图解物联网：感测器的架构与运用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　M2M（Machine to Machine）及IoT（Internet Of Things：物联网）无疑是近来最受瞩目的关键字。物联网是指，除了电脑，连智慧型手机、家电等我们生活周遭的各种物品及装置都装上感测器，把收集到的资料透过网际网路善加运用的架构。

　　本书以开发、运用物联网系统的工程师为对象，介绍构成物联网技术元素的装置、感测器、通讯协定的基本知识（MQTT）、物联网的运用方法。想运用感测器，不仅需具备感测器的相关知识，还得了解硬体＆软体、分析感测器资料等广泛知识。看完这本书，你可以学会从建构物联网的架构、感测器种类、从感测器可以取得的资料等基本知识，到制作感测器装置原型需要的Arduino等微控制器板及选择方法、连接感测器的电路、感测器的资料分析、物联网结合智慧型手机／穿戴式装置等，所有工程师运用物联网时，必须了解的知识。另外，本书还借由业者开发的物联网系统案例，说明与硬体、无线通讯有关的特殊问题、设置装置的知识、安全性等运用物联网系统时会面临的问题及内容。

　　想了解物联网的基本知识及全貌者、今后负责物联网、M2M系统的企划／开发人员等所有对物联网系统开发有兴趣的工程师，都推荐你阅读这本书。

潜入未来：深度解析下一代智能系统的基石 本书导览： 在信息技术飞速迭代的浪潮中，我们正目睹着一个由数据、连接和智能驱动的全新世界的崛起。本书并非聚焦于特定硬件或协议的入门指导，而是着眼于支撑这一宏大图景背后的核心逻辑、架构哲学以及工程实践的深层剖析。我们旨在为那些寻求理解“如何构建一个具有感知、决策和执行能力的复杂系统”的专业人士、高级工程师和系统架构师提供一份详尽的蓝图。 第一篇：系统性思维与现代计算范式 现代信息系统已不再是孤立软件或单一硬件的堆砌，而是多层级、跨域、高度互联的复杂有机体。本书首先建立起一套严谨的系统性思维框架，用以解构这些庞大系统的内在复杂度。 第一章：从冯·诺依曼到分布式计算的范式跃迁 本章将探讨计算模型是如何从传统的集中式处理架构，一步步演化为适应大规模并发、低延迟需求的新范式。我们将深入剖析并行计算、异构计算（如GPU、FPGA在通用计算中的应用）的底层机制，并对比不同模型在处理数据流和控制流上的优劣。讨论的重点在于如何在高并发环境下，维持数据一致性与系统状态的可靠性。 第二章：面向服务的架构（SOA）到微服务（Microservices）：演进与权衡 我们将超越对微服务“小而美”的表面理解，深入探究其背后的治理模型、通信协议（如gRPC、消息队列的深度对比）以及服务拆分的艺术与科学。重点分析在分布式事务处理、服务发现、配置管理等关键领域，当前主流的成熟解决方案及其局限性。同时，也会对新兴的Serverless架构模式，进行前瞻性的技术评估。 第三章：数据驱动决策的核心逻辑：流处理与事件驱动架构（EDA） 在实时性要求日益增高的今天，数据的“运动”比静态存储更为重要。本章详细阐述了事件驱动架构的设计原则，区分流处理（Stream Processing）与批处理（Batch Processing）的根本差异。我们将剖析Kappa与Lambda架构的实战应用场景，并重点解析复杂事件处理（CEP）在识别模式、进行实时洞察中的技术路径，包括如何构建低延迟的规则引擎。 第二篇：高可靠性与性能工程的底层技术 一个成功的智能系统，其核心在于其面对故障时的韧性（Resilience）以及其能够持续处理负载的能力。本篇聚焦于保障系统“活下去”和“跑得快”的关键技术栈。 第四章：容错机制与故障注入测试的科学 深入探讨经典容错算法，如Paxos、Raft的一致性保证机制，并结合实际场景分析其在不同网络分区情况下的表现。同时，本书将详细介绍“混沌工程”（Chaos Engineering）的哲学与实践，指导读者如何系统性地、有计划地引入故障，以验证系统的鲁棒性，而非仅仅依赖于被动修复。 第五章：内存管理与操作系统层面的性能调优 性能瓶颈往往隐藏在看似基础的底层交互中。