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摘要：随着科学技术的发展，智能家居越来越受到人们的青睐，视频监控、智能安防、远程控制等智能化，给人们的生活带来许多便利，但智能化品质的提升，资源利用率的最大化，海量数据信息的快速存储和处理、节约成本、提升性能是必须解决的问题。该文将云计算应用于智能家居系统中，将智能家居系统与云计算平台进行有效连接，解决问题，提升服务质量。
关键词：智能家居；云计算；物联网
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）27-0272-02
智能家居系统带给人们生活舒适便利的同时，其快速发展推广的瓶颈也逐渐显露出来，如智能家居系统中主控器占着重要地位，对主控制器要求高，依赖性强，即要具有庞大的存储能力，还要具有强大的运算能力；安装成本高，施工复杂，信息的实时性和准确性保障等问题，而云计算的出现恰给智能家居带来了曙光。
1 云计算技术
云计算（cloud computing）是一种技术架构，包含了虚拟化、自动化部署、分布式计算等技术，利用已有的网络将大量的计算机资源连接起来形成一个共享资源池，并能进行统一管理与调度，根据用户的不同需求提供存储系统或服务器。云计算的基本原理是将多个廉价的服务器集群化，形成物理的服务器或虚拟的服务器，可以通过互联网Internet进行访问的可扩展的应用程序，为互联网用户提供存储、计算、软硬件等更加快捷的信息处理方式。云计算对外表现出了强大的并行计算性能、规模伸缩性和健壮性。本文是针对智能家居系统而设计的云计算服务的研究，按需进行动态地部署、配置、重新配置以及取消服务等，以为智能家居的不同用户提供个性化服务。
智能家居系统中云计算包括基础设施的构建和云计算的应用两个方面。基础设施的构建就是应用程序的构建，相当于PC机上的操作系统，而云计算应用是基于基础设施之上的计算服务平台，能够提供虚拟化、动态资源池和高可用性的新一代计算平台。
云计算服务是对感知层采集数据进行集中处理及提供应用资源统一调度，是以数据为中心的超级计算方式。为了快速高效处理传感数据信息，云计算中心配置了与之相应的软硬件，包括存储设备、虚拟服务器等，对传感数据进行分布式并行处理，涉及众多技术领域，现有的云计算实现使用的技术，主要有以下3个方面的特征：1）硬件基础设施的构建，应用虚拟化技术将大规模的廉价服务器集群，采用数据存储技术将基础设施等数据资源集合在一起，再进行统一的调度和管理，最终形成可共享的资源池。2）应用程序与底层服务协作开发，采用底层结构与上层应用共同设计的方法来完成应用程序的构建，达到资源利用率的最大化。3）软件应用设计纳入节点之间的容错机制，使用服务器冗余的节点获得的高可用性。
数据存储技术和虚拟技术的使用，使云计算在智能家居系统中提高了可扩展性和高可用性。可扩展性使智能家居系统中云计算能够无缝地扩展到大规模的服务器上，多个节点同时处理，提升了数据存储和处理能力。高可用性使智能家居系统中云计算能夠容忍单个或部分节点的失效，也不会影响程序的正确运行。
2 基于物联网的云计算服务的平台的构建
基于物联网的云计算服务的构建如图1所示：
2.1 三层服务模式构建的核心服务层
云计算服务系统的核心服务层通常可以分为3个层次：基础设施服务层、平台服务层、软件服务层。
基础设施即服务层（IaaS， infrastructure as a service ）主要用来提供硬件基础设施部署服务，是智能家居服务系统的最底层结构，能将基础设施数据、内存等资源虚拟化为资源池统一管理，为用户按需提供实际或虚拟的计算、网络和存储等资源。在IaaS层应用虚拟化技术以增强系统资源的最大化使用，提升硬件资源的优化分配。借助于VMware、KVM等虚拟化工具，可以将底层CPU、网络等资源分配整合，提供给虚拟机，用户使用终端访问虚拟机，提高IaaS层服务可靠性、定制性、规模可扩展性。用户对云计算基础设施架构或管理，不需要任何管理或控制，但可以控制操作系统的选择、存储空间等。
