基于云計(jì)算的智能家居系統(tǒng)主要由三部分組成：云平臺(數(shù)據(jù)中心)、控制端和家庭設(shè)備。

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云數(shù)據(jù)中心。云數(shù)據(jù)中心是一個(gè)提供云服務(wù)的服務(wù)集群。提供以下功能：通過INTERNET接收來自家庭網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)并存儲，根據(jù)內(nèi)置策略或來自控制端的指令將控制數(shù)據(jù)傳輸給家庭網(wǎng)關(guān);通過INTERNET與控制端連接，向控制端提供系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)，接收來自控制端的指令;內(nèi)置大量家用設(shè)備控制模型，供家庭網(wǎng)關(guān)控制使用;對存儲的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，尋找可供進(jìn)一步利用的知識。

云數(shù)據(jù)中心的實(shí)現(xiàn)既可以是自行搭建服務(wù)器集群的私有云，也可以直接租用大型云計(jì)算公司所提供的服務(wù)，例如提供多平臺文件同步的軟件DROPBOX，就直接采用了亞馬遜公司的云計(jì)算服務(wù)，自身沒有任何硬件。也就是說，在云中心的構(gòu)建上，可以不考慮硬件，而集中精力于軟件的開發(fā)，盡可能為用戶提供可靠、易用的服務(wù)，而對于所需的存儲和計(jì)算資源采用隨用隨買的方式，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)具有很大的靈活性和可擴(kuò)展性。

云計(jì)算平臺通過提供一個(gè)基礎(chǔ)服務(wù)層，來為智能家居系統(tǒng)提供一些必須的功能，例如用戶認(rèn)證、數(shù)據(jù)存儲、與家庭網(wǎng)關(guān)和智能終端的聯(lián)網(wǎng)和編程接口。這為更高級的應(yīng)用層提供了一些標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)服務(wù)。接下來，利用這些基礎(chǔ)服務(wù)，系統(tǒng)開發(fā)者成為一個(gè)軟件生態(tài)系統(tǒng)的維護(hù)者，大量的第三方廠商可為該系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用，例如提供WEB網(wǎng)站、手機(jī)應(yīng)用程序、進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等。家電和傳感器廠商可以利用這些程序接口來向系統(tǒng)提供最新的設(shè)備驅(qū)動，供家庭網(wǎng)關(guān)調(diào)用。

控制端?？刂贫耸且粋€(gè)人機(jī)界面設(shè)備，是用戶使用智能家居系統(tǒng)的媒介。控制端可以是一臺普通家用計(jì)算機(jī)上的軟件，也可以是智能手機(jī)或平板電腦上的應(yīng)用，或者是智能電視機(jī)內(nèi)置的功能。它使得用戶能夠獲得系統(tǒng)各方面的信息，對系統(tǒng)進(jìn)行配置和使用。

例如，谷歌三年前已經(jīng)發(fā)布的“Android@Home”軟件平臺。通過這個(gè)系統(tǒng)，Android不再只是手機(jī)和電腦的作業(yè)系統(tǒng)，也能讓家居電器智能化，包括電燈、家電、灌溉系統(tǒng)、可視對講、報(bào)警、恒溫器等等。Android的應(yīng)用開發(fā)者可以開發(fā)一款基于該操作系統(tǒng)的應(yīng)用，連接系統(tǒng)的云服務(wù)并綁定賬戶，就可以查看自己家系統(tǒng)的實(shí)時(shí)情況、歷史數(shù)據(jù)并進(jìn)行配置和操作。

人是智能家居系統(tǒng)的控制者，配置并使用系統(tǒng)，同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)的一部分。通過簡單的室內(nèi)定位系統(tǒng)和隨身的RFID標(biāo)簽，智能家居系統(tǒng)也能感知到人的存在。例如，當(dāng)你離開書房進(jìn)入廚房時(shí)，廚房的燈光會自動打開，而客廳的燈光自動關(guān)閉;而當(dāng)系統(tǒng)檢測到房屋中已經(jīng)沒有人存在，則會使整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)入最低功耗運(yùn)行。這些控制由預(yù)先設(shè)在云數(shù)據(jù)心的控制策略來執(zhí)行，而人是被服務(wù)者。