本章将揭示现代操作系统（Linux内核）中关键子系统的调优技巧，包括I/O调度器、网络栈（如eBPF的应用前景）以及进程间通信（IPC）机制的效率优化。对于内存，将深入分析垃圾回收（GC）机制（特别是针对高吞吐量服务），以及如何通过内存布局优化来减少缓存未命中率。 第六章：网络协议栈的深度优化与流量整形 TLS/SSL握手开销、TCP拥塞控制算法（如BBR）的选择与应用，这些细节直接决定了服务的最终延迟。本章将带领读者从网络协议栈的视角审视性能，讲解如何通过定制化发送缓冲区、优化负载均衡器的会话保持策略，以应对大规模分布式部署中的网络瓶颈。 第三篇：智能系统中的安全与信任边界 智能系统处理的数据往往具有极高的敏感性，其连接性也带来了更广阔的攻击面。本篇致力于构建纵深防御体系。 第七章：身份验证、授权与零信任架构的落地 超越传统的边界安全模型，零信任（Zero Trust）要求对每一次访问请求进行严格验证。本章详细分析了基于角色的访问控制（RBAC）和基于属性的访问控制（ABAC）的实现细节，并探讨了如OAuth 2.0、OpenID Connect在服务间认证流中的正确应用方式。重点在于如何安全地管理密钥和服务凭证。 第八章：数据隐私保护技术：加密、脱敏与联邦学习的伦理考量 在数据使用和保护之间寻求平衡是现代系统的核心挑战。本章介绍同态加密（Homomorphic Encryption）和安全多方计算（MPC）等前沿密码学技术在保护数据处理过程中的潜力。同时，讨论数据脱敏技术（如K-匿名化）的有效性，以及在多方协作中，如何利用联邦学习（Federated Learning）在不泄露原始数据的前提下，构建联合模型。 第九章：供应链安全与不可篡改性记录 现代软件系统依赖于无数的第三方组件，其安全性至关重要。本章分析了软件供应链攻击的常见向量，并介绍了软件物料清单（SBOM）的重要性。此外，我们将探讨如何利用分布式账本技术（DLT）的特性，为关键系统的配置更改和操作日志建立不可否认的审计路径。 第四篇：构建与运维的自动化与智能化 系统一旦复杂，手动维护即成不可能。本篇聚焦于如何通过自动化工具和流程，实现系统的持续集成、持续交付与智能运维。 第十章：基础设施即代码（IaC）与配置漂移的治理 深入探讨如Terraform、Ansible等工具链的深度应用，强调声明式配置的优越性。重点分析如何设计幂等的配置脚本，并构建反馈循环机制，以快速检测和自动修复因手动干预导致的“配置漂移”（Configuration Drift）。 第十一章：智能可观测性：从监控到洞察 本书将“可观测性”（Observability）提升到高于传统“监控”（Monitoring）的层面。我们将探讨如何有效整合Metrics、Logs和Traces（三支柱），并讲解分布式追踪系统（如OpenTelemetry的实践）如何帮助架构师快速定位跨越多个服务的延迟瓶颈。此外，还将引入基于机器学习的异常检测技术，实现对系统行为的预测性维护。 第十二章：持续部署与蓝绿/金丝雀发布的风险控制 自动化部署流程的设计必须兼顾速度与安全。本章详细对比了蓝绿部署、金丝雀发布（Canary Release）等高级部署策略的内在机制、自动化回滚触发条件，以及如何在流量分层引入过程中，精确评估新旧版本之间的性能差异和错误率。 结论：面向未来的系统架构师的职责 本书在结尾处总结了构建下一代智能系统的核心挑战，强调了跨学科知识（如分布式系统理论、网络工程、安全原理）的融合，以及对可持续性、可扩展性设计理念的坚持，是应对未来技术复杂性的关键所在。

第1章物联网的基本知识
1.1 物联网入门
1.2 物联网创造的世界
1.3 建构物联网的技术元素

第2章 物联网的架构
2.1 物联网的整体架构
2.2 收及资料
2.3 接收资料
2.4 处理资料
2.5 储存资料
2.6 控制装置

第3章 物联网的装置
3.1 连接现实世界的装置
3.2 物联网装置的组成元素
3.3 连接现实世界与云端
3.4 收集现实世界的资料
3.5 对现实世界的回馈
3.6 制作硬体原型

