中国移动-IoT物模型标准白皮书v1.0.0-2020.12-32页_1mb

中国移动IoT物模型标准白皮书总结

核心内容

中国移动发布的《IoT物模型标准白皮书》旨在推动物联网业务的高效开发与数据互通，通过制定统一的物模型标准，解决物联网数据、设备、应用碎片化的问题，促进产业链合作，实现数据互融互通，推动物联网应用生态繁荣。

主要观点

• 5G技术正在加速物联网发展，但数据异构化、设备异构化和应用异构化问题仍存在，制约了物联网的进一步发展。
• 物模型是一种对物理实体进行数字化语义描述的方法，通过抽象化设备，实现设备与应用的解耦，提升数据价值和应用效率。
• 统一物联网应用标准已成为业界共识，多家标准组织和行业联盟正在研究物模型相关标准，但尚未形成主流标准。
• 中国移动OneNET Studio平台已部署IoT物模型标准，为开发者提供高效、丰富的业务开发方式。

关键信息

1. IoT物模型的定义与范围

• 定义：IoT物模型是对物理实体进行数字化语义描述，将设备抽象为云端数字模型，便于统一管理和应用开发。
• 范围：IoT物模型属于应用协议之上的语法语义层，用于定义设备数据的标准格式，实现数据共享和业务互通。

2. IoT物模型设计原则

• 简单：模型设计独立于网络技术，简化设备厂商的理解和开发流程。
• 普适：兼容更多厂家的需求，支持公共属性和特定属性，提供分行业模板。
• 可扩展：支持用户自定义服务，提供数据透传机制，将模型基础能力和行业模板分开定义。
• 模块化：抽取公共服务进行复用，提高资源利用效率。
• 易用性：提供易用的接口和DSL语言模型描述，便于开发和集成。

3. IoT物模型抽象模型

• 三级结构：设备、组件、功能（属性、行为、事件）。
• 功能类型：
  • 属性：描述设备状态或采集数据，支持只读、只写、读写三种操作权限。
  • 行为：设备可执行的动作，分为同步和异步类型，可携带输入和输出参数。
  • 事件：设备运行时主动上报的数据，如周期性消息、告警信息、故障信息，支持信息、告警、故障三种类型。

4. IoT物模型描述语言

• 使用JSON语言进行描述，定义数据格式、关键字、数据类型等。
• 命名规范：要素关键字采用首字母小写、其余单词首字母大写的命名方式，如“description”、“dataType”。
• 数据类型包括：无符号整型、整型、数组、字符串、单精度浮点型、双精度浮点型、时间、枚举、布尔、位图、结构体等。

5. OneNET Studio平台核心流程

• 设备接入流程：

  • 创建产品：定义设备类型、数据格式等。
  • 定义功能：生成物模型，用于设备快速接入和应用开发。
  • 下载SDK：根据定义的功能点生成SDK，便于设备开发。
  • 添加设备：创建设备并获取鉴权信息，支持手动和批量添加。
  • 设备调试：通过web控制台进行设备调试，实时更新设备日志。

• 应用开发流程：

  • 创建项目：集合多个产品、设备、服务资源。
  • 绑定设备：将未关联项目的设备绑定到项目中，实现统一资源管理。
  • 应用开发：使用平台提供的API、规则引擎、数据推送、消息队列、场景联动等功能进行开发。

6. 行业典型应用

• 智慧消防：

  • 烟温气监控：实时监控烟雾、温度、燃气数据，实现远程告警和设备联动。
  • 消防水监测：实时监测水压、液位等，实现快速定位水源，解决管网无水、阀门误关等问题。
  • 用电安全监测：实时监测线缆温度、电流、剩余电流、故障电弧、电压等，提升用电安全。
  • 案例：杭州市智慧消防项目、独立烟感、用电安全监测等。

• 智慧环境监控：

  • 公共区域空气质量监测：监测CO2、温湿度、PM2.5、甲醛等，实现智能控制新风、空调等设备。
  • 施工过程环境管理：监测PM2.5、温度、湿度、二氧化碳，实现无尘作业环境监控。
  • 冰面温度监测：定时定点上报冰面温度数据，设定报警阈值，实现自动通知维护人员。
  • 案例：园区公共区域空气质量监测、施工过程环境管理、北京某大型场馆环境监测系统等。

附录

附录1：IoT物模型数据类型

• 无符号整型：uint8, uint16, uint32, uint64，分别占用1、2、4、8字节。
• 整型：int8, int16, int32, int64，分别占用1、2、4、8字节。
• 数组：array，需指定元素个数和类型。
• 字符串：string，自定义字节长度。
• 单精度浮点型：float，4字节。
• 双精度浮点型：double，8字节。
• 时间：date，8字节，表示从1970年1月1日0点到当前的时间长度。
• 枚举：enum，最多支持100个枚举项。
• 布尔：bool。
• 位图：bitmap，范围[0-32]。
• 结构体：struct，包含多种数据类型。

附录2：IoT物模型要素关键字

• tmThings：设备描述入口，包含tmInfo、tmProperty、tmAction、tmEvent。
• tmInfo：设备信息，包括生产时间、制造商、创建时间、产品品牌、型号、设备类型、状态、连接状态、协议类型、网络类型、设备ID、产品名称、物模型版本、产品类别等。
• tmProperty：属性描述，包括属性标识符、名称、描述、操作权限、数据类型、数据格式、是否必选等。
• tmAction：行为描述，包括行为标识符、名称、描述、标题、类型、输入参数、输出参数等。
• tmEvent：事件描述，包括事件标识符、名称、描述、标题、输出参数、事件类型（信息、告警、故障）等。
• tmData：数据类型描述，包括数据类型、单位、默认值、步长、最小值、最大值、布尔值描述、时间格式、正则表达式、字符串长度、枚举数据、位图数据、结构体数据等。

展望与建议

• 物模型技术将在全行业达成共识，形成统一标准，发挥更大价值。
• 后续发展将结合其他行业物模型标准进行融合演进，制定垂直行业解决方案，如园区、消防、环保等。
• 平台运营商、应用服务商、系统集成商、设备开发商需共同努力，共建生态，推动物模型标准落地。
• OneNET Studio平台将继续提供便捷的应用模式和完整流程指导，帮助合作伙伴实现快速迭代开发和验证，打造典型示范应用。