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云计算推动智能家居普及

[日期:2015-03-31] 来源:云计算头条  作者: [字体: ]

云端将成为智能家居系统的中心

  

基于云计算的智能家居系统主要由三部分组成:云平台(数据中心)、控制端和家庭设备。

  

 

云数据中心。云数据中心是一个提供云服务的服务集群。提供以下功能:通过INTERNET接收来自家庭网关的数据并存储,根据内置策略或来自控制端的指令将控制数据传输给家庭网关;通过INTERNET与控制端连接,向控制端提供系统的实时数据或历史数据,接收来自控制端的指令;内置大量家用设备控制模型,供家庭网关控制使用;对存储的大量数据进行数据挖掘,寻找可供进一步利用的知识。

  

云数据中心的实现既可以是自行搭建服务器集群的私有云,也可以直接租用大型云计算公司所提供的服务,例如提供多平台文件同步的软件DROPBOX,就直接采用了亚马逊公司的云计算服务,自身没有任何硬件。也就是说,在云中心的构建上,可以不考虑硬件,而集中精力于软件的开发,尽可能为用户提供可靠、易用的服务,而对于所需的存储和计算资源采用随用随买的方式,使得整个结构具有很大的灵活性和可扩展性。

  

云计算平台通过提供一个基础服务层,来为智能家居系统提供一些必须的功能,例如用户认证、数据存储、与家庭网关和智能终端的联网和编程接口。这为更高级的应用层提供了一些标准的基础服务。接下来,利用这些基础服务,系统开发者成为一个软件生态系统的维护者,大量的第三方厂商可为该系统开发应用,例如提供WEB网站、手机应用程序、进行数据分析等。家电和传感器厂商可以利用这些程序接口来向系统提供最新的设备驱动,供家庭网关调用。

  

控制端。控制端是一个人机界面设备,是用户使用智能家居系统的媒介。控制端可以是一台普通家用计算机上的软件,也可以是智能手机或平板电脑上的应用,或者是智能电视机内置的功能。它使得用户能够获得系统各方面的信息,对系统进行配置和使用。

  

例如,谷歌三年前已经发布的“Android@Home”软件平台。通过这个系统,Android不再只是手机和电脑的作业系统,也能让家居电器智能化,包括电灯、家电、灌溉系统、可视对讲、报警、恒温器等等。Android的应用开发者可以开发一款基于该操作系统的应用,连接系统的云服务并绑定账户,就可以查看自己家系统的实时情况、历史数据并进行配置和操作。

  

人是智能家居系统的控制者,配置并使用系统,同时也是整个系统的一部分。通过简单的室内定位系统和随身的RFID标签,智能家居系统也能感知到人的存在。例如,当你离开书房进入厨房时,厨房的灯光会自动打开,而客厅的灯光自动关闭;而当系统检测到房屋中已经没有人存在,则会使整个系统进入最低功耗运行。这些控制由预先设在云数据心的控制策略来执行,而人是被服务者。

  

家庭设备。家庭设备包括家庭网关、传感器和各种被控制设备。家庭网关是连接家庭内部网络和外部网络的连接设备。

  

智能家居网关是家庭资源管理和配置中心,完成家庭组网和节点控制等功能。智能家居网关通过无线组网技术连接家庭网络中各传感器开关节点,通过标准的通信协议,对内实现智能家居内部网络的管理和控制,对外作为家庭网络和外部网络的信息的交互接口。家庭网关可以在传感器和被控制设备接入家庭网络后调用其基本功能,并从云数据中心自动下载该设备的控制模型以实现更全面的控制。

  

各种被控制设备则主要由相应厂商进行开发,根据系统的统一要求增加无线模块,并向云数据中心提交控制模型。当设备被最终用户购买并接入家居系统时,家庭网关可以从云数据中心自动下载其控制模型,实现自动配置。

  

