谈物联网和智慧家庭从技术平台到生态构建

　　作者：人月神话，新浪博客同名
　　简介：多年SOA规划建设，私有云PaaS平台架构设计经验，长期从事一线项目实践
　　今天准备聊下物联网和智慧家庭方面的内容，对于物联网技术平台我在前面已经分析过一篇文章，因此今天的重点还是在运营规划和生态构建方面的内容。对智慧家庭完整生态的理解
　　对于生态我前面给过一个定义，即生态本身是通过对整个产业链上下游，外围辅助服务提供商的链接而形成的一种相互依存并共同获利的体系。个体不能单独存在，而必须围绕整个生态获利，同时只有完整生态体系才能够为用户提供最大价值交付。
　　这些链接可以是资源，也可以是服务，也可以是资源+服务的整合，但是最终都必须通过信息流实现贯穿。信息的贯穿和整合往往提升了整个生态体系价值和可达性。一个好的生态体系一定不是静态的，而是动态的可自我调整的，这个生态体系可以通过外在需求的变化及时进行内部链接和信息重构。
　　一个完整的生态系统它本身可以是完全高度自治的，类似桃花源一样，虽然与世隔绝，但是完全能够做到自给自足，虽然可能是传统或小农经济，但是也可持续完善和发展。
　　如我们谈智慧城市的生态体系的时候，更多的还是会看内部的基础设施，企业，群体，社区，家庭，政府服务部门等之间的相互协同和价值创造，形成一个有机的整体。
　　但是越是高度发达或专一的城市，分工会越细，越从第一和二产业转向金融和服务业等，在这种情况下可以看到如果谈智慧城市就必须谈城市和外部城市，服务商间的衔接和联动，即一定是跨越了城市本身的边界的。
　　即需要跳出城市来看城市，你才能更加清楚城市的定位，协同和发展。这种大生态更像是一种无边界化后的泛生态体系。
　　我在谈思维的文章里面也谈到过，看待一个系统最好的方式应该是首先把系统当成黑盒，搞清楚该系统和外部有哪些接口和协同，其次才是将系统打开，搞清楚系统内部的组件之间是如何联动的，这是看待事物的静态视角；同时我们还需要从动态视角，以时间为线索进一步的观察和分析系统的发展轨迹。
　　回到智慧家庭里面可以看到，谈智慧家庭的生态也同样包括两个层面的内容：
　　其次是从狭义的角度，那么智慧家庭这个生态会包括了社区中的家庭，智能设备制造商，物联网平台提供商，智慧应用和内容提供商形成一个完整的整体。但是智慧家庭生态如果仅仅停留在这个层面，那构建智慧家庭的意义大打折扣。
　　智慧家庭更多是一种泛生态，即会跳出家庭，发展到社区和物业，房地产商，水电气基础设施服务器，宽带运营商，乃至小区外网的各种增值服务提供商形成的一种大生态体系。构建这种大生态不是凭空想象的，而是真正以家庭的真实业务场景和诉求出发，能够提供更加高效，便捷的一站式服务能力。
　　最后可以看到，物联网生态将在最近3到5年得到高速发展，这个也可以参考下孙正义的那篇文章。为何5年前就在提物联网但是前面发展速度也很一般，这里面个人的理解仍然是任何事物能否高速发展都和相关的配套产品或服务的发展阶段密切相关。比如互联网带宽如果不高速发展那么云计算想大规模发展都不可能，即使你有好的资源可提供，但是你没有信息高速公路。
　　如果我们的思路是有好的单一资源就想去推动高速公路的建设，那是完全不可能的，高速公路的建设的发展和速度将受到更多外在环境和需求的影响，只有等这些需求聚集到一定的量才可能。这个思路转过来就变成了，回到5年前，你希望通过物联网去推动大数据，人工智能，云计算，4G/5G无线通讯，Zigbee，NB-IOT近场通讯等全部发展是不可能的，而只有等这些技术发展到一定阶段你再回头发现已经到了物联网最好的发展阶段。
　　其核心原因就是我们会发现传感器采集的数据真正可以马上进行实时计算，大数据分析，深度学习和加工了，即采集的数据可以真正发挥价值了，而不是为了采集数据而采集。我们不再是通过物联网来反向推动应该去做哪些有业务价值的事情，而是真正有业务和战略目标驱动来规划究竟应该采集和分析哪些数据，从本身来讲这个转变就是最重要的。
　　生态的构建必须是相互依存，相互获利的，这是我们构建生态的基础原则。生态构建的内容和价值
　　首先对上一篇谈到的内容做一下总结：
