物聯網最早源起于1990年美國施樂公司網絡可樂販售機的出現，中國首次關注物聯網是在1999年，重點圍繞物聯網傳感網核心技術進行了研究。經過多年物聯網研究，物聯網定義也出現了多個版本。其中，最具代表性的是國際電信聯盟( ITU) 發布的ITU 互聯網報告對物聯網的定義。

通過二維碼識讀設備、射頻識別(RFID) 裝置、紅外感應器、全球定位系統和激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

在物聯網應用方面：美、歐、日、韓等少數國家起步較早，總體實力較強，中國物聯網應用發展迅速，當前多為垂直領域物聯網應用。全球物聯網應用有三大熱點區域，分別是歐洲、亞太地區和美國。

圖1：物聯網標準組織的分布

雖然物聯網產業得到快速發展，但是物聯網的跨界融合特性導致了其市場碎片化嚴重，物聯網技術與行業融合難的問題日益突出，并且直到2010年之前仍舊沒有關于物聯網的任何國家標準出現，這限制了物聯網產業的發展，尤其在物聯網總體解決方案的提出方面無法實現統一架構的規范化。

為了解決物聯網產業標準化發展存在的一系列問題，我國率先成立了國家物聯網標準工作組等標準化工作組織：2010年11月,由國家標準化管理委員會與國家發展和改革委員會共同發起，中國電子技術標準化研究院、無錫物聯網產業研究院、中國航天科工集團六院西安航天自動化股份有限公司等國內物聯網領域知名機構及單位聯合成立了國家物聯網基礎標準工作組。工作組的主要職責是研究和制定物聯網基礎領域的基礎性和通用性技術標準，引領國內物聯網系統走向標準和統一，促進物聯網產業健康、快速發展。筆者作為工作組成員單位接口人有幸參與到了我國首個物聯網頂層架構標準的研制工作中。

2016年12月，我國首個物聯網國家頂層架構標準得到正式發布——《物聯網 參考體系結構》（標準號：GB/T 33474-2016），彌補了國家標準缺失問題，也為物聯網國際標準的制定提供了強有力的支撐；同一年，該標準得到國際標準立項，并于2018年得到正式發布執行（《Internet of Things (loT) — Reference Architecture》（ISO/IEC 30141:2018））。該標準給出了物聯網標準化定義：通過感知設備，按照約定協議，連接物、人、系統和信息資源，實現對物理和虛擬世界的信息進行處理并做出反應的智能服務系統。

2019年11月，國家信息技術標準化技術委員會為了統一管理，將原來的國家物聯網基礎標準工作組等標準組織整合，成立了國家信息技術標準化技術委員會物聯網分技術委會（SAC/TC28 SC41），進一步提升了國家標準管理的規范性，筆者所在單位目前已加入到該委員會中，成為成員單位之一。

對比ITU物聯網定義和我國國家標準物聯網定義，我們可以發現ITU定義關注點更傾向于物聯網感知和網絡傳輸功能實現，定義其是一種傳感網絡，而對于業務服務、智能化系統的關注度偏低；相反的，在物聯網標準定義中明確指出了物聯網是一種智能服務系統，這說明了該標準定義更突出體現了物聯網的系統化、智能化。

在物聯網國家標準《物聯網 參考體系結構》（標準號：GB/T 33474-2016）發布之前，物聯網領域內常用的典型架構為三層或四層架構——感知層、網絡傳輸層、應用層（應用層一般又可分為數據層和服務層）。部分學者認為典型三層或四層的物聯網架構中的分層架構思想局限于互聯網七層模型，存在一定的虛擬性（或說分層思想欠妥）。其實并非如此。

圖2：物聯網三層架構

物聯網傳統架構梳理成型的基本原則是采用功能性描述進行層級劃分，層與層之間的信息通道關系及其資源交換形式被弱化。該架構存在的缺陷在于未對物聯網系統信息安全、運維保障等進行明確梳理，這不利于物聯網系統架構安全防護和運維實施。因此，物聯網典型架構還不夠完善。

而國家標準《物聯網 參考體系結構》（標準號：GB/T 33474-2016）則提出了功能域構架下的六域模型。該模型從目標對象、感知控制、服務提供、資源交換、運維管控和用戶等六個功能域角度上進行了系統架構，并在模型架構基礎上詳細描述了功能域之間的邏輯關系、通信關系。

圖3：物聯網六功能域

物聯網六域模型是對物聯網中實體及實體間關系在系統層面的高度抽象和模型化表現。它消除了不同物聯網應用的差異，依據物聯網應用實例中業務功能劃分為目標對象域、感知控制域、服務提供域、運維管控域、資源交換域和用戶域。域之間的關聯關系主要表現為功能實體之間的邏輯或者物理關系，而所有的業務交互主要發生在這些域之間。物聯網概念模型是理解物聯網組成、構建物聯網參考體系結構的基礎。在物聯網系統應用與建設中，可參考該標準模型結構，從總體上把握系統結構，而對于具體應用則可以按照實際需求對結構中功能實體進行增加或減少，其最終目的是實現物聯網系統在具體行業中的成功應用。