平台即服务层（PaaS， platform as a service ）是位于基础设施之上的智能化应用程序开发环境，应用程序开发者可以在平台上开发相应的产品和应用，而对云计算基础设施，包括服务器、网络、操作系统、存储等等无需进行任何管理或控制。但能控制应用程序的部署与管理服务，控制运行应用程序的托管环境配置等。
软件即服务层（SaaS， software as a service）是云计算基础设施上的应用程序，主要解决智能家居系统信息化处理问题，用来给用户提供服务的，用户可以利用终端设备在瘦客户端按需访问。所有SaaS层服务可以将桌面应用程序迁移到基于物联网的服务平台，将物联网应用托管于与计算服务中心，降低物联网应用的管理、维护问题。无需关注任何云基础设施，即可使用云端软件服务。
2.2 服务管理层的构建
服务管理层是云计算最核心的部分，是核心服务的基础。服务管理包括服务质量保证和安全管理等。云计算需要为用户提供可靠高、可用高、成本低的个性化需求服务。但云计算平台规模庞大且结构复杂，很难完全满足用户的服务质量需求。为此，云计算服务需要和终端用户进行协商，并制定服务水平协议，使得双方对服务质量的需求达成一致，用来保障核心服务层的可用性、可靠性和安全性。
在系统设计层面采用分布式QoS服务保障策略，对不同的虚拟化资源根据QoS需求进行资源调度，保障不同应用获得不同资源。
2.3 用户访问接口层及云的通信服务的构建
用户访问接口层是提供给用户使用云计算服务所需的各种接口，可以是API命令和Web服务访问模式，既可为终端设备提供应用程序开发接口，又便于多种服务的组合。也可通过Web门户进行访问，将用户的桌面应用迁移到互联网，从而使用户随时随地通过浏览器就可以访问数据和程序，提高工作效率。每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口，远程桌面提供对资源层的访问，针对应用层的访问，提供的接口可能是Web服务。 除云通信平台自身所需的各类服务器，系统可通过传统2M或IP方式与原有调度机、视频流媒体服务器、无线基站控制器、RFID数据服务器等设备连接。
3 智能家居系统中云计算平台的应用
基于云计算服务平台的智能家居系统，所有感知信息的采集、監控信息的存储等都是由节点设备完成的，而节点主要分为三个角色：子节点、管理节点和客户端。子节点和管理节点构成了云服务端，根据云服务端提供的多种服务模式，选择合适的云服务，将家居设备注册到虚拟机上，并利用虚拟机上客户端提供的各种API接口实现对云计算系统的访问，将智能家居系统内部的所有信息分布式的存储到云服务系统的数据库服务器，可以实现数据存储、处理、共享，用户可以用PC机或智能终端，利用移动云和GPRS通信系统按需操作，进行实时监控、远程访问、智能控制等，例如煤气泄漏、火警、以及非法入侵盗等、可以报警和实现远程监控等功能。云计算可以提供一个虚拟基础设施以便处理和整合智能家居中的存储设备和监控设备以及可视化平台等，实现任何时间任何地点访问云服务，把家掌握在手里。基于云计算的智能家居系统的操作灵活方便，在可靠性和安全性方面得到了巨大的提高。
4 结束语
云计算服务平台与智能家居系统的服务连接，解决了智能家居系统中大数据存储空间、远程监控等数据的高速处理数据能力、远程控制要求的实时性和准确性、智能家居系统资源利用率低和系统部署单一、安装复杂和成本高等问题。云计算是家居智能化的技术基础架构，在未来的智能建筑、智能家居智能化应用离不开云计算技术，云计算技术也将因其技术优势将给用户带来更多业务上的高效和便捷。
参考文献：
[1] 赵奎兵.ZigBee与语音识别在智能家居系统中的应用研究[D].大连理工大学，2013.
[2] 金东勇.ZigBee技术在智能家居控制系统中的应用研究[D].太原理工大学，2014.
[3] 岳敬华.张珣智能社区云服务平台及服务模式研究[J].物联网技术，2013：83-86.
