T-CESA《物联网操作系统平台建设规范 第1部分：参考架构》

ICS35.240.01

CCSL77

团体标准

T/CESAXXXX—202X

物联网操作系统平台建设规范

第1部分：参考架构

ConstructionspecificationforIoToperatingsystemplatform

Part1:Referencearchitecture

征求意见稿

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

已授权的专利证明材料为专利证书复印件或扉页，已公开但尚未授权的专利申请

证明材料为专利公开通知书复印件或扉页，未公开的专利申请的证明材料为专利申请

号和申请日期。

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

中国电子工业标准化术协会发布

T/CESAXXXX—202X

目次

前言..............................................................................III

引言...............................................................................IV

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

4缩略语..............................................................................1

5参考架构............................................................................2

5.1实体层............................................................................2

5.2网络层............................................................................3

5.3平台层............................................................................3

5.3.1实体管理......................................................................3

5.3.2数据接口......................................................................3

5.3.3权限管理......................................................................4

5.3.4运维功能......................................................................4

5.4应用层............................................................................4

II

T/CESAXXXX—202X

物联网操作系统平台建设规范第1部分：参考架构

1范围

本文件确立物联网操作系统平台参考架构，规定了物联网操作系统平台的业务架构以及架构中各层

次的功能要求。

本文件适用于平台的总体规划、方案设计、工程实施与工程验收。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；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：

GB/T33745物联网术语

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件，GB/T33745中规定的术语和定义亦适用于本文件。

