冷冻冷藏工程等9个专业。 客观上说，这种专业划分与当时我国计划经济的体制以及工业发展的实际情况，在一定程度上是相适应的。过窄的专业面，但却培养了专业工作能力较强的学生。因此，在当时对我国经济的发展和工业体系的重建，曾经起到过积极的作用。但随着社会经济向现代化方向的发展和高新科学技术的进步，特别是我国改革开放以后，国外先进科技、管理体系的大量引进，学科的交叉融合不断产生新的经济增长点，当时实际存在的过细过窄的工科专业设置，总体上已不能适应新的形势和发展对人才的需要，必须进行专业调整。因此，在1993年原国家教委进行的专业目录调整中，将能源动力学科的上述前10个专业压缩为4个专业，即热能工程，热力发动机，制冷与低温工程，流体机械与流体工程，核工程与核技术保留。1998年，教育部颁布了新的专业目录，将上述前4个专业进一步合并为热能与动力工程专业，核工程与核技术专业单独设立，而在引导性的专业目录中，则建议将热能工程与核能工程合并。但当时我国大多数学校还是采用了热能工程与核能工程单独设专业的方案。因此，在2000年教育部设立的新一轮教学指导委员中，在能源动力学科教学指导委员会下分设了三个委员会：热能动力工程，核工程与核技术以及热工基础课程教学指导分委员会。 能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业，同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业，在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。近年来，随着我国各个方面改革的深化发展，包括市场经济的逐步建立，国有大中型企业机制的转换，加入WTO后面临的挑战，以及能源动力领域技术的发展，并考虑到我国核科技工业“十一五”以及到2020年发展所面临的形势与任务，我国能源动力类以及核相关专业人才的培养面临着严峻的挑战。 能源动力及环境是目前世界各国所面临的头等重大的社会问题，我国能源工业面临着经济增长、环境保护和社会发展的重大压力。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占商品能源消费的76％，已成为我国大气污染的主要来源。已经探明的常规能源剩余储量(煤炭、石油、天然气等)及可开采年限十分有限，2000年的统计资料表明，我国化石能源剩余可储采比煤炭为92年，石油205年，仅为世界储采比的一半；天然气为63年，优质能源十分匮乏。我国已成为世界第二大石油进口国，对国际石油市场的依赖度逐年提高，能源安全面临挑战，存在着十分危险的潜在危机，比世界总的能源形势更加严峻。现在，能源资源的国际间竞争愈演愈烈，从伊拉克战争及战后重建，到中日双方在俄罗斯输油管线走向上的角逐等一系列国际问题，无不是国家间能源战略利益冲突、斗争的具体反映。因此开发利用可再生能源、实现能源工业的可持续发展具有应该说更加迫切、更具重大意义。我们应该清楚地认识到：我国的能源资源是有限的，我国现有能源开发利用程度与效率很低，在清洁能源开发、能源综合高效利用和环境保护领域内，与发达国家存在着较大的差距：我国水能资源理论蕴藏量（未包括台湾省）为676亿KW，可开发容量378亿KW,相应年发电量19200亿KWh，均居世界第一；至2003年底水电装机容量达到9139万KW，年电量2710亿KWh，开发率按电量算只有14％，按装机容量算只有242％，远远落后于美国、加拿大、西欧等发达国家，也落后于巴西、埃及、印度等发展中国家。高耗能产品能源单耗比发达国家平均水平高40%左右，单位产值能耗是世界平均水平的23倍。同时，实施可持续发展战略对能源发展提出了更高的要求。长期以来，粗放型的增长方式使能源发展与保护环境、资源之间的矛盾日益尖锐。未来能源发展中，如何充分利用天然气、水电、核电等清洁能源，加快新能源与可再生能源开发，推广应用洁净煤技术，逐步降低用于终端消费煤炭的比重，实现能源、经济、环境的可持续发展将是"十五"以及中长期能源发展面临的重要选择。特别地，我国核科技工业是国家的战略行业。完善的核科技工业体系是确立一个国家核大国地位的基本条件。它既是国家战略威慑力量和国防科技工业的重要组成部分，是国家政治、国防安全的重要保障和外交利益所在，同时又是国民经济的重要产业。核军工、核能、核燃料和核应用技术产业，是我国核科技工业的主要组成部分。与此相适应，如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类以及核相关专业人才，是每个大学相关专业以及每位从事能源动力类专业教育的工作者需要解决的重要问题。 常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一，而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。目前，煤炭、石油、天然气等化石能源仍在整个能源构成中占据主导地位，而且估计在今后几十年地时间内这一局面还不会改变。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电，这会带来一系列严重的环境问题，比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。据最近的报载，当前我国每年火力发电的煤炭耗量超过8亿吨，电厂的烟尘排放量约为350万吨，占全国烟尘排放量的35％。其中微细粒子（小于10微米）排放量超过250万吨，是影响大城市大气质量和能见度的主要因数，并严重危害人体健康。因此，对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制，实现其环境友好化，才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分，也必须在专业课程的教学中有相应的体现。也正是基于这一原因，浙江大学已经将原来的热能与动力工程专业改名为能源与环境系统工程专业。核能发电虽然没有上述火力发电那样的问题，但有其独特的问题，如辐射防护与保健、核废料的处置与处理等均与环境保护有关。迫于环境方面对能源开发与利用的巨大压力，作为常规能源的水能由于具有清洁与可再生的特点，其开发与利用越来越得到重视，在我国能源发展战略占有十分重要的地位。

