物聯網與智慧製造

物聯網與智慧製造 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張晶
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  • 智能工廠
  • 數字化轉型
  • 工業互聯網
  • 傳感器技術
  • 邊緣計算
  • 數據分析
  • 自動化
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具體描述

  本書共分為6章,從廣義物聯網體係架構的角度齣發,闡述建構物聯網的相關關鍵技術與未來發展趨勢,進而探討基於工業物聯網實現智慧製造的技術方法與應用案例。內容包括物聯網的體係架構、感知技術、網路層技術,以及物聯網的平臺和基於工業物聯網的智慧製造係統,透過案例介紹工業物聯網在智慧製造中的應用模式與應用方法。

  本書適閤從事智慧製造、物聯網相關行業的科學研究、開發人員閱讀,也適閤大專院校相關科係師生使用。
深度探析:人工智能驅動的未來城市構建與運營 圖書名稱:《城市神經元:人工智能賦能的智慧基礎設施與治理》 圖書簡介 隨著全球城市化進程的加速和信息技術的飛速發展,城市正麵臨著前所未有的復雜性與挑戰。交通擁堵、能源分配不均、公共安全隱患、環境汙染等“城市病”日益凸顯,迫切需要一種全新的、高效的、可持續的解決方案。《城市神經元:人工智能賦能的智慧基礎設施與治理》一書,正是基於這一時代背景,係統性地、深入地探討瞭如何利用前沿人工智能技術,重塑現代城市的規劃、建設、運營及治理體係,勾勒齣未來城市高效運轉的藍圖。 本書並非停留在概念的闡述,而是聚焦於人工智能(AI)在城市功能模塊中的具體、可落地的應用場景與底層技術邏輯。全書結構嚴謹,分為四大核心部分,層層遞進,構建起一個完整的“城市AI生態係統”的認知框架。 --- 第一部分:智慧城市的基礎架構與數據基石(The Digital Foundation) 本部分詳盡分析瞭支撐未來智慧城市運行的物理與數字基礎設施。我們首先探討瞭新一代物聯網(IoT)在城市環境中的部署策略,重點剖析瞭高密度傳感器網絡、邊緣計算節點的優化布局,以及它們如何實現對城市要素的實時、高頻數據采集。 隨後,本書深入講解瞭城市級數據治理的復雜性。這包括海量異構數據的融閤、清洗、標準化流程,以及構建統一的“城市數據湖”(Urban Data Lake)的架構設計。特彆地,書中開闢專章討論瞭數據安全、隱私保護與倫理規範在城市數據生命周期中的核心地位,闡述瞭聯邦學習(Federated Learning)和差分隱私(Differential Privacy)技術如何平衡數據效用與公民權利。 此外,我們還關注瞭數字孿生(Digital Twin)在城市規劃中的應用。不僅僅是三維模型的構建,更側重於如何通過AI算法驅動的實時數據注入,使數字孿生體能夠準確模擬物理城市的動態變化,成為輔助決策的“沙盤”。 --- 第二部分:智能交通與流動性管理(Intelligent Mobility & Logistics) 交通是衡量城市效率的“血管係統”。本部分聚焦於AI如何徹底革新城市交通的規劃、控製與服務。 書中詳細分析瞭基於深度強化學習(DRL)的動態交通信號控製係統。不同於傳統的定時或感應控製,該係統能夠實時學習交通流的演化規律,預測瓶頸的齣現,並以前瞻性的策略優化路口配時,實現路網級的流量均衡。我們不僅展示瞭算法模型的構建,更探討瞭在實際城市環境(如復雜多層立交橋、潮汐車流區)中的性能驗證與魯棒性測試。 在公共交通領域,本書探討瞭需求預測模型在公交綫路優化、發車頻率調整中的應用。利用時空圖神經網絡(Spatio-Temporal Graph Neural Networks),模型能夠捕捉乘客齣行OD(Origin-Destination)的復雜時空依賴性,實現資源的精準投放。 對於未來的物流配送挑戰,書中深入研究瞭無人機與自動駕駛車隊協同配送的調度算法,特彆是如何利用路徑優化和任務分配的AI模型,最小化配送時間和能耗,同時確保城市低空空域與地麵交通的安全。 --- 第三部分:韌性與可持續的城市運營(Resilience and Sustainable Operations) 一個真正智慧的城市必須是綠色和有韌性的。《城市神經元》將大量篇幅投入到能源、環境與公共安全領域的AI解決方案。 在智能能源管理方麵,本書闡述瞭如何應用時間序列預測模型(如LSTM、Transformer)來精確預測區域級的電力、水力負荷,並結閤分布式能源(如太陽能、風能)的間歇性特徵,通過AI優化控製器實現電網的削峰填榖和微電網的自適應平衡。這直接關係到城市運行的成本控製與碳排放目標達成。 環境監測方麵,書中分析瞭如何利用計算機視覺與遙感圖像分析技術,自動識彆城市中的非法排汙點、綠化覆蓋率變化,以及對空氣質量傳感器數據的多源融閤分析,提供高精度的環境汙染溯源報告。 公共安全是重中之重。本書詳述瞭異常行為檢測(Anomaly Detection)在城市監控網絡中的部署。這包括對人群聚集異常、遺留包裹監測,以及如何通過邊緣AI加速模型推理,確保預警的實時性。同時,也探討瞭在災害響應場景中,如何利用AI快速評估基礎設施的受損情況,指導應急資源的優先部署。 --- 第四部分:麵嚮市民的智能服務與參與(Citizen-Centric AI Services) 智慧城市的最終目標是提升市民的生活質量。本部分關注AI如何實現個性化、普惠性的城市服務。 書中詳細介紹瞭多模態對話係統(Multimodal Conversational Systems)在城市服務熱綫中的應用,如何超越簡單的關鍵詞匹配,實現對市民復雜訴求的深度理解和問題分流。 此外,我們探討瞭個性化城市信息推送的機製。通過分析市民的通勤路綫、興趣偏好和曆史行為數據,AI係統能夠主動推送相關的交通管製信息、社區活動通知或公共服務預約提醒,真正實現“服務找人”。 最後,本書特彆強調瞭AI治理的透明性與可解釋性(Explainable AI, XAI)在政府服務中的重要性。決策過程(例如,資源分配、違規判定)需要被市民理解和信任。書中提供瞭實現決策過程可視化的技術路徑,確保AI工具是賦能而非取代人類判斷的可靠助手。 《城市神經元:人工智能賦能的智慧基礎設施與治理》為城市規劃者、工程師、數據科學傢以及所有關心未來城市發展的人士,提供瞭一部集理論深度、技術前沿與實踐指導於一體的權威著作。它揭示瞭AI如何作為城市的新型“神經元”,驅動城市走嚮更高效、更安全、更宜居的明天。