3.1

物联网传感器IoTsensors

依照一定的规则,对物理世界中的客观现象、物理属性进行监测,并将监测结果转化为可以进一步处

理的信号的设备。

3.2

物联网执行器IoTactuators

根据输入信号产生物理响应的设备。

3.3

边缘计算设备edgecomputingdevices

在接近数据源或用户端的位置进行数据处理和分析的设备。

3.4

物联网网关IoTgateways

具有数据存储能力、计算能力和协议转换能力，可通过北向接口与应用平台建立通信连接和通过

南向接口与感知控制设备进行通信的实体。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件。

AMQP：高级消息队列协议（AdvancedMessageQueuingProtocol）

CoAP：受限应用协议（ConstrainedApplicationProtocol）

CRM：客户关系管理（CustomerRelationshipManagement）

ERP：企业资源规划（EnterpriseResourcePlanning）

HTTP：超文本传输协议（HyperTextTransferProtocol）

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T/CESAXXXX—202X

HTTPS：超文本传输安全协议（HyperTextTransferProtocolSecure）

IoT：物联网（InternetofThings）

IPC：网络摄像机（InternetProtocolCamera）

MES：制造执行系统（ManufacturingExecutionSystem）

MQTT：消息队列遥测传输协议（MessageQueuingTelemetryTransport）

RTSP：实时流传输协议（RealTimeStreamingProtocol）

SIP：会话初始协议（SessionInitiationProtocol）

RTCP：RTP控制协议（RTPControlProtocol）

RTP：实时传输协议（RealtimeTransportProtocol）

5参考架构

物联网操作系统平台参考架构包括实体层、网络层、平台层、应用层，见图1。

图1物联网操作系统平台参考架构

5.1实体层

实体层表示与平台层进行数据交互的物理实体，主要包括物理设备和外部系统。物理设备包括但不

限于：

−物联网传感器：用于监测、收集和传输与生产和运营过程相关的数据，如光线、压力、温度等。

−物联网执行器：用于根据接收到的指令或信号执行特定的物理动作，如发光、发声、控制开关

等。

−物联网网关：用于接入以非以太网方式通信的物联网设备。

−边缘计算设备：用于能够减少数据传输量、提高响应速度。

外部系统包括但不限于：

−ERP：用于帮助组织自动执行和管理核心业务流程，从而实现最优的性能。

−CRM：用于帮助企业管理和优化与客户的互动和关系。

−MES：主要用于帮助企业管理和控制生产过程，从而提高生产效率、质量和灵活性。

2

T/CESAXXXX—202X

5.2网络层

网络层在物联网操作系统平台参考架构中表示与实体层进行通信使用的各类协议，包括但不限于以

下协议：

−物联网通信协议：应支持MQTT，宜支持CoAP、Modbus、AMQP；

−音视频通信协议：应支持SIP及其配合使用的RTP、RTCP，宜支持RTSP；

−通用通信协议：应支持HTTP。

平台应对上述通信协议提供支持，涉及与物理设备通信的部分应符合本标准“设备接入”部分的规

定。

5.3平台层

5.3.1概述

平台层在物联网操作系统平台参考架构中表示提供给应用层使用的共性的、基础性的功能。

5.3.2实体管理

平台层应支持下列实体管理功能：

−实体信息管理

对实体进行创建、删除；

实体在线、离线等状态的实时获取；

对实体所属实体模型进行查询、修改；

对实体附带的说明信息进行查询、修改；

对实体所属的组进行查询、修改。

−实体模型管理

对实体模型进行创建、删除、修改。实体模型统一规定了一类实体的通信协议、关联的规

则链。一个实体和唯一的实体模型相关联。

−实体读操作

按照特定通信协议获取实体发送的数据，并利用关联的规则链将数据交由规则引擎处理。

−实体写操作

按照特定通信协议向实体发送数据。

5.3.3数据接口

平台层应支持对实体发送的各类数据进行处理、分析，包括如下接口。

−数据分析模型功能接口，包含如下功能：

数据分析模型管理

数据分析模型开发

数据分析模型训练

数据分析模型评估

数据分析模型压缩

数据分析模型部署

−数据分析规则链功能接口，包含如下功能：

数据分析规则链管理

数据分析规则链配置

数据分析规则链关联

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T/CESAXXXX—202X