　　物联网本身是一个大生态或者说是一个泛生态体系，其次物联网本身的繁荣会随着配套大数据，人工智能，互联网技术的日趋成熟而大发展。生态体系中各组成部分相互依存并获利，这是基本原则。
　　今天我们来继续展开来谈下大生态的构建方式方面的问题。
　　当我们谈到物联网生态的时候，它一定不再是单纯的硬件生态或软件生态，而是两者高度融合并协同的大生态。物联网首先解决是智慧硬件的链接问题，其次解决的是服务和应用层面的问题。其中硬件链接是硬件生态，应用是软件生态，而服务本身则兼顾了硬件和软件两方面的属性能力。
　　基于上面再做展开可以看到，硬件链接本身没有价值，而实际价值在于：
　　第1点：数据资产和服务价值，通过硬件链接后我们可以做到非人工干预的实时，连续的，相互关联的数据信息，这些数据信息经过正好加工后演变为数据资产和服务形成价值，这个是从底朝上的层面；
　　第2点：业务协同和需求满足价值，根据实际的业务场景驱动，会发现为了满足我们的业务需求和目标，我们将实现分解到垂直应用-》服务-》硬件驱动控制而真正落地下去，形成了硬件之间基于链接能力的联动和协同，这本身产生了极大的业务价值。
　　对于第二点是真正满足了业务管理，协同和监控的需求；而第一点则是将数据资产最终通过服务或应用变现。要实现第2点我们需要在硬件层和应用层之间增加一个服务层，这个服务层可以理解为服务能力聚合平台。其一是要实现硬件Driver层API能力的开放其二是要实现偏软件层面的软件组件服务能力的接入和开放（包括第三方的软件能力的接入）
　　这些开放的目的是构建上层复合应用需要基于底层已有的服务能力进行。
　　要实现第1点则不是简单的实现智能硬件层通过传感器能够实时采集数据就完事，而更加重要的是能够实现数据从采集到整合，处理和加工，分析的全流程管理，而要实现这些往往就需要底层大数据技术平台的支撑。传统数据分析往往只能做到定时或隔日方式下的，而现在大数据分析基于流处理，内存处理计算等方式，已经可以实现准实时的大数据分析能力。
　　在整个IOT大生态环境下，单个智能硬件本身能发挥的价值会越来越小，而更加重要的是硬件和硬件之间的链接，通过这种链接后衍生了各种基于业务和需求场景的增值类物联网应用。
　　脱离了应用和服务，那么单纯的硬件链接生态其价值将大打折扣。其核心原因还是在于最终的用户和使用者往往并不关心硬件底层，而是更加关注业务需求和应用展现。就拿最简单的一台电脑来说，我关心是我玩游戏的时候画面是否足够清晰流畅，而不是去关心内部的CPU，显卡，内存之间如何合理分配和联动。
　　不论是第1还是第2两种构建方式，我们都要意识到硬件层逐步对消费者透明，同时实现硬件层能力的服务化才是对硬件层链接生态发挥价值需要走出的关键一个步骤。生态构建的演进路线规划
　　在谈物联网云平台的时候，我们曾经说到需要具备两个方面的核心能力：设备和Driver层API的快速接入，设备性能采集和监控，有些还提供物联网定制芯片模组物联网应用APP的设计，开发，测试，发布，管理全部云化能力（和传统软件平台类似）
　　传统的软件云平台只涉及到软件APP和云平台两个部分的内容，而对于物联网云平台则涉及到云平台，移动APP，物联网设备三者之间的协同和互动，这也是两个云平台之间的一个差别。
　　简单点来说就是物联网云平台需要同时提供资源层（设备接入）和应用服务层（APP+OpenAPI)全部云端管控和治理能力。
　　前面两章我一直在强调泛生态的概念，那么物联网的泛生态体系基于物联网云平台来构建，但是其范围却远远大于物联网云平台本身构成的基于硬件+应用的简单生态体系。对于泛生态我们可以从如下几个方面来进行理解：
　　其一：构建一个从硬件-》软件-》服务的全生命周期管理生态
　　智能硬件构成的连接生态是物联网的基础，前面已经强调过了，但是用户购买硬件不是目的，而消费或使用智能硬件带来的应用或服务才是真正的目的，这些服务满足了我们实际的业务场景需求。
