物聯網實戰:使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統 (電子書)

物聯網實戰:使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

林聖泉
圖書標籤:
  • 物聯網
  • 樹莓派
  • Arduino
  • ESP8266
  • NodeMCU
  • Python
  • Node-RED
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具體描述

  本書首先引領你開啟樹莓派的大門,進入充滿神奇、瑰麗、希望的多彩世界。同時,也敞開探索Arduino資源的視窗,指引你善用俯拾皆是的各式珍貴資源。你將一步一步從基本程式設計、簡單電路組裝到測試的紮實演練,最後建立一個實用的物聯網。

  本書分成三大部分
  ➤ 樹莓派:從開箱設定到GPIO應用
  ➤ Arduino:從LED閃爍的控製到Wi-Fi模組的開發
  ➤ 樹莓派與Arduino:運用Node-RED融閤兩者,輕易開發物聯網

  閱讀本書後,你將學到
  ✔ 樹莓派GPIO應用
  ✔ Python程式設計
  ✔ Arduino程式設計
  ✔ 樹莓派與Arduino整閤應用
  ✔ ESP8266 NodeMCU應用
  ✔ Node-RED程式設計

  本書適用於
  ☛ 大專院校「機電整閤」、「專題製作」、「網際網路程式設計」等課程
  ☛ 高中、高職「微電腦應用實習」相關課程
  ☛ 各級學校開辦的正規或短期「物聯網」探索課程
  ☛ 創客玩傢DIY物聯網
 
好的,這是一本關於物聯網(IoT)實踐的書籍簡介,聚焦於使用樹莓派(Raspberry Pi)、Arduino、ESP8266/NodeMCU以及Python和Node-RED等主流技術棧,構建一套功能完備、安全可靠的監控係統。 --- 圖書簡介: 《物聯網實戰:使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統 (電子書)》 在快速發展的數字時代,物聯網(IoT)技術已不再是遙不可及的概念,而是滲透到我們生活和工作各個角落的關鍵基礎設施。從智能傢居的安全防護到工業環境的實時監控,構建一個穩定、高效且安全的物聯網係統變得至關重要。 本書並非一本理論堆砌的教科書,而是一本麵嚮實踐者的、從零開始構建功能性物聯網監控係統的實戰指南。我們深入探討如何整閤當前市場上最流行、最靈活的硬件與軟件工具鏈,手把手帶領讀者穿越從傳感器數據采集到雲端可視化和遠程控製的每一個關鍵環節。 核心技術棧深度解析與整閤 本書的基石在於對三大主流微控製器平颱的全麵覆蓋: 1. 樹莓派(Raspberry Pi): 作為功能強大的單闆計算機,它在物聯網係統中扮演“智能中樞”的角色。我們將詳述如何利用樹莓派運行操作係統、搭建本地服務器、處理復雜的數據分析任務,並作為整個係統的網關和決策核心。內容涵蓋操作係統(如Raspberry Pi OS)的優化配置、網絡連接管理、以及通過Python實現底層驅動和高級數據處理。 2. Arduino/ESP8266/NodeMCU: 這些低功耗微控製器是物聯網“感知層”的支柱。我們會詳細區分不同平颱的適用場景。對於需要高精度和穩定性的任務,我們將展示如何使用Arduino平颱進行基礎的傳感器接口編程。而對於需要原生Wi-Fi連接和更強處理能力的任務,我們將重點講解ESP8266(如NodeMCU開發闆)的固件編程,特彆是使用Arduino IDE或MicroPython進行高效的無綫數據傳輸。 3. 軟件驅動力:Python與Node-RED: Python: 作為物聯網領域最受歡迎的編程語言,Python貫穿本書始終。我們不僅會展示如何使用Python編寫直接控製硬件(如GPIO、I2C、SPI)的腳本,還會深入講解如何利用其強大的庫(如`paho-mqtt`)來實現可靠的消息傳遞協議,以及如何使用`Flask`或`Django`構建輕量級的Web API接口。 Node-RED: 這是一個基於流的編程工具,極大地簡化瞭物聯網應用的開發流程。本書將詳細介紹如何利用Node-RED的可視化界麵,快速搭建數據處理流程、連接不同的服務(如數據庫、消息代理、通知服務),並最終實現復雜的自動化邏輯,有效降低瞭係統集成的門檻。 構建全方位的安全監控係統 本書的最終目標是落地一個“安全監控係統”。這個係統不僅僅是簡單地讀取溫度或濕度數據,它涉及到身份驗證、數據加密、異常檢測和實時警報。 數據采集與預處理: 我們會選擇多種傳感器(如PIR運動傳感器、門窗磁傳感器、溫濕度傳感器、甚至簡單的攝像頭模塊)進行實戰操作。重點在於如何對采集到的原始數據進行去噪、校準和格式化,確保輸入到後續處理模塊的數據是準確可靠的。 通信協議的選取與實現: MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)作為物聯網標準通信協議,將是數據傳輸的核心。我們將講解如何設置和使用一個本地或雲端的MQTT Broker(如Mosquitto),並確保設備之間的通信是高效和低帶寬消耗的。 安全機製的植入: 在構建監控係統時,安全性是重中之重。內容涵蓋瞭如何為設備配置安全的Wi-Fi憑證、如何使用TLS/SSL加密MQTT通信,以及在係統網關層麵實施基礎的防火牆規則,保護數據不被惡意竊聽或篡改。 可視化與遠程控製: 數據隻有被有效展示纔有價值。我們將結閤Node-RED Dashboard或使用Python框架(如Plotly/Dash)創建直觀的儀錶盤。讀者將學習如何實時查看傳感器狀態,並設計反嚮控製邏輯,例如通過Web界麵遠程觸發繼電器或調整監控參數。 存儲與日誌: 係統運行必然産生大量數據。我們會介紹如何將關鍵事件和曆史數據存儲到本地數據庫(如SQLite或InfluxDB),並探討如何有效地管理日誌文件,以便於故障排查和係統審計。 適閤的讀者群體 無論您是電子工程專業的學生、嵌入式係統愛好者、希望將現有監控方案升級為智能化的係統集成商,還是希望通過動手項目掌握主流物聯網技術的開發者,本書都能為您提供清晰的路綫圖和可復現的代碼示例。 通過閱讀本書,您不僅能掌握分散的硬件和軟件知識點,更重要的是,您將學會如何將這些碎片化的技術整閤成一個健壯、可擴展且具備基礎安全防護的物聯網監控解決方案。準備好,用您的雙手,構建起屬於自己的智能安全網絡。

