基于AI智能机顶盒的智慧家庭云平台方案设计

邹飞非

【摘要】随着云计算、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，依托广电AI智能机顶盒作为家庭的控制中心，开展智慧家庭业务具有广阔的前景。本文提出了基于AI智能机顶盒的智慧家庭云平台建设方案，通过云端和终端相结合，探索了可行的智慧家庭的运营模式。

【关键词】AI;智慧家庭;云平台

随着云计算、大数据、物联网等新兴技术的快速发展，开展智慧家庭服务正是当前研究热点。广电网络依托进入千家万户的机顶盒终端开展智慧家庭服务具有天然优势，尤其是AI智能机顶盒的逐步推广，助力了智慧家庭业务的发展。基于AI智能机顶盒的智慧家庭云平台通过AI智能机顶盒对各类家居设备进行控制，对用户音视频收视行为、上网行为以及生活行为习惯等进行采集，并将各类数据上传至AI智慧家庭云平台，通过大数据分析、数据挖掘等对用户行为进行精准分析，形成用户家庭日常生活数据，通过算法进行深度学习，提供相应决策回传至AI智能机顶盒中，向各种智能设备下发指令并控制，给予用户舒适、便捷、智慧的日常生活体验。并在此过程中挖掘出有价值的行为，提供给政府或者企业用户，针对该家庭用户的喜好来推送精准服务，从而实现智慧生活。

1. 总体技术方案

AI智慧家庭云平台采用用户鉴权模块对用户进行身份认证，然后由传感数据采集模块检测用户行为并通过通讯模块传送给AI智能机顶盒，AI智能机顶盒将这些数据上传至AI云平台，AI云平台通过对用户行为进行挖掘并分析出用户有规律的生活习惯，进行用户精准画像。一方面实现对家庭各类设备的精准智能控制，让用户能体验到更加环保、便捷的日常家居生活，另一方面对接政府或者第三方行业平台，使政府和行业等实现更及时，准确、智能化的生活圈服务，形成政府、企业和居民的良性互动。基于AI智能机顶盒的智慧家庭云平台架构图如图1所示：

围绕AI智慧家庭云平台和AI智能机顶盒，打造出包含广电视频、社交互动、人工智能以及家庭物联网服务的智慧家庭解决方案。通过智能连接+业务融合，提供了各种创新、开放的智慧家庭服务，以多种功能和服务的组合，满足不同喜好用户的差异化需求。

2. AI智慧家庭云平台构架与设计

根据广电网络现状，结合行业一流云平台设计经验，设计AI智慧家庭云平台基本框架。

2.1 系统架构说明：

●智能硬件---各类型数据采集终端;

●智能硬件数据直通接口---平台提供TCP/IP、HTTP、MQTT方式接入设备数据，同时可提供协议转换器以帮助其他协议的设备接入平台;

●用户数据管理服务---主要指用户账户信息、用户设备信息等;

●用户应用管理服务---主要指租户用户的各种应用数据;

●数据应用编程接口及开发包---应用端Java、Python等语言版本的API;

●数据安全服务逻辑---平台提供安全可靠的数据服务，提供端到端的加密服务，提供设备数据入库的验证服务，提供设备的安全码验证服务等安全措施以保障平台的数据安全可靠。

●数据服务业务逻辑---让数据服务于业务，系统通过对客户大量业务数据的分析，总结出该企业经营的业务的特点，从而为降低成本，加速业务增长，提高利润，为企业突破创新发展提供支撑;

●基于语音和语义分析的模式识别，形成了模板匹配、隐马尔可夫和人工神经网络等有效识别技术;使整个系统能够直接接受人的口语命令，“理解”人的意图并作出相应的响应。

●基于AI智能机顶盒的AI智慧家庭云平台获得更多维度、更海量、更有时效性的全样本数据。基于科学决策的现代运筹学优化算法，通过抓取、挖掘、分析海量數据并用经典模型测算与验证，可帮助AI云平台快速了解用户喜好，生活习惯，使用频率等方面的有效信息。通过让数据说话，实现AI智慧家庭云平台基于量化模型的精细优化决策。

2.2 方案设计

AI智慧家庭云平台分为数据采集、规则引擎、数据存储、数据分析处理、语义分析以及决策分析以及资源聚合等部分组成。

2.2.1 数据采集

AI智慧家庭云平台向用户提供一个简单易用的智能硬件数据接入、存储和处理以及数据应用一站式数据分析处理展示服务平台，旨在降低物联网数据应用的技术门槛及运营成本，满足物联网产品原型开发、商业运营和规模发展各阶段的需求。

