中 国 移 动 IoT 物模型 标准 白 皮 书 版本号： 1.0.0 中国移动通信集团公司 发布 目录 前言 . 2 1. 概述 . 3 1.1 物模型助力物联网业务高效开发 . 3 1.2 物模型推动物联网业务融合创新 . 4 1.3 统一物联网应用标准成为业界共识 . 5 2. IoT物模型内涵 . 8 2.1 IoT物模型的定义 . 8 2.2 IoT物模型的范围 . 8 3. IoT物模型标准 . 9 3.1 IoT物模型设计原则 . 9 3.2 IoT物模型抽象模型 . 10 3.3 IoT物模型描述语言 . 11 4. 中国移动 OneNET Studio 物联网开发平台 . 12 4.1 OneNET Studio物联网开发平台介绍 . 12 4.2 OneNET Studio物联网开发平台核心流程 . 13 5. 基于 IoT物模型的行业典型应用 . 18 5.1 智慧消防 . 18 5.2 智慧环境监控 . 21 6. 总结与展望 . 25 附录 1 IoT物模型数据类型 . 26 附录 2 IoT物模型要素关键字 . 27 QB- - - 2 前言 为了推动物联网业务 高效开发和数据互通，中国移动制定了 IoT物模型标准， 并 在 CCSA持续 开展 行业 标准化研究。 目前 IoT物模型 已 部署在 OneNET Studio物 联网开发平台 上， 为开发者提供完备的设备接入和应用开发服务。 基于 该 开发平 台 ， 中国移动 联合合作伙伴 在智慧消防和智慧环境监控 等 领域研发了 IoT物模型 行业典型应用 ，作为开发者 参考示例 。 中国移动愿同 合作伙伴一道， 推动物模型 技术形成行业标准， 实现数据互融互通， 共创 物联网应用生态 繁荣 。 QB- - - 3 1. 概述 由于具备超高数据速率、 毫秒级的传输时延以及千亿级的连接能力 ， 5G技 术 正在 加速经济社会数字化转型， 开辟移动通信发展新时代 。 万物广泛互联、 人机深度交互， 5G技术 为 垂直行业 应用带来了新机遇，包括自动驾驶汽车、远 程医疗、智能工厂以及智慧城市等 创新应用 百花齐放 。 在业务高速发展的同 时， 伴随着物联网技术的大规模应用，海量的 物联网数据、设备、业务、服务 各自采用不同的 数据描述方式，导致数据异构化、设备异构化、应用异构化等 碎片化问题 ，阻碍了产业发展 。 主要体现在： 一 、 数据价值低 ： 物联网数据具有多源异构、规模巨大等特性，使得 数据 解析 与数据共享 困难 。与此同时，海量 数据之间缺少业务关联性，导致数据利 用效率低下，数据价值无法充分利用。 二 、 业务复制成本高 ： 不同设备的标准各异，设备接入开发成本高、时间 长。 随着行业应用和设备量增长，新增应用需要针对不同的标准多次定制开 发，造成业务的复制成本增高 。 三 、 产业链合作难 ： 不同厂家之间的接入协议、数据 模型数量众多且各自 封闭， 产业链内部自成体系，使得产业链各主体间协作困难 ，设备联动及维护 难度大，服务兼容性差，严重影响用户体验。 为了解决这些物联网业务痛点，行业内各 IoT运营平台尝试用物模型来 结构 化、统一化、标准化地 粘 合数据碎片， 减少业务复制成本， 打破服务壁垒。 物模型是 将 实体设备抽象化建模 以后，对设备进行标准的 数字化描述。 形 象来说，物模型为设备间互动提供了“普通话”，这样可以对设备产生的数据 进行统一 、 标准的描述，实现 海量 数据 的识别、解析与共享 ，深度挖掘数据价 值。 引入物模型，将对物联网业务带来巨大的价值。 一方面， 物模型 将实体设 备 在云端数字化为服务或资源，为垂直行业 IoT应用开发提供统一的访问接口、 开发工具、增值服务， 实现业务应用的高效复制 。另一方面， 物模型 统一化、 数字化地描述了实体设备是什么、能做什么 ， 将 设备和应用 解耦 ， 实现 信息在 设备和平台间的横向流动，消除产业链间的服务壁垒。 1.1 物模型助力物联网业务高效开发 传统的物联网业务开发包括终端设备研发、设备与云端联调、基于设备和 云端进行应用开发三个步骤，如图 1所示。三个业务开发步骤是串行的，且每一 步都需要一定的资源投入和开 发周期，从而导致物联网业务开发周期冗长，资 源投入大。 QB- - - 4 图 1 传统的物联网业务开发流程 基于物模型，可将终端设备实体进行数字化描述，在云端实现设备虚拟 化。