“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的研究與應(yīng)用

邵建+許興盛+萬軍志

【摘 要】為了研究“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的應(yīng)用如何滿足人們的智慧化需求，通過對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐方案進(jìn)行分析，總結(jié)出“互聯(lián)網(wǎng)+”可提升城市生活的智慧化和數(shù)字化服務(wù)水平，相關(guān)方案可在全國(guó)推廣應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字生活 智慧生活 智慧家庭 智慧城市

1 城市生活的智慧化需求

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，城市居民對(duì)生活服務(wù)不斷提出新的需求，主要包括如下幾個(gè)方面：

（1）安全需求：城市居民的安全需求主要包括對(duì)固定財(cái)產(chǎn)（如電動(dòng)車等）和家庭成員的安全保障。近年來居民的電動(dòng)車被盜案件頻發(fā)，嚴(yán)重影響了社會(huì)的和諧，同時(shí)國(guó)內(nèi)老人、兒童的安全問題已日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，需要采用相關(guān)技術(shù)提前預(yù)防走失。

（2）情感溝通：目前老年人口接近2億，大中城市的空巢老人占比高，老人與分開居住的子女之間有“面對(duì)面”情感交流的需求。另外在學(xué)齡兒童如上學(xué)、放學(xué)路上等非可信地點(diǎn)，家長(zhǎng)與孩子之間存在親情溝通的需求。

（3）生活便利：隨著生活水平的提高，家用汽車的保有量逐年增多，城市交通擁堵已成為影響生活質(zhì)量的重要民生問題之一，在出行前私家車車主有提前了解道路擁堵情況的強(qiáng)烈需求，便于規(guī)劃最合適的路線以節(jié)約在途時(shí)間。出門在外，人們期望能隨時(shí)查看家里電器連接情況，隨時(shí)能遠(yuǎn)程操控家電，如提前打開空調(diào)、熱水器等，到家后即可享受到便捷化的生活服務(wù)。

“互聯(lián)網(wǎng)+”與城市生活服務(wù)的融合可以滿足如上的智慧化需求，本文通過對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐方案進(jìn)行研究分析，希望為提升城市生活的數(shù)字化服務(wù)水平提供建議。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的體系架構(gòu)

目前4G、固定寬帶及WLAN網(wǎng)絡(luò)已很普及，其為智能化家居、安全保障、情感溝通、便捷出行等生活服務(wù)提供了通信基礎(chǔ)。如圖1所示，“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的體系架構(gòu)涵蓋了如上服務(wù)需求，通過互聯(lián)網(wǎng)終端（如安裝于電動(dòng)車內(nèi)的防盜終端、可穿戴的老人/兒童手表、智能插座/門磁）采集并向數(shù)字化生活云服務(wù)平臺(tái)傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，云服務(wù)平臺(tái)通過標(biāo)準(zhǔn)化接口接入多樣化的互聯(lián)網(wǎng)終端，為用戶提供豐富的“互聯(lián)網(wǎng)+”

生活服務(wù)。

電視機(jī)作為每個(gè)家庭的常用電器，電視屏幕承載視頻通話服務(wù)可滿足所有家庭用戶的“面對(duì)面”的情感需求；智能可穿戴手表終端提供的位置服務(wù)功能，可有效保障家庭成員的安全，同時(shí)其語音通話功能可方便家庭成員之間的便捷溝通；電動(dòng)車防盜產(chǎn)品提供的位置、軌跡等服務(wù)可保障電動(dòng)車的安全；通過采集公交車（其內(nèi)安裝了衛(wèi)星定位終端）、私家車的當(dāng)前位置（車主手機(jī)連接的通信基站Cell ID）等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行清洗轉(zhuǎn)換和挖掘分析，可實(shí)現(xiàn)對(duì)大到一個(gè)城市、小到一個(gè)路段的擁堵時(shí)段的統(tǒng)計(jì)、分析及預(yù)測(cè)，為人們的出行提供參考。

3 數(shù)字化生活云服務(wù)平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)