第4章 进阶感测技术
4.1 扩充用感测器
4.2 进阶感测装置
4.3 进阶感测系统

第5章 物联网服务的系统开发
5.1 物联网与系统开发
5.2 物联网系统的开发流程
5.3 物联网服务的系统开发案例
5.4 物联网服务的开发重点
5.5 面对物联网服务的系统开发

第6章 物联网与资料分析
6.1 感测器资料与分析
6.2 可视化
6.3 进阶分析
6.4 分析需要的元素

第7章 物联网与穿戴式装置
7.1 穿戴式装置的基本知识
7.2 穿戴式装置的种类
7.2 穿戴式装置的运用范围

第8章 物联网与机器人
8.1 从装置到机器人
8.2 运用机器人用的中介软体
8.3 连接云端的机器人
8.4 物联网与机器人的未来

序

　　最近你应该常听到物联网（Internet of Things－IoT）这个名词吧！物联网是指，用网路连接生活周遭的各种物品来提供服务的架构。这种架构可以在你的生活中，提供宛如科幻电影般的神奇体验。

　　物联网运用的技术，主要以现今的Web服务技术与网际网路为基础。然而，在物联网之中，感测器与装置究竟发挥了什么样的功用？若要深入了解这个部分，就得先具备硬体以及嵌入式软体方面的知识。与Web服务及网际网路有关的前者，是所有IT工程师擅长的领域；而与感测器及装置有关的后者，则是嵌入式软体工程师及硬体工程师比较擅长。这两种工程师一定得并肩合作，贡献各自的专长，否则无法制作出物联网。除此之外，物联网还会运用到分析装置传送资料的技术以及机器学习等，亦即资料科学家（Data Scientist）擅长的专业技术领域。当然，只要工程师整合彼此擅长的技术，应该能建构出物联网。可是，在不了解彼此技术领域的基本知识下，工程师之间很难沟通，结果使得建立物联网变得非常困难。因此，我希望这本书可以在你执行物联网专案，遇到自己不熟悉的领域时，帮助你不会感到迷惘。

　　首先，第1章要先介绍物联网的整体概论，接着第2章以Web服务使用的技术为主，说明建构物联网服务的方法。第3章将详细说明装置开发的重点，第4章以高度感应技术为主题，介绍近年来进步神速的自然使用者介面（NUI）以及全球定位系统（GPS）等感测系统。接下来，第5章要解说运用物联网服务时的专业知识以及应注意的重点。从第6章开始到第8章，将说明资料分析、穿戴式装置、机器人等与物联网息息相关的领域。

　　本书将帮助你跨出了解物联网广泛技术全貌的第一步，换句话说，这是一本物联网开发指南。里面提及的各领域知识，有些你应该已经知道，有些可能完全不曾接触过。但是，倘若这本书能你在建构物联网服务时，提供指引方向，我将深感荣幸。

评分☆☆☆☆☆

哇，這本書的封面設計真的讓我眼睛一亮！那個圖解的風格，顏色搭配還有那些小圖標，一看就知道是很用心在做內容呈現，不是那種死板的教科書。身為一個對科技有點興趣，但又怕太艱澀的讀者，這種「圖解」的方式根本是救星！我一直覺得物联网聽起來很厲害，但又有點抽象，很多文章講起來都離不開「智慧家庭」、「智慧城市」這些大方向，但我更想知道，到底這些「智慧」是怎麼實現的？那些聽起來很酷的裝置，背後的原理是什麼？尤其是「感測器」，聽起來就是一切的開端，書名直接點出「感測器的架構與運用」，這正是我最想搞懂的部分。我一直很好奇，一個感測器是怎麼知道溫度、濕度、光線，甚至是移動的？它的內部構造到底是什麼樣的？又是如何把這些訊號傳出去的？這本書的標題讓我覺得，它應該能把這些「黑盒子」打開，用看得懂的方式解釋給我聽。而且「架構」和「運用」兩個詞，感覺涵蓋的範圍很廣，不只理論，還有實際的應用，這對我來說非常重要，我希望書裡的知識不只停留在理論，而是能跟我每天生活或未來可能遇到的情境連結起來。