基于云端虚拟设备可以直接进行物联网的应用开发，终端设备的研发 也 可 以同步进行 ，如图 2所示 。这样使得原本的串行研发流程变为并行的研发流程， 缩短研发周期，节省人力和资源成本。 图 2 基于物模型的物联网业务开发流程 1.2 物模型推动物联网业务融合创新 目前物联网领域中的各个行业，基本都是烟囱式的垂直发展模式，虽然不 同行业内可能有不同程度的数据互联互通，但总体来说，行业内、行业和行业 之间，仍旧存在着很高的服务壁垒。 QB- - - 5 基于物模型，不同行业的设备产生的数据以统一的格式汇聚到云端，形成 标准化的服务或资源池，为 IoT应用开发提供统一访问接口。对于应用端来说， IoT应用能够方便地获取不同行业的数据资源，从而进行数据整合，促进 IoT业 务的创新。 如基于物模型 对 采集 的数据进行统一的 分析 ，可获取 设备、应用、 场景、行业 等 各种维度的 分析 指标， 指导技术演进、产品创新、市场规划及商 业决策 。 对于设备端来说， IoT设备可以与不同厂商、不同种类 的设备进行数据 互通 操作，实现设备联动，拓展设备应用场景。 如 在 智慧城市 建设中， 基于物 模型对不同部门、不同行业、不同 厂商 、不同种类设备的海量数据资源进行整 合、协同 ，使更多 智慧决策 成为可能 。 因此， 物模型 具有 打破服务壁垒 、 实现 烟囱场景联动化 、推动物联网业务融合创新的能力 ，如图 3所示 。 图 3 基于物模型的垂直行业发展模式 1.3 统一物联网应用标准成为业界共识 随着物模型研究逐渐形成业界共识，众多行业标准组织、 ICT厂商、运营 商等 单位都在物模型标准方面积极布局。目前，多家标准组织和行业联盟均在 研究和跟进物模型相关标准，但尚缺乏主流的、被产业广泛实施的物模型标 准。其中， ICA和 OneDataModel组织位于物模型标准研究前列，工业互联网产 业联盟（ Alliance of Industrial Internet, AII）也于近期开展了工业互联网信息模 型的相关研究。 ICA： 由阿里巴巴发起，是一个研究物联网接入协议、设备管理等业务标 准的行业联盟，是国内物模型研发的领军 者。目前 ICA已发布了自定义的 物模 型标准，包括设备 抽象模型 （如图 4所示 ） 及 TSL（ Things Specification Language） 描述语言，并研发了开发平台，为物模型应用提供丰富的落地工 具。 ICA物模型的特点是配套丰富，开发者可以依托阿里巴巴的 IoT云平台进行 落地应用。 目前为止，已有 超过 3500个 合作伙伴共创与应用 ICA物模型，物模 型 数量 达到 1000多 个 ，覆盖 8个以上场景的主流 IoT设备 ，包括 城市、生活、制 造、农业、金融、新零售、物流、教育等。 ICA联盟还 积极推进新业务延伸， QB- - - 6 如 ICA物模型品牌 建设 、 ICA物模型生态合作 、 ICA物模型指数服务 、 ICA物模 型运营升级 等 物模型升级优化计划 ，丰富增值应用生态，促进产业互惠共荣。 图 4 ICA物模型 OneDataModel： 该组织是由多个标准化组织、设备商、平台运营商、 IoT 专家等参与组成的联络工作组（ Liaison Group），专注于物模型标准的研究。 目前该组织已发布了第一版物模型标准，包含 ODM（ Object Definition Model） 抽象模型 （如图 5所示 ） 和 SDF（ Simple Definition Format）描述语言。 OneDataModel的主要参与者包括 Zigbee 联盟 、 OCF、 OMA (LWM2M)、 BLE Mesh、 OneM2M、 Google (Weave)、 Comcast、 Intel、 Silicon Labs等， 其中 Google、 Intel等厂家推动积极 。 OneDataModel的 愿景是 将目前的物模型通用化 并扩展到所有的物联网设备 ，在智能家居领域进行实践，助力行业应用开发， 降低制造商成本，增加客户易用性。 ODM抽象模型的特点是发展迅速， 有成为 物模型主流标准的趋势 。 AII：该联盟由工业、信息通信业、互联网等领域百余家单位共同发起，面 向工业互联网研究和制定相关的技术标准。近期该联盟正在开展工业互联网信 息模型（ 3IM）研究 。 工业互联网信息模型将设备、产品或过程等看作对象， 由标识、类和属性构成 ， 是对物模型概念的延伸 ， 如图 6所示 。 