著者信息

圖書目錄

第1 章 緒論
1.1 物聯網的概念
1.2 物聯網的發展現狀與趨勢
1.2.1 政策環境
1.2.2 技術研究現狀
1.2.3 產業發展現狀
1.2.4 標準研究現狀
1.2.5 未來發展趨勢
1.3 基於工業物聯網的智慧製造
1.3.1 智慧製造的概念與內涵
1.3.2 實現智慧製造的基礎——工業物聯網
1.3.3 工業物聯網對實現智慧製造的意義
參考文獻

第2 章 物聯網的體係架構
2.1 概述
2.2 物聯網網路體係架構
2.2.1 係統總體架構
2.2.2 軟體體係架構
2.3 物聯網技術與標準體係
2.3.1 物聯網技術體係
2.3.2 物聯網標準體係
2.4 物聯網資源與標識體係
2.4.1 物聯網資源體係
2.4.2 物聯網標識體係
2.5 物聯網服務與安全體係
2.5.1 物聯網服務體係
2.5.2 物聯網安全體係
2.6 物聯網產業與創新體係
2.6.1 物聯網產業體係
2.6.2 物聯網創新體係
2.7 工業物聯網體係架構
2.7.1 工業物聯網係統構成
2.7.2 工業物聯網總體架構
2.7.3 工業物聯網技術體係
2.7.4 工業物聯網標準體係
2.7.5 工業物聯網標識體係
參考文獻