另外,执行器是指所有执行控制策略的设备,包括各种家用电器。随着家电本身智能化的发展,有可能将每一件家庭设备接入到家庭网络中。

  

相比较可看出,传统的智能家居以家庭网关为核心,所有设备均与家庭网关相连接,向家庭网关提供数据,并接受家庭网关的指令。采用云计算的服务器为核心,来替代目前以家庭网关为核心。在智能家居中引入云计算,由一个尽可能简单低功耗的家庭网关来获取各种传感器数据传送到云服务器,接受来自云服务器的指令对智能家居系统进行控制。这样的方案具备以下优势:

  

缩减并明确了家庭网关的任务,便于家庭网关的标准化和通用性;云服务器可以接受家庭系统的实时数据,在更大范围内进行统筹安排;云服务器可以存储大量的既往数据,便于未来在此基础上进行数据挖掘,从而为整个系统的优化和相关领域的发展提供知识支持。

  

云计算促进智能家居系统的易用性、经济性、标准化

 

云计算技术具有以下特点:

  

提供服务而非硬件。用户无需了解云计算的具体机制就可以充分享用其服务。可以说,“云”提供的服务是透明的,不像硬件那样具体有形,而是如影随行。在由云端连接的智能家居系统中,由系统的运营方来提供智能家居的服务,设备商和最终家庭用户都可以视为该系统的用户。系统用户无需了解系统的具体实现,设备商仅需按照系统要求制造硬件设备,设备硬件将数据通过家庭网关向云数据中心输送,并执行由云数据中心下达的指令。而家庭用户则通过各种智能终端获取云数据中心处理好的数据并提出自己的要求或控制策略。智能家居成为一种标准化的服务和基础设施,人们需要的是接入该系统,而不是像过去一样需要通过一个包揽所有功能的家庭网关及若干特殊的家用电器来建立一个智能家居系统。在该模型中家庭网关只是连接传感器、家电和数据中心的中介,而非系统中枢。

  

经济性。云计算提供了存储和计算的硬件使用效率,与独立的嵌入式的控制器相比,云服务能够提供更廉价的单位存储和计算成本。过去,根据不同的智能家居系统规模,需要设计制造各种不同配置的家庭网关并进行布线等投资。该项模型通过让设备商能够大批量制造尽可能简单、接口统一的家庭网关和通讯模块而大大降低整个系统的成本。这种家庭网关只需要支持ZIGBEE网络和TCP/IP协议,并能缓存少量数据便足够胜任了。

  

高可用性。通过集成海量存储和高性能的计算能力,云能提供一定满意度的服务质量。云计算系统可以自动检测失效节点,并将失效节点排除,不影响系统的正常运行。云计算的引入使智能家居成为一种高可用性的基础服务。系统升级或维护时可以只是暂停部分运算节点,而对于用户来说感受到的是无间断的系统运行。

  

高层次的编程模型。云计算系统提供高级别的编程模型。用户通过简单学习,就可以编写自己的云计算程序,在云系统上执行,满足自己的需求。云计算的运营方提供统一的操作系统和编程环境,家庭硬件的制造商在此基础上进行相应的开发。这将使得硬件制造商在更高的抽象层次上进行编程,无需关心存储和计算的实现细节,更关注于网络传输和用户体验。

  

用冗余方式提供可靠性。云计算系统由大量商用计算机组成机群,向用户提供数据处理服务。采用数据冗余和分布式存储来保证数据的可靠性。经过多年的发展,数据中心的建设维护技术已经非常成熟,像谷歌、亚玛逊等服务商提供的云计算是非常稳定和可靠。该系统可以直接租用这些云计算服务,甚至同时租用几家服务商的服务来互为冗余,使得整个系统的可靠性甚至高于这些大型服务商。

  

结束语

  

云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态、易扩展且经常是虚拟化的资源。基于云计算的智能家居系统,将有力促进智能化的真正实现,同时通过其经济、易用的特点让更多普通消费者也能体验到智慧生活。

 

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