[4] 赵美凯.EucalyPtus的数字图书馆私有云服务系统的研究与实现[D].北京邮电大学，2012-1-2.
[5] 邹德江.智能家居中嵌入式无线安防系统的研究与设计[D].大庆石油学院，2011.
关键词：智能家居；云计算；物联网
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）27-0272-02
智能家居系统带给人们生活舒适便利的同时，其快速发展推广的瓶颈也逐渐显露出来，如智能家居系统中主控器占着重要地位，对主控制器要求高，依赖性强，即要具有庞大的存储能力，还要具有强大的运算能力；安装成本高，施工复杂，信息的实时性和准确性保障等问题，而云计算的出现恰给智能家居带来了曙光。
1 云计算技术
云计算（cloud computing）是一种技术架构，包含了虚拟化、自动化部署、分布式计算等技术，利用已有的网络将大量的计算机资源连接起来形成一个共享资源池，并能进行统一管理与调度，根据用户的不同需求提供存储系统或服务器。云计算的基本原理是将多个廉价的服务器集群化，形成物理的服务器或虚拟的服务器，可以通过互联网Internet进行访问的可扩展的应用程序，为互联网用户提供存储、计算、软硬件等更加快捷的信息处理方式。云计算对外表现出了强大的并行计算性能、规模伸缩性和健壮性。本文是针对智能家居系统而设计的云计算服务的研究，按需进行动态地部署、配置、重新配置以及取消服务等，以为智能家居的不同用户提供个性化服务。
智能家居系统中云计算包括基础设施的构建和云计算的应用两个方面。基础设施的构建就是应用程序的构建，相当于PC机上的操作系统，而云计算应用是基于基础设施之上的计算服务平台，能够提供虚拟化、动态资源池和高可用性的新一代计算平台。
云计算服务是对感知层采集数据进行集中处理及提供应用资源统一调度，是以数据为中心的超级计算方式。为了快速高效处理传感数据信息，云计算中心配置了与之相应的软硬件，包括存储设备、虚拟服务器等，对传感数据进行分布式并行处理，涉及众多技术领域，现有的云计算实现使用的技术，主要有以下3个方面的特征：1）硬件基础设施的构建，应用虚拟化技术将大规模的廉价服务器集群，采用数据存储技术将基础设施等数据资源集合在一起，再进行统一的调度和管理，最终形成可共享的资源池。2）应用程序与底层服务协作开发，采用底层结构与上层应用共同设计的方法来完成应用程序的构建，达到资源利用率的最大化。3）软件应用设计纳入节点之间的容错机制，使用服务器冗余的节点获得的高可用性。
数据存储技术和虚拟技术的使用，使云计算在智能家居系统中提高了可扩展性和高可用性。可扩展性使智能家居系统中云计算能够无缝地扩展到大规模的服务器上，多个节点同时处理，提升了数据存储和处理能力。高可用性使智能家居系统中云计算能夠容忍单个或部分节点的失效，也不会影响程序的正确运行。
2 基于物联网的云计算服务的平台的构建
基于物联网的云计算服务的构建如图1所示：
2.1 三层服务模式构建的核心服务层
云计算服务系统的核心服务层通常可以分为3个层次：基础设施服务层、平台服务层、软件服务层。
基础设施即服务层（IaaS， infrastructure as a service ）主要用来提供硬件基础设施部署服务，是智能家居服务系统的最底层结构，能将基础设施数据、内存等资源虚拟化为资源池统一管理，为用户按需提供实际或虚拟的计算、网络和存储等资源。在IaaS层应用虚拟化技术以增强系统资源的最大化使用，提升硬件资源的优化分配。借助于VMware、KVM等虚拟化工具，可以将底层CPU、网络等资源分配整合，提供给虚拟机，用户使用终端访问虚拟机，提高IaaS层服务可靠性、定制性、规模可扩展性。用户对云计算基础设施架构或管理，不需要任何管理或控制，但可以控制操作系统的选择、存储空间等。
平台即服务层（PaaS， platform as a service ）是位于基础设施之上的智能化应用程序开发环境，应用程序开发者可以在平台上开发相应的产品和应用，而对云计算基础设施，包括服务器、网络、操作系统、存储等等无需进行任何管理或控制。但能控制应用程序的部署与管理服务，控制运行应用程序的托管环境配置等。
