基于AI智能機頂盒的智慧家庭云平臺方案設(shè)計

鄒飛非

【摘要】隨著云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，依托廣電AI智能機頂盒作為家庭的控制中心，開展智慧家庭業(yè)務(wù)具有廣闊的前景。本文提出了基于AI智能機頂盒的智慧家庭云平臺建設(shè)方案，通過云端和終端相結(jié)合，探索了可行的智慧家庭的運營模式。

【關(guān)鍵詞】AI;智慧家庭;云平臺

隨著云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的快速發(fā)展，開展智慧家庭服務(wù)正是當(dāng)前研究熱點。廣電網(wǎng)絡(luò)依托進入千家萬戶的機頂盒終端開展智慧家庭服務(wù)具有天然優(yōu)勢，尤其是AI智能機頂盒的逐步推廣，助力了智慧家庭業(yè)務(wù)的發(fā)展?；贏I智能機頂盒的智慧家庭云平臺通過AI智能機頂盒對各類家居設(shè)備進行控制，對用戶音視頻收視行為、上網(wǎng)行為以及生活行為習(xí)慣等進行采集，并將各類數(shù)據(jù)上傳至AI智慧家庭云平臺，通過大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘等對用戶行為進行精準(zhǔn)分析，形成用戶家庭日常生活數(shù)據(jù)，通過算法進行深度學(xué)習(xí)，提供相應(yīng)決策回傳至AI智能機頂盒中，向各種智能設(shè)備下發(fā)指令并控制，給予用戶舒適、便捷、智慧的日常生活體驗。并在此過程中挖掘出有價值的行為，提供給政府或者企業(yè)用戶，針對該家庭用戶的喜好來推送精準(zhǔn)服務(wù)，從而實現(xiàn)智慧生活。

1. 總體技術(shù)方案

AI智慧家庭云平臺采用用戶鑒權(quán)模塊對用戶進行身份認(rèn)證，然后由傳感數(shù)據(jù)采集模塊檢測用戶行為并通過通訊模塊傳送給AI智能機頂盒，AI智能機頂盒將這些數(shù)據(jù)上傳至AI云平臺，AI云平臺通過對用戶行為進行挖掘并分析出用戶有規(guī)律的生活習(xí)慣，進行用戶精準(zhǔn)畫像。一方面實現(xiàn)對家庭各類設(shè)備的精準(zhǔn)智能控制，讓用戶能體驗到更加環(huán)保、便捷的日常家居生活，另一方面對接政府或者第三方行業(yè)平臺，使政府和行業(yè)等實現(xiàn)更及時，準(zhǔn)確、智能化的生活圈服務(wù)，形成政府、企業(yè)和居民的良性互動。基于AI智能機頂盒的智慧家庭云平臺架構(gòu)圖如圖1所示：

圍繞AI智慧家庭云平臺和AI智能機頂盒，打造出包含廣電視頻、社交互動、人工智能以及家庭物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的智慧家庭解決方案。通過智能連接+業(yè)務(wù)融合，提供了各種創(chuàng)新、開放的智慧家庭服務(wù)，以多種功能和服務(wù)的組合，滿足不同喜好用戶的差異化需求。

2. AI智慧家庭云平臺構(gòu)架與設(shè)計

根據(jù)廣電網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀，結(jié)合行業(yè)一流云平臺設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計AI智慧家庭云平臺基本框架。

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)說明：

●智能硬件---各類型數(shù)據(jù)采集終端;

●智能硬件數(shù)據(jù)直通接口---平臺提供TCP/IP、HTTP、MQTT方式接入設(shè)備數(shù)據(jù)，同時可提供協(xié)議轉(zhuǎn)換器以幫助其他協(xié)議的設(shè)備接入平臺;

●用戶數(shù)據(jù)管理服務(wù)---主要指用戶賬戶信息、用戶設(shè)備信息等;

●用戶應(yīng)用管理服務(wù)---主要指租戶用戶的各種應(yīng)用數(shù)據(jù);

●數(shù)據(jù)應(yīng)用編程接口及開發(fā)包---應(yīng)用端Java、Python等語言版本的API;

●數(shù)據(jù)安全服務(wù)邏輯---平臺提供安全可靠的數(shù)據(jù)服務(wù)，提供端到端的加密服務(wù)，提供設(shè)備數(shù)據(jù)入庫的驗證服務(wù)，提供設(shè)備的安全碼驗證服務(wù)等安全措施以保障平臺的數(shù)據(jù)安全可靠。