家庭設(shè)備。家庭設(shè)備包括家庭網(wǎng)關(guān)、傳感器和各種被控制設(shè)備。家庭網(wǎng)關(guān)是連接家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的連接設(shè)備。

智能家居網(wǎng)關(guān)是家庭資源管理和配置中心，完成家庭組網(wǎng)和節(jié)點(diǎn)控制等功能。智能家居網(wǎng)關(guān)通過無線組網(wǎng)技術(shù)連接家庭網(wǎng)絡(luò)中各傳感器開關(guān)節(jié)點(diǎn)，通過標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)智能家居內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的管理和控制，對外作為家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的信息的交互接口。家庭網(wǎng)關(guān)可以在傳感器和被控制設(shè)備接入家庭網(wǎng)絡(luò)后調(diào)用其基本功能，并從云數(shù)據(jù)中心自動下載該設(shè)備的控制模型以實(shí)現(xiàn)更全面的控制。

各種被控制設(shè)備則主要由相應(yīng)廠商進(jìn)行開發(fā)，根據(jù)系統(tǒng)的統(tǒng)一要求增加無線模塊，并向云數(shù)據(jù)中心提交控制模型。當(dāng)設(shè)備被最終用戶購買并接入家居系統(tǒng)時(shí)，家庭網(wǎng)關(guān)可以從云數(shù)據(jù)中心自動下載其控制模型，實(shí)現(xiàn)自動配置。

另外，執(zhí)行器是指所有執(zhí)行控制策略的設(shè)備，包括各種家用電器。隨著家電本身智能化的發(fā)展，有可能將每一件家庭設(shè)備接入到家庭網(wǎng)絡(luò)中。

相比較可看出，傳統(tǒng)的智能家居以家庭網(wǎng)關(guān)為核心，所有設(shè)備均與家庭網(wǎng)關(guān)相連接，向家庭網(wǎng)關(guān)提供數(shù)據(jù)，并接受家庭網(wǎng)關(guān)的指令。采用云計(jì)算的服務(wù)器為核心，來替代目前以家庭網(wǎng)關(guān)為核心。在智能家居中引入云計(jì)算，由一個(gè)盡可能簡單低功耗的家庭網(wǎng)關(guān)來獲取各種傳感器數(shù)據(jù)傳送到云服務(wù)器，接受來自云服務(wù)器的指令對智能家居系統(tǒng)進(jìn)行控制。這樣的方案具備以下優(yōu)勢：

縮減并明確了家庭網(wǎng)關(guān)的任務(wù)，便于家庭網(wǎng)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化和通用性;云服務(wù)器可以接受家庭系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，在更大范圍內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)籌安排;云服務(wù)器可以存儲大量的既往數(shù)據(jù)，便于未來在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，從而為整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化和相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展提供知識支持。

