具体描述
《ZigBee网络原理与应用开发》深入讲述ZigBee网络的体系结构和工作原理，介绍飞思卡尔公司的ZigBee软硬件开发工具及其使用，并给出了简单的应用实例。《ZigBee网络原理与应用开发》共分为9章。第1章介绍ZigBee网络的特点及其主要应用领域；第2-6章分别介绍ZigBee的物理层、MAC层、网络层、应用层及ZigBee安全服务特性；第7-9章介绍飞思卡尔公司的ZigBee开发工具及其应用。
《工业物联网技术与实践》 内容提要： 本书全面深入地探讨了当前工业领域应用最为广泛的物联网（IIoT）技术体系、核心架构、关键技术及其在现代制造业、能源管理、智能工厂等场景中的具体部署与实践。全书结构清晰，理论与实践紧密结合，旨在为读者提供一套系统化、可操作的工业物联网解决方案设计与实施指南。 第一部分：工业物联网基础与架构 第一章：工业物联网的时代背景与发展趋势 本章首先界定了工业物联网（IIoT）的内涵与外延，将其与消费级物联网进行明确区分，重点阐述了 IIoT 对实现“工业4.0”和“智能制造”的战略意义。详细分析了驱动 IIoT 快速发展的关键因素，包括传感器技术进步、云计算与边缘计算的融合、大数据分析能力的提升以及对柔性制造需求的增长。本章深入剖析了当前 IIoT 领域面临的主要挑战，如互操作性难题、数据安全与隐私保护、以及老旧设备（Brownfield）的智能化改造难度。最后，前瞻性地展望了 IIoT 的未来发展方向，例如数字孪生（Digital Twin）技术的深度集成、AI 驱动的自主决策系统以及更高级别的网络安全威胁防护机制。 第二章：工业物联网系统参考架构 本章聚焦于工业物联网的标准化架构模型。我们将采用国际公认的 ISA-95 模型作为基础，结合 Purdue 参考模型进行扩展，构建一个适应现代工业需求的五层或七层 IIoT 架构。详细阐述每一层的功能定位：从最底层的物理感知层（传感器、执行器），到设备层、网络通信层、平台服务层（数据采集、存储、中间件），再到应用层（MES、ERP、SCADA 集成）。重点讨论平台层中数据汇聚、协议转换、状态监控等核心功能模块的设计原则。本章将通过多个典型的分层架构图例，帮助读者直观理解数据在工厂内部、跨工厂乃至云端之间的流动路径和处理流程。 第二章后半部分：关键技术组件介绍 本节作为承上启下的过渡，简要介绍支撑 IIoT 运行的几个关键技术领域，包括但不限于：时间敏感网络（TSN）在实时控制中的应用、低功耗广域网（LPWAN）在资产跟踪中的作用，以及确定性以太网在严苛工业环境中的可靠性保障。 第二部分：工业数据采集与通信 第三章：工业现场数据采集技术 本章深入探讨了从现场设备获取数据的各种技术手段。详细介绍了主流的工业现场总线协议，包括有线通信（如 Modbus TCP/IP、PROFINET、EtherNet/IP）的工作原理、数据结构及适用场景。对于非侵入式采集方案，本章重点讲解了基于图像识别、振动分析以及超声波传感器的状态监测方法。特别地，本章对数据采集的准确性、时间戳同步性（IEEE 1588 PTP）在控制系统集成中的重要性进行了专门论述，并提供了数据预处理和初步清洗的实用技术，以应对工业环境中常见的噪声和异常值问题。 第四章：工业通信网络技术选型与部署 工业环境对通信网络的可靠性、实时性和安全性有着极高要求。本章系统地对比分析了当前主流的工业无线技术，包括 Wi-Fi 6（802.11ax）在带宽密集型应用中的优势、5G 专网（Private 5G）在低时延与大规模连接方面的突破性进展，以及 LTE-M/NB-IoT 在广域资产追踪中的应用。本章的重点在于“选型决策”：根据不同的应用场景（如高精度运动控制、大规模传感器网络、远程巡检），提供具体的网络拓扑设计指南和性能指标评估方法。同时，详细阐述了如何构建混合型网络架构，实现有线与无线的无缝冗余切换。 第五章：工业协议转换与互操作性 协议异构性是 IIoT 部署中的核心障碍。本章专注于解决不同设备和系统之间的数据“语言不通”问题。详细介绍了 OPC UA（Open Platform Communications Unified Architecture）作为跨平台、面向服务的信息集成标准的构建原理和核心组件（如信息模型、安全机制）。