　　那么构建全生态就完全可以考虑从智能硬件的采购，安装配置，配置完成后的应用下载，硬件的售后服务等提供全生命周期的管理和服务。由于你要提供全生命周期的管理和服务，自然围绕你的平台就会将硬件设备制造商，平台服务商，内容服务商，售后服务商，软件应用开发商等全部集成到你的生态体系中。
　　其二：构建从硬件连接-》服务连接-》软件应用连接的全生态
　　在解决了硬件层连接后，需要将硬件层的API能力开放出来，形成统一的OpenAPI服务能力开放平台，基于这些服务开放能力，最简单的是构建独立应用，即一个应用只操作一个应用。其次则是基于业务场景构建组合应用服务，这种复合应用往往涉及到操作多个底层智能硬件的API接口并完成联动。比如家庭中的智慧安防应用，智慧清风应用等，即是从业务场景出发的。
　　正是由于有了服务层，将硬件和应用之间彻底解耦，那么只有硬件层开放的OpenAPI能力定义标准，说明清晰，那么只要有能力做应用的开发商都能够来做上层的智慧应用。在这个生态中即可以实现进一步的硬件生产商和服务应用开发商的分离，做硬件的专注把硬件做好，做软件应用的则完全不用去关心硬件底层的连接问题。
　　其三：构建从家庭-》小区-》社区-》区域的泛生态服务体系
　　要意识到智慧家庭扮演的角色更多的是通过智能硬件完成最末端用户的接入问题，用户接入后就解决了线下到线上的引流问题，但是是否能够保持用户的粘性就需要提供的内容和服务，这个需要的就是跨出家庭范围，形成从家庭-》小区-》社区-》区域的泛生态连接。
　　这个泛生态可以将小区物业，超市，干洗店，智慧家电维修和售后服务商，社区医院，社区周围的培训机构，餐饮，娱乐等进一步进行连接，连接后转变为增值的服务提供给用户。即通过硬件连接完成线上引流后，剩余的事情仍然是传统互联网，O2O或垂直电商可以考虑的内容。
　　其四：构建从单纯的控制服务到内容服务的提供生态
　　举个简单的例子来说，一个做智慧音箱的硬件开发商是否一定要自己提供可播放的音乐和节目信息，一个是做智慧烤箱的是否一定要自己提供相关的菜谱和实物生鲜配送信息？在我们构建全生态的时候可以看到这两者本身也是可以分离的。
　　即对于硬件设备提供商和硬件的内容服务提供商本身也可以通过服务解耦后分离。做硬件的专注于做硬件，而提供内容服务的专注于做内容服务。对于用户来说可以免费使用硬件再购买内容，也可以是先购买硬件再购买内容，这些都是实际可操作的商业模式而已。智慧家庭中心和应用领域
　　图片来源网络
　　首先看下上面这张智慧家庭四大应用领域的图，这张图信息量很大，但终究还是脱离不了云端、管端的结合。先从端云结合说起，未来智慧家庭增值业务，消费者体验点和价值感知点都在这些业务上。
　　首先教育、医疗、购物类跟人们的生活息息相关，就有很多远程医疗、远程教育、VR可视购物等业务，配套的设备就有可视电话、视频会议等，需要的就是视频采编的能力。参与者有三大运营商、阿里、百度、京东、华为、Amazon、Google等。
　　媒体娱乐类业务有HDR全4K视频播放、4k/8K直播、VR/AR 业务、游戏、媒体存储分享等，配套的设备就有游戏机、OTT、机顶盒、NAS云盘、VR头盔等，需要提供的就是视频解码能力、图形渲染能力。参与者有三大运营商、中国广电、KT、Comcast、微软、Amazon、Google、Netflix等。
　　能源安全类业务包括老人小孩及宠物的看护、家庭监控、空气监控、煤气远程控制、自来水监控等，配套设备有摄像头、触屏控制平板、智能插座等。需要的是信息采集能力加视频和传感。参与者有NEST、ADT、 Alarm.com、AT&T、中国三大运营商、国家电网、海康、小米、百度等。
　　智能家居类业务有自动环境调节、智能照明、智能门窗、智能厨房等，配套设备是智能门锁、智能猫眼、智能灯饰、智能的窗帘、冰箱、空调等。参与者有Amazon、Google、小米、三星、长虹、海信、海尔、南京物联、京东、华为、中国三大运营商、万科、花样年等。
　　接下来是最基础的管和端的结合，家庭组网加人工智能是智慧家庭的基石，光纤高速接入wifi延伸覆盖家庭，和 IOT 打通，构建家庭内的万物互联。这是整个智慧家庭的基础设施建设。设备有光猫、智能AP、ZigBee Hub、PLC路由、AI智能机顶盒等。参与者主要是由三大运营商加广电主导。建设完美的高速网路，把网络布局到家庭的每一个角落，相当于建设了一个智慧家庭平台，给大家唱戏。