评分☆☆☆☆☆

身為一個對工業自動化和智能製造有點關注的人，這本書的標題「圖解物联网：感測器的架構與運用」簡直是為我量身打造的！我們廠裡其實已經有一些自動化的設備，但總是覺得可以做得更多、更有效率。感測器在裡面扮演的角色太重要了，它們就像是設備的「眼睛」和「耳朵」，把生產線上的各種數據即時傳回控制中心。但我常常覺得，我們對感測器的理解還停留在「知道有這個東西」的階段，對於它們的內部原理、不同的技術規格、甚至是如何選擇最適合的感測器來解決特定的生產問題，都還需要更深入的了解。這本書的「架構」部分，我猜測應該會深入講解感測器的內部結構，以及它們如何感測、轉換、傳輸數據的技術細節，這對我來說是非常寶貴的資訊。而「運用」的部分，我更期待它能提供一些實際的應用案例，像是如何在生產線上監測產品品質、預測設備故障、優化生產流程等等。如果能有圖解輔助，那肯定更容易理解和應用。

评分☆☆☆☆☆

每次看到「物联网」這三個字，我都會聯想到很多科幻電影裡的情節，萬物皆可聯網，隨時隨地都能掌握訊息。但實際生活中，我總覺得還有很多地方可以進步，尤其是在公共設施和城市管理方面。例如，路口的交通流量感測器、橋梁的結構健康監測感測器、甚至是水庫的水位監測感測器，這些都屬於物联网的範疇。這本書的標題「圖解物联网：感測器的架構與運用」正是我認為最核心、也最能解決實際問題的切入點。我一直很好奇，這些分散在城市各處的感測器，它們是如何被設計和安裝的？又如何能夠抵抗惡劣的環境，並且長時間穩定地工作？「架構」這個詞，讓我覺得它可能會解釋感測器的硬體組成、電源管理、以及它們與周邊硬體的連接方式。而「運用」則會涵蓋它們在不同場景下的實際部署和數據分析，我希望透過這本書，能夠更清楚地理解，如何利用這些看似微小的感測器，來提升城市運行的效率和安全性，這對我這種關心公共事務的人來說，有很大的吸引力。

评分☆☆☆☆☆

老實說，我對「感測器」這個詞，最早的印象大概就是手機裡那個偵測方向的陀螺儀，或是相機裡的測光元件。但聽到「物联网」裡面的感測器，感覺就更厲害了，好像什麼東西都能變成「智慧」的。我一直在想，那些智慧路燈、智慧停車系統、甚至是大樓裡自動調節空調的系統，背後一定有很多很多不同種類的感測器在工作。這本書的「架構與運用」聽起來就很扎實，不是那種淺嘗輒止的介紹。我希望它能詳細說明各種感測器的種類，像是光學感測器、壓力感測器、溫度感測器、甚至是一些我可能還沒聽過的特殊感測器，它們各自的原理是什麼？又是如何把物理世界裡的變化，轉換成數位訊號的？光是想像一下，就覺得非常有趣。而且，「架構」這兩個字，讓我覺得它可能不只會講單一的感測器，還會講到感測器之間如何協同工作，形成一個更龐大的網絡，這就是物联网的精髓吧。我特別期待它能說明，這些感測器是如何被整合進整個物联网系統裡，並且發揮作用的，這部分的內容，我認為會非常關鍵，也最能體現物联网的價值。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我對「感測器」一直抱有一種既熟悉又陌生的感覺。熟悉是因為我們生活中到處都是，從手機裡的各種感測器，到家電裡的溫度、濕度感測器，再到汽車裡的各種安全偵測器。但陌生的是，我總覺得自己對它們的「內在」了解得不夠深入。這本書的書名「圖解物联网：感測器的架構與運用」讓我覺得，它應該能滿足我這種「想知道得更透徹」的讀者。尤其「圖解」這兩個字，聽起來就很吸引人，我之前看過一些關於感測器的介紹，雖然內容不錯，但文字敘述有時候會讓我感到吃力，如果能有清晰的圖示來輔助說明，肯定能事半功倍。我特別期待「架構」的部分，能夠詳細介紹不同種類感測器的內部工作原理，像是它們是如何偵測物理量，又是如何將這些物理量轉換成電訊號的。而「運用」的部分，則希望能看到更多結合實際場景的案例，例如如何運用感測器來進行環境監測、農業監控、甚至是在醫療保健領域的應用。我認為，掌握了感測器的「架構與運用」，就等於掌握了許多物联网應用的基礎，這對我來說是很有價值的學習。