标识实现信息模型的标记和表达， 对 于 设备对象来说，标识是设备唯一的 寻址方式 。类是对信息模型所表达或代表的具有共同特征的信息的抽象，如报 警事件类、控制类、服务类等。服务类可由属性、命令和事件构成，对应物模 型中的属性、行为和事件，代表设备可实现的功能。属性是对 各种工业互联网 对象信息的专业描述，包括数据、接口、状态、关系等，可分为静态属性和动 态属性。 工业互联网信息模型（ 3IM）旨在为业界构建信息模型提供指引。 通过搭 建信息模型开源应用平台，实现信息模型的共享互通，为用户提供合适的建模 及实例化工具。 QB- - - 7 图 5 工业互联网信息模型 此外，还有众多标准组织和行业联盟 涉及 物模型相关标准的研究。 W3C： 主要研究 Web相关的技术标准。 W3C万维物联网（ Web of Things, WoT） 工作组定义了 Thing Description，描述了物的模型，但不涉及具体设备的 数据描述。 Zigbee联盟： 主要研究 Zigbee连接协议相关标准 。 定义 中的 Zigbee Cluster用 来 描述设备数据与属性 ， 依托 Zigbee基础通信协议来定义上层的设备数据标 准。 蓝牙 SIG联盟： 主要研究蓝牙连接协议、 Mesh组网等相关标准。定义 中的 Mesh Model用来 描述蓝牙设备的数据属性 ， 依托蓝牙基础通信协议来定义上层 的设备数据标准。 OCF： 专注于智能家居领域的连接管理相关标准的研究。国内参与者主要 是家电厂家，国外成员中微软等与 OneDataModel合作紧 密。 OCF定义了 Smart Device Description， 目前在 智能家居相关设备 得到了较好的推广使用 。 OneM2M： 主要研究电信运营商统一 M2M服务层标准。在物模型领域 提 出 Device Template的模型方案， 目标是提供更多的通用性。 OMA&IPSO： OMA制定 了 LightweightM2M标准， 被广泛应用于资源受限 的物联网终端的 设备接入 。 在 LwM2M中 ， 采用 IPSO制定 的 Smart Object Interoperability标准作为 数据模型 规范 。 中国移动在融合多种物模型标准优点的基础上，制定了 IoT物模型标准。同 时，抽取与其他标准相通的共性技术，联合 腾讯、 阿里巴巴、华为、电信等单 位，共同在 CCSA进行物模型行业 标准 研究 ，推动各家标准进行融合统一， 形 成行业模板，助力示范应用落地，繁荣物模型生态。 QB- - - 8 2. IoT 物模型内涵 2.1 IoT 物模型的定义 物模型是一种对物理实体进行数字化语义描述的方法，将实体设备抽象为 云端的数字模型 。 除“物模型”外，行业内还存在“信息模型”、“物联模 型”、“数据 profile” 、“ 数据 schema”、 “设备模板”等类似叫法。本白皮 书将中 国移动制定的物模型标准定义为“ IoT物模型”。 使用 IoT物模型描述物理实体，首先需要明确从哪些方面描述物体，然后对 具体的方面进行参数定义。其中，前者是“物的抽象模型”，是描述物体的 “方法论”；后者是“物的描述语言”，采用简明易懂的方式对物体的各个维 度进行详细的描述。 2.2 IoT 物模型的范围 IoT物模型属于应用协议之上的语法语义层，如图 7所示。其中语法层定义 了 IoT物模型描述语言的种类，如 XML、 JSON等；语义层定义了使用描述语言 对 IoT物模型进行具体描述时需要包含的基本关键字。在物联网平台中，由 IoT 物模 型完成对终端设备业务数据 的 标准格式 定义 。 图 6 IoT物模型在物联网连接框架中的位置 在业务逻辑上， IoT物模型属于物联网平台的设备管理模块。不同设备使用 统一的 IoT物模型标准对接应用平台，不同应用之间使用统一 的 IoT物模型标准 进行数据互通。 IoT物模型作为数据接入的基础能力，还需要与设备管理模块 的 其他功能交互，比如设备数据存储 、 在线调试工具等 ， 如图 8所示。 QB- - - 9 图 7 物模型在物联网平台的位置 3. IoT 物模型 标准 基于统一、开放的原则，中国移动制定了 IoT物模型标准，并在中国移动物 联网开放平台 OneNET Studio上完成部署，提供给设备 厂商 、 解决方案 厂商 更 高 效、丰富 的 业务 开发 方式 。 