云計(jì)算促進(jìn)智能家居系統(tǒng)的易用性、經(jīng)濟(jì)性、標(biāo)準(zhǔn)化

云計(jì)算技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

提供服務(wù)而非硬件。用戶無需了解云計(jì)算的具體機(jī)制就可以充分享用其服務(wù)?？梢哉f，“云”提供的服務(wù)是透明的，不像硬件那樣具體有形，而是如影隨行。在由云端連接的智能家居系統(tǒng)中，由系統(tǒng)的運(yùn)營方來提供智能家居的服務(wù)，設(shè)備商和最終家庭用戶都可以視為該系統(tǒng)的用戶。系統(tǒng)用戶無需了解系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，設(shè)備商僅需按照系統(tǒng)要求制造硬件設(shè)備，設(shè)備硬件將數(shù)據(jù)通過家庭網(wǎng)關(guān)向云數(shù)據(jù)中心輸送，并執(zhí)行由云數(shù)據(jù)中心下達(dá)的指令。而家庭用戶則通過各種智能終端獲取云數(shù)據(jù)中心處理好的數(shù)據(jù)并提出自己的要求或控制策略。智能家居成為一種標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)和基礎(chǔ)設(shè)施，人們需要的是接入該系統(tǒng)，而不是像過去一樣需要通過一個(gè)包攬所有功能的家庭網(wǎng)關(guān)及若干特殊的家用電器來建立一個(gè)智能家居系統(tǒng)。在該模型中家庭網(wǎng)關(guān)只是連接傳感器、家電和數(shù)據(jù)中心的中介，而非系統(tǒng)中樞。

經(jīng)濟(jì)性。云計(jì)算提供了存儲和計(jì)算的硬件使用效率，與獨(dú)立的嵌入式的控制器相比，云服務(wù)能夠提供更廉價(jià)的單位存儲和計(jì)算成本。過去，根據(jù)不同的智能家居系統(tǒng)規(guī)模，需要設(shè)計(jì)制造各種不同配置的家庭網(wǎng)關(guān)并進(jìn)行布線等投資。該項(xiàng)模型通過讓設(shè)備商能夠大批量制造盡可能簡單、接口統(tǒng)一的家庭網(wǎng)關(guān)和通訊模塊而大大降低整個(gè)系統(tǒng)的成本。這種家庭網(wǎng)關(guān)只需要支持ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP協(xié)議，并能緩存少量數(shù)據(jù)便足夠勝任了。

高可用性。通過集成海量存儲和高性能的計(jì)算能力，云能提供一定滿意度的服務(wù)質(zhì)量。云計(jì)算系統(tǒng)可以自動檢測失效節(jié)點(diǎn)，并將失效節(jié)點(diǎn)排除，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。云計(jì)算的引入使智能家居成為一種高可用性的基礎(chǔ)服務(wù)。系統(tǒng)升級或維護(hù)時(shí)可以只是暫停部分運(yùn)算節(jié)點(diǎn)，而對于用戶來說感受到的是無間斷的系統(tǒng)運(yùn)行。

高層次的編程模型。云計(jì)算系統(tǒng)提供高級別的編程模型。用戶通過簡單學(xué)習(xí)，就可以編寫自己的云計(jì)算程序，在云系統(tǒng)上執(zhí)行，滿足自己的需求。云計(jì)算的運(yùn)營方提供統(tǒng)一的操作系統(tǒng)和編程環(huán)境，家庭硬件的制造商在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的開發(fā)。這將使得硬件制造商在更高的抽象層次上進(jìn)行編程，無需關(guān)心存儲和計(jì)算的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，更關(guān)注于網(wǎng)絡(luò)傳輸和用戶體驗(yàn)。

用冗余方式提供可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)由大量商用計(jì)算機(jī)組成機(jī)群，向用戶提供數(shù)據(jù)處理服務(wù)。采用數(shù)據(jù)冗余和分布式存儲來保證數(shù)據(jù)的可靠性。經(jīng)過多年的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)維護(hù)技術(shù)已經(jīng)非常成熟，像谷歌、亞瑪遜等服務(wù)商提供的云計(jì)算是非常穩(wěn)定和可靠。該系統(tǒng)可以直接租用這些云計(jì)算服務(wù)，甚至同時(shí)租用幾家服務(wù)商的服務(wù)來互為冗余，使得整個(gè)系統(tǒng)的可靠性甚至高于這些大型服務(wù)商。

結(jié)束語

云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)、易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源?；谠朴?jì)算的智能家居系統(tǒng)，將有力促進(jìn)智能化的真正實(shí)現(xiàn)，同時(shí)通過其經(jīng)濟(jì)、易用的特點(diǎn)讓更多普通消費(fèi)者也能體驗(yàn)到智慧生活。