工业互联网信息模型 物模型描述规范报批稿

ICS35.240

CCSL67

团体标准

T/CCSAXXX—20XX

工业互联网信息模型物模型描述规范

IndustrialInternetinformationmodel：Thingmodeldescriptionspecification

20XX-XX-XX发布20XX-XX-XX实施

20××-××-××发布20××-××-[××]实施

中国通信标准化协会发布

20××-××-[××]发布

T/CCSAXXX—20XX

工业互联网信息模型物模型描述规范

1范围

本文件规定了工业互联网设备级对象的基础物模型结构，核心语义及描述架构，围绕基础共性信息对工

业典型设备进行物模型定义，为实现联网物理设备的即插即用提供物模型描述方法。

本文件适用于工业互联网设备制造商、系统集成商和应用服务商对终端物理设备进行信息模型建模。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡

是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

YD/T4097-2022物联网信息模型总体框架

3术语和定义

3.1

工业互联网信息模型industrialInternetinformationmodel，3IM

是信息的标准化组织和表达技术，通过对工业互联网对象、对象属性和对象间的关系等进行建模，实现

对象信息的互通和共享，由对象类、属性、关系、引用和规则组成。

3.2

资源描述框架resourcedescriptionframework，RDF

一种资料模型，用来描述Web资源的特性,及资源与资源之间的关系。

3.3

工业互联网物模型thingmodel，TM

工业互联网信息模型的一种，是面向工业互联网设备级信息进行标准化语义表达的信息模型。

3.4

物模型语言thingmodellanguage，TML

物模型语言(是指用于工业互联网设备级对象信息描述的概念语言。本文件采用JSON/LD作为物模型描

述语言，JSON/LD不但可以直接用作JSON，也可以在资源描述框架系统中使用。

3.5

1

T/CCSAXXX—20XX

类class

一个或多个相似属性组成的集合，可以作为节点单独存在，只构成工业互联网设备级对象属性描述的结

构元素，不用于物模型描述，包括有静态类属性集、过程类属性集和配置类属性集。

3.6

属性attribute

体现对工业互联网设备级对象静态物理信息和动态工作数据的专业描述。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

JSON一种轻量级的数据交换格式（JavaScriptObjectNotation）

JSON/LD一种基于JSON表示和传输互联数据的方法（JavaScriptObjectNotationforLinkedData）

PLC可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController)

RDF资源描述框架(ResourceDescriptionFramework)

TCP传输控制协议（TransmissionControlProtocol）

VLAN虚拟局域网（VirtualLocalAreaNetwork）

3IM工业互联网信息模型（IndustrialInternetInformationModel）

5物模型描述架构

工业互联网设备级对象，如机床、机器人、PLC等是由若干部件、属性数据以及各类工作数据组成的，

每个部件又可以包含其它子部件和静态物理属性，需定义相关的物模型描述要素对设备级对象进行抽象和描

述。物模型建模总体框架可参考YD/T4097-2022《物联网信息模型总体框架》。

为方便物模型的准确描述，本文件对工业互联网设备级对象的档案信息、深度信息、组件、关系、属性、

命令、引用、事件、数据模式和规则进行定义，并增加模型间的继承描述,物模型描述要素与工业互联网设备

级对象的抽象关系如图1所示。

2

T/CCSAXXX—20XX

图1物模型描述要素与工业互联网设备级对象的抽象关系

6物模型描述方法

6.1属性

6.1.1定义

属性描述设备的数据，包括设备的静态和动态信息，例如传感器读数或者计算的数据流，体现对工业互

联网设备级对象静态物理信息和动态工作数据的专业描述。

属性具有不同的操作权限，分为只读、读写等。如，设备序列号可以是只读属性，空调的温度是读写属

性，房间的名称可以是读写属性。

6.1.2组成元素

属性的描述由以下元素组成。

表1属性组成元素

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

该名称只能包含字符

名称。，，和下划线，

最多50个azAZ0/9

{name}属性的“编string是且匹配以下正则：

字符

程”名称。^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[

a/zA/Z0/9])?$

/

先在dataSchema中定义

DataSchema或数据模式，在属性定义中

dataSchema数据模式是

string可直接引用schmes中自

定义的数据模式。

3

T/CCSAXXX—20XX

标识符校验正则：

最多100

@id标识符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z

个字符

]+)*;[1/9]\d*$

默认值为：

@type=“Property”