3.1 IoT 物模型设计原则 IoT物模型设计目标包括：一，简化设备接入和应用操作，降低开发难度， 同时以物模型为基础，解耦设备接入和应用开发；二， 设计统一通用的描述方 式，解决设备间和应用间的数据互通。 基于 此目标 ， IoT物模型设计中遵循如下原则： 简单： 模型设计独立于网络技术、承载协议，关注设备本身的虚拟化描 述，简化设备厂家的理解过程。 普适： 尽可能兼容更多厂家的需求，将模型分为公共属性和特定属性，设 备可以具有公共的属性，也可以包含设备自定义的特性。并提供分行业的行业 模型模板。 可扩展： 支持用户自定义的服务，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： 减少重复资源，将公共的服务抽取出来进行复用，提高利用效 率。 易用性： 提供更易用的接口，包括可供集成的 DSL语言模型描述。 QB- - - 10 3.2 IoT 物模型 抽象模型 IoT物模型由设备、组件和功能三级构建而成，其中功能分为三类：属性、 行为和事件。属性、 行为 、事件三个维度包含了设备是什么、能做什么 ，以及 可以对外提供哪些信息。其中，属性是指设备支持的可读或可设置的参数功 能，一般用于描述设备运行时的状态，用户也可通过设置的请求方式来更改设 备的运行状态； 行为 是指设备可被外部调用的能力或方法，可设置输入参数和 输出参数；事件是指设备运行时发生的某种需要被外部感知和处理的状态，可 包含一个或多个输出参数，设备通过事件上报周期信息或者告警消息。 图 8 IoT物模型示例 基于此概念， IoT物模型的抽象模型设计如下： QB- - - 11 图 9 IoT物模型的抽象模型 tmThing：一个物理实体设备。 tmInfo：设备的描述信息，比如生产厂家 、 品牌 、 出厂日期等。 tmComponent：一个设备可以由一个或多个 组件（ Component） 组成，每个 组件 描述设备的一项 能力。 每个 组件 可以由多个功能组成，功能可以细分为 行 为（ Action） 、 属性（ Property）和事件（ Event） 三种类型。每一个功能都有预 定义的标准化结构和描述方式。 组件（ Component） 为可选层次结构 。 tmProperty： 对应功能类型中的属性类型。 tmAction： 对应功能类型中的行为类型。输入和输出参数是属性类型。 tmEvent： 对应功能类型中事件类型。输出参数是属性类型。 tmData：用于描述设备数据类型。包括数据的类型、长度、默认值、最大 最小值、步长等信息。 以智能灯为例，它的生产厂家、品牌和出厂日期等设备信息由 tmInfo定 义。智能灯的属性包括灯的颜色、亮度、位置、开关等 ， 行为 包括 设定时长 等 ， 事件包括 告警、信息和故障等。 灯的“开关”属性构成“开关功能”， “设定时长”行为构成“定时功能”。 IoT物模型将 “开关功能”和“定时功 能”封装成“定时开关组件”，用户可 直接调用“定时开关组件”来实现灯的 定时关闭或定时开启 。利用 IoT提供的 不同组件，用户 可 直接拼合出完整的设备 能力 ， 降低了操作复杂度。 图 10 智能灯的定时开关组件示意 3.3 IoT 物模型描述语言 对于物模型描述而言，一般采用更接近自然语言的 DSL语言来进行描述 。 DSL（ Domain Specific Language）领域特定语言，是为了解决某一类任务而专 门设计的计算机语言 ， 比如 业界常用的 JSON或 XML语言 。 IoT物模型采用 JSON 语言作为物模型的描述语言 。 物模型 描述语言需要定义抽象模型中各要素命名 规范、要素关键字、数据格式等。 QB- - - 12 命名规范 要素关键字采用 第一个 单词 首字母小写，其余单词的首字母大写的命名 法 ，且不带任何标点 ：如 “ description”、“ dataType”。要素关键字使用 U.S. English来拼写 。 如使用英文缩写，参考 RFC Editor Abbreviations List中带星号 的，并且缩写字母全部大写。尽可能使用在世界范围内被广泛认可的缩写，而 不是自定义的缩写。 对 组件和 功能 关键字 采用单词首字母大写的命名法 ，且不带任何标点 ：如 “ TimerSwitch” 。其中属性关键字要使用英文名词或者断言，如“ Time”（时 间）、“ IsOpen”（是否是开启的状态）；动作关键词要以英文动词开头，如 “ GetTemperature”；事件的关键字要使用可以描述代表事件含义的英文单词， 如 “ Error” 。 