●數(shù)據(jù)服務(wù)業(yè)務(wù)邏輯---讓數(shù)據(jù)服務(wù)于業(yè)務(wù)，系統(tǒng)通過對客戶大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出該企業(yè)經(jīng)營的業(yè)務(wù)的特點，從而為降低成本，加速業(yè)務(wù)增長，提高利潤，為企業(yè)突破創(chuàng)新發(fā)展提供支撐;

●基于語音和語義分析的模式識別，形成了模板匹配、隱馬爾可夫和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等有效識別技術(shù);使整個系統(tǒng)能夠直接接受人的口語命令，“理解”人的意圖并作出相應(yīng)的響應(yīng)。

●基于AI智能機頂盒的AI智慧家庭云平臺獲得更多維度、更海量、更有時效性的全樣本數(shù)據(jù)?；诳茖W(xué)決策的現(xiàn)代運籌學(xué)優(yōu)化算法，通過抓取、挖掘、分析海量數(shù)據(jù)并用經(jīng)典模型測算與驗證，可幫助AI云平臺快速了解用戶喜好，生活習(xí)慣，使用頻率等方面的有效信息。通過讓數(shù)據(jù)說話，實現(xiàn)AI智慧家庭云平臺基于量化模型的精細(xì)優(yōu)化決策。

2.2 方案設(shè)計

AI智慧家庭云平臺分為數(shù)據(jù)采集、規(guī)則引擎、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)分析處理、語義分析以及決策分析以及資源聚合等部分組成。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集

AI智慧家庭云平臺向用戶提供一個簡單易用的智能硬件數(shù)據(jù)接入、存儲和處理以及數(shù)據(jù)應(yīng)用一站式數(shù)據(jù)分析處理展示服務(wù)平臺，旨在降低物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)應(yīng)用的技術(shù)門檻及運營成本，滿足物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品原型開發(fā)、商業(yè)運營和規(guī)模發(fā)展各階段的需求。

AI云平臺提供快捷方便的硬件接入方式，支持主流物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通訊協(xié)議TCP/IP、 HTTP以及輕量級通信協(xié)議MQTT，支持JSON數(shù)據(jù)格式協(xié)議，數(shù)據(jù)上報使用了間斷式連接，大大降低了設(shè)備上的代碼足跡和及數(shù)據(jù)帶寬和流量。數(shù)據(jù)采集對應(yīng)的后臺服務(wù)器支持負(fù)載均衡、高可用，支持第三方協(xié)議接入、設(shè)備GIS信息管理。

2.2.2 數(shù)據(jù)規(guī)則引擎

規(guī)則引擎基于云端的智能，可以實現(xiàn)基于幾乎任何行為或場景的觸發(fā)機制，并且能夠讓用戶通過電子郵件、短信或推送獲得事件被觸發(fā)的通知，AI智慧家庭云平臺擁有前置和后置規(guī)則引擎，可根據(jù)用戶可自定義的規(guī)則設(shè)置預(yù)警機制。

2.2.3 數(shù)據(jù)存儲

AI云平臺管理系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)存儲部分采用海量分布式設(shè)備數(shù)據(jù)存儲和處理機制，主要負(fù)責(zé)存儲大部分平臺數(shù)據(jù)，包括結(jié)構(gòu)化＼非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、各應(yīng)用數(shù)據(jù)等;現(xiàn)有配置支持海量數(shù)據(jù)存儲（包括冗余容錯），可隨時按需熱部署及在線擴展。

AI云平臺存儲主要優(yōu)勢：

●用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)隔離存儲;

●針對智能傳感器的數(shù)據(jù)特點進行存儲和查詢優(yōu)化;

●分級緩存入庫存儲機制，高速查詢應(yīng)用和設(shè)備最新數(shù)據(jù);

●滿足應(yīng)用數(shù)據(jù)優(yōu)先和設(shè)備數(shù)據(jù)優(yōu)先不同的數(shù)據(jù)應(yīng)用模式;

●內(nèi)置數(shù)值類數(shù)據(jù)常用的數(shù)值統(tǒng)計和計算功能;

數(shù)據(jù)存儲支持高可用性及集群需求，可根據(jù)用戶不同需求進行按需定制（根據(jù)用戶實際需求做有償定制服務(wù)）。

2.2.4 數(shù)據(jù)分析處理

AI智慧家庭云平臺采用開放性平臺架構(gòu)設(shè)計，可根據(jù)中心存儲數(shù)據(jù)進行海量數(shù)據(jù)集中高效處理分析。

基于開放性平臺架構(gòu)的設(shè)計能夠滿足廣泛的第三方接口需求，提供第三方應(yīng)用端Java版API（API分為基本接口、對外擴展接口及應(yīng)用實例三大類）：