−时间序列数据功能接口，包含如下功能：

数据管理

数据预处理

数据预览

流式数据分析

非流式数据分析

−非时间序列数据功能接口，包含如下功能：

数据管理

数据预处理

数据标注

数据分析

具体功能及接口细节应符合本标准“数据接口”部分的要求。

5.3.4权限管理

物联网操作系统平台应支持基于用户、组、角色的身份认证和权限管理模式，并支持分配实体的权

限和功能使用的权限。权限管理功能在平台层实现，管理对象为实体层。

5.3.5运维功能

物联网操作系统平台应支持运维机制，以保证自身长时间、稳定、可靠运行，具体运行维护机制应

符合本标准“运维功能”部分的要求。运维功能在平台层实现，运维对象为实体层和平台层。

5.4应用层

应用层在物联网操作系统平台参考架构中表示具有代表性的垂直行业上层应用，上层应用调用平台

层提供的共性服务，构建具体垂直行业中业务相关的应用场景，以达到行业特定的智能化决策目标。

典型的垂直行业包括但不限于：

智慧园区、智慧建筑、智慧轨交、智慧煤电、智慧油气等。

4

中国电子工业标准化技术协会

团体标准《物联网操作系统平台建设规范第1部分：参考

架构》（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

1、项目来源

近年来，我国物联网产业蓬勃发展，物联网在制造、交通、医疗、民生等领

域加速应用，有力推动各行各业数字化、智能化、绿色化、融合化发展。作为物

联网产业的核心基础设施之一，物联网操作系统平台正在加快与产业发展的深度

融合。为完善物联网操作系统平台标准化生态，响应工信部《物联网新型基础设

施建设三年行动计划（2021—2023年）》政策号召，北京航空航天大学、中电信

数智科技有限公司、慧之安信息技术股份有限公司成立物联网操作系统平台软件

接口标准体系研究组（以下简称研究组），开展本标准前期调研准备工作。

根据中国电子工业标准化技术协会《关于公布2024年第二批团体标准制修订

项目的通知》（中电标通[2024]004号），中国电子工业标准化技术协会24年第

二批团体标准项目中第16项标准《物联网操作系统平台建设规范第1部分：参考

架构》（项目编号：CESA-2024-039）于2024年3月12日立项，该标准由北京航空

航天大学主办，由中国电子工业标准化技术协会（以下简称中电标协）归口，参

编单位包括北京航空航天大学，中电信数智科技有限公司，慧之安信息技术股份

有限公司，云南电网有限责任公司，国家石油天然气管网集团有限公司。

2、主要工作过程

2023年6月，召开标准启动会，明确了标准制定原则，就标准立项背景、范

围内容、技术架构以及进度要求，组织与会人员进行了充分探讨，并提出了技术

建议。此次会议组建了物联网操作系统平台软件接口标准体系研究组，确定了标

准草案范围，制定了标准编制计划。

2023年9月，召开第一次标准编辑会，介绍了标准的前期调研工作情况，讨

论标准草案内容。

中国电子工业标准化技术协会

2023年11月，召开第二次标准编辑会，研究组汇报了第一次编辑会中的问题

改进情况及草案进度，中电标协从标准形式和内容两方面提出多个修改建议。会

后研究组完成草案形式和内容修改。

2024年1月，召开《物联网操作系统平台建设规范》共5项标准立项论证会，

对项目的必要性、可行性、与现有标准的协调情况和产业化情况进行论证。项目

经5位专家评委审核，一致同意立项，并给出题目、引言、引用版本等5条关键修

改意见。

2024年3月，研究组根据标准立项会议中5位专家评审意见，完成《物联网操

作系统平台建设规范》共5项标准的标准修订草案，并提交归口单位中电标协。

二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题

1、编制原则

a)实用性原则：标准制定应考虑物联网操作系统平台在制造、交通、医疗、

民生等领域的应用需求，以及对数字化、智能化、绿色化、融合化发展的推动作

用。应吸收先进的技术和经验，包括企业、高校、科研院所等的研究成果，以确

保标准的实用性。

b)前瞻性原则：标准制定过程中，应充分考虑物联网操作系统平台未来发

展趋势，确保标准具有前瞻性。

c)可行性原则：标准制定应充分考虑可行性，使用经过实践检验的成熟技

术或经过实验验证的成熟理论。

d)协调性原则：标准应与现行法律法规及有关政策相协调，符合相关法律法

规及政策要求。

e)实施推广原则:在标准的起草过程中，应积极征集产业界的意见，并确保

标准的可实施性。

2、确定主要内容的论据

《物联网操作系统平台建设规范第1部分：参考架构》的主要内容是根据物

联网操作系统平台面对的业务场景及现有的成熟物联网平台类产品而确定。参考

架构的设计分为实体层、网络层、平台层和应用层，不仅简化了系统的复杂性，