命名时应采用描述性的单词作为关键字，以便于理解参数的具体 含义。 数据类型和要素关键字见附 件。 4. 中国移动 OneNET Studio 物联网开发平台 4.1 OneNET Studio 物联网开发平台介绍 OneNET Studio是中国移动打造的高效、稳定、安全的物联网开放平台。 OneNET Studio支持适配各种网络环境和协议类型，可实现各种传感器和智能硬 件的快速接入，提供丰富的 API和应用模板以支撑各类行业应用和智能硬件的 开发，有效降低物联网应用开发和部署成本，满足物联网领域设备连接、协议 适配、数据存储、数据安全以及大数据分析等平台级服务需求。同时， OneNET Studio为中小企业提供技术和业务集 成，加速集成项目落地，聚合全产 业链，共建平台生态。 对于中小企业开发者来说，其软硬件技术能力一般，需要较小的智能化改 造周期，因此往往希望平台提供标准的设备数据参考模型，以节省开发周期。 针对这种情况，物联网开发平台为中小企业开发者提供了一种新的 OneNET接 入和开发方式。 首先，物联网开发平台通过多渠道积累各行业物模型。一是以实际项目为 驱动，项目落地与物模型收集并行开展，让项目结束后的价值得以延续；二是 深度调研行业市场组产品聚焦及规划方向，以市场需求为导向，主动收集相关 联的行业物模型，为市场服务；三是观察行业 动态，调研对标主流平台热点物 模型，借鉴、吸纳、沉淀为标准物模型。通过以上多方面渠道，逐步形成物模 型库。物模型库中涉及大量的终端设备，如烟感器、用电监控、充电桩、对比 机、门锁、音响、灯控、空控、能耗控制器等，不同的终端设备都有其对应的 物模型。使用物模型可以实现不同设备之间的联动，从而可以构建出不同的智 慧系统，如利用烟感物模型、用电监控物模型、充电桩物模型可以构建智慧消 防系统，利用对比机物模型、门锁物模型、音响物模型等可以构建智慧酒店系 QB- - - 13 统，利用灯控物模型、空控物模型和能耗控制器物模型构建智慧楼宇 等。 同 时，在用户 允许的情况下，物联网开发平台可以针对用户数据进行统一分析处 理，助力用户的业务运营分析和业务规划，提升业务增长。 图 11 OneNET Studio功能图 4.2 OneNET Studio 物联网开发平台核心流程 中国移动 OneNET Studio物联网开发平台可以为设备的生产商和设备应用层 的开发商分别提供设备接入和应用开发的功能。为了使用物联网平台的功能和 服务，首先要注册 OneNET账号，并使用该账号登陆开发者中心，进入物联网 平台。 （ 1） 设备接入流程 对于设备的生产商或基于开发目的需要将物联网设备接入平台的人群来 说，可以按以下流程进行设备接入操作。 图 12 OneNET Studio设备接入流程 第一步，创建产品 ：在设备连接到平台前，首先要创建产品。产品为同种 类型设备，如具体的某个型号。产品下的设备使用相同的物模型、数据格式、 远程升级等信息。在产品创建阶段，填写的基本信息越完善，越便于后期对产 品进行管理。 QB- - - 14 图 13 创建产品 第二步，定义功能 ：在产品创建完成后，需要进一步定义产品下设备的功 能点。采用统一的数据模型对物理实体进行描述，生成物模型，用于设备快速 集成到项目中，以及方便地使用设备 /应用调试、数据分析 /数据可视化等平台服 务。该过程可通过手动添加多个功能点的方式生成单个物模型，也可以通过导 入物模型模板文件实现批量生成。生成的物模型文件也可根据需求，选择导出 到本地。 图 14 定义功能 第三步，下载 SDK：完成上述两步后，平台将根据定义的功能点自动生成 SDK，便于设备快速开发。 标准协议接入：用户可下载设备端物模型代码，结合 SDK开发包进行设备 开发。当前 OneNET Studio物联网开发平台提供 C语言的 SDK。 QB- - - 15 图 15 标准协议接入 泛协议接入： OneNET Studio目前支持 MQTT和 CoAP协议，对于其他协议 类型，如消防协议 GB/T 26875.3-2011则暂未提供接入支持。在智能家居场景 中，存在基于 ZIGBEE或蓝牙的近距离通信设备，这些设备当前是无法直接接入 OneNET平台的。此时，通过泛协议接入服务则能快速实现 (无法直接接入平台 ) 设备的接入工作，搭建设备与 OneNET平台的双向数据通道。 