第3 章 感測與識彆技術
3.1 自動識彆技術
3.1.1 條形碼技術
3.1.2 光學符號識彆技術
3.1.3 生物特徵識彆技術
3.1.4 磁卡與IC 卡
3.1.5 射頻識彆係統
3.1.6 自動識彆係統比較
3.2 感測器
3.2.1 感測器構成
3.2.2 光資訊採集器
3.2.3 聲波資訊採集器
3.2.4 圖像資訊採集器
3.2.5 化學資訊採集器
3.2.6 生物資訊採集器
3.2.7 智慧感測器
3.3 感測網
3.3.1 節點結構
3.3.2 網路結構
3.3.3 體係結構
3.3.4 物理層
3.3.5 數據鏈路層
3.3.6 網路層
3.3.7 傳輸層
3.3.8 中間件技術
參考文獻

第4 章 接入與傳輸網路
4.1 接入網技術
4.1.1 無線個域網
4.1.2 無線局域網
4.1.3 無線城域網
4.1.4 無線廣域網
4.2 核心網技術
4.2.1 概述
4.2.2 IP 網路
4.2.3 全IP 核心網的體係結構
4.2.4 全IP 核心網的關鍵技術
4.3 網路層關鍵技術
4.3.1 泛在無線技術
4.3.2 異構網路融閤與閤作技術
4.3.3 無線資源管理技術
4.3.4 大量資訊處理與雲計算技術
參考文獻

第5 章 物聯網綜閤服務平臺
5.1 雲計算平臺
5.1.1 概述
5.1.2 雲計算的部署模式
5.1.3 雲計算的體係結構
5.1.4 雲平臺服務模式
5.2 物聯網應用平臺
5.2.1 概述
5.2.2 物聯網應用平臺現狀
5.2.3 物聯網應用平臺架構
5.2.4 物聯網應用平臺的分類
5.2.5 工業物聯網平臺
5.3 典型工業物聯網平臺
5.3.1 Predix 平臺
5.3.2 Uniformance Suite 平臺
5.3.3 AWS IoT 平臺
參考文獻

第6 章 基於工業物聯網的智慧製造係統
6.1 離散工業環境中的智慧製造係統
6.1.1 離散製造
6.1.2 典型離散型製造行業分析
6.1.3 離散製造中的控製係統
6.2 流程工業環境中的智慧製造係統
6.2.1 流程製造
6.2.2 流程製造中的控製係統
6.3 新一代物聯網化工業環境控製平臺
參考文獻

 

圖書序言

  • ISBN:9786263321090
  • 規格:平裝 / 336頁 / 17 x 23 x 1.68 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀



  隨著無線通訊技術和行動網路的迅速發展以及無線終端設備的廣泛應用,機器類通訊業務呈現爆發式成長,麵嚮人-機-物實時動態資訊交互的網路——物聯網應運而生。作為融閤通訊、計算、控製的新型資訊通訊技術,物聯網被稱為繼電腦、網路之後世界資訊產業的第三次浪潮,受到各國政府、企業和學術界的高度重視,美國、歐盟、日本等已經將其納入國傢和區域資訊化發展戰略。

  物聯網的顛覆性在於將包括人、機、物在內的所有事物透過網路自主互聯,使得物理設備與係統具有計算、通訊、控製、遠程協調和自治五大功能,從而改變我們與物理世界的互動方式。物聯網的理念和相關技術產品已經廣泛滲透到社會經濟與民生的各個領域,小到智慧傢庭網路,大到工業控製係統、智慧交通係統等國傢級甚至世界級的應用,物聯網在越來越多的行業創新中發揮著關鍵作用。藉助資訊技術與感測、控製、計算等技術的深度集成和綜閤應用,物聯網正在成為加速產業升級、提升政務服務、改善社會民生、促進增效節能等方麵的推動力,在工業製造、交通等領域正帶來真正的「智慧」應用。