软件即服务层（SaaS， software as a service）是云计算基础设施上的应用程序，主要解决智能家居系统信息化处理问题，用来给用户提供服务的，用户可以利用终端设备在瘦客户端按需访问。所有SaaS层服务可以将桌面应用程序迁移到基于物联网的服务平台，将物联网应用托管于与计算服务中心，降低物联网应用的管理、维护问题。无需关注任何云基础设施，即可使用云端软件服务。
2.2 服务管理层的构建
服务管理层是云计算最核心的部分，是核心服务的基础。服务管理包括服务质量保证和安全管理等。云计算需要为用户提供可靠高、可用高、成本低的个性化需求服务。但云计算平台规模庞大且结构复杂，很难完全满足用户的服务质量需求。为此，云计算服务需要和终端用户进行协商，并制定服务水平协议，使得双方对服务质量的需求达成一致，用来保障核心服务层的可用性、可靠性和安全性。
在系统设计层面采用分布式QoS服务保障策略，对不同的虚拟化资源根据QoS需求进行资源调度，保障不同应用获得不同资源。
2.3 用户访问接口层及云的通信服务的构建
用户访问接口层是提供给用户使用云计算服务所需的各种接口，可以是API命令和Web服务访问模式，既可为终端设备提供应用程序开发接口，又便于多种服务的组合。也可通过Web门户进行访问，将用户的桌面应用迁移到互联网，从而使用户随时随地通过浏览器就可以访问数据和程序，提高工作效率。每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口，远程桌面提供对资源层的访问，针对应用层的访问，提供的接口可能是Web服务。 除云通信平台自身所需的各类服务器，系统可通过传统2M或IP方式与原有调度机、视频流媒体服务器、无线基站控制器、RFID数据服务器等设备连接。
3 智能家居系统中云计算平台的应用
基于云计算服务平台的智能家居系统，所有感知信息的采集、監控信息的存储等都是由节点设备完成的，而节点主要分为三个角色：子节点、管理节点和客户端。子节点和管理节点构成了云服务端，根据云服务端提供的多种服务模式，选择合适的云服务，将家居设备注册到虚拟机上，并利用虚拟机上客户端提供的各种API接口实现对云计算系统的访问，将智能家居系统内部的所有信息分布式的存储到云服务系统的数据库服务器，可以实现数据存储、处理、共享，用户可以用PC机或智能终端，利用移动云和GPRS通信系统按需操作，进行实时监控、远程访问、智能控制等，例如煤气泄漏、火警、以及非法入侵盗等、可以报警和实现远程监控等功能。云计算可以提供一个虚拟基础设施以便处理和整合智能家居中的存储设备和监控设备以及可视化平台等，实现任何时间任何地点访问云服务，把家掌握在手里。基于云计算的智能家居系统的操作灵活方便，在可靠性和安全性方面得到了巨大的提高。
4 结束语
云计算服务平台与智能家居系统的服务连接，解决了智能家居系统中大数据存储空间、远程监控等数据的高速处理数据能力、远程控制要求的实时性和准确性、智能家居系统资源利用率低和系统部署单一、安装复杂和成本高等问题。云计算是家居智能化的技术基础架构，在未来的智能建筑、智能家居智能化应用离不开云计算技术，云计算技术也将因其技术优势将给用户带来更多业务上的高效和便捷。
参考文献：
[1] 赵奎兵.ZigBee与语音识别在智能家居系统中的应用研究[D].大连理工大学，2013.
[2] 金东勇.ZigBee技术在智能家居控制系统中的应用研究[D].太原理工大学，2014.
[3] 岳敬华.张珣智能社区云服务平台及服务模式研究[J].物联网技术，2013：83-86.
[4] 赵美凯.EucalyPtus的数字图书馆私有云服务系统的研究与实现[D].北京邮电大学，2012-1-2.
[5] 邹德江.智能家居中嵌入式无线安防系统的研究与设计[D].大庆石油学院，2011.