1 RFID原理—简介

RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术，其基本原理是电磁理论。它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签， *** 作快捷方便。

埃森哲实验室首席科学家弗格森认为RFID自动识别技术是一种突破性的技术："第一，可以识别单个的非常具体的物体，而不是像条形码那样只能识别一类物体;第二，其采用无线电射频，可以透过外部材料读取数据，而条形码必须靠激光来读取信息;第三，可以同时对多个物体进行识读，而条形码只能一个一个地读。此外，储存的信息量也非常大。"

2 RFID原理—组成

最基本的RFID系统由电子标签、读写器和计算机网络等这三部分组成构成。

1) 电子标签(Tag)：电子标签包含电子芯片和天线，天线在标签和读取器间传递射频信号，电子芯片用来存储物体的数据，天线用来收发无线电波。

电子标签按供电方式分为无源电子标签、有源电子标签和半有源电子标签三种：

• 无源电子标签：标签内部没有电池，其工作能量均需阅读器发射的电磁场来提供，重量轻、体积小、寿命长、成本低，可制成各种卡片，是目前最流行的电子标签形式。其识别距离比有源系统要小，一般为几米到十几米，而且需要较大的阅读器发射功率。

• 有源电子标签：通过标签内部的电池来供电，不需要阅读器提供能量来启动，标签可主动发射电磁信号，识别距离较长，通常可达几十米甚至上百米，缺点是成本高寿命有限，而且不易做成薄卡。

• 半有源电子标签：内有电池，但电池只对标签内部电路供电，并不主动发射信号，其能量传递方式与无源系统类似，因此其工作寿命比一般有源系统标签要长许多。

2) 读写器(Reader)：利用射频技术读写电子标签的设备，读写器接收电子标签的数据信息，并将其传送给外部主机。

3) 计算机网络(Computer)：读写器通过标准接口与计算机网络连接，计算机网络完成数据的处理、传输和通信的功能。

3 RFID原理—工作原理

射频识别系统的基本模型如下图所示。其中，电子标签又称为射频标签、应答器、数据载体;阅读器又称为读出装置，扫描器、通讯器、读写器(取决于电子标签是否可以无线改写数据)。电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触)耦合、在耦合通道内，根据时序关系，实现能量的传递、数据的交换。

