云計算和物聯網的自適應交互模式研究

王麗麗(寶雞職業技術學院 電子信息工程系，寶雞 721008)

云計算和物聯網的自適應交互模式研究

王麗麗
(寶雞職業技術學院 電子信息工程系，寶雞 721008)

云計算和物聯網的融合已成為物聯網應用發展的必然趨勢。闡述了云計算和物聯網的融合互補關系，在分析物聯網云計算中心結構、物聯信息可靠度和應用服務可靠度的基礎上，提出并研究了一種云計算和物聯網的自適應交互模式，還對這種模式的算法進行了分析。

云計算； 物聯網； 自適應交互

1 引言

云計算是一種商業計算模型，它將計算任務分布在由大量計算機等網絡硬件構成的資源池中，以服務的方式提供動態可伸縮的虛擬化資源，使用戶能夠按需獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務。

物聯網是通過射頻識別RFID(Radio Frequency Identification)技術、全球定位系統、激光掃描器、二維碼和紅外感應器等信息傳感設備，按照預定的協議，將任何物體與互聯網相連接，進行信息交換和通信，實現人與物、物與物之間的溝通和對話，即對物體具有全面感知能力，對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絡。

云計算和物聯網技術之間擁有著一種緊密聯系、相互補充和促進的關系，如下表1所示。一方面，云計算為物聯網的發展提供強大的技術支撐。物聯網中大量傳感設備要采集超規模的海量大數據，通過互聯網將大數據上傳至云計算中心，采用云計算技術，可以實現對這些大數據的存儲、分析、處理與轉換，從而能夠更加迅速、準確、智能地管理和控制各種物體，提高了資源利用率。因此，云計算憑借其強大的處理能力、存儲能力和極高的性價比，為物聯網提供各種應用服務和服務管理[1]。另一方面，物聯網將成為云計算最大的載體，將云計算技術應用到現實世界中的各種智能物體，實現了云計算商業價值的最大化。

表1 云計算和物聯網融合互補關系

1 云計算和物聯網的自適應交互模式

云計算和物聯網各自具備很多優勢，將兩者有機融合能實現將傳統物聯網中傳感設備感知的信息和接收的指令連入互聯網中，真正實現網絡化，并通過云計算技術實現海量數據存儲和運算，大大簡化應用的交付過程，降低交付成本，具有更高的應用效益。

1.1 物聯網云計算中心結構

將云計算技術應用于物聯網，建立的物聯網云計算中心結構，如圖1所示。云計算中心介于智能物聯網與用戶之間，為實現整個物聯網系統的智能化服務提供計算和判別功能。云計算中心具有自我學習功能，可以根據歷史經驗數據獲得滿足某個物聯網系統智能化的設定閾值，這種閾值隨著云計算中心自學習能力的提高而不斷優化。智能物聯網是指應用于各個領域、分布在不同地域的各類智能物聯傳感設備，包括用于監測環境變化的環境傳感設備、各種智能家電傳感設備、智能醫療監測設備等[2]。這些傳感設備將采集到的數據信息通過超高速的互聯網網關(Internet Gateways)上傳至云計算中心[3]，經過計算處理后得到輸出信息再發送給特定用戶的智能終端，實現物聯網和云計算技術的融合應用。

圖1 物聯網云計算中心結構示意圖

1.2 云計算和物聯網的自適應交互模式

在物聯網和云計算的交互應用中，要保證用戶最終得到準確和完整的應用服務，需要把握兩個關鍵因素：

1)獲取的物聯信息可靠度QoI(Quality of Information)：描述為獲取物聯網信息的正確程度、真實程度和實時程度等[4]；

2)系統提供服務的可靠度QoS(Quality of Services)：描述為整個物聯網系統提供給用戶應用服務的時效程度和服務質量等[5]。

建立的云計算和物聯網自適應交互模式，如下圖2所示。

各類智能傳感設備采集的物聯信息通過網絡傳輸至云計算中心，經過云計算中心的初步篩選和計算，分別得到物聯信息可靠度QoI和系統提供服務可靠度QoS，再經過信息分析處理器，將QoI和QoS分別與系統設定的智能化閾值進行比較分析，自適應交互處理器根據比較結果將給出3種不同的執行方案：

(1)若計算出的QoI和QoS值都大于某個物聯網系統設定的智能化閾值，自適應交互處理器得出的執行方案就是完全智能模式(即：無需用戶干預)，系統自動發送執行指令至物聯網硬件設施，待指令信息被識別與感知后，實現智能物聯設備的自動控制；

圖2 云計算和物聯網的自適應交互模式

(2)若計算出的QoI和QoS值都小于設定的智能化閾值，自適應交互處理器就會提供給用戶多種執行方案，用戶可根據實際情況選擇執行，選擇完后通過用戶智能終端接口，將用戶執行指令發送給物聯網硬件設施，實現智能物聯設備的人工控制；

(3)若QoI和QoS無準確數值，自適應交互處理器就將錯誤信息顯示給用戶，用戶再根據錯誤信息處理整個系統的出錯情況。

云計算和物聯網的自適應交互模式算法分析如下：

假設Ax為任意云計算和物聯網整個系統環境的物聯信息，QoI(Ax)和QoS(Ax)分別為Ax的物聯信息可靠度和系統提供服務的可靠度，NQI和NQS分別為該系統設定的物聯信息可靠度智能化閾值和系統提供服務的可靠度智能化閾值，Sx為整個物聯網云計算系統最終得出的執行方案。

Step1：IdentifyAx//系統物聯信息Ax的識別與感知；

Step2：Calculate QoI(Ax) and QoS(Ax) //計算物聯信息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的大小；

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

Step5：Execute scheme(Sx) //執行方案Sx；

2 總結

云計算和物聯網的融合是信息時代發展的產物，也是物聯網發展的必然趨勢，對互聯網和通信領域都會產生積極的推動作用。云計算融合了物聯網后，增加了實用性，將會極大促進各個領域的發展。

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

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