[发明专利]面向家庭物联网的云计算架构

说明书

技术领域

本发明设计一种家庭物联网云计算架构，特别是基于云计算技术的、支持在线决策的实时家庭物联网云计算架构。

背景技术

进入21世纪，随着智能电网的发展，物联网的发展也越来越受到更多人的关注。越来越多的用户希望智能家居能结合智能电网，能更经济和舒适地用电。这就要对采集的用电信息进行全面科学的分析，同时若能统计学习用户习惯，结合两者分析的结果即时向用户显示，科学指导用户的用电行为。这不仅可以改变用户的用电模式，降低用户的用电成本，而且还可以提高用户的用电舒适度和自动化程度。而这些的实现就需要有一个强大的计算平台能够对海量的用户端数据进行分析挖掘，从而能够实现为用户推荐设置的服务。而目前的智能终端是根据预定程序进行指导用户，科学性不强、自动化程度不高。主要原因就是缺少一个强有力的分析平台。

而云计算技术则为这一问题带来了解决方案，云计算(Cloud Computing)是由分布式计算(Distributed Computing)、并行处理(Parallel Computing)、网格计算(Grid Computing)发展来的，是一种新兴的商业计算模型。以Hadoop框架为例，Hadoop框架主要是由HDFS、MapReduce和Hbase组成。其中HDFS是Hadoop的分布式文件系统，MapReduce是并行计算框架适宜于对海量数据的处理过程，HBase是类似Google BigTable的分布式NoSQL列数据库，是建立的HDFS之上，提供高可靠性、高性能、列存储、可伸缩、实时读写的数据库系统，它的特点主要表现在：1、大：一个表可以有上亿行，上百万列；2、面向列：面向列(族)的存储和权限控制，列(族)独立检索；3、稀疏：对于为空(null)的列，并不占用存储空间，因此，表可以设计的非常稀疏。但是云计算技术只解决了海量数据存储的问题以及提供了一个可以出来并行高效处理海量数据的计算框架。需要解决的问题还有：1、家庭物联网智能终端与云计算后台的消息管理问题。因为家庭物联网智能终端是实时的向云计算后台传送当前用户家庭的环境参数，这其中包括一些不需要云计算后台做出实时反应的以及一些需要云计算后台给出在线决策的信息，所以这就包含了异步消息和同步消息的处理，对于不需要及时处理的消息，可以采用异步消息的处理方式，而需要及时处理的消息，则采用同步消息的处理机制，这样就既能解决家庭物联网智能终端与云计算后台的消息通信问题又能在一定程度上平衡云计算后台的消息负载问题；2、云计算后台服务需要有很强的机器学习能力，需要可以对用户的用电习惯进行分析，能够对未来的用电习惯做出预测，能够形成一些用户的用电模式，同时还能对用户的用电习惯做出一些正确的引导，此外还需要能够对一些不安全状态的提前分析预警，以及可以形成自主的解决方案等。这就需要有一个比较科学化的、智能化的机器学习模块来辅助云计算后台来完成这些工作，这也是本发现中需要解决的一个关键问题。

将云计算技术与物联网技术相结合，就能够为人们提供更简单化和智能化的服务，通过在智能终端中植入智能化程序，通过与云服务后台的通信联系，使用户可以享受“一键OK”式的简单操作模式。同时也可以为用户提供更加安全可靠的在线决策服务，帮助用户进行危险分析等，使物联网环境真正成为能够使用户生活过得安全、舒适的环境。

综上，目前智能终端可视化实时程度低，缺乏同电力公司的互动以及家居设备之间的互动，在很大程度上是由于缺少一个能够进行海量数据分析挖掘的平台。然而如果有这样的一个平台来提供服务，就能够结合智能终端并且兼顾事物处理的实时性和可靠性，来科学的指导用户的用电行为等方面。因此，设计了一种面向家庭物联网的云计算架构来解决当前智能终端平台的不足。

发明内容

本发明的目的是为了为家庭物联网智能终端提供强有力的后台支持，改善智能终端的服务质量。

为了实现以上目的，本发明采用如下技术方案，主要包括：(1)海量家庭物联网数据存储模块；(2)家庭物联网智能终端与云后台的通信管理及消息处理模块；(3)环境参数分析预警及用户习惯分析等数据分析与挖掘模块；(4)业务控制模块。云计算后台整体架构如图1所示。

所述的海量家庭数据存储模块用于存储来自家庭物联网环境的各种类型的数据信息；

所述的家庭物联网智能终端与云后台的通信管理及消息处理模块用于家庭物联网智能终端和云计算后台的通信连接，还用于对两者之间传输消息的预处理；

所述的环境参数分析预警及用户习惯分析等数据分析与挖掘模块用于家庭物联网实时环境信息、用户请求信息的智能分析以及用户习惯的智能挖掘等；