RFID系统的基本工作流程是：阅读器通过发射天线发送一定频率的射频信号，当射频卡进入发射天线工作区域时产生感应电流，射频卡获得能量被激活;射频卡将自身编码等信息通过卡内置发送天线发送出去;系统接收天线接收到从射频卡发送来的载波信号，经天线调节器传送到阅读器，阅读器对接收的信号进行解调和解码然后送到后台主系统进行相关处理;主系统根据逻辑运算判断该卡的合法性，针对不同的设定做出相应的处理和控制，发出指令信号控制执行机构动作。

发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

1) 电感耦合。变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合，依据的是电磁感应定律，如右图A所示。电感耦合方式一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。典型的工作频率有：125kHz、225kHz和1356MHz。识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cra。

2) 电磁反向散射耦合：雷达原理模型，发射出去的电磁波，碰到目标后反射，同时携带回目标信息，依据的是电磁波的空间传播规律，如图所示。电磁反向散射耦合方式一般适合于高频、微波工作的远距离射频识别系统。典型的工作频率有：433MHz，915MHz，245GHz，58GHz。识别作用距离大于1m，典型作用距离为3—l0m。

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1 习 题 第 1 章 1-1 单选题 1-1-1 C） 1-1-2 D） 1-1-3 C） 1-1-4 D） 1-1-5 A） 1-1-6 B） 1-1-7 C） 1-1-8 B） 1-1-9 D） 1-1-10 B） 第 2 章 2-1 单选题 2-1-1 D） 2-1-2 D） 2-1-3 C） 2-1-4 B） 2-1-5 B） 2-1-6 D） 2-1-7 C） 2-1-8 D） 2-1-9 D） 2-1-10 C） 第 3 章 3-1 单选题 3-1-1 C） 3-1-2 D） 3-1-3 C） 3-1-4 A） 3-1-5 B） 3-1-6 D） 3-1-7 C） 3-1-8 D） 3-1-9 C） 3-1-10 C） 第 4 章 4-1 单选题 4-1-1 C） 4-1-2 B） 4-1-3 D） 4-1-4 C） 4-1-5 A） 12 4-1-6 A） 4-1-7 B） 4-1-8 C） 4-1-9 A） 4-1-10 C） 4-1-11 D） 4-1-12 C） 4-1-13 D） 4-1-14 B） 4-1-15 C） 第 5 章 5-1 单选题 5-1-1 B） 5-1-2 C） 5-1-3 D） 5-1-4 C） 5-1-5 B） 5-1-6 A） 5-1-7 C） 5-1-8 C） 5-1-9 A） 5-1-10 A） 第 6 章 6-1 单选题 6-1-1 C） 6-1-2 B） 6-1-3 D） 6-1-4 A） 6-1-5 C） 6-1-6 C） 6-1-7 C） 6-1-8 B） 6-1-9 A） 6-1-10 C） 第 7 章 7-1 单选题 7-1-1 C） 7-1-2 B） 7-1-3 C） 7-1-4 B） 7-1-5 D） 7-1-6 D） 7-1-7 C） 7-1-8 A） 23 第 8 章 8-1 单选题 8-1-1 D） 8-1-2 C） 8-1-3 A） 8-1-4 D） 8-1-5 B） 8-1-6 A） 8-1-7 C） 8-1-8 C） 8-1-9 D） 8-1-10 D） 3

ZigBee网络一般由协调器、路由器、终端三部分组成。
ZigBee是一个自组的、无线的、局域网。它同时是一个物联网，整个ZigBee网络的中心是协调器，它负责将数据传输收集起来；终端是传感器，用于感知物联网的各种数据（例如温度数据、湿度数据、水质数据等等）；如果终端和协调器之间距离或者需要多点联系，就需要路由器进入串联。
需要特别提出的，终端和协调器在硬件上是一致的，协调器相当于被选出来的一个“将”，进行“号召”，“自行”组网。
总之，ZigBee是物联网组网中的一部分，重点解决终端感知传递数据到协调器这里，最终由协调器通过无线传输数据到云端。

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