AI云平台提供快捷方便的硬件接入方式，支持主流物联网设备通讯协议TCP/IP、 HTTP以及轻量级通信协议MQTT，支持JSON数据格式协议，数据上报使用了间断式连接，大大降低了设备上的代码足迹和及数据带宽和流量。数据采集对应的后台服务器支持负载均衡、高可用，支持第三方协议接入、设备GIS信息管理。

2.2.2 数据规则引擎

规则引擎基于云端的智能，可以实现基于几乎任何行为或场景的触发机制，并且能够让用户通过电子邮件、短信或推送获得事件被触发的通知，AI智慧家庭云平台拥有前置和后置规则引擎，可根据用户可自定义的规则设置预警机制。

2.2.3 数据存储

AI云平台管理系统后台数据存储部分采用海量分布式设备数据存储和处理机制，主要负责存储大部分平台数据，包括结构化＼非结构化数据、各应用数据等;现有配置支持海量数据存储（包括冗余容错），可随时按需热部署及在线扩展。

AI云平台存储主要优势：

●用户应用数据隔离存储;

●针对智能传感器的数据特点进行存储和查询优化;

●分级缓存入库存储机制，高速查询应用和设备最新数据;

●满足应用数据优先和设备数据优先不同的数据应用模式;

●内置数值类数据常用的数值统计和计算功能;

数据存储支持高可用性及集群需求，可根据用户不同需求进行按需定制（根据用户实际需求做有偿定制服务）。

2.2.4 数据分析处理

AI智慧家庭云平台采用开放性平台架构设计，可根据中心存储数据进行海量数据集中高效处理分析。

基于开放性平台架构的设计能够满足广泛的第三方接口需求，提供第三方應用端Java版API（API分为基本接口、对外扩展接口及应用实例三大类）：

●支持跨平台数据调用11种基础数据服务接口+扩展数据应用接口

●Java API及SDK， Python API及SDK

●HTTP通用快速数据服务接口

数据处理引擎支持高可用性及集群需求，可根据用户不同需求进行按需定制。

根据用户不同需求，通过对接腾讯云小微等第三方APP，进行设备注册、时时信息查看及接收报警信息等模块的需求。

2.2.5 决策分析

通过AI智能机顶盒让AI智慧家庭云平台获得更多维度、更海量、更有时效性的全样本数据。基于科学决策的现代运筹学优化算法，通过抓取、挖掘、分析海量数据并用经典模型测算与验证，可帮助AI智慧家庭云平台快速了解用户喜好，生活习惯，使用频率等方面的有效信息。通过让数据说话，实现AI智慧家庭云平台基于量化模型的精细优化决策。

2.2.6 资源聚合

AI智慧家庭云平台聚合了海量的互联网资源，使用户可以通过AI智能机顶盒接入安全、可靠、全面的互联网服务。通过AI智能机顶盒采集到的用户请求到达AI智慧家庭云平台后，AI智慧家庭云平台会智能识别用户的需求，进而对接到相应的资源平台提供用户相应的服务。如用户想要查天气，则AI云平台会自动识别查询天气的意图并对接到“最美天气”平台获取天气信息反馈给用户。AI云平台与资源平台的对接一般采用http接口封装交互数据，也有部分平台提供相应的服务端sdk进行集成开发。

3. 应用试点

目前AI智慧家庭云平台主要从家庭娱乐、智能家居及生活助手三个方面进行突破，已经集成了基于广电私有云平台的广电自有业务，包括直播、点播、本地综合信息服务等;集成了基于腾讯云的一系列智能家庭产品，实现了电视、台灯、扫地机、加湿器、窗帘等家居设备的智能控制;集成了海量的第三方应用，包括定闹钟、查天气、查百科、看股票、做翻译等生活助手服务。通过大数据、云计算、语音识别、语音控制等手段，基于AI智能机顶盒的智慧家庭云平台实现了用户需求的获取，对用户行为进行精准分析，挖掘出有价值的行为，从而实现对智慧家居系统的控制，对用户需求的精准推送，进一步提升了信息技术服务民生能力，满足了老百姓对美好生活向往的需求。

4. 结束语

云技术、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展，给智慧家庭业务的发展插上了翅膀。本文提出的基于AI智能机顶盒的智慧家庭云平台设计方案，充分发挥了广电网络机顶盒进入千家万户的优势，借鉴了一流云平台的建设经验，打造了开放的智慧家庭云平台，将广电传统业务与互联网业务相结合，引入了海量的互联网应用，有效满足了用户需求，对广电同行开展智慧家庭业务具有一定借鉴意义。

参考文献：

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[2] 王智宇，王亦飞，朱东华.基于广播电视网络的家庭物联网多业务云平台初探[J].广播与电视技术，2017，Vol.44（6）：65-67

[3] 李忠，徐东来，陈小飞，裘峰.基于云平台的智慧家居架构分析与研究[C]，中国通信学会信息通信网络技术委员会2015年会论文集.