智慧生活云服務(wù)平臺(tái)的硬件方面基于云計(jì)算服務(wù)器，為應(yīng)用服務(wù)提供CPU、存儲(chǔ)、內(nèi)存等硬件資源的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分配。軟件方面基于能力化的部署，支持多類互聯(lián)網(wǎng)終端的并行接入和多種應(yīng)用服務(wù)的承載。如圖2所示，云服務(wù)平臺(tái)主要包括三層邏輯結(jié)構(gòu)：接入層、能力資源層和應(yīng)用服務(wù)層。在某省電信公司，已建設(shè)的云服務(wù)平臺(tái)上部署了如電動(dòng)車防盜、智能可穿戴手表、智能家居、家庭視頻通話等多樣化的智慧生活服務(wù)。

（1）接入層

通過標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)通信接口，實(shí)現(xiàn)多類型的互聯(lián)網(wǎng)終端（如手表、互聯(lián)網(wǎng)電視機(jī)頂盒等等）的接入鑒權(quán)和管理，同時(shí)為家庭用戶提供手機(jī)APP或Web的接入，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能的瀏覽和操作。

（2）能力資源層

云服務(wù)平臺(tái)集成GPS/LBS融合定位、GIS地圖、數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)挖掘分析、視頻編解碼等標(biāo)準(zhǔn)化的能力，可為所有業(yè)務(wù)調(diào)用，業(yè)務(wù)應(yīng)用以業(yè)務(wù)插件的形式添加到服務(wù)平臺(tái)內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)低成本、快速地上線，同時(shí)提供對(duì)互聯(lián)網(wǎng)終端、業(yè)務(wù)應(yīng)用的管理功能。

（3）應(yīng)用服務(wù)層

實(shí)現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯功能，各應(yīng)用服務(wù)作為獨(dú)立的業(yè)務(wù)插件運(yùn)行于平臺(tái)內(nèi)，與對(duì)應(yīng)的互聯(lián)網(wǎng)終端通信，與用戶的手機(jī)APP交互。

4 “互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的典型應(yīng)用方案及關(guān)鍵技術(shù)

4.1 電動(dòng)車防盜應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)家庭的電動(dòng)車保有量已超過1.6億部，且年新增量有2000萬臺(tái)，電動(dòng)車頻繁被盜已成為困擾人民群眾的社會(huì)民生問題。如圖3所示，通過在電動(dòng)車內(nèi)安裝防盜終端，可實(shí)時(shí)采集電動(dòng)車的地理位置，并通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至數(shù)字化生活云服務(wù)平臺(tái)，用戶可通過手機(jī)APP、Web頁面訪問云服務(wù)平臺(tái)以實(shí)時(shí)查看電動(dòng)車當(dāng)前的地圖位置、歷史軌跡等信息。同時(shí)，當(dāng)電動(dòng)車有異常震動(dòng)時(shí)，防盜終端可通過內(nèi)置傳感器監(jiān)測(cè)到并立即向云服務(wù)平臺(tái)告警，觸發(fā)其向用戶發(fā)送告警通知短信。云服務(wù)平臺(tái)支持與公安局監(jiān)控平臺(tái)對(duì)接，若居民的電動(dòng)車被盜，可協(xié)助公安部門高效便捷地破案。

基于電動(dòng)車防盜服務(wù)，中國(guó)移動(dòng)推出的“車衛(wèi)士”業(yè)務(wù)已在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，目前僅江蘇省已發(fā)展40多萬的用戶，以其在某地市的應(yīng)用情況為例，已協(xié)助當(dāng)?shù)鼐狡瓢敢话俣嗥?，有效地保障了居民?cái)產(chǎn)的安全，當(dāng)?shù)仉妱?dòng)自行車被盜案件明顯減少，社會(huì)效益巨大。

如圖4所示，在電動(dòng)車內(nèi)安裝的防盜終端硬件主要集成了衛(wèi)星定位、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信、傳感監(jiān)測(cè)等信息化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)車的位置監(jiān)控、電子圍欄、軌跡查詢、異常震動(dòng)告警等功能服務(wù)，由此可見，電動(dòng)車防盜服務(wù)是“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的典型應(yīng)用。

4.2 家庭成員的安全保障

如圖5所示，智能可穿戴手表終端可佩戴于兒童、老人的手上，其對(duì)接數(shù)字化生活云服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)佩戴人員的位置及蹤跡的查詢、異常情況監(jiān)測(cè)與告警、雙向?qū)崟r(shí)語音通話及語音對(duì)講等功能，有效地幫助家長(zhǎng)實(shí)時(shí)了解家庭成員的位置安全信息，預(yù)防兒童、老人丟失，同時(shí)基于實(shí)時(shí)的通訊功能增強(qiáng)用戶與家人之間的親情溝通。