　　物联网是一张巨大的网，其中包含了千千万万的家庭，智慧家庭则是它的核心组成细胞，目标就是实现万物感知、万物互联、万物智能。
　　把这个核心细胞剥开，剖析它的内在结构，智慧家庭汇聚了三类流：视频流、IOT数据流、智能感知流，所有的云和设备都是围绕这三类流来构建我们理想中的智慧家庭。
　　这时候会发现这里有个设备是起到连接云和端的作用的，三类流都汇聚到它那里了，就是AI智能机顶盒。由于AI智能机顶盒具有强大的解码能力、AI处理能力、视频编码能力、智能组网能力、家居控制能力，三类流都会通过它来处理分发协作，我们看到的IOT数据云、娱乐视频云、安防视频云、通讯视频云的数据和所有家庭设备终端的数据都会经过AI智能机顶盒送到人工智能云那里进行大数据分析，云计算和处理然后返回各种智能情景操作，智慧就是这样产生的。
　　只需要一套智能视频采集设备即可，而实际采集的视频流数据能够通过智慧家庭中心存储并能力开放，被家庭中其它所有设备使用。举例来说视频设备厂商和做门锁完全是两个厂商，但是很容易实现一监控到视频里面有人就进行开门或关门操作。
　　人们回到家，就会自动开灯、问候，机器人给你拿拖鞋，摄像头识别你是谁，并提供专属服务，打开你最喜欢的音乐。人离开家了就自动布防、关煤气、进行能源管理、万物休眠等。各种繁华的业务就在各种云上遍地开花，实现盈利。最后把能力开放给所有应用参与者，让他们去大开脑洞，为人类的最佳生活体验做贡献。
　　接着是智慧家庭的解决方案和关键节点，我们的目标就是以万物感知、万物互联、万物智能为核心，打造端到端的智慧家庭最佳体验。回到云管端上来，在云方面，要有开放的云平台，具备强大的云计算能力、大数据分析能力。在管道方面实现智能化，新的增值业务会重新定义管道的价值，管道与端、云的协同会保证最佳用户体验。在端方面，实现网络覆盖与互联互通，即实现家庭中的高速网络覆盖，终端之间的互联互通。
　　以上部分讲的很好，学习后可以进一步树梳理清楚智慧家庭整个生态和应用领域，云管端三者都很重要。而今天想展开谈的就是处于家庭端的智慧家庭中心这个端节点。
　　在这里仅仅谈下智慧家庭中心本身应该具备的关键功能应该有哪些。
　　1. 提供家庭侧本地网关基础能力
　　本地网关有哪些基础能力呢？
　　这些能力包括了各种设备和协议的接入和转换，近场的设备控制能力，包括在断网情况下该能力仍然有效。轻量的服务编排组合能力。和云端的管控中心的对接，实现控制指令的下行，同时也实现本次侧状态信息采集和上行能力。这些都应该是基础网关应该提供的功能。即通过本地网关还完成了家庭侧的近端智能组网过程，这也是后续边缘计算的基础。
　　同时在本地已有类似智能路由，连接网关等多种设备的情况下，本地家庭中心进一步对各种异构的路由和网关设备能力进行聚合。这有点类似我们ESB总线里面经常谈到两级总线集成模式。
　　2. 本地的数据存储能力
　　家庭数据中心应该具备本地的数据存储能力，类似我们经常说到的边缘计算，即能够实时采集本地各种设备的数据信息，包括音频和视频等流媒体信息进行本地存储。这种大数据量有些并不需要全部上传到云端，同时有些信息本身用户也不希望上传到云端，那么可以进行本地存储。
　　3. 本地的计算能力
　　家庭中心应该具备本地的计算能力，这个计算能力是实现家庭中心成为一个AI中心的基础，即数据完成基础存储后，后面需要的就是对数据进行加工处理和数据分析，而通过大数据分析才能够真正产生智能控制行为。由于这些需要在本地完成，那么本地就必须具备足够的计算能力，那么云端做什么事情呢？因为我们进行计算的时候需要有规则引擎，而规则引擎的计算规则应该是云端下发的。
　　4.具备外围软件应用，内容和服务的接入能力
　　家庭中心既实现本地组网，又实现了外围生态关键的互联网内容，应用，服务的反向接入。类似天气查询，交通路况，订餐，电商产品订购等，这些都可以通过本地家庭中心进行能力接入。在这些能力接入后，这些能力可以提供给本地组网内的所有设备使用。即这些服务消费和使用做到对内部智能设备的完全透明。