著者信息

作者簡介

林聖泉


  國立中興大學生物機電工程學係教授
  機械技師
  專長:最佳化設計、嵌入式C程式設計、圖控LabVIEW程式設計、機構設計
 

圖書目錄

【Part I 樹莓派】
Chapter 1 樹莓派介紹
1.1 簡介
1.2 安裝步驟
1.3 作業係統
1.4 外接USB 網路攝影機
1.5 樹莓派腳位
Chapter 2 Python 介紹
Chapter 3 樹莓派GPIO
3.1 LED 控製
3.2 基本數位輸入
3.3 超音波測距模組
3.4 溫濕度感測模組
3.5 步進馬達控製
3.6 伺服馬達控製
Chapter 4 停車場車位計數顯示與柵欄啟閉控製係統
4.1 係統組成元件
4.2 控製方式
【Part II Arduino】
Chapter 5 Arduino 介紹
5.1 Arduino
5.2 Arduino UNO 數位輸齣與輸入
5.3 Arduino UNO 類比輸入訊號
5.4 Arduino UNO 控製伺服馬達
Chapter 6 ESP8266 NodeMCU:無線網路開發模組
6.1 ESP8266 NodeMCU
6.2 MQTT
6.3 ESP8266 NodeMCU 與樹莓派的融閤

【Part III 樹莓派與Arduino】
Chapter 7 樹莓派與Arduino UNO 的結閤
7.1 I2C 通訊方式
7.2 USB 連接
Chapter 8 Node-RED 介紹
8.1 前言
8.2 第1 個Node-RED 流程
8.3 Node-RED 訊息
8.4 結點安裝步驟
8.5 Node-RED 流程組成
Chapter 9 居傢環境監控係統
9.1 室內溫濕度量測與顯示
9.2 各房間電燈開關控製
Chapter 10 居傢設備控製係統
10.1 咖啡機控製
10.2 窗簾控製
10.3 百葉窗控製
Chapter 11 居傢安全監視係統
Chapter 12 使用者介麵客製化
12.1 主題設計
12.2 介麵格式設計
12.3 版麵配置
參考資料
附錄A:安裝Arduino 函式庫方法
附錄B:電子零件清單

圖書序言

  • ISBN:9789864344369
  • 規格:普通級 / 初版
  • 齣版地:颱灣
  • 檔案格式:EPUB固定版型
  • 建議閱讀裝置:平闆
  • TTS語音朗讀功能:無
  • 檔案大小:222.1MB

圖書試讀

用戶評價

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哇,這本關於物聯網實戰的電子書光看書名就讓人熱血沸騰瞭!尤其看到「樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU」這些關鍵字,就知道內容絕對是硬核又實用的乾貨。光是這些平颱組閤起來,就能玩齣韆變萬化的應用場景,這本書顯然不隻是紙上談兵,而是真正手把手教你怎麼把這些零散的硬體、軟體串聯起來,變成一個有用的係統。我猜測作者在內容編排上一定花瞭不少心思,畢竟要讓初學者從零開始,把硬體的接線、韌體的燒錄,到後端的資料流處理都能講得清清楚楚,這門學問可不小。特別是對颱灣這邊的創客社群來說,樹莓派和ESP係列簡直是國民級的開發闆,如果這本書能針對颱灣常見的電子零件供應鏈或特定網路環境做些微調或補充說明,那就更貼心瞭。我特別期待看到它如何處理「安全監控」這個主題,是單純的影像串流?還是結閤瞭AI邊緣運算來做物件辨識?這中間的技術深度,絕對是衡量一本實戰書好壞的關鍵指標。總之,光是這個豐富的技術棧就已經讓人對這本電子書抱持著極高的期望值,希望能早點入手,實際動手驗證書中的每一個章節,把那些理論知識轉化為桌麵上實際運作的成果。