  如果說物聯網是決定未來經濟發展程度的引擎,那麼智慧製造就是實現強國之路的核心。從德國的工業4.0,到美國的CPS和工業網路,再到中國提齣的「智慧製造」,全球各主要國傢都在大力布局製造強國戰略,以期搶占未來經濟發展的製高點和下一代產業的領導權。智慧製造的本質是將新一代資訊網路技術與現代化的生產製造相融閤,透過建設「智慧工廠」,開展「智慧生產」,實現生產要素的高效、低耗、閤作以及個性化的批量訂製生產。這一概念與物聯網透過資源的高效、閤作實現麵嚮使用者的智慧化服務內涵不謀而閤。因此,物聯網和智慧製造兩者具有天然的耦閤關係,基於工業物聯網實現智慧製造是必然選擇。

  目前,圍繞物聯網和智慧製造的學術研究、標準製定以及產業應用正在火熱地展開中。儘管針對物聯網的技術文獻和報告很多,但絕大多數研究成果均是針對某一個技術領域或者某一個精細的技術點展開研究,有必要對當前物聯網的最新研究成果進行全麵梳理與係統歸類,為相關領域的應用實踐提供指導,這是撰寫本書的第一個齣發點。另一方麵,作為物聯網的一個重要應用領域,中國製造業的網路化與資訊化水準仍然較低,如何整閤現有資源建構新型工業物聯網,實現生產要素的資訊化與網路化問題,進而基於工業物聯網實現智慧製造,這是一個極具挑戰性的問題,也是撰寫本書的第二個齣發點。

  基於上述齣發點,本書編者在廣泛調查研究物聯網與智慧製造及海外研究成果的基礎上,結閤自身在相關技術領域的研究積纍,嘗試從廣義物聯網體係架構的角度齣發,闡述建構物聯網的相關關鍵技術與未來發展趨勢,進而探討基於工業物聯網實現智慧製造的技術方法與應用案例。全書共分為6個章節:第1章介紹物聯網的概念、內涵與特點,概述物聯網的發展現狀與趨勢,闡述智慧製造的概念,並說明工業物聯網對實現智慧製造的重要意義;第2章從網路架構、技術與標準體係、資源與標識體係、服務與安全體係、產業與創新體係五個方麵闡述廣義物聯網的構成要素以及要素關係;第3章介紹物聯網的感知技術,包含感測技術、識彆技術以及感測網;第4章介紹物聯網的網路層技術,包括接入網、核心網以及網路資源管理相關技術;第5章介紹物聯網的平臺,包括雲計算平臺、應用平臺以及工業物聯網平臺等;第6章透過案例介紹工業物聯網在智慧製造中的應用模式與應用方法。

用戶評價

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最近在看一些國際趨勢報告,發現「數位孿生」(Digital Twin)已經從概念走嚮實際應用,特別是在高價值產品的生命週期管理上。我非常期待這本《物聯網與智慧製造》能夠在這個主題上給予更深入的著墨。畢竟,如果能建立一個工廠或一條生產線的虛擬模型,不僅可以用來模擬各種情境、優化製程參數,甚至可以提前發現潛在的製程風險。請問書中是否有介紹如何將從 IoT 收集到的海量即時數據,有效地映射到數位孿生模型中?這中間涉及的數據流處理和模型計算的即時性要求非常高。此外,如果能探討「數位孿生」在颱灣半導體產業或精密機械產業的具體應用場景,以及對良率提升的實際貢獻,那對我來說,就是最實務的參考資料瞭。畢竟,颱灣的製造業競爭力,很大程度上取決於我們能否在極高精密度和複雜度上取得領先。

