一直以來，物聯(lián)網(wǎng)的非標(biāo)準(zhǔn)化問題都是阻礙市場(chǎng)發(fā)展的重要因素，這一點(diǎn)在智能家居場(chǎng)景中表現(xiàn)尤為明顯。
不同設(shè)備制造商的設(shè)備接入不同的智能家居平臺(tái)，不同平臺(tái)之間協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)均不一致。為此設(shè)備制造商要耗費(fèi)成本針對(duì)每一家平臺(tái)進(jìn)行適配。而不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備之間不能交互，即使目前有云端對(duì)接和語音服務(wù)融合的處理方式，依然有很多路走不通，例如近距離M2M通信、云平臺(tái)之間的適配問題等。
這樣的問題既限制了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的發(fā)展，也阻礙了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的多樣化發(fā)展。因此，物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化是其市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展繞不開的問題。
要想進(jìn)一步了解物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化，必須首先了解物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。
在物聯(lián)網(wǎng)的概念中，“物”的定義是非常廣泛的，包含各種不同的物理元素，既包括各種設(shè)備，也包括環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)則將數(shù)量龐大的設(shè)備和物體作為一個(gè)個(gè)元素接入互聯(lián)網(wǎng)中，提供數(shù)據(jù)、信息和服務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)中各個(gè)元素的示意圖
也就是說，物聯(lián)網(wǎng)首先是以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，在物體與物體、物體與環(huán)境之間構(gòu)成連接，并且根據(jù)實(shí)際應(yīng)用不斷進(jìn)行技術(shù)更新的。并與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)相結(jié)合，服務(wù)于人、環(huán)境、生產(chǎn)和社會(huì)。
而隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們提出了物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架，從可實(shí)現(xiàn)的角度對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)行了總結(jié)，將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為四個(gè)層面：感知層、傳輸層、支撐層和應(yīng)用層。
物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架示意圖
基于上述的四個(gè)層面，我們可以進(jìn)一步分析。在感知層語義網(wǎng)信息組織技術(shù)與方法，基于物理、化學(xué)、生物等技術(shù)發(fā)明的傳感器標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)有許多專利。而傳輸層的各種通信標(biāo)準(zhǔn)也基本成熟，建立新的物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)的難度較大，成本較高且可行性較小。因此，物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵和亟待統(tǒng)一的是關(guān)于應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)，而其中尤以數(shù)據(jù)表達(dá)、交換和處理標(biāo)準(zhǔn)為核心。
目前，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)有：
現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)大多是針對(duì)某一特定領(lǐng)域或行業(yè)業(yè)務(wù)提出的，具有一定的局限性，缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系?？傮w來說，物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作已經(jīng)得到了業(yè)界的普遍重視，但對(duì)于應(yīng)用層的標(biāo)準(zhǔn)化來說，重要的是客觀分析物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的整體需求。
1. 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的語義基礎(chǔ)是本體
本體是概念模型明確的規(guī)范說明，其目標(biāo)是獲取相關(guān)的領(lǐng)域知識(shí)，提供共同理解，確定共同詞匯，并給出明確定義。本地可幫助在機(jī)器之間或機(jī)器與人之間進(jìn)行更精確的交流，實(shí)現(xiàn)語義互換。
將本體按照領(lǐng)域依賴程度，從底層向上劃分為四類：頂級(jí)本體、領(lǐng)域本體、任務(wù)本體和應(yīng)用本體，這些不同層次的本體可提供整個(gè)世界的共性描述。
頂級(jí)本體：用于描述通用的概念和概念之間的關(guān)系，如時(shí)間、空間、物質(zhì)、對(duì)象、事件、動(dòng)作等語義網(wǎng)信息組織技術(shù)與方法，頂級(jí)本體獨(dú)立于特定的問題和領(lǐng)域，與具體的應(yīng)用無關(guān)；
領(lǐng)域本體：用于描述特殊領(lǐng)域（如教育或金融）中的概念，即陳述性知識(shí)；
任務(wù)本體：用于描述特定任務(wù)或活動(dòng)（如入學(xué)或取款）中的概念，即過程性知識(shí)；
應(yīng)用本體：可通過進(jìn)一步特殊化領(lǐng)域本體和任務(wù)本體，將其用于描述既依賴于特定領(lǐng)域又依賴于特定任務(wù)的概念，這些概念通常對(duì)應(yīng)于領(lǐng)域個(gè)體執(zhí)行特定活動(dòng)（如學(xué)生入學(xué)或客戶取款）時(shí)所扮演的角色。
首先，物聯(lián)網(wǎng)所連接的各種物體都處在同一個(gè)世界中，它們都具有某些共同的特點(diǎn)，即人們對(duì)于這個(gè)世界的基本認(rèn)識(shí)，如時(shí)空、物質(zhì)、事件和行為等，所以物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)是頂級(jí)本體標(biāo)準(zhǔn)。
