云計算在物聯網中的應用探討

唐孝國，郭俊亮

（銅仁職業技術學院 貴州 銅仁 554300）

1 引言

現如今，物聯網技術已經廣泛應用于智慧交通、智慧醫療、智慧教育、智能安防、智能家居、智慧城市等領域。隨著物聯網技術的不斷發展和普遍應用，必然會產生海量數據信息，如何有效存儲和處理這些海量數據，云計算技術就是最好的選擇，所以云計算與物聯網的結合應用就成為時代必然，從而推動了“物聯網云模式”的快速發展。

2 概念性探討

2.1 物聯網技術的概念

物聯網是從互聯網基礎上發展起來的新的網絡連接形態，被稱作信息科技產業的第三次革命，主要由感知層、網絡傳輸層和應用層構成。感知層主要是各種傳感器設備和各種終端設施系統，如智能家居設施和視頻監控系統等[1]。網絡傳輸層主要是指各種網絡設備，通過有線或者無線的方式實現短距離或者遠距離的傳輸，實現物體與物體之間的信息連接。應用層主要是指用于接收和處理信息、實現智能控制和管理的各種應用程序，最終為用戶提供便捷的服務。相比于互聯網時代，物聯網技術連接對象從通信設備擴展到了萬事萬物，借助先進的傳感技術、網絡技術和智能處理技術，實現物物相連。

2.2 云計算技術的概念

美國國家標準與技術研究院(NIST)對云計算定義為：“云計算是一種模型，可以實現隨時隨地、便捷地、按照實際需求從可配置的計算資源池中獲取所需的資源（例如網絡、服務器、存儲、應用程序集服務），資源可以快捷供給與釋放，使管理的工作量和服務提供者的介入降低至最少”。簡單來理解：云計算是將大量服務器的資源（主要包括VCPU、內存和存儲等）進行整合，再利用其核心技術——虛擬化技術，按照用戶的實際需求為用戶提供服務。云計算主要包括3種服務模式，即基礎架構即服務（Infrastructure as a Service，IAAS）、平臺即服務（Platform as a Service，PAAS）和軟件即服務（Software as a Service，SAAS）。IAAS服務，俗稱云主機服務，即用戶可以在云平臺上通過配置底層鏡像類型、內存大小、VCPU個數、硬盤大小和網絡資源來創建自己的云主機，在后續使用過程中，用戶還可以按照需求變化來動態更改這些配置。PAAS服務，是在IAAS服務的基礎上向上封裝，用戶不必再去考慮底層開發環境的部署，拿到云主機服務后可直接進行應用的開發。SAAS服務，就是在PAAS基礎上繼續往上封裝，用戶只需提出功能需求，云服務商直接幫你完成從基礎設施構建到平臺部署，再到完成應用開發的全部工作，用戶拿到云主機服務后可以直接投入生產使用[2]。

3 云計算在物聯網中應用的必要性

物聯網技術通過互聯網實現物物相連，產生大量的數據，而云計算技術剛好可以有效存儲和處理這些數據，可以說物聯網是數據的來源，數據是云計算的處理對象，所以云計算是支撐物聯網快速發展的關鍵。將云計算應用在物聯網中，既可以充分發揮自身價值，還能大大提升物聯網應用的實際效能。將云計算應用到物聯網中，主要有如下優勢。

3.1 降低成本

由于云計算可以將大量的低端計算資源進行累積整合，避免了對單臺服務器過高性能的苛刻要求，大大提升了資源的利益率。另外，對于云資源來講，是可以實現彈性調度的，即用戶租用的資源在沒有用的情況下，云平臺是可以對這部分閑置的資源進行重復利用的，這從根本上決定了使用云計算來支撐物聯網應用，會具備較高的性價比。一是可以節約硬件成本。統一采用云計算平臺來支撐物聯網應用系統的數據存儲和計算處理，可以避免重復投資大量的物理服務器和網絡設備，節約大量的硬件成本，而且一旦業務量減少或者中斷，這些投資的物理設備再次被回收利用的價值幾乎是很小的，所以會造成較大的浪費。二是可以節約人力成本。如果不用云計算服務來承擔數據存儲和處理，那物聯網應用商將投入大量的人力成本去完成部署、管理和日常的維護工作，而且這個成本會隨著物聯網應用系統規模的增大而成倍增長，因為你需要部署的點越多，需要投資的物理設備和投入的運維管理人員的也會成倍的增多。

3.2 數據存儲更加安全可靠

云計算技術采用分布式存儲方式儲存數據信息。在儲存過程中，云計算技術具備一定的分類功能，將相關數據資料分類儲存，并使用數據冗余技術和安全技術，在很大程度上降低了數據丟失、被泄露或者被非法篡改的風險，保證了數據信息的完整性，從而有效保障了客戶數據的安全。簡單來說，對于一個云計算集群，至少可以保證在損壞任意一塊存儲卷的情況下，數據是可以保證絕對恢復的，而且集群中會部署備用存儲卷，一旦有存儲卷損壞，會立即被檢測機制識別，在將其清除的同時啟用備用存儲卷。