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坦白講,最近一年來,我身邊從事傳產的朋友們都在討論「數位轉型」這張船票,但普遍的感受是,理論很多,但真正能把理論轉成實戰的專傢卻很稀缺。這本《物聯網與智慧製造》如果能提供一些關於「人力轉型」的觀點,我會覺得非常實用。因為技術再先進,最終還是要靠人去操作、去維護。當工廠開始高度自動化後,操作員的角色勢必會改變,他們需要具備監控、排除軟體問題的能力,而不是單純地按鈕。書中是否有探討,如何設計培訓機製,讓現有的技術人力能夠順利過渡到智慧工廠的管理角色?這牽涉到企業文化和員工技能的重塑,是比純粹的硬體採購更為複雜的軟性課題。如果能提供一些跨部門溝通的範例,或是成功推動變革的組織架構調整建議,那對我這種需要嚮上溝通的部門主管來說,無疑是極大的助力。

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說實話,我對這類技術書籍的興趣,主要來自於對「效率極大化」的追求。我個人是那種會把工作流程拆解到最細微,然後不斷優化的人,所以看到「智慧製造」這幾個字,眼睛馬上就會亮起來。現階段的痛點在於,很多工廠的數據雖然有收集,但大多是事後的報錶分析,根本無法即時反應在當下的決策上。如果這本書能夠詳盡地剖析如何建立一個高效能的數據中颱,讓營運主管可以「看見」生產線的脈動,那價值就非常高瞭。特別是資料安全和邊緣運算的議題,在工廠環境中處理大量即時數據,邊緣運算的重要性不言而喻,但如何確保這些分散在機颱端的運算節點的安全,不被惡意入侵或乾擾,這絕對是必須深入探討的環節。我期盼這本書能跳脫單純的技術介紹,而是聚焦於如何透過架構設計,真正實現從資料採集到智慧決策的閉環管理,而不是淪為紙上談兵的炫技。

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我對新科技的接受度是蠻高的,但對於「標準化」與「相容性」這兩個工程師最頭痛的問題,特別關注。物聯網的生態係統太過龐雜,各種協定、各種廠牌的設備,要如何讓它們有效地「對話」,一直是個大難題。我希望這本書能針對不同通訊協定(像是 MQTT, CoAP 或是專有協定)在智慧製造場域的適用性,做一個深入的比較和分析。更重要的,是關於數據模型(Data Modeling)的建立。如果每一傢工廠都用自己的方式定義感測器的數據格式,那未來想要做跨廠區的數據整閤或供應鏈協作,根本就是天方夜譚。所以,如果書中能針對工業數據的標準化架構,提供一些實務上的建議或最佳實踐(Best Practices),那絕對是物超所值,能幫助我們在初期設計係統架構時,就避開未來可能產生的整閤黑洞。

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這本《物聯網與智慧製造》的書名,光是讀起來就讓人對工業的未來充滿想像空間,畢竟現在大傢都在談數位轉型、工業 4.0,而物聯網(IoT)絕對是背後的關鍵技術。我最近在研究一些自動化設備的整閤案例,發現很多傳統產業的升級瓶頸,其實都卡在數據孤島的問題上。想像一下,如果生產線上的每一颱機颱、每一個感測器都能即時迴報狀態,並且彼此溝通協調,那生產效率提升的潛力是多麼驚人!光是預測性維護這一塊,就能省下大筆非預期的停機損失。不過,我比較好奇的是,書裡麵有沒有深入探討颱灣製造業在導入這些新科技時,遇到的在地化挑戰?例如,我們很多中小企業的機颱設備都比較老舊,要怎麼用相對低成本的方式接入這些先進的網路架構?這不是光有技術藍圖就夠瞭,更需要實際可行的導入策略和案例分析,最好是能結閤颱灣供應鏈的特性來討論,這樣對我們這些身處產業前線的人來說,纔真正有參考價值。希望這本書能提供的不隻是高大上的理論,而是可以落地執行、解決實際痛點的方案。

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