默认可以不填。用于指定

语义化类型(行业属性和

string或者

@type类型否/单位)

array[String]

如:@type="LevelProperty"

或

@type=["LevelProperty","

LenthUnit"]

"displayName":{

显示名称string或最多50个"zh/Hans":"xxx",

displayName否

国际化名称MultiLanguage字符"en":"xxx"

}

"description":{

string或最多200"zh/Hans":"xxx",

description国际化描述否

MultiLanguage个字符"en":"xxx"

}

默认值为：false。

writable可写boolean否true|false

默认可以不填。

/没有选择单位的话，默认

可以不填。只有@type字

段指定单位类型如

unit数据单位enum否@type=”LengthUnit”，才

能使用此元素指定具体单

位unit=”metre”

单位列表

6.2档案信息

6.2.1定义

档案信息是指设备身份详情的静态描述，包含设备身份标识和设备描述信息。

6.2.2组成元素

档案信息的组成元素如表3所示。

表2档案信息组成元素

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

description设备描述String否{1,100}产品描述，支持中文、大小写字母、

数字、短划线和下划线

deviceID设备标识String有条件必选{1,100}设备标识

brand设备品牌String否{1,100}设备品牌

model设备型号String否{1,100}设备型号

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T/CCSAXXX—20XX

type设备类型Enum否否0-直连设备；1-网关设备；2-网关

子设备。

protocolType协议类型Enum否否0-MQTT;1-LwM2M;2-HTTP;3：

其他

netType网络类型Enum否否0-WIFI；1-2G；2-3G；3-4G；4-Cat1；

5-5G；6-NB-IoT；7-LoRa；8-其他

deviceMAC设备MAC地String否{1,50}设备MAC地址

址

deviceSerial设备序列String否{1,100}设备序列号

number号

version物模型版String否{1,100}物模型版本号

本号

firmware设备软件String否{1,20}设备软件版本号，不超过10个字符

版本

deviceCU通信单元String否{1,100}通信单元（模组）供应商识别

（模组）供

应商标识

productClass产品类别String否{1,100}产品类别

6.3深度信息

6.3.1定义

深度信息指的是应标明当前物模型所处的层级是否表示为原子性。原子性是可以锁定和解锁的，如果锁

定，则在该层次该模型将不会再分解，反之，则可以继续分解进入新的层级。原子性的划分原则为所述物件

或部件表现对外可观的信息，而不需要了解其内部结构和运行原理。例如交换机的物模型描述在网络层级，

对外能力的描述，一般分为输入输出和交互时延即可，而无需知道交换采用何种交换结构，使用何种交换芯

片。当深入设备内部处于交换原理层级时，需要扇入扇出，交换结构等信息，而不需要知道采用何种缓存电

路。

6.3.2组成元素

数据加载时应满足深度信息量最小原则，即所有部件或者组件的信息加载只到锁定的原子层级。如果需

要加载更多信息，需要先解锁后操作。

6.4组件

6.4.1定义

组件是由若干个属性、命令、事件组成的可复用的符合结构。引用其他组件时，可直接作为物模型的一

部分，例如手机引用摄像头作为组件，电脑引用硬盘作为组件。

组件不能被循环引用且不能独立实例化。

6.4.2组成元素

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组件关系描述应采用树和图的数据结构表示。

组件的依赖关系应配合几何结构图表示。一般通用几何结构图包含多边形、多面体，圆形，球体，锥形，

锥体。几何结构图可以可视化呈现，也可以存储于数据结构。跟位置，大小有关的宜提供具体的比例位置信

息。

6.5关系

6.5.1定义

关系描述与另外一个工业互联网设备级对象之间的链接，例如表面组装技术产线中上板机、印刷机、贴

片机、回流炉等设备之间关系。

6.5.2组成元素

关系的描述由以下元素组成。

表3关系组成元素

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

该名称只能包含字符az，

AZ，0/9和下划线，且匹

关系的“编程”名最多50个

{name}string是配以下正则：

称。字符

^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[a

/zA/Z0/9])?$

target关联目标物模型TMLID是/关联目标物模型ID

>1且>

maxMultiplic关系目标物模型non/negative可添加的最大关系(目标物

否minMultipl

ity的最大多重性integer模型)个数

icity

<

minMultiplici关系目标物模型non/negative可添加的最小关系(目标物

否maxMultipl

ty的最小多重性integer模型个数

icity)