　　对于智慧家庭中心有一个关键能力就是智能组网能力，即在家庭端这一侧在脱离互联网场景下的近场组网和联动协同能力。这篇准备从业务需求和场景角度再来分析下为何需要本地的家庭中心或智能组网能力。
　　我们可以将一个家庭比喻为一个中型的企业，对于一般中型企业信息化建设有一定水平的往往都会有自己的机房和数据中心，当然也会用到云数据中心IaaS服务能力，同时这个企业可能开发了类似OA和报账等业务系统，这些业务系统本身又通过VPN发布为通过外网可以访问。那么这个企业本地的数据中心能够起到什么作用了，简单来说能够明显看的作用主要包括了。在企业总部工作未出差员工可以在局域网访问业务系统，性能和速度更快。OA和报账系统间的交互在企业内部数据中心就可以完成，在互联网断网情况下也不影响。计算和存储更多的可以使用本地资源，同时相关数据也不需要完全上传云端，也更加安全。企业内部局域网高度自治，是一个可以联动协同的整体，受外界影响和干扰最小。
　　而回到智慧家庭中心，我们完全可以类比理解为智慧家庭中心就是放置在家庭侧的一个数据中心，这个数据中心在传统的企业内部数据中心概念上增加了一个关键东西，就是各类硬件和硬件相关传输连接协议的接入网关。这个家庭中心本身也存储数据，但是这些数据的产生往往来源于两个方面。一个是各类硬件设备产生的流媒体数据，性能状态数据，控制数据等。一个是对应的软件应用产生的各类数据。
　　这个家庭中心本身也需要计算能力，这个计算能力在于数据的加工，处理，分析，规则引擎计算，各类软硬件的协同联动等。为什么需要智慧家庭中心，基本前面所讲的和博客前面一篇文章可以进一步总结为：解决互联网断网情况下的近场控制和近场设备联动问题。解决数据采集计算并实施控制联动指令时候的性能和问题，真正做到低延迟。解决家庭侧敏感数据不上传，包含家庭侧个人数据隐私和安全。解决家庭侧诸多的设备，协议接入过程中的接口统一，接口适配和能力开放问题。
　　这些思考清楚了，我们再来看解决了这些问题真正带来的好处，或者说对哪些场景的支撑更好了。在这些地方我们举例来简单说明如下。
　　先看一个最基本的近场联动例子：
　　比如我们现在回家，摄像头抓拍到有人移动进屋，然后打开空调，然后关闭窗帘。可以看到摄像头监控到的视频流不需要上传到云端，在本地进行解析出来，触发人物移动规则，然后触发场景编排中的调度打开空调接口，关闭窗帘接口服务。
　　可以看到整个过程按道理不需要人为做任何APP操作，也不需要互联网是在线状态就可以完成。对于确实需要上传到互联网的状态信息，我们可以先推送到消息中间件，在互联网连接恢复正常后再传输。其次对于视频分析解析和处理，在本地完成，性能高速度快，给用户的感知是整个智能设备的响应更加灵敏和快捷。
　　再来看一个偏娱乐化的例子：
　　如果家庭里面安装了智能氛围灯和灯光组，我们可以实现一个场景，比如当你看电视的时候，可以根据电视节目的屏幕明暗，音乐节奏等快速的调整家庭氛围灯的匹配模式。这个更加是需要近场规则处理和联动才能够完全低延迟快速响应。
　　或者有了家庭中心的本地化存储能力，我们可以保留最近半年或1年的视频流数据，哪些保留呢？即观察到有人物活动的视频流才保存。这个需要本地家庭中心的计算能力和本地存储能力。我们也可以将我们喜欢的电视进行预约，然后存储到我们的家庭中心，然后在需要的时候调出来回放。这些都是实际可以考虑到的业务应用场景。
　　最后，我们再考虑下类似互联网电视，特别是互联网电视里面的广告能否真正做到类似电商和互联网广告一样的针对性推送，这个需要我们收集用户的电视观看行为数据，并在本地进行大数据分析，对家庭用户进行画像才可能推送最有价值的广告信息。当一个家庭里面大部分设备都采用智能设备后，你会发现家庭本身就是一个小生态，这些设备都会产生使用数据信息，并产生设备间的连接信息，这些将是更加有意义的大数据分析点。
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