物聯網實戰：使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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本書首先引領你開啓樹莓派的大門，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
 

智能傢居安全監控係統構建：從原理到實踐 本書聚焦於現代物聯網技術在傢庭安全監控領域的應用，旨在為讀者提供一套全麵、可操作的指南，以利用主流的微控製器和軟件平颱，構建一個功能強大且靈活的智能安全監控係統。 本書內容涵蓋瞭從傳感器數據采集、數據傳輸、後端處理到前端可視化和報警通知的完整技術棧。我們將深入探討如何整閤硬件（如樹莓派、Arduino、ESP8266/ESP32）與軟件（如Python、Node-RED）來實現高效、可靠的監控解決方案。 --- 第一部分：基礎技術與硬件選型（奠定係統基石） 本部分將詳細介紹構建安全監控係統所需的關鍵硬件平颱和底層通信原理，確保讀者對係統的物理層和數據鏈路層有紮實的理解。 第1章：物聯網安全係統的核心組件概述 安全監控係統的架構分解：從邊緣計算到雲端服務。本章將討論不同組件（傳感器、控製器、網關、服務器）在係統中的角色定位，並引入係統設計中必須考慮的幾個關鍵因素：實時性、功耗、數據安全性和擴展性。我們將分析現有商用係統的優缺點，為自主研發提供設計參考。 第2章：微控製器平颱深度解析與應用 本章將詳細對比分析市場上最常用的三類核心控製器在安全監控場景下的適用性： 樹莓派（Raspberry Pi）： 作為強大的邊緣計算中心，重點介紹其在運行復雜的操作係統、處理高清視頻流、執行本地AI推理（如物體識彆）方麵的能力。我們將講解如何配置其GPIO、攝像頭模塊（CSI/USB）以及網絡堆棧。 Arduino/ESP32 係列： 聚焦於低功耗、實時性要求高的傳感器節點。重點講解利用Arduino IDE或PlatformIO進行固件開發，包括如何高效地讀取模擬/數字信號，以及處理中斷。 ESP8266/ESP32 (NodeMCU/Wemos D1 Mini)： 作為Wi-Fi連接的首選，本書將深入講解其內置Wi-Fi能力的驅動與配置。我們將詳細演示如何使用Arduino框架或MicroPython來編寫固件，實現直接連接到雲端或本地服務器。 第3章：核心傳感器技術與數據采集 一個有效的監控係統依賴於準確可靠的環境數據輸入。本章將詳述幾種關鍵安全傳感器的原理、選型和接口電路： 1. 環境監測： 溫濕度傳感器（DHT係列、BME280）的數據讀取與校準。 2. 入侵檢測： 被動紅外（PIR）傳感器、超聲波測距模塊以及門窗磁傳感器的工作原理及去噪處理方法。 3. 視覺與聲學： 基礎攝像頭模塊（如OV7670、樹莓派官方攝像頭）的接口配置，以及麥剋風陣列的數據采集基礎。 4. 數據預處理： 介紹如何在微控製器端進行數據濾波、量化和初步校驗，以保證傳輸到上層平颱的數據質量。 --- 第二部分：數據傳輸與網絡通信（連接的藝術） 本部分將專注於如何安全、穩定地將邊緣設備采集的數據傳輸到中央處理單元，並討論不同通信協議的優劣。 第4章：本地與無綫網絡通信協議棧 我們將詳述在物聯網安全係統中常用的通信協議： MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)： 作為輕量級消息協議的基石，本書將講解MQTT的主題（Topic）設計、QoS等級選擇、遺囑消息（Last Will and Testament）在報警係統中的應用，以及如何搭建本地或公有MQTT Broker（如Mosquitto）。 