泛协议接入服务提供了用户自定义协议设备接入平台的能力，提供设备与 平台的双向通信能力。 图 16 泛协议接入 第四步，添加设备 ：物理设备要连接到平台，需要先在平台上创建设备并 获取到链接平台的鉴权信息。该过程既可通过手动输入设备详情添加单个设 备，也可通过修改模板文件再上传来实现批量添加。 QB- - - 16 图 17 添加设备 第五步，设备调试 ：基于产品定义的物模型，用户可以对设备进行在线调 试，实时更新设备日志。设备调试服务模块支持用户通过 web控制台模拟虚拟 设备接入，同时支持用户通过 web控制台模拟应用访问设备数据、以及与设备 进行消息通信。 图 18 设备调试 若需要将设备集成到第三方的项目中去，则需要将设备先转移到第三方账 户下， 转移后不再拥有该设备的查看和控制权限。 （ 2） 应用开发流程 OneNET Studio物联网开发平台可实现跨账户跨产品的资源管理及应用集 成。对于物联网设备应用层的开发商或需要对已接入平台的物联网设备进行应 用层的开 发的人群来说，可以按以下流程进行应用开发操作。 图 19 应用开发流程 QB- - - 17 第一步，创建项目 ：项目为多个产品、设备、服务的资源集合，对应实际 的应用或具体项目。在进行 API和数据转发等操作前需要先创建项目。平台使 用者可以通过填写项目基本信息，完成项目的创建。 图 20 创建项目 第二步，绑定设备 ：对于每个项目，平台可向用户展示当前项目集成的设 备信息，用户可通过“添加设备”按钮，将账户下未关联项目的设备添加至项 目中。通过这种操作，用户可将多个产品下的设备绑定到项目中，从而进行统 一的资源权限管理。 图 21 绑定设备 第三步，应用开发 ：设备关联项目后，可进行后续应用开发。平台提供应 用 API、规则引擎、数据推送、消息队列、场景联动等应用功能。在应用 API方 面，平台提供项目、设备、服务等云端 API，帮助快速开发应用，满足场景业 务需求；在规则引擎方面，平台支持灵活规则，对项目下设备、应用数据进行 筛选过滤， 并将数据转发至后续通信组件；在数据推送方面，平台通过 HTTP/HTTPS请求方式，将项目下设备数据、应用数据推送给应用服务器；在 消息队列方面，平台采用低时延、高并发、高可用的通信组件，可将设备消息 高效可靠传递到应用服务器；在场景联动方面，平台支持设备、时间、第三方 QB- - - 18 数据等维度触发条件，并可执行设备或 API动作，实现场景联动。 对于项目集成商来说，可通过创建项目，并为项目添加设备，实现对设备 资源的集中管理及应用开发。 5. 基于 IoT 物模型的行业典型应用 基于 IoT物模型，中国移动在智慧消防 、智慧环境监控 等领域开展了行业典 型应用示范。 5.1 智慧消防 随着社会发展，消防系统变的越来越复杂，包含众多子系统，可涉及到几 百款硬件。对于监测报警系统来说，涉及燃气检测设备、电器火灾监控、火灾 手动报警设备、声光告警设备等硬件；对于楼内消防系统来说，涉及消防栓、 泡沫灭火器、干粉灭火器、防烟排烟设备、防火门、消防电话、消防电源、消 防水位控制器、短路器等硬件；对于人员疏散系统来说，涉及应急广播、应急 照明、疏散指示灯等硬件；对于楼外消防系统来说，涉及消防栓、消防井盖、 消防水泵、消防车等硬件 。 对于这些子系统、硬件来说， 只 有 相互间高度配合 才能保证消防系统的正常运转。 在这种复杂的场景下，传统的消防系统已无法满足 “智慧消防 ”的需求，具 体体现在： 消防设施管理难： 由于对传统消防设施的管理维护不及时，往往造成发生 火灾时消防设施无法使用； 火灾隐患发现慢、无法远程监控： 传统的消防系统仅本地报警，无人值守 时火灾发现通常不及时，造成小火变大火； 数据信息无法互通： 传统的消防资源无法与其他空间数据关联，因此相关 数据的统计分析比较困难，无法有效指导消防作战指挥和规划布局。 为了实现智慧消防对远程设备管理、实时报警、数据融合分析等需求，我 们需要按照统一的数据格式，对消防系统中不同厂商、不同品牌、不同种类的 消防终端进行信息上报、解析以及调用，以实现设备间协作和多种应用平台对 数据的融合分析。借助 OneNET Studio物联网 开发 平台提供的 IoT物模型 ，可以 实现对不同设备数据的融合挖掘，从而构建出面向不同用户的智能平台，如可 供楼宇安全管理员进行安全监控和现场调度的楼内监控平台 、供消防部门进行 设备管理和警情监控的消防指挥监控中心、为城市管理部门或普通用户提供智 能交通和智慧消防服务的智慧城市平台 等。 