最多100定义关系的扩展属性，一

properties属性集合object否

个属性般用于数据分析

标识符校验正则：

最多100

@id标识符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z]

个字符

+)*;[1/9]\d*$

默认值为：

@type=“Relationship”

@type类型string否/用于指定行业扩展组件：

@type=“ParentRelationship

”

"displayName":{

string或

显示名称最多50个"zh/Hans":"xxx",

displayNameMultiLangua否

国际化名称字符"en":"xxx"

ge

}

"description":{

string或

最多200"zh/Hans":"xxx",

description国际化描述MultiLangua否

个字符"en":"xxx"

ge}

6.6命令

6.6.1定义

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命令描述可以在设备上执行的功能或操作，例如将摄像头旋转180°、闸机同步用户权限等。

6.6.2组成元素

命令的描述由以下元素组成。

表4命令组成元素

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

该名称只能包含字符az，AZ，

0/9和下划线，且匹配以下正

命令的“编程”最多50个

{name}string是则：

名称。字符

^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[a/zA

/Z0/9])?$

统一使用输入参数与输出参数必填其一

object基础DataSchema：直接定义数据模

DataSchema

input输入参数是数据模式表式

或string

达单个或多string:引用Schemas公共数据模

个参数式

统一使用输入参数与输出参数必填其一

object基础DataSchema：直接定义数据模

DataSchema

output输出参数是数据模式表式

或string

达单个或多string:引用Schemas公共数据模

个参数式

标识符校验正则：

最多100个

@id标识符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z]+)*;[

字符

1/9]\d*$

默认值为：@type=“Command”

默认可以不填。

@type类型string否/

用于指定行业扩展命令：

@type=“OnOffCommand”

"displayName":{

string或

显示名称最多50个"zh/Hans":"xxx",

displayNameMultiLanguag否

国际化名称字符"en":"xxx"

e

}

"description":{

string或

最多200个"zh/Hans":"xxx",

description国际化描述MultiLanguag否

字符"en":"xxx"

e}

6.7引用

6.7.1定义

通过引用其他物模型或者物模型的模块，作为物模型的一部分，实现物模型间的逻辑关系描述。

6.7.2组成元素

引用的组成元素如表1所示。

表5引用组成元素

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元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

name引用名称String是{1,50}引用的名称

ref引用目标String是{1,100}所引用的目标模块，模块可

以是属性，服务，事件，组

件等。

id标识符String否{1,100}引用的标识符

displayName显示名称String否{1,50}引用的显示名称

description描述String否{1,200}引用的描述

6.8事件

6.8.1定义

事件描述设备运行时产生的事件，如告警信息、故障信息等。相比于属性，事件是不能读/写的，是设备

达到某种条件下进行主动上报的数据。

6.8.2组成元素

事件的描述由以下元素组成。

表6事件组成元素

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

该名称只能包含字符az，

名称。，和下划线，且匹

最多50个字AZ0/9

{name}事件的“编程”名string是配以下正则：

符

称。^[a/zA/Z](?:[a/zA/Z0/9_]*[

a/zA/Z0/9])?$

统一使用

DataSchema：直接定义数

object基础数

DataSchema据格式

dataSchema事件内容是据模式表达事

或stringstring:引用Schemas公共

件内容数据模

数据格式

式

标识符校验正则：

最多100个字

@id标识符TMLID否^TML:[a/zA/Z]+(\:[a/zA/Z]

符

+)*;[1/9]\d*$

默认值为：

@type=“Event”。

@type类型string否/默认可以不填。

用于指定行业扩展事件：

@type=“ErrorEvent”