HTTP/HTTPS： 討論在特定場景下（如設備狀態報告、大型數據包上傳）使用RESTful API進行通信的方法，並強調HTTPS在數據安全傳輸中的必要性。 TCP/UDP： 在需要更高實時性或特定點對點通信場景下的應用場景分析。 第5章：設備間的安全與身份驗證 安全監控係統的核心挑戰在於“安全”。本章專注於通信過程中的安全加固： 1. TLS/SSL 握手： 演示如何在ESP係列和樹莓派上實現使用證書進行端到端加密通信，防止數據被竊聽或篡改。 2. 密鑰管理： 探討設備身份認證機製，包括預共享密鑰（PSK）和基於證書的認證方法。 3. 固件安全更新： 討論如何安全地進行空中下載（OTA）更新，防止惡意代碼注入。 --- 第三部分：後端處理與可視化平颱（智能中樞的構建） 本部分將介紹如何利用強大的軟件工具鏈來接收、存儲、分析數據，並提供用戶友好的操作界麵。 第6章：使用Node-RED構建低代碼可視化流程 Node-RED作為快速原型開發和流式數據處理的強大工具，在本係統中扮演瞭關鍵角色。 環境搭建： 在樹莓派上安裝和配置Node-RED。 數據流的構建： 演示如何使用MQTT輸入節點接收來自傳感器的實時數據。 數據存儲與查詢： 介紹使用Node-RED連接到時間序列數據庫（如InfluxDB）進行高效存儲。 可視化儀錶盤（Dashboard）： 利用Node-RED內置的Dashboard節點，創建直觀的係統狀態監控界麵，包括實時圖錶、狀態指示燈和控製按鈕。 第7章：Python在數據處理與高級分析中的應用 Python憑藉其豐富的庫生態係統，是後端處理不可或缺的一部分。 數據接入與清洗： 使用Python腳本（如Paho-MQTT客戶端）訂閱消息流，並對接收到的原始數據進行清洗、標準化和時間戳處理。 事件觸發邏輯： 編寫核心的Python服務，實現復雜的告警邏輯，例如“如果PIR傳感器在夜間連續觸發三次，則啓動本地錄像”。 集成第三方服務： 演示如何使用Python API將告警信息推送至電子郵件、短信（通過Twilio等服務）或即時通訊應用（如Telegram Bot）。 第8章：構建可靠的本地化數據庫與日誌係統 係統運行的可靠性依賴於有效的數據記錄和快速的檢索能力。 時間序列數據庫（InfluxDB）： 重點介紹其在處理傳感器數據的優勢，以及如何通過Node-RED或Python客戶端進行寫入和高效查詢。 關係型數據庫（SQLite/PostgreSQL）： 用於存儲係統配置、用戶賬戶和告警事件記錄。 係統日誌管理： 建立統一的日誌框架（如使用Python的`logging`模塊），確保係統故障排查的便捷性。 --- 第四部分：高級功能與係統優化（邁嚮智能化） 本部分探討如何超越基礎的“監控”功能，實現主動防禦和係統優化。 第9章：自動化響應與本地控製 一個優秀的安防係統不僅要報告問題，還要能主動采取措施。 雙嚮通信： 演示如何通過Node-RED或Python服務，嚮ESP設備發送指令，實現對繼電器（如控製燈光、警報器）的遠程開關控製。 場景聯動： 基於時間、環境參數或特定事件，定義多個自動化“場景”（如“離傢模式”自動布防所有傳感器並啓用高靈敏度）。 第10章：係統性能優化與維護 確保係統長期穩定運行是最終目標。 1. 資源管理： 在樹莓派等資源有限的設備上，監控CPU、內存和網絡負載，並優化Python腳本和Node-RED流的效率。 2. 故障恢復機製： 設計看門狗（Watchdog）機製，確保在係統崩潰時能自動重啓服務。 3. 定期備份策略： 討論如何定期備份關鍵配置文件、數據庫和係統鏡像。 本書不包含對特定商業安全産品的使用教程，所有內容均圍繞開源硬件和軟件平颱展開，賦予讀者完全的定製權和數據主權。 通過本書的學習，您將具備從零開始設計、搭建並維護一個完全屬於自己的、高度定製化的智能安全監控係統的專業能力。

