云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式研究

王麗麗(寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，寶雞 721008)

云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式研究

王麗麗
(寶雞職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，寶雞 721008)

云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的融合已成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢(shì)。闡述了云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的融合互補(bǔ)關(guān)系，在分析物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算中心結(jié)構(gòu)、物聯(lián)信息可靠度和應(yīng)用服務(wù)可靠度的基礎(chǔ)上，提出并研究了一種云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式，還對(duì)這種模式的算法進(jìn)行了分析。

云計(jì)算； 物聯(lián)網(wǎng)； 自適應(yīng)交互

1 引言

云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型，它將計(jì)算任務(wù)分布在由大量計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)硬件構(gòu)成的資源池中，以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)可伸縮的虛擬化資源，使用戶能夠按需獲取計(jì)算力、存儲(chǔ)空間和各種軟件服務(wù)。

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)射頻識(shí)別RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器、二維碼和紅外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按照預(yù)定的協(xié)議，將任何物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，實(shí)現(xiàn)人與物、物與物之間的溝通和對(duì)話，即對(duì)物體具有全面感知能力，對(duì)信息具有可靠傳送和智能處理能力的連接物體與物體的信息網(wǎng)絡(luò)。

云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之間擁有著一種緊密聯(lián)系、相互補(bǔ)充和促進(jìn)的關(guān)系，如下表1所示。一方面，云計(jì)算為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)中大量傳感設(shè)備要采集超規(guī)模的海量大數(shù)據(jù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將大數(shù)據(jù)上傳至云計(jì)算中心，采用云計(jì)算技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這些大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、分析、處理與轉(zhuǎn)換，從而能夠更加迅速、準(zhǔn)確、智能地管理和控制各種物體，提高了資源利用率。因此，云計(jì)算憑借其強(qiáng)大的處理能力、存儲(chǔ)能力和極高的性價(jià)比，為物聯(lián)網(wǎng)提供各種應(yīng)用服務(wù)和服務(wù)管理[1]。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)將成為云計(jì)算最大的載體，將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界中的各種智能物體，實(shí)現(xiàn)了云計(jì)算商業(yè)價(jià)值的最大化。

表1 云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)融合互補(bǔ)關(guān)系

1 云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式

云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)各自具備很多優(yōu)勢(shì)，將兩者有機(jī)融合能實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)中傳感設(shè)備感知的信息和接收的指令連入互聯(lián)網(wǎng)中，真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，并通過(guò)云計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和運(yùn)算，大大簡(jiǎn)化應(yīng)用的交付過(guò)程，降低交付成本，具有更高的應(yīng)用效益。

1.1 物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算中心結(jié)構(gòu)

將云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)，建立的物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算中心結(jié)構(gòu)，如圖1所示。云計(jì)算中心介于智能物聯(lián)網(wǎng)與用戶之間，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的智能化服務(wù)提供計(jì)算和判別功能。云計(jì)算中心具有自我學(xué)習(xí)功能，可以根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得滿足某個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)智能化的設(shè)定閾值，這種閾值隨著云計(jì)算中心自學(xué)習(xí)能力的提高而不斷優(yōu)化。智能物聯(lián)網(wǎng)是指應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域、分布在不同地域的各類智能物聯(lián)傳感設(shè)備，包括用于監(jiān)測(cè)環(huán)境變化的環(huán)境傳感設(shè)備、各種智能家電傳感設(shè)備、智能醫(yī)療監(jiān)測(cè)設(shè)備等[2]。這些傳感設(shè)備將采集到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)超高速的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)(Internet Gateways)上傳至云計(jì)算中心[3]，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理后得到輸出信息再發(fā)送給特定用戶的智能終端，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算技術(shù)的融合應(yīng)用。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算中心結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式

在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的交互應(yīng)用中，要保證用戶最終得到準(zhǔn)確和完整的應(yīng)用服務(wù)，需要把握兩個(gè)關(guān)鍵因素：

1)獲取的物聯(lián)信息可靠度QoI(Quality of Information)：描述為獲取物聯(lián)網(wǎng)信息的正確程度、真實(shí)程度和實(shí)時(shí)程度等[4]；

2)系統(tǒng)提供服務(wù)的可靠度QoS(Quality of Services)：描述為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供給用戶應(yīng)用服務(wù)的時(shí)效程度和服務(wù)質(zhì)量等[5]。

建立的云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)自適應(yīng)交互模式，如下圖2所示。

各類智能傳感設(shè)備采集的物聯(lián)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸至云計(jì)算中心，經(jīng)過(guò)云計(jì)算中心的初步篩選和計(jì)算，分別得到物聯(lián)信息可靠度QoI和系統(tǒng)提供服務(wù)可靠度QoS，再經(jīng)過(guò)信息分析處理器，將QoI和QoS分別與系統(tǒng)設(shè)定的智能化閾值進(jìn)行比較分析，自適應(yīng)交互處理器根據(jù)比較結(jié)果將給出3種不同的執(zhí)行方案：