"displayName":{

string或

显示名称最多50个字"zh/Hans":"xxx",

displayNameMultiLanguag否

国际化名称符"en":"xxx"

e

}

"description":{

string或

最多200个字"zh/Hans":"xxx",

description国际化描述MultiLanguag否

符"en":"xxx"

e}

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6.9数据模式

6.9.1定义

数据模式用来描述数据的类型、取值范围等约束性的属性。物模型中的数据模式可用来对运行时设备的

数据实例进行语法校验。

6.9.2组成元素

数据模式的描述由以下元素组成。开发者在schems里面可以定义公共dataSchema，给予dataSchema一个

名称。这样Property、Command，Event等其他MetaModel可以直接重用，降低dataSchema建模复杂度。

表7数据模式组成元素

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

基础数据模/

@typeenum是基础数据模式列表

式

编程名称，仅在使用

DataSchema描述。该名称只

能包含字符az，AZ，0/9和

名称。数据或下划线，并且必须与该正则

string最多50

{name}模式的“编MultiLangua否表达式匹配，仅在描述

个字符

程”名称。geCommand(input、output)、

Event(data)、schemas的

DataSchema时候使用

name。

根据@type指定的基础数据

{extensions}扩展项///模式，参考基础数据模式填

写扩展项

6.9.3通用数据模式

描述通用数据模式，包括boolean、date、dateTime、timestamp、double，duration、float、integer、

long、string、time、array、enum、object。每一个原子数据模式都有不同的扩展项。

6.10规则

6.10.1定义

规则用来动态计算物模型元素。

6.10.2组成元素

规则分为自身规则和父子规则，由输入参数、表达式和输出属性组成。输入参数对应物模型属性。属性

运行时的数据变更，会触发规则更新输出属性。若输出属性是其他规则输入属性，会递归触发规则执行。实

现设备内部或者设备与设备之间物模型属性在运行时的联动。规则的组成元素可参考《物联网面向数字孪生

的物模型总体技术要求》。

7物模型的继承

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7.1定义

继承是从已有的物模型中派生出来的新的物模型，新的物模型继承已有物模型的属性、命令和事件，并

能拓展新的能力。

限制：

a.所有物不允许循环继承

b.允许继承多个物

c.允许多级继承物

d.物不允许重名属性；例如菱形继承中两个父类也不允许有重名属性

e.物不允许重名命令；

f.物不允许重名事件；

g.物不允许重名组件；

h.物不允许重名关系；

7.2组成元素

继承的组成元素如表6.

表8继承元素定义

元素名称类型是否必选约束/条件格式说明

array[]继承目标array是/引用模板

8物模型描述语言

本文件推荐采用JSON/LD作为资源描述方式。JSON/LD文档既是RDF文档又是JSON文档,被设计为可直接

用作JSON以及可用于资源描述框架RDF系统。RDF是一种广泛采用的标准，用于以分布式、可扩展的方式描述

资源。基于JSON/LD的TML模型可以转为具有相同语义的RDF模型。

9工业典型对象物模型属性定义

9.1工业交换机物模型属性定义

下表定义了工业交换机在为工业场景提供网络通信服务时应该提供的服务质量参数和组件特征描述，包

含名称、数据模式、标识、类型、显示名称、描述、可写和单位。

表9工业交换机属性定义

名称数据模式标识类型显示名称描述可写单位

NameDataSchema@id@typedisplayNamedescriptionwritableunit

string空空，默认描述交换机否/

编号值为number设备的出厂

Property编号

enum:空空，默认描述交换机否/

a)0:管理型

管理类型值为managetype的管理类型

b)1:非管理型

Property

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string空空，默认描述交换机否/

网络标准值为standard设备的遵循

Property的网络标准

string空空，默认描述交换机是/

物理地址值为MAC的MAC地址

Property

enum:空空，默认描述交换机是/

a)0:自适应

工作模式值为的工作模式

b)1:100Mbpsworkmode

Property

c）2：1Gbps

enum:空空，默认描述交换机是/

a)