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這本電子書的標題給我的感覺是,它瞄準的讀者群絕對是那些「不想隻看不做」的技術愛好者。現在網路上的教學資源雖然多,但往往是東一篇韌體教學、西一篇Python腳本,要將它們整閤成一個「係統」的脈絡,卻是個大工程。本書既然定調在「實戰」,那想必在專案的完整性上會做得非常到位。我比較好奇的是,它在「Node-RED」這個環節會如何發揮?畢竟Node-RED在流程化和介麵化上非常強大,對於非純軟體背景的讀者來說,它可能是讓整個物聯網專案從「可行」走嚮「易用」的關鍵。如果作者能深入講解如何用Node-RED串接來自不同硬體(例如,把NodeMCU感測到的溫濕度資料,和樹莓派上的攝影機串起來),並設計齣一個直觀的Web儀錶闆來展示監控結果,那就太棒瞭。這種跨平颱、跨協定(可能是MQTT、HTTP等)的整閤能力,纔是現代物聯網專案的核心價值。我預期這本書的內容會非常紮實,甚至可能需要讀者具備一定的程式基礎,但隻要能成功跑齣第一個端到端的安全監控係統,付齣的時間絕對是值得的。這類書籍的價值,不在於你學瞭多少零散知識,而在於你是否能建構齣一個完整的解決方案。

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坦白說,市麵上關於樹莓派和Arduino的書籍多如牛毛,但真正能把「安全監控」這個主題做得有深度的卻相對少見。安全監控不隻是把鏡頭架起來錄影而已,它涉及到數據的即時性、傳輸的安全性,以及後端儲存和通知機製。我非常期待看到作者是如何處理這些細節的。例如,在ESP8266上實現低功耗的資料上傳,或者如何在樹莓派上搭建一個輕量級的監控伺服器,用Python來處理影像串流。而且,既然強調「安全」,或許書中會觸及到資料加密、或至少是如何避免未經授權的遠端存取。這可不是隨便複製貼上網路範例就能達成的。如果這本書能夠提供一套從硬體採購清單、到最後係統穩定運行的全套SOP,那對於急於想在自傢或辦公室部署監控係統的讀者來說,簡直是福音。這類實用技術的書籍,最怕的就是「為瞭湊頁數而寫」,但從這本書的技術組閤來看,它顯然是在解決一個實際且複雜的問題,這份決心值得肯定。

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對於我這種偶爾會接觸到舊設備升級或想自己DIY監控係統的玩傢而言,這本電子書的魅力就在於它的「廣度」與「深度」的平衡。很多書可能專注在單一平颱,例如隻講ESP32或隻講Python,但當你需要讓這些東西協同工作時,就會遇到大量的協定轉換和資料格式匹配問題。我希望作者在講解Node-RED的資料流時,能多花點篇幅解釋背後的MQTT訊息代理(Broker)運作原理,這樣讀者纔能真正掌握資料流動的脈絡,而不是隻會拖拉元件。此外,由於是電子書形式,我猜測它在程式碼和硬體接線圖的呈現上會相當方便查找和複製貼上,這在實作過程中是極大的加分項。如果能附帶一個GitHub連結,隨時更新或提供勘誤,那就更貼心瞭。總結來說,這本書像是一個工具箱,裡麵裝滿瞭當前物聯網最熱門、最實用的工具,並且還貼心地附上瞭組裝說明書,光是看到這個組閤,就知道這絕對是一本「會讓人動起來」的好書。

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從另一個角度來看,這本電子書對於想要轉換跑道或提升技能的工程師來說,絕對是一份很好的敲門磚。現在的工業自動化和智慧傢庭領域,對熟悉異質平颱整閤的人纔需求非常大。光是能操作樹莓派(偏嚮Linux環境與應用開發)和Arduino(偏嚮嵌入式C/C++),再加上Python作為膠水語言,還有Node-RED來做快速原型開發,這四者的結閤,幾乎涵蓋瞭物聯網開發的基礎技能光譜。讀完這本書,讀者不隻是學會瞭怎麼寫一段程式,而是學會瞭如何「設計一個邊緣運算節點」以及「如何建立一個雲端或本地的數據中樞」。我猜測,書中的專案範例可能不隻是一個單一的監控實例,而是會用這個基礎架構去擴展齣不同的應用場景,像是環境監測警報、智慧門禁等等。這種係統性的思維訓練,比單純的技術操作更為寶貴,也更容易讓讀者在麵對未來新的硬體平颱時,能快速上手並融會貫通。

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