●支持跨平臺數(shù)據(jù)調(diào)用11種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)接口+擴展數(shù)據(jù)應(yīng)用接口

●Java API及SDK， Python API及SDK

●HTTP通用快速數(shù)據(jù)服務(wù)接口

數(shù)據(jù)處理引擎支持高可用性及集群需求，可根據(jù)用戶不同需求進行按需定制。

根據(jù)用戶不同需求，通過對接騰訊云小微等第三方APP，進行設(shè)備注冊、時時信息查看及接收報警信息等模塊的需求。

2.2.5 決策分析

通過AI智能機頂盒讓AI智慧家庭云平臺獲得更多維度、更海量、更有時效性的全樣本數(shù)據(jù)?；诳茖W(xué)決策的現(xiàn)代運籌學(xué)優(yōu)化算法，通過抓取、挖掘、分析海量數(shù)據(jù)并用經(jīng)典模型測算與驗證，可幫助AI智慧家庭云平臺快速了解用戶喜好，生活習(xí)慣，使用頻率等方面的有效信息。通過讓數(shù)據(jù)說話，實現(xiàn)AI智慧家庭云平臺基于量化模型的精細(xì)優(yōu)化決策。

2.2.6 資源聚合

AI智慧家庭云平臺聚合了海量的互聯(lián)網(wǎng)資源，使用戶可以通過AI智能機頂盒接入安全、可靠、全面的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。通過AI智能機頂盒采集到的用戶請求到達AI智慧家庭云平臺后，AI智慧家庭云平臺會智能識別用戶的需求，進而對接到相應(yīng)的資源平臺提供用戶相應(yīng)的服務(wù)。如用戶想要查天氣，則AI云平臺會自動識別查詢天氣的意圖并對接到“最美天氣”平臺獲取天氣信息反饋給用戶。AI云平臺與資源平臺的對接一般采用http接口封裝交互數(shù)據(jù)，也有部分平臺提供相應(yīng)的服務(wù)端sdk進行集成開發(fā)。

3. 應(yīng)用試點

目前AI智慧家庭云平臺主要從家庭娛樂、智能家居及生活助手三個方面進行突破，已經(jīng)集成了基于廣電私有云平臺的廣電自有業(yè)務(wù)，包括直播、點播、本地綜合信息服務(wù)等;集成了基于騰訊云的一系列智能家庭產(chǎn)品，實現(xiàn)了電視、臺燈、掃地機、加濕器、窗簾等家居設(shè)備的智能控制;集成了海量的第三方應(yīng)用，包括定鬧鐘、查天氣、查百科、看股票、做翻譯等生活助手服務(wù)。通過大數(shù)據(jù)、云計算、語音識別、語音控制等手段，基于AI智能機頂盒的智慧家庭云平臺實現(xiàn)了用戶需求的獲取，對用戶行為進行精準(zhǔn)分析，挖掘出有價值的行為，從而實現(xiàn)對智慧家居系統(tǒng)的控制，對用戶需求的精準(zhǔn)推送，進一步提升了信息技術(shù)服務(wù)民生能力，滿足了老百姓對美好生活向往的需求。

4. 結(jié)束語

云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新興技術(shù)的快速發(fā)展，給智慧家庭業(yè)務(wù)的發(fā)展插上了翅膀。本文提出的基于AI智能機頂盒的智慧家庭云平臺設(shè)計方案，充分發(fā)揮了廣電網(wǎng)絡(luò)機頂盒進入千家萬戶的優(yōu)勢，借鑒了一流云平臺的建設(shè)經(jīng)驗，打造了開放的智慧家庭云平臺，將廣電傳統(tǒng)業(yè)務(wù)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)相結(jié)合，引入了海量的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，有效滿足了用戶需求，對廣電同行開展智慧家庭業(yè)務(wù)具有一定借鑒意義。

參考文獻：

[1] 張巍，毛飛.智慧家庭發(fā)展探討[J];中國有線電視;2016（07）：791-797

[2] 王智宇，王亦飛，朱東華.基于廣播電視網(wǎng)絡(luò)的家庭物聯(lián)網(wǎng)多業(yè)務(wù)云平臺初探[J].廣播與電視技術(shù)，2017，Vol.44（6）：65-67

[3] 李忠，徐東來，陳小飛，裘峰.基于云平臺的智慧家居架構(gòu)分析與研究[C]，中國通信學(xué)會信息通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會2015年會論文集.