结合该架构，中国移动开展了示范应用研发，实现如下功能 ： 烟温气监控： 使用统一的数据格式， 将 报警设备、温度探测器、烟雾探测 器和可燃气体探测器 采集到的数据 上报到 OneNET Studio物联网平台，基于 IoT 物模型 开发出平台 端和手机端应用。通过对上报的数据进行统一解析和调用， 实现对烟雾、温度、燃气探测器的实时状态和运行信息监控，实现远程告警， QB- - - 19 同时也可实现本地设备联动，探测到可燃气体时自动切 断供气电磁阀，提高了 对险情的响应速度，更大程度上保证了用户的安全。 图 22 烟温气监控示范应用 消防水监测 ： 使用统一的数据格式，将远程液位采集终端、远程压力采集 终端和智能消防栓采集终端 采集到的数据 上报到 OneNET Studio物联网平台，基 于 IoT物模型 开发出平台端和手机端应用。通过对上报的数据进行统一解析和调 用，实现对管网水压状态、消防水池 /水箱液位状态、室外消防栓水压状态的实 时监测，实现室外水源快速定位等功能，解决消防管网内无水或水压不足、阀 门误关闭、消防水池无水、设备运行故障、消防用水被盗用等问题，实现系统 动态监测、巡检、消防设备管理一体化。 图 23 消防水监测示范应用 用电安全监测 ： 使用统一的数据格式，将故障电弧探测器、电流互感器、 开口式剩余电流互感器、闭口式剩余电流互感器、温度传感器、三相总断路器 采集到的数据 上报到 OneNET Studio物联网平台，基于 IoT物模型 开发出平台端 QB- - - 20 和手机 端应用。通过对上报的数据进行统一解析和调用，实现对引起电气火灾 的主要因素（线缆温度、电流、剩余电流、故障电弧、电压）的实时在线监测 和统计分析。 图 24 用电安全监测示范应用 案例： 杭州市智慧消防项目 项目背景：杭州市智慧消防联网建设，优先在江干区试点应用，加强全市 高层住宅和重点单位的消控主机远程监控联网，加强消防用水系统智能化监 测，后期逐步扩展到群租房、沿街商铺、养老院、老旧居民区等场景。 解决方案： 根据客户需求， 将烟温气监测、 消防水监测、 用电安全监测 方 案整合成为统一的智慧消防解决方案。 图 25 智慧消防大屏显示 QB- - - 21 图 26 独立烟感 图 27 用电安全监测 5.2 智慧环境监控 呼吸环境与人的健康息息相关，近几年随着雾霾、装修污染、甲醛超标等 一系列社会事件，让人们对呼吸环境健康更加重视。今年突如其来的新冠疫情 防控的大背景下，政府提出新基建的建设， 5G、物联网技术将对各行各业赋 能。今年初新冠疫情爆发，除了人们在公共场合要注意消毒佩戴口罩，政府及 卫健委专家多次强调室内空气质量控制的问题，室内空气流通、空气质量控制 成为社会关注的焦点。传统空气监测设备 普遍采用 有线网络或局域网部署， 且 属于专业设备领域 ，造价高昂 且施工复杂 ，难以进行大规模推广 。 智慧环境监控系统 基于 IoT物模型，通过实现对 不同品牌新风机、空调等设 备 进行 智能控制、数据融合分析， 搭建了创新应用平台 ，如不同环境监测设 备，监测环境 中的 CO2、温湿度、 PM2.5等数据后，可以控制不同品牌新风设备 QB- - - 22 的开关、不同空调品牌的档位调节等。另外在一些特殊场景，例如公共厕所的 吸烟监测， 基于 IoT物模型 ，可支持原有管理平台的功能拓展 。 中国移动开展了智慧环境监控示范应用研发，实现如下功能 ： 公共区域空气质量监测：使用 IoT物模型 ，将 CO2、温湿度、 PM2.5、甲醛 等监测数据通过 4G或 NB终端上报到 OneNET Studio物联网平台 ， 并 对不同位置 上报的 参数 进行数据分析和展示 ， 进一步 可 实现对办公楼、学校、商场等场所 的新风、空调等设备的智能控制，解决不同品牌设备间无法协同工作的问题。 图 28 公共区域空气质量监测 案例：园区公共区域空气质量监测 项目背景：该园区对智慧空气监测需求： 1、园区内室内公共区域的空气质 量监测，可以监测公共区域的舒适度及洁净度； 2、新冠疫情影响下，公共区域 人员流动大，换气通风是否足够难以量化。 解决方案：通过部署 NB-IoT无线四合一空气质量监测器，每 30分钟采集一 次公共区域的空气质量并记录上传数据。