3.3 數據處理更加智能高效

現如今，物聯網、云計算、大數據以及人工智能技術是一個統一整體，四者在整個高新技術體系中都有著不可替代的重要作用，因此，隨著科學技術的繼續發展，這些技術的結合性會越來越緊密。云計算利用極大的入口帶寬，可以快速收集分散在各地的傳感器數據，并利用高速網絡將數據傳送給邊緣節點，再由邊緣節點將數據傳入計算中心，極大提升數據傳輸的效率和數據處理的時效性。再配合大數據處理技術和先進的人工智能算法，可以更加高效地管理和查找數據，使用戶快速得到自己想要的數據信息，并迅速做出明智決策[3]。另外，云計算容易集成強大的AI和大數據處理能力，相當于為物聯網系統增添了一個“大腦”的角色，使物聯網系統中的設備更加“智能”。

4 云計算在物聯網中的典型應用

4.1 智慧城市建設

隨著時代的快速發展，智慧城市已經逐漸成為新城市建設的標準，這離不開物聯網和云計算技術的結合應用。所謂智慧城市，就是通過大量的傳感設備，利用互聯網時刻感知城市的各個角落，從而實現城市的智能化監控和管理。智慧城市的體系架構可分為感知層、網絡層和智慧應用層，這是典型的物聯網應用架構。感知層也叫基礎設施層，位于智慧城市的最底端，是各種數據的來源；網絡層負責數據的傳輸；應用層位于智慧城市的上層，負責為政府、企業和用戶提供監控、管理和使用等便捷服務。這里面隱含了一個智慧城市的中間層，伴隨著城市智慧化規模的增大，需要存儲和處理數據量是巨大的，這必然需要云計算的支持，大量的物聯網數據傳到云計算服務平臺，完成存儲和處理后，再通過各種應用程序，實現信息的發布、管理和應用。

4.2 智慧校園建設

隨著網絡技術的發展和各種智能化產品的普遍應用，校園建設正在由傳統意義上的數字化校園建設向智慧化校園過渡，這又是一個物聯網、云計算和大數據技術的典型結合應用。物聯網技術利用各種感知設備和傳感設備，采集校園各個場所的數據信息。各種數據再通過局域網、以太網和校園無線Wi-Fi接入校園中的私有云服務器集群或者遠端服務器集群，利用云計算強大的分布式存儲和計算能力完成數據處理，從而為師生提供服務。例如，通過無線傳感器和控制器，可以自動調節教室和道路照明燈的明亮程度；通過攝像頭和紅外傳感器，可以對重點區域進行安全監控并實現自動報警；利用智慧校園網，還可實現門禁、消費、考勤和學習效果的智能化管理，提高師生的生活質量和工作效率。

4.3 智能家居系統

智能家居系統旨在將家庭中的各個家用設備，通過網絡與智能化管理系統進行通信，從而實現對家用設備設施的智能化監控和管理，為人們的日常生活提供便利，這也是一個在互聯網基礎上的典型物聯網應用[4]。傳統的智能家居因為技術成熟度問題，智能化只體現在一些單獨系統上，如門禁系統、語音識別系統和安保系統等，這些子系統之間是獨立的，沒有統一的協議和數據接口，不能實現資源共享，用戶需要下載各子系統軟件進行管理操作，智能化程度并不是很高。究其原因，對于傳統的智能家居模式，各個子系統的數據都存儲在各自的控制管理設備中，考慮到資金投入和性價比，數據存儲量和計算處理能力是非常受限的。將云計算引入到智能家居系統后，家庭中各個智能子系統產生的大量物聯網數據將統一存放在云服務器平臺上，用戶直接通過網絡遠程調用云計算中心的數據和計算能力完成信息的交換和處理，從而實現對家庭設備設施的統一智能化控制和管理。

5 云計算在物聯網中應用面臨的主要問題

要實現云計算在物聯網中的完美結合應用，還有很多困難和挑戰需要去解決。其中，最主要的就是安全問題。對于云計算，因為用戶的所有數據都存儲在云服務器上，對于云服務商而言，這些數據都是透明的，任何機密的信息都有可能在不經意間暴露出來。而且，用戶是通過公網去訪問這些數據，那就必然存在被黑客攻擊的風險。所以，如何確保用戶數據的安全問題，如何加強對用戶私密信息的保護，成了云計算平臺必須要面對和解決的問題。一方面要在技術研究上入手，攻關安全技術的瓶頸性難題；二要從管理上下功夫，完善制度，用實際表現讓用戶相信能夠確保數據安全。

6 結語

云計算與物聯網技術的結合應用已經涵蓋到經濟社會發展的方方面面，為人們的生活提供了一系列便捷的服務，成為人們生產生活中不可或缺的存在。將云計算應用在物聯網技術中，既能夠擴大物聯網技術的應用范圍，也能從根本上提升各類信息資源的利用率，充分將兩者的應用價值進行有效結合，更好地改善人民生活，造福社會?？傊朴嬎闩c物聯網技術的結合應用，既是大勢所趨，也將是歷史必然。