其次，物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)垂直的應(yīng)用領(lǐng)域都有特殊性。具體到每一個(gè)領(lǐng)域，都有可能、有必要發(fā)展一套依托于領(lǐng)域本體的標(biāo)準(zhǔn)。但是，很多類型的業(yè)務(wù)詞匯和流程是可以跨越多個(gè)垂直應(yīng)用領(lǐng)域而公用的，所以，還有必要發(fā)展跨領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)任務(wù)本體標(biāo)準(zhǔn)，即某個(gè)領(lǐng)域的本體標(biāo)準(zhǔn)可能構(gòu)建于多個(gè)任務(wù)本體標(biāo)準(zhǔn)之上，而某個(gè)任務(wù)本體也有可能被多個(gè)領(lǐng)域本體所引用。
最后，具體到每個(gè)企業(yè)、組織甚至個(gè)人，它們針對(duì)自身的物品、行為、過程等，也可以建立起基于頂級(jí)本體、領(lǐng)域本體和任務(wù)本體的應(yīng)用本體標(biāo)準(zhǔn)，以供其他個(gè)體在與自身發(fā)生信息交換時(shí)共享這些事先定義好的內(nèi)容。
構(gòu)建本體時(shí)要確定本領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的詞匯，建立對(duì)某個(gè)領(lǐng)域知識(shí)的共同理解和相關(guān)描述，并能夠給出領(lǐng)域詞匯和詞匯之間的相互關(guān)系在不同層次的形式、模式上的明確定義，從而能夠完整地提取領(lǐng)域知識(shí)。本體層首先需要對(duì)基本的類／屬性進(jìn)行描述，同時(shí)還必須對(duì)本體以及本體之間的關(guān)系進(jìn)行描述，是語義網(wǎng)的核心層。
2. 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的語法基礎(chǔ)是XML
XML是W3C組織于1998年推出的一種用于數(shù)據(jù)描述的元標(biāo)記語言標(biāo)準(zhǔn)。作為SGML（ ，標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)識(shí)語言）的一個(gè)簡(jiǎn)化子集，它結(jié)合了SGML豐富的功能和HTML的簡(jiǎn)單易用，同時(shí)具有可擴(kuò)展性、自描述性、開放性、互操作性、可支持多國(guó)語言等特點(diǎn)，因而得到了廣泛的支持與應(yīng)用。
對(duì)于作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)的格式來說，XML的顯著優(yōu)勢(shì)在于，可以定義行業(yè)或領(lǐng)域標(biāo)記語言，具有結(jié)構(gòu)化的通用數(shù)據(jù)格式，擁有一整套技術(shù)體系，且在語法上的結(jié)構(gòu)化信息表達(dá)能力與本體的語義表達(dá)可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。
基于上述內(nèi)容，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以XML為語法格式，以標(biāo)準(zhǔn)化的本體為語義共識(shí)。按照本體的分類，物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)以頂級(jí)本體為基礎(chǔ)，以縱向的領(lǐng)域本體和橫向的任務(wù)本體為支撐，建立起各種不同的應(yīng)用本體標(biāo)準(zhǔn)。
物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系示意圖3. 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)互操作是RDF
RDF（ ，資源描述框架）模型和RDF 是語義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)框架的互操作層，語義數(shù)據(jù)的定義和互操作由這層來完成。
RDF通常采用三元組來表示互聯(lián)網(wǎng)上的各種信息資源、屬性及其值，具體表示為RDF的聲明，即某個(gè)資源的某個(gè)屬性（謂詞）的值是客體（某個(gè)資源或者原生值）。
物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)語義不同，雖然可以通過XML、本體等技術(shù)來構(gòu)建一套物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系，并成立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織來進(jìn)行管理，但這只能在一定程度上解決一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)交換問題，而不可能也沒必要建立一整套全面的數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，并要求所有參與者都要符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
所以，整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)該是由少數(shù)幾個(gè)頂級(jí)本體標(biāo)準(zhǔn)、大多數(shù)領(lǐng)域本體標(biāo)準(zhǔn)與任務(wù)本體標(biāo)準(zhǔn)，以及數(shù)量眾多的應(yīng)用本體標(biāo)準(zhǔn)組成。正因?yàn)槿绱耍€需要在物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)終端的必要位置上，設(shè)置恰當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器或者接口，從而實(shí)現(xiàn)針對(duì)同一對(duì)象、應(yīng)用或業(yè)務(wù)而語義不同的標(biāo)準(zhǔn)之間的轉(zhuǎn)換。
以上三點(diǎn)結(jié)合，便可以組成物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作的基本思路。這一思路可以幫助我們理解標(biāo)準(zhǔn)化組織的工作內(nèi)容和發(fā)展方向，并為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的規(guī)劃提供指導(dǎo)。
近幾年，已經(jīng)有很多國(guó)內(nèi)外企業(yè)組建了物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化聯(lián)盟，致力于各個(gè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作。其中比較重要的聯(lián)盟包括開放移動(dòng)聯(lián)盟（OMA）、IPSO聯(lián)盟、開放互聯(lián)基金會(huì)（OCF）、技術(shù)聯(lián)盟、聯(lián)盟、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（IIC?）、聯(lián)盟以及最近成立的 Home over IP等，我們將在后續(xù)文章中對(duì)主要的物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟做進(jìn)一步解讀。
參考資料：
[1] 李永華.OCF技術(shù)原理及物聯(lián)網(wǎng)程序開發(fā)指南[M].北京：清華大學(xué)出版社，2019.
