前言

时光荏苒，再过几年我就到退休年龄了。因为年纪的关系，过去的经历总像放电影一样在我脑海中呈现。

20世纪90年代，我从北京大学毕业，怀揣着化学硕士证书，被分配到湖南化工职业技术学院从教。那时，正是化工行业不景气的时候，除了教学，我也在想其他出路。可由于“贫穷限制了想象”，我错过了国家鼓励南下创业的机会。此时，世界银行贷款支持的项目的“春风”吹到了学校。购买了一批286个人计算机后，学校终于有了计算机机房。回想起在学校时，我学过BASIC和FORTRAN语言，毕业论文还用到了FORTRAN程序计算实验结果，就决定改行学计算机程序设计。1992年，我在辽宁丹东参加了一个化工行业的学术会，会上展示了美国化工生产的一个模拟系统，该系统是使用BASIC语言写的，要卖2万美元。这更加坚定了我要从事计算机程序设计的决心。

那时的计算机图书还没有现在这么多，其中比较多的是有关C语言的。好在当时Borland C出现了，于是我就从它学起。

一个偶然的机会，朋友介绍我给电视台做自动播出系统，于是我用C语言写了第一个真正商业化的程序，赚了3000元，比当时一年的工资还多。狠下心，我花5000多元买了台386计算机——500MB硬盘、4MB内存、DOS操作系统，虽然花了小两年的工资，但我还是很开心的。

由于我终究不是计算机专业毕业的，因此只能自己去看书学习基础知识。好在我有了自己的计算机，实践起来比较方便。当时我经常学到晚上12点，学到的东西很多，有五笔打字系统、打字比赛系统、化学反应模拟系统等。慢慢地，我开始用FoxPro给一些企业、电视台做收费管理系统。其间，宝兰公司的Delphi开发语言开始流行，于是我又开始用Delphi做程序设计。

1996年，我决定停薪留职出去闯荡一下。长达4年的时间，我在长沙、珠海、深圳等地工作，虽然很辛苦，但开发能力还是提高了不少。2000年年初，我又回到湖南，与几个朋友一起经营一家小公司，专为铁路行业服务，生产小配件，开发检测设备、自动控制设备，编写的应用系统有几十个。

可小企业生存很艰难，又遇到“非典”，公司盈利非常少，导致股东意见不合。2008年，我离开了公司，进入湖南工业大学计算机学院，又重新成为一名教师。7年的“创业”期间，我的大学同学出国创业、进入政府部门任职、下海创业成功的占了大多数。与他们相比，我总感到自己太不起眼了。不过回想一下，离开公司前，公司为国家纳税400多万元“真金白银”，也算是为国家做了些许贡献。

我在湖南工业大学的主要工作任务就是教学，主要教授的课程有软件工程、系统分析、信息系统、物联网技术与平台等。由于教学的需要，我逐渐开始用C#、Java编写程序。其间，我写了不少系统程序，一直被用户使用，如至今仍被上百家广播电台使用的“多路音频自动播出系统”，被几十家小电视台使用的“图文字幕视频自动播出系统”等。

2014年，学校创建物联网工程专业，于是我在物联网系一直工作到现在。

物联网工程是个全新的专业，很多专业课程是新开设的，任课教师也要经过培训和自学才能上课。无线传感器网络与应用、移动应用程序开发、RFID原理、嵌入式Linux网络系统开发，这些课程我都教过。对于很多知识，我也要从零开始学习，为了更好地掌握与硬件相关的知识，我自己从天猫购买设备，熟悉设备功能，并自己开发程序。

从事物联网教学多年，我有了不少感悟，也踩过不少坑。我把它们写出来，希望可以使后面的人少走些弯路。

物联网应用系统的开发，确实需要“全栈”开发人员。从底层的智能传感器硬件设计开发、通信程序开发、服务程序设计、Web网站到移动应用开发，都需要使用多种技术和编程语言，对人才的要求是比较高的。现在网上流传的使用某某语言“全栈”开发的资料很多，我认为大部分是不可取的，是误人子弟的。所谓的“全栈”开发，也大多局限在Web应用系统设计上，难以与物联网“全栈”开发相提并论。物联网应用系统极其复杂——尽管底层硬件配置越来越高，但不可能使用一种程序设计语言来满足所有应用开发的需要。