还提高了各部分的专业化程度，使得整个物联网操作系统平台能够更好地满足多

样化的需求。

中国电子工业标准化技术协会

其中实体层负责感知和执行任务，是物联网系统的基础，包括各种传感器和

执行器。网络层的设计是为了实现数据和指令的可靠传输；通过网络层，实体层

的数据可以被高效地传输到平台层，同时平台层的指令也能迅速传递给实体层设

备。平台层作为系统的核心，负责数据的处理、存储和管理，同时提供各种服务

和接口供应用层调用。应用层利用平台层提供的数据和服务，实现了物联网系统

的最终功能。

3、解决的主要问题

当前物联网平台根据面向的场景不同、规模和复杂性的不同、定制化需求的

不同，往往在架构、平台提供服务的功能要求上不尽相同。据统计全球物联网系

统至少有几十种，甚至上百种，针对物联网操作系统平台的架构尚未提出一个统

一的标准，物联网内各个组件及各个组件之间的交互仍待约束，具体体现为以下

问题：

缺乏针对参考架构的标准：物联网操作系统架构的多样化主要源于其应用场

景的广泛性和设备类型的多样性。不同的应用领域对操作系统的要求各不相同，

例如智能家居需要良好的用户交互界面和便捷的设备管理，而工业自动化则更注

重实时性能和稳定性。为了推动物联网操作系统平台的建设和发展，亟需一套关

于物联网操作系统平台的架构标准来指导其开发和应用。

缺乏平台层需要提供的功能标准：在当前的物联网操作系统平台中，尽管多

样化的架构为不同应用场景提供了定制化的解决方案，但仍然存在一些共同的挑

战和不足，特别是在平台层需要提供的功能标准方面。如一些物联网平台可能不

支持全面的实体信息管理，缺乏对实体在线、离线状态的实时监控，或者对实体

所属组的查询和修改功能；有些平台可能不提供创建、删除和修改实体模型的功

能，这限制了对一类实体通信协议和关联规则链的统一管理；有些平台提供的数

据接口不完善、权限管理不充分、运维功能不足。平台层的标准化工作，能够更

好地指导物联网操作系统平台的建设及多平台互联互通。

三、主要试验[或验证]情况分析

为了验证物联网操作系统平台建设规范的可行性和实施顺畅性，研究组以慧

安蜂巢物联网操作系统平台为技术基础，针对物联网操作系统平台建设规范的五

个部分进行评估。首先，针对第1部分《参考架构》，试验依据该规范规划和设

中国电子工业标准化技术协会

计一个完整的物联网操作系统平台，通过实际工程实施检验各层次功能要求的合

理性和可操作性。针对第2部分《设备接入》，试验测试多种参考设备类型的接

入情况，验证接入软件接口框架的兼容性和稳定性。针对第3部分《数据接口》，

试验模拟各种数据交换场景，检查数据接口规范是否全面覆盖了平台的数据功能

需求。针对第4部分《运维功能》的测试，试验重点评估平台运维内容的完整性

和运维功能的实际效果，通过日常运维操作和故障处理测试，确保运维要求能够

在实际环境中顺利实现。最后，针对第5部分《评估成熟度模型》，试验通过对

平台不同阶段的实施情况进行评估，验证成熟度模型的实用性和标准实施程度的

评估方法是否科学合理。

总体来说，本次试验分析旨在全面检验各部分标准的实际应用效果。经试验，

该系列规范不仅具备理论上的完备性，还能在实际操作中顺畅实施，能够为物联

网操作系统平台的建设提供统一的规范。

四、知识产权情况说明

无。

五、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果

物联网操作系统平台已经具备了广泛的产业化基础，以慧安蜂巢物联网操作

系统平台为例，该平台在多个行业中得到应用，包括海上油田、智慧园区、空管

局园区、燃气热电公司、油田安全监管、煤矿智慧矿山以及矿业数字矿山基础设

施管理等。通过在不同领域的应用案例，如龙华矿业数字矿山基础设施管理平台，

该平台通过一体化处理设备与数据，实现了矿山运营的智能化，极大提升了安全

生产和经营效率。慧安蜂巢AIoT平台的实施，有效消除了数据孤岛现象，使得

信息流在各个环节中无缝对接，确保了决策的数据支持。可以看出该平台的技术

已经相对成熟，能够满足不同行业的需求。

通过物联网操作系统平台的推广与应用，提高了相关行业的智能化水平，还

将带来显著的经济效益，包括成本节约、效率提升、安全增强以及市场竞争力的

提高随着技术的进一步成熟和市场的不断扩大，预期该平台将在更多领域得到应

用，推动整个社会的数字化转型。

本文件对物联网操作系统平台的发展应用起到支撑作用，在本标准的指导

下，规范物联网操作系统平台的参考架构建设，促进物联网操作系统平台发展。

中国电子工业标准化技术协会

六、转化国际标准和国外先进标准情况

无转换的国际标准。

本标准参考了国内的GB/T33745物联网术语标准。

七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性

1、与现行法律、法规及规章协调性

本标准的编制符合《中华人民共和国数据安全法》、《中华人民共和