智能手表終端除了支持與用戶手機(jī)基于2G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的雙向?qū)崟r(shí)通話，還實(shí)現(xiàn)基于Internet與用戶手機(jī)APP的語音包對(duì)講、與微信軟件的語音對(duì)講等功能，VoIP（IP語音）包經(jīng)云服務(wù)平臺(tái)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。云服務(wù)平臺(tái)可采集并智能分析出手表用戶的日常行為數(shù)據(jù)，如兒童上學(xué)及放學(xué)的日常路線、時(shí)間段、經(jīng)?；顒?dòng)的區(qū)域等信息，當(dāng)有可疑情況時(shí)（如監(jiān)測(cè)到非日?；顒?dòng)路線/區(qū)域）主動(dòng)告警通知家長(zhǎng)。

4.3 家庭視頻通話應(yīng)用

在家庭寬帶、互聯(lián)網(wǎng)電視業(yè)務(wù)（如中國(guó)電信的IPTV）和4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)已普及的背景下，通過在互聯(lián)網(wǎng)電視機(jī)頂盒內(nèi)部署視頻通話APP，接入IMS（IP多媒體子系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電視機(jī)與電視機(jī)、電視機(jī)與4G手機(jī)之間的可視通話業(yè)務(wù)，滿足家庭成員、親朋好友之間感情交流的需求。

如圖6所示，家庭環(huán)境下的網(wǎng)關(guān)設(shè)備為用戶提供了固定寬帶的撥號(hào)上網(wǎng)和WLAN信號(hào)的室內(nèi)覆蓋等功能服務(wù)，家庭室內(nèi)的所有終端（包括互聯(lián)網(wǎng)電視機(jī)頂盒）可通過WLAN網(wǎng)絡(luò)或有線連接網(wǎng)關(guān)設(shè)備并接入Internet?；ヂ?lián)網(wǎng)電視機(jī)頂盒的USB接口外接高清攝像頭（帶麥克風(fēng)），視頻通話客戶端可采集外接攝像頭的視頻圖像并編碼壓縮后經(jīng)過互聯(lián)網(wǎng)傳輸至對(duì)端；機(jī)頂盒接收到對(duì)端的音視頻碼流后經(jīng)本地解碼再在電視屏幕上播放。

云服務(wù)平臺(tái)為家庭用戶提供視頻通話業(yè)務(wù)的自主開通與訂購(gòu)、賬號(hào)的統(tǒng)一認(rèn)證、IMS網(wǎng)絡(luò)賬號(hào)的自動(dòng)分配等功能服務(wù)，保障服務(wù)的可靠使用。

4.4 智能家居服務(wù)

在家庭環(huán)境下，通過部署安防監(jiān)控終端（如嵌入式攝像頭）、智能控制網(wǎng)關(guān)、傳感互聯(lián)終端等，可實(shí)現(xiàn)家庭場(chǎng)所的視頻監(jiān)控、家電的智能化控制（如插座的通電和斷電、門磁窗磁的開啟與關(guān)閉等）功能服務(wù)，用戶即使不在家里也可遠(yuǎn)程監(jiān)控家庭客廳、遠(yuǎn)程控制家用電器。如圖7所示的控制網(wǎng)關(guān)，通過Zigbee（一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)）、WLAN等近距離通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感終端的自組網(wǎng)與控制服務(wù)。

各種場(chǎng)景下的互聯(lián)網(wǎng)終端通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字化云服務(wù)平臺(tái)交互：視頻媒體流、家電智能控制命令等信息，用戶通過手機(jī)APP連接云服務(wù)平臺(tái)即可實(shí)時(shí)查看家庭場(chǎng)景內(nèi)的視頻內(nèi)容、控制家電的開與關(guān)等，實(shí)現(xiàn)便利的智慧家居服務(wù)。

4.5 智慧出行服務(wù)

目前國(guó)內(nèi)城市交通擁堵、公共交通用戶體驗(yàn)差等問題較為突出，嚴(yán)重影響了城市居民的出行。如圖8所示，通過在公交車、貨車和出租車內(nèi)安裝定位終端，可采集其地理位置信息，并通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至云服務(wù)平臺(tái)。私家車車主的手機(jī)連接2G/4G網(wǎng)絡(luò)，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中記錄了手機(jī)連接的通信基站（Cell ID）、信號(hào)強(qiáng)度等信息，并由信令服務(wù)器采集并傳輸至云服務(wù)平臺(tái)，其內(nèi)運(yùn)行多基站定位算法，計(jì)算出私家車的當(dāng)前地理位置。