那么，傳統物聯網架構與國家標準架構之間存在什么樣的關系？傳統三層架構中往往忽略了物聯網本質對象——感知對象往往被忽視，同時在傳統架構中往往忽視了信息安全與運維防護，并且對物聯網應用的用戶關注度偏低，這便導致了傳統架構在物聯網應用中存在較多缺陷；而國家標準架構提出的六域模型則是在傳統架構基礎上對其進行了優化完善，尤其增補了目標對象域、用戶域兩大功能域，同時對網絡傳輸層與應用層進行了功能細分——網絡層劃分為運維管控域以及部分感知控制域，應用層劃分為服務提供域、資源交換域。

綜上，國家標準物聯網架構的六域模型與傳統架構之間并不是互斥或者否定關系，而是一種凸顯本質、優化完善、互聯互通、相互依存的迭代優化關系。

標準制定的最終目的是在實際系統建設中實現應用，標準只有在其得到應用時才能不斷發揮其標準化、規范化的作用，也才能促進相關領域產業的高質量與規范化發展。那么，作為物聯網頂層架構的標準《物聯網 參考體系結構》如何在實際物聯網系統建設中進行應用呢？為探索該標準的應用模式，筆者針對水務物聯網系統的建設進行了標準化應用驗證分析。

水務物聯網系統是指為了解決城市供水、污水處理等的全生命周期信息化管理問題而采用物聯網技術創建的一套具備水務多源數據采集、協同信息處理、信息可視化、智能調度管控等功能的智能服務系統，可服務于水務公司、政府用戶以及公眾用戶等。

傳統水務物聯網系統建設中多以基礎層、網絡層、數據應用層以及安全運維保障體系等為總體架構。在該系統建設中，常常出現現場感測目標不明確、感控對象不清楚、面向用戶需求不清晰、用戶分類不明確等問題且難以快速解決此類問題。因此，筆者結合所在單位多年在水務信息化建設中的工程經驗，依托標準《物聯網 參考體系結構》中提出的六域模型，對水務物聯網系統建設進行了頂層設計。通過水務物聯網標準架構建設實現了感控對象清晰化、用戶分類明確化等目標，并規范化了水務物聯網總體系統架構。

該水務物聯網標準架構分為水務目標對象域、感知控制域、服務提供域、資源交換域、運維管控域、用戶域六大功能域。

在目標對象域，明確了在水務物聯網系統中主要感控對象包括（以污水處理為例）水質、水流量、液位、水壓、加藥裝置等。被控對象包括了電動閥、調節泵等設備；其與感知控制域之間存在邏輯關系、數據通信關系。

在感知控制域，清晰指出水務物聯網系統中主要包括水質檢測儀、壓力測試儀、流量計、網關以及智能控制設備等。顯然的其與目標對象域、資源交換域、服務提供域、運維管控域存在邏輯關系或通信關系。

在其服務提供域提供兩種服務：基礎服務部分主要實現水務數據基礎和網絡服務；業務服務部分主要實現水務數據信息的發布以及設備控制信息發送等；其和資源交換域、用戶域、運維管控域等之間都存在數據通信關系。

水務物聯網的運維管控域主要實現對水務物聯網系統使用者、物聯網系統信息安全防護進行鑒權與監管，確保水務物聯網系統的信息安全和穩定可靠運行。該功能域與用戶域、資源交換域、服務提供域、感知控制域等存在通信關系。

針對水務物聯網系統的用戶域按照使用對象的不同進行了用戶歸類：分為三種用戶——企業用戶、政府用戶和公眾用戶。用戶域除了與目標對象域無直接關系外，其與其他功能域都存在一定的通信關系。

圖4：水務架構圖

通過將標準《物聯網 參考體系結構》在水務物聯網系統建設中的應用探索，一方面使得筆者單位水務物聯網項目建設數量相較于標準應用之前有顯著提升，構建的標準化水務物聯網系統運行效率也得到明顯優化，解決了水務物聯網系統建設中普遍在存在的目標對象不明確、服務客戶不清晰、信息融合率低等問題，驗證了該標準在實際系統架構中應用的可行性與精準性，同時也為物聯網業界系統標準架構提供了一種應用案例參考，可有效促進本標準在物聯網系統建設中的應用推廣進程。

綜上所述，物聯網標準架構在物聯網系統應用建設中具有顯著的指導意義。水務物聯網的實踐，驗證了頂層架構標準《物聯網參考體系結構》在工程應用的可行性與精準性，為物聯網業界人士在未來物聯網系統標準化建設工作提供了一種有益的嘗試。