本章提供了将传统专有协议（如老旧的西门子 S7 通信、罗克韦尔 AB 协议）通过协议网关（Protocol Gateway）转换为 OPC UA 格式的实用步骤和软件工具链介绍。此外，还探讨了 MQTT 在轻量级数据传输和事件驱动架构中的应用及其在 IIoT 平台上的集成策略。 第三部分：工业物联网平台与边缘计算 第六章：工业物联网平台（IIP）的关键功能 本章聚焦于 IIoT 平台的核心价值与构建要素。详细解析了 IIoT 平台必须具备的四大核心功能模块：海量数据接入与管理、设备生命周期管理（Provisioning, Monitoring, Updating）、数据模型构建与语义化，以及开放的应用程序集成接口（API）。本章提供了对市场主流 IIoT 平台（如西门子 MindSphere、PTC ThingWorx 或开源平台）进行能力评估的标准框架，并指导读者如何根据自身业务需求选择或定制平台服务。重点讨论了数据存储策略，包括时序数据库（Time-Series Database）在工业数据管理中的优化应用。 第七章：工业边缘计算的原理与实践 为了满足实时控制、数据预处理和带宽优化的需求，边缘计算在 IIoT 中扮演着日益重要的角色。本章阐述了边缘计算与云计算的协同工作模式，区分了“近端边缘”、“远端边缘”的概念。详细介绍了在工业网关或嵌入式设备上部署容器化应用（如 Docker/Kubernetes）的实践方法。重点分析了边缘侧的数据分析与模型推理（例如，将训练好的机器学习模型部署到现场设备进行实时故障预测）的技术栈和安全部署流程。本章还探讨了边缘计算在断网环境下的自主运行能力设计。 第四部分：数据分析、安全与应用场景 第八章：工业大数据分析与数字孪生 本章探讨了如何从海量工业数据中提取商业价值。涵盖了描述性分析（设备健康状态可视化）、诊断性分析（故障原因追溯）、预测性分析（剩余寿命预测 PDM）和规范性分析（最优参数推荐）等四个层次。特别地，本章深入介绍数字孪生（Digital Twin）的概念，包括基于物理模型和基于数据驱动的孪生体构建方法。详细阐述了如何将实时运行数据映射到虚拟模型中，实现工艺优化、远程调试和操作员培训。 第九章：工业物联网安全体系构建 工业系统的安全性直接关乎生产安全与国家关键基础设施稳定。本章系统地梳理了 IIoT 面临的主要威胁（如供应链攻击、固件篡改、DDoS 攻击）。基于 IEC 62443 标准框架，本章详细介绍了多层次的安全防护策略：从物理安全、网络隔离（使用工业 DMZ 和防火墙）、到设备认证与授权（PKI/X.509 证书应用）、再到数据传输加密（TLS/DTLS）。提供了针对 OT（Operational Technology）环境特点的安全加固技术和定期的漏洞扫描与管理流程。 第十章：核心工业应用场景案例分析 本章通过详尽的实际案例，展示 IIoT 技术的落地应用效果。深入分析以下几个关键场景： 1. 预测性维护（PdM）： 基于振动、温度数据进行设备故障预警的完整流程设计。 2. 能源与公用事业优化： 利用 IIoT 实时监测能耗，实现负荷平衡与能效提升。 3. 质量控制与追溯： 利用传感器数据流对生产过程参数进行实时校验，实现产品全生命周期追溯。 4. 远程资产管理（RMA）： 针对分散式设备（如油井、变电站）的远程监控与诊断系统的构建。 附录： 常用工业通信协议帧结构速查表；工业物联网项目实施路线图参考。 本书特色： 技术全面性： 覆盖从底层传感器到顶层云平台的完整技术栈。 实践指导性强： 大量采用工程实践中的真实案例和配置示例。 标准驱动： 深度融合 ISA-95, OPC UA, IEC 62443 等工业标准。 前沿性： 重点讲解 5G、数字孪生和边缘 AI 在工业中的最新应用。 目标读者： 企业 IT/OT 部门工程师、系统集成商、工业自动化从业者、致力于智能制造转型的企业管理者，以及相关专业院校的师生。通过学习本书，读者将能够独立规划、设计和实施企业级的工业物联网解决方案。
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