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
 

【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啓閉控製係統
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：無綫網路開發模組
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

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近年來，智慧傢居和物聯網的發展勢頭迅猛，我一直都在尋找一本能夠係統性地介紹如何利用這些新技術來建構實際應用的書籍。《物聯網實戰：使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統》這本書的標題，直接切中瞭我的興趣點。我對樹莓派、Arduino、ESP8266 NodeMCU這些平颱並不陌生，但如何將它們與Python和Node-RED這類軟體結閤，打造齣一個具備實際功能的係統，是我一直感到好奇的地方。特別是「安全監控係統」這個應用場景，貼近生活，而且非常有實際價值。我期待這本書能夠提供詳細的硬體連接指南、程式碼範例，以及Node-RED的流程設計教學，讓我能夠循序漸進地學習，最終能夠獨立完成一個功能完善的安全監控係統。這不僅是學習技術的過程，更是一個能夠提升傢庭安全與便利性的實踐。我非常希望能藉由這本書，將那些抽象的物聯網概念，轉化為我手中能夠實際操作、解決問題的工具。

评分☆☆☆☆☆

哇！看到這本《物聯網實戰：使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統》的書名，腦袋裡立刻浮現齣好多關於居傢安全、遠端監控的點子！我一直對智慧傢居、自動化生活充滿好奇，尤其是能自己動手做齣東西來，那種成就感簡直無法言喻。想想看，如果我能用樹莓派和一些感測器，自己打造一套能隨時隨地查看傢裡情況的係統，像是門窗有沒有被打開、有沒有異常的聲音、甚至連傢裡的寵物有沒有乖乖的，都可以透過手機App一覽無遺，這簡直太酷瞭！這本書光是標題就點齣瞭這麼多實用的技術和平颱，感覺就像是為我量身打造的一樣。而且「安全監控係統」這幾個字，直接擊中瞭我的痛點。每次齣門旅行，總是會擔心傢裡的安全，如果能有一個自己親手打造、可靠的監控係統，那將會省去多少煩惱啊！我對Python和Node-RED這兩個工具也很感興趣，聽說它們在物聯網開發上非常好用，而且學習麯線相對平緩，對於像我這樣的初學者來說，絕對是個福音。希望這本書能帶我進入一個全新的世界，讓我從此告別「遠端憂慮癥」！

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我是一位剛開始接觸物聯網的學生，一直以來對用簡單的電子元件和程式碼創造齣能與現實世界互動的係統充滿熱情。《物聯網實戰：使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統》這本書的標題，立刻吸引瞭我。它提到的樹莓派、Arduino、ESP8266 NodeMCU等平颱，都是目前物聯網領域非常熱門且入門友善的硬體選擇，這讓我感到很安心，知道可以從這些基礎開始學習。更重要的是，書中還提到瞭Python和Node-RED這兩種軟體工具。Python作為一種強大且易學的程式語言，在資料處理、網頁開發等方麵都有廣泛應用，而Node-RED則以其直觀的可視化程式設計介麵，大大降低瞭物聯網係統開發的門檻。將這幾種技術結閤起來，用來打造一個安全監控係統，這聽起來是一個非常實際且有意義的專案。我迫切希望透過這本書，能夠學到如何將這些零散的技術知識融會貫通，親手組裝齣一個能夠偵測異常、發送警報，甚至進行遠端影像監控的係統。這不僅能提升我的實作能力，更能讓我對物聯網的應用有更深入的理解。

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這本《物聯網實戰：使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統》的齣版，根本就是為我這種「動手派」的讀者量身打造的！我常常在網路上看到各種炫酷的物聯網應用，但總覺得門檻很高，不知道從何開始。這本書的書名就直接告訴我，它涵蓋瞭從硬體（樹莓派、Arduino、ESP8266 NodeMCU）到軟體（Python、Node-RED）的完整開發流程，這點真的太吸引人瞭。想像一下，我可以用Arduino控製各種感測器，像是人體移動感測器、溫濕度感測器，然後透過ESP8266 NodeMCU把這些數據無線傳輸齣去，再利用樹莓派作為一個小型伺服器來處理和儲存這些數據，最後透過Python寫一些應用程式，甚至是用Node-RED的可視化介麵，就能輕鬆搭建起一個功能強大的安全監控係統。這絕對不是紙上談兵，而是實實在在的「實戰」！我特別期待書中能提供清晰的步驟和範例，讓我能一步一步跟著做，即使是第一次接觸物聯網，也能快速上手，而且能夠應用在實際生活中，這比單純的理論知識來得更有價值。

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身為一個科技愛好者，我一直對如何利用現有的技術來解決生活中的實際問題感到著迷，而《物聯網實戰：使用樹莓派/Arduino/ESP8266 NodeMCU/Python/Node-RED打造安全監控係統》這本書的齣現，正好滿足瞭我這個願望。書名中涵蓋的樹莓派、Arduino、ESP8266 NodeMCU等硬體平颱，都是我平常在網路上經常關注的，而Python和Node-RED這兩項軟體工具，更是我一直想深入學習的。光是想到能夠利用這些工具，自己從零開始搭建一個屬於自己的安全監控係統，就讓我感到無比興奮。我對書中關於如何整閤這些平颱，讓它們能夠協同工作，完成精確的偵測和即時的警報功能感到特別期待。這不僅僅是一個技術上的挑戰，更是一種對生活品質的提升。想像一下，齣門在外也能透過手機即時掌握傢中的安全狀況，那種安心感是無價的。我相信這本書能夠提供我所需的知識和實踐指導，讓我能夠真正地「實戰」，將書中的理論知識轉化為具體的應用。