云服務(wù)平臺(tái)基于一個(gè)城市的交通道路建立大數(shù)據(jù)分析模型，以如50 m為單位，為每條道路的每個(gè)分段分配唯一標(biāo)識(shí)的標(biāo)簽ID，建立好城市道路的標(biāo)簽庫后，將采集的車輛位置坐標(biāo)映射到對(duì)應(yīng)的道路分段上，利用MapReduce框架（其中的Key為道路ID，Value為機(jī)動(dòng)車）快速計(jì)算出每段道路上的車輛數(shù)目，從而準(zhǔn)確判斷和記錄每條道路的實(shí)時(shí)擁堵情況?；谥暗慕y(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的駕駛行為可預(yù)測(cè)分析未來一段時(shí)間如半小時(shí)之后某條道路上的擁堵情況，并為用戶推薦擁堵系數(shù)最小的路線。

手機(jī)APP對(duì)接云服務(wù)平臺(tái)可獲取城市每條道路的實(shí)時(shí)路況、用戶的當(dāng)前位置、周邊的POI（興趣點(diǎn)）等數(shù)據(jù)，基于GIS地圖呈現(xiàn)城市道路的名稱、道路實(shí)時(shí)路況信息，如非常擁堵、一般擁堵、不擁堵的道路分別以不同顏色線條標(biāo)記。用戶選擇目的地后，云服務(wù)平臺(tái)基于大數(shù)據(jù)分析為用戶推薦最小擁堵概率的出行路線并下發(fā)至手機(jī)APP上，為用戶提供出行路線的預(yù)測(cè)和智能推薦服務(wù)。

5 結(jié)束語

本文通過對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)字化生活”的體系架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)踐方案等進(jìn)行研究和分析，總結(jié)出“互聯(lián)網(wǎng)+”可提高人們生活的數(shù)字化水平，相關(guān)應(yīng)用方案可在全國(guó)范圍內(nèi)推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董文宇. 電動(dòng)車自動(dòng)定位追盜系統(tǒng)[J]. 中國(guó)新通信， 2014（10）： 88-90.

[2] 石海娥. 兒童智能手表：下一個(gè)市場(chǎng)機(jī)遇[J]. 光彩， 2015（8）： 19-21.

[3] 彭星. 面向家庭的互動(dòng)媒體業(yè)務(wù)營(yíng)運(yùn)平臺(tái)的研究與實(shí)[D]. 北京： 北京郵電大學(xué)， 2015.

[4] 劉磊. 家庭娛樂新平臺(tái)——OTT智能機(jī)頂盒的多業(yè)務(wù)探討[J]. 通信世界， 2014（20）： 37.

[5] 吳堅(jiān)，朱允斌，李衛(wèi)強(qiáng). 基于智慧家庭網(wǎng)關(guān)的視頻應(yīng)用安全管理研究[J]. 有線電視技術(shù)， 2016（6）： 54-56.

[6] 汪濤，謝志軍. 基于WSN的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 無線電通信技術(shù)， 2015（2）： 71-75.

[7] 陳楊，吳海燕. 基于Zigbee的智能家居實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)與軟件工程， 2015（8）： 181-182.

[8] 杭躍斌，童恩，邵建. 家庭業(yè)務(wù)創(chuàng)新產(chǎn)品的研究與應(yīng)用[J]. 江蘇通信， 2015（4）： 44-46.

[9]“南京掌上公交”APP串起城市生活交通網(wǎng)[N]. 揚(yáng)子晚報(bào)， 2014-10-31（A16）.

[10] 古振宇. “互聯(lián)網(wǎng)+交通”：大數(shù)據(jù)時(shí)代下的智能交通[J]. 中國(guó)安防， 2015（15）： 56-59.

[11] 邵建. 基于移動(dòng)信息化和大數(shù)據(jù)挖掘分析的智慧交通服務(wù)系統(tǒng)[J]. 江蘇通信， 2016（5）： 45-48.

[12] 王建平，李程程，李奇越，等. 基于WiFi的動(dòng)態(tài)室內(nèi)定位方法研究[J]. 傳感器與微系統(tǒng)， 2017（2）： 49-52.