(1)若計(jì)算出的QoI和QoS值都大于某個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)定的智能化閾值，自適應(yīng)交互處理器得出的執(zhí)行方案就是完全智能模式(即：無(wú)需用戶干預(yù))，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)送執(zhí)行指令至物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)施，待指令信息被識(shí)別與感知后，實(shí)現(xiàn)智能物聯(lián)設(shè)備的自動(dòng)控制；

圖2 云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式

(2)若計(jì)算出的QoI和QoS值都小于設(shè)定的智能化閾值，自適應(yīng)交互處理器就會(huì)提供給用戶多種執(zhí)行方案，用戶可根據(jù)實(shí)際情況選擇執(zhí)行，選擇完后通過(guò)用戶智能終端接口，將用戶執(zhí)行指令發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)硬件設(shè)施，實(shí)現(xiàn)智能物聯(lián)設(shè)備的人工控制；

(3)若QoI和QoS無(wú)準(zhǔn)確數(shù)值，自適應(yīng)交互處理器就將錯(cuò)誤信息顯示給用戶，用戶再根據(jù)錯(cuò)誤信息處理整個(gè)系統(tǒng)的出錯(cuò)情況。

云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的自適應(yīng)交互模式算法分析如下：

假設(shè)Ax為任意云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)整個(gè)系統(tǒng)環(huán)境的物聯(lián)信息，QoI(Ax)和QoS(Ax)分別為Ax的物聯(lián)信息可靠度和系統(tǒng)提供服務(wù)的可靠度，NQI和NQS分別為該系統(tǒng)設(shè)定的物聯(lián)信息可靠度智能化閾值和系統(tǒng)提供服務(wù)的可靠度智能化閾值，Sx為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算系統(tǒng)最終得出的執(zhí)行方案。

Step1：IdentifyAx//系統(tǒng)物聯(lián)信息Ax的識(shí)別與感知；

Step2：Calculate QoI(Ax) and QoS(Ax) //計(jì)算物聯(lián)信息Ax的QoI值和QoS值；

Step3：Compare QoI(Ax) with NQI，Compare QoS(Ax) with NQSrespectively//分別比較QoI值與NQI的大小和QoS值與NQS的大?。?/p>

Step4：Achieve appropriate automation modeSx(full automation, action suggestion, erro display) //根據(jù)比較結(jié)果獲得三種不同的執(zhí)行方案(完全智能模式，人工選擇模式，錯(cuò)誤信息顯示)中的一種方案Sx；

Step5：Execute scheme(Sx) //執(zhí)行方案Sx；

2 總結(jié)

云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的融合是信息時(shí)代發(fā)展的產(chǎn)物，也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)和通信領(lǐng)域都會(huì)產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。云計(jì)算融合了物聯(lián)網(wǎng)后，增加了實(shí)用性，將會(huì)極大促進(jìn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。

[1] Alessio Botta, Walter de Donato, Valerio Persico, etc. On the Integration of Cloud Computing and Internet of Things [J]. 2014 International Conference on Future Internet of Things and Cloud. 2014(14):23-25.

[2] Jun Kang, Siqing Yin and Wenjun Meng. An Intelligent Storage Management System Based on Cloud Computing and Internet of Things[J]. Advances in Intelligent Systems and Computing. 2014(255):501-502.

[3] Mohammad Aazam, Imran Khan, Aymen Abdullah Alsaffar, etc. Cloud of Things: Integrating Internet of Things and Cloud Computing and the Issues Involved [J]. Proceedings of 2014 11th International Bhurban Conference on Applied Sciences & Technology (IBCAST).2014(1):414-415.

[4] Buchholz T, Axel K, Schiffers M. Quality of Context: What It Is And Why We Need It[J].2003(1):1-14.

[5] Rveys I S U. A Survey of Quality of Service in Mobile Computing Environments[J].1999(4):2-10.

StudyonAdaptiveInteractionModeofCloudComputingandInternetofThings

Wang Lili
(Electronic Information Engineering Department, Baoji Professional Technology Institute, Baoji 721008)

Integration of cloud computing and the Internet of Things (IoT) has become the inevitable trend of the development of Internet of things. In this paper, the complementary relationship of cloud computing and IoT is analyzed firstly. An adaptive interaction model of cloud computing and IoT is proposed based on the analysis of IoT cloud computing center structure, quality of information and quality of services. The algorithm of this mode is analyzed finally.

Cloud Computing; IoT; Adaptive Interaction

TP311

A

2017.03.21)

王麗麗(1983-)，女，陜西人，研究方向：計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用及數(shù)據(jù)庫(kù)教學(xué)。

1007-757X(2017)10-0056-02