可监测公 共区域的舒适度（温度、湿 度），洁净度（ PM2.5），换气量是否足够（二氧化碳）；同时支持设定预警 阈值，超限提醒。 图 29 园区公共环境监测 施工过程环境管理 ：将远程环境监测终端监测到的 PM2.5、温度、湿度、 二氧化碳上报到 OneNET Studio物联网平台 。通过对上报的数据进行统一解析和 调用，实现对 刷漆后温湿度的管控、对无尘作业环境的 监控 ， 解决工作人员定 点监控成本高、无法实时监控和监测盲区的问题。 QB- - - 23 图 30 施工过程 环境管理 案例：施工过程环境管理 项目背景：该大型娱乐场馆主体施工完毕进入内部施工阶段，内部设施需 要进行表面喷涂，贵重设备安装。施工作业对环境温度、湿度、洁净度均（无 尘作业）有要求。场馆空间大，环境要求高，设备不允许拉电源线、网络线。 解决方案：通过部署 NB-IoT无线温湿度传感器， 30分钟监测一次场馆内温 湿度情况，不符合施工条件及时预警。场馆内部部署 NB-IoT无线颗粒物传感 器，确保室内无尘施工，灰尘超过阈值及时预警。场馆内重要设施附近部署 NB-IoT高灵敏度无线颗粒物传感器，加强烟点、燃点监控。 图 31 环境管理 展示界面 冰面温度监测 ：将远程冰面温度监测终端监测的冰面温度数据定时定点上 报到 OneNET Studio物联网平台 。在平台端设定报警阈值，超出阈值后通过短 信、电话等方式通知维护人员检查制冷设备。省去人工测量冰面温度的工序， 为训练场馆冰面安全保驾护航。 QB- - - 24 图 32 冰面温度监测 案例：北京某大型场馆环境监测系统 项目背景：该场馆装置了最先进的设施，为国家队训练场馆，对室内空气 环境要求极高，需要定时定点对场馆内若干区域进行温度、适度、空气洁净度 进行监测，并手工记录。原解决方案为人工定时、定点进行监测，手工记录， 测试误差较大；该场馆空间大，环境要求高，设备不允许拉电源线、网络线。 解决方案：定制化 NB-IoT冰面测温设备取代原人工定时测温， 30分钟上报 一次测温点数据，电池续航可达一年以上。定制化 NB-IoT室内温湿度及细颗粒 物监测取代原人工监测， 30分钟上报一次测温点数据。为客户提供可视化界 面，实现场馆环境智能监测，用 物联网技术助力高效管控。 图 33 冬奥场馆冰面及环境监测 QB- - - 25 6. 总结与展望 随着 5G技术的突破， 中国物联网加速进入“跨界融合、集成创新和规模化 发展”的新阶段 ，为物联网技术应用带来了新的发展前景。与此同时，物联网 产业的发展面临着海量数据、设备、应用碎片化、异构化的问题，给新业务的 衍生造成了阻碍。为解决这些业务痛点，各 IoT运营平台、多家标准组织和行业 联盟积极参与物模型标准的研究，但目前仍缺少一套被行业广泛接受并实施 、 具有通用性 并且 能够 满足当前快速发展的物联网市场需求的物模型及数据标 准 。 物模型成功的关键在于平台运营商、 应用服务商、系统集成商和设备开发 商等产业多方参与，共建生态。平台 运营商基于物模型可以将不同行业的设备 产生的数据以统一的格式汇聚到云端，实现对 不同设备的数据语义 理解 ，提升 数据价值。应用服务商基于物模型可 以 解耦硬件及部署，实现应用开发与终端 设备研发同步并行，缩短研发周期。 系统集成商基于物模型可实现 项目集成软 硬一体标准化产品，大幅 降低成本，促进 业务规模落地 。设备开发商基于物模 型可实现硬件及固件标准化，一次开发，批量生产， 多场景接 入 ，提高开发效 率。 物模型技术只有在全行业达成共识，形成行业统一标准的基础上，才能发 挥应有的价值。 IoT物模型标准研究目前处于起步阶段，后续 将 结合行业其他物模型标准进 行融合演进 。 针对垂直行业终端设备的功能和特点，在 IoT物模型标准的基础上 制定垂直行业物模型解决方案，形成标准化的垂直行业模板 ， 如园区、消防、 环保等， 使开发者可以更加便捷地使用 IoT物模型 实现业务落地 ；深入理解重点 行业需求，借助 OneNET Studio物联网开发平台提供便捷的应用模式和完整流程 指导， 包括丰富的开发工具、丰富的示范应用案例 、 免费 开源的物模型标准及 相关代码，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； 完善 行业 应用中的设备 物模型认证，保证一致性，增强设备和数据互联互通能力 ， 同时研究桥接技术，减少应用阻力 ；基于 IoT物模型 发展 衍生新业务，