计算机科学导论：物联网技术与应用实践

# 1. 物联网技术概述

物联网（Internet of Things，IoT）作为当今信息技术领域的热门话题，被誉为继互联网之后的下一个“风口”。本章将从物联网的概念和演变、核心技术和关键特点、以及与传统互联网的区别与联系等方面进行探讨。

## 1.1 物联网的概念和演变

物联网是指利用各种信息传感设备将现实世界的各种设备、物品与互联网进行连接，实现设备间的信息交换和互联互通的技术体系。在物联网的发展过程中，经历了从传统物联网向智能物联网的演变，不断拓展应用领域和提升智能化水平。

## 1.2 物联网的核心技术和关键特点

物联网的核心技术包括传感器技术、无线通信技术、数据采集与处理技术等。其关键特点包括大规模连接、实时互联、智能化决策等，为实现智能物联网的目标奠定基础。

## 1.3 物联网与传统互联网的区别与联系

物联网与传统互联网相比，强调连接的是设备而非人，注重实时性和智能化，涵盖的设备类型更加丰富。两者的联系在于物联网基于互联网技术发展而来，共享互联网的基础设施和通信协议。

通过对物联网技术的概述，我们可以更好地理解物联网的发展历程和核心特点，为后续具体技术和应用领域的探讨奠定基础。

# 2. 物联网基础技术

物联网的实现离不开一系列基础技术的支撑，包括传感器技术、无线通信技术以及数据采集、传输和处理技术等。本章将深入探讨这些基础技术在物联网中的作用和应用。

#### 2.1 传感器技术及其在物联网中的应用

传感器是物联网中的重要组成部分，它能够感知并采集环境中的各种数据，如温度、湿度、光照强度、压力等。在物联网中，传感器技术的应用非常广泛，涵盖智能家居、智慧城市、工业自动化等各个领域。传感器通过将采集的数据传输到物联网平台，为后续的数据处理和分析提供基础支持。

# 举例：使用Python读取温湿度传感器数据
import Adafruit_DHT

sensor = Adafruit_DHT.DHT11
pin = 4
humidity, temperature = Adafruit_DHT.read_retry(sensor, pin)

if humidity is not None and temperature is not None:
    print('温度：{0:0.1f}摄氏度'.format(temperature))
    print('湿度：{0:0.1f}%'.format(humidity))
else:
    print('读取传感器数据失败！')

上述代码演示了如何使用Python语言读取温湿度传感器（DHT11）的数据，其中`Adafruit_DHT`是一个常用的传感器库，通过引入该库可以方便地实现对传感器数据的采集。

#### 2.2 无线通信技术在物联网中的作用

物联网中的设备需要通过无线通信技术实现互联互通，常见的无线通信技术包括WiFi、蓝牙、Zigbee、LoRa等。这些技术在不同的场景中发挥着重要作用，为物联网设备间的数据传输提供了便利条件。

// 举例：使用Java语言实现基于WiFi的设备间通信
import java.net.*;
import java.io.*;

public class WiFiCommunication {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建Socket并指定通信的服务器地址和端口号
            Socket socket = new Socket("ServerIP", 8888);

            // 获取输出流，向服务器发送数据
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("Hello, IoT World");
            pw.flush();
            socket.shutdownOutput();

            // 获取输入流，并读取服务器端的响应信息
            InputStream is = socket.getInputStream();
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String info;
            while ((info = br.readLine()) != null) {
                System.