我在从事物联网工程专业的本科教育时发现，课程内容主要集中在基础理论知识的学习，实验课也只是用以对基本原理的验证而已。一周的课程设计或综合实训，很难让学生完成一个像模像样的系统开发。所谓的一个月的生产实习，也解决不了什么大问题。加上学生的学习任务也很重，无法腾出更多精力来专心做一个物联网应用系统。但一个本科生，至少需要体验一个完整物联网应用系统开发的全流程，并参与其中，才会获得深刻的认识，动手能力才会真正有所提高。

由于各种基础知识的学习时间段不同，在教授某门课程时，我也不好让学生去设计一个完整的物联网应用系统，但是设计部分且相对完整的子系统是可以的。

所以，设计一个良好的应用项目，既能满足物联网教学各阶段的学习要求，又能循序渐进，最终完成大部分教学要求。这是值得探索的。

为此，我编写这本有关物联网应用系统的图书时，既要满足教学知识的要求，又要有一定的现实意义和价值，还能拓展学生的想象力、创新思维能力。

在阅读本书之前希望读者能了解以下几点。

1．物联网本科教学的要求

目前各大院校的物联网专业开设的专业课程，大都包含单片机原理、传感器原理、无线传感器网络、RFID原理、通信技术、云计算、移动应用开发等。因此，全栈开发项目应该是一个涉及底层传感器、传感器网络、无线通信、互联网通信、云平台、移动应用等技术内容的物联网应用系统。

2．程序设计语言的要求

本科物联网工程专业开设的计算机语言课，主要有C/C++、Java，可选修C#、Python、JavaScript。全栈开发项目可以使用各种程序设计语言，便于提升学生使用开发语言的能力。同时，精心设计每个子系统，使每个子系统都可以分别用多种语言来实现，以便喜爱不同语言的学生都可以加入开发项目中。

3．硬件条件的要求

在练习时，可以使用从淘宝/天猫上购买的硬件，大部分的价格都不超过3位数，还包括开发工具和技术资料。

4．应用系统的选择

我之所以选择用“物联网设备智能监控系统”，是因为这个系统是从我的智能家居系统扩展而来的，且实现了绝大部分功能，已经是一个完整的应用系统，不间断在线运行时间超过4年。该系统稳定、可靠，使用方便，基本满足了上述3个方面的要求。

“物联网设备智能监控系统”稍加改造、扩展，可应用于物联网众多行业，如智能农业、智慧工厂、智能大厦、智能家居、智能医疗、智能安防。

正文中会详细描述该系统的结构和开发过程。所有子系统的源代码，都收录在本书的配套资源中。但如果用于企业软件、商业软件、付费软件等开发，须得到笔者本人的同意并支付一定费用。

5．适合学习的人群

本书为物联网本科生量身打造。学完C语言，就可以参与该系统的开发。对有志从事物联网应用开发的IT人员，本书也具有一定的参考价值，特别是在企业、公司研究部门从事软件开发的人员。如果是自学物联网系统开发的人员，以下是推荐必须要学完的课程，或者需要具备相应的能力：C语言程序设计、Java程序设计、C#程序设计、JavaScript程序设计、软件工程。

学习该系统的开发会是一个先苦后甜的过程。我用3年时间设计、完善了该系统，如果感兴趣的话，它应该值得用半年时间去学习。

本书可作为物联网专业综合实习/实训的实验指导书，也可整理成专业课程的课程设计教材，当然还需要花时间将本书的案例分解为一个一个的实验或小项目。

学习并掌握了该系统的设计，可以帮助读者在物联网应用开发方面更上一层楼。让我们开始吧！

由于时间仓促及笔者的水平所限，书中内容难免有误，还请读者不吝斧正，联系邮箱：liyongtao@ptpress.com.cn。

吴志辉

2021.8