简介:本文介绍的物模型技术,对于阿里云AIoT来说,物模型技术早已沉淀多年,所以能够让各种硬件产品实现真正的智能化连接。
物模型技术对于物联网企业来说是一项非常重要的技术,因为要实现万物互联,必须要有物模型体系沉淀,才能够让各种硬件产品实现真正的智能化连接。对于阿里云AIoT来说,物模型技术早已完成了多年的沉淀,目前,阿里云AIoT物模型技术已成为行业的引领者。
对于行业来说,阿里云AIoT的物模型技术主要具备了两大核心优势——生态优势和平台优势,依托阿里巴巴强大的生态体系、成上千万的各类合作伙伴和商品,为阿里带来了独有的模型沉淀,而阿里作为一个平台型企业,又不同于垂直领域的企业,能开放的支撑各行各业的客户,这两个优势,堪称阿里云AIoT 物模型技术的杀手锏。目前,阿里云AIoT物模型支撑设备规模已超亿级。
现在,阿里云AIoT物模型技术专家熊益群,为大家带来了一份物模型技术全攻略,解析物模型技术为什么这么重要?
1、为什么需要物模型?
海量的物联网数据、设备、业务,异构的设备和数据描述方式,难以理解,互通困难,首先,产业链内部自成体系,模组、芯片、平台、方案商角色多样,跨角色协作时,数据标准各异,协作困难;其次,采集数据解析困难,难以结构化,数据利用效率低,数据价值难挖掘;最后,随着行业应用和设备量增长,新增应用需要针对不同的设备协议重复开发,难以规模化。
2、物模型技术能解决行业的什么问题?目前物联网行业普遍存在着设备孤岛、软硬开发强耦合的问题,需要构建模型统一描述语言、面向物理实体的统一建模,物模型作为物的抽象层屏蔽了底层终端差异,标准化了设备的能力表达和交互方式,极大降低了物联网应用开发和快速复制的成本。
3、物模型可以最终带来什么价值?
深度解析
以一个灯泡为例
我们先来看一看一盏普通的智能灯会有哪些能力或特性,比如开关、色调、亮度、过温告警、恢复出厂设置等能力,其中包含有传感器采集的状态、有危险告警、也有控制器可执行的指令。那么不同行业场景设备复杂度、差异性都不一样,简单到消费类设备"灯"、复杂到工业类设备"锅炉"都需要可表达,定义一套足够抽象通用面向万物的物模型还是非常有挑战的,因此需要遵循一定的设计原则,比如简单、普适、可扩展、模块化、易用性。
延展开来说,物模型的技术挑战具体有这几项
物模型由于描述所有异构设备完整能力,而且在设备全生命周期都发挥着作用,因此物模型设计过程中存在以下需要解决的难题:
那我们应该怎么去设计物模型呢?
早期大多数物联网平台比如Azure、AWS都只做连接和基础管理能力,并没有围绕数字化的设备建模和数字孪生能力,不过这两年几乎所有物联网平台都开始重视物模型和数字孪生的建设。 大多数对于设备建模都采用的是面向对象语言的思路,比如WoT、OPC、OMA、OCF、CWMP、AllJoin等,面向对象语言的抽象能力在计算机编程发展的几十年已经被证明,我们物模型定义也充分借鉴,却又因物联网而有所不同。
我们以面向对象语言java里面的class做类比,class用属性和方法描述对象的状态和行为;物模型也可以用属性和方法来描述物的状态和行为。同时结合设备特性,我们将物模型schema进行了一定的扩展,定义为属性、服务(方法)和事件三要素,事件是一类特殊的属性,比如空调的故障告警,这类属性严重性高,实时性强,一般需要监控并及时响应。为了对设备更精确的描述,物模型针对每种数据类型还定义了非常严谨的数据规范,比如在数据类型之外,还需要定义数据范围、精度、步长等规范。
【图为物模型基础schema(没有包括模块化、多语言、多版本等一系列高阶特性)】
解决了这些挑战后,物模型的技术架构就呈现出来了
阿里云AIoT物模型除了通过属性、事件、服务三要素描述了物理实体能力之外,物模型还支持千级大点位、多语言、多版本、多模块、多级级联、协议适配、云边端一体化等能力,达到可以应对生活、城市、工业等不同场景定义诉求。当然为了应对上文提到的一系列技术挑战,我们还通过构建Alink协议、数字孪生搭建了一整套面向物理实体的数字化能力。
还有一点要注意,物模型和数据标准是不一样的
物模型能够以同一套schema描述设备的能力,但由于物联网碎片化,大家对于设备能力的定义差异性非常大,同样一款空调,不同厂商定义的能力会不一样。相当于面向对象语言里面接口标准化了,但实现没有标准化。数据标准核心在于降低差异化。
数据标准是一批可用于组装物模型的标准化素材,物模型构建过程可以方便地从数据标准库中选择素材进行积木式搭建。
在传统领域碎片化严重的情况下,定义数据标准非常有挑战,通常只有深耕传统行业才能定义出来,因此我们更多的是引入这些行业领先者贡献数据标准,而不是自己制定。阿里云IoT数据标准的沉淀主要来自ICA标准联盟,ICA标准库包括基本资源、功能模块、物模板三类素材:
下图描述了物模型、数据标准之间的关系
最终我们看下灯泡物模型示意图
那数据标准的核心价值是什么呢?
阿里牵头的ICA标准联盟,已经沉淀了一批标准化的数据模型,核心价值一是为了建模过程可以快速组装、积木式搭建、提高建模效率;另一方面标准物模板可以促进软硬件标准化,从而实现软件商、集成商对购买的硬件即插即用。
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