M2M全称Machine to Machine,是指数据从一台终端传送到另一台终端,也就是机器与机器的对话。M2M
应用系统构成有智能化机器、M2M硬件、
通信网络、
中间件。
M2M简介
但从广义上M2M可代表
机器对机器(Machine to Machine)人对机器(Man to Machine)、机器对人(Machine to Man)、移动网络对机器(Mobile to Machine)之间的连接与通信,它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。
M2M的发展情况
M2M应用市场正在全球范围快速增长,随着包括
通信设备、管理软件等
相关技术的深化,M2M
产品成本的下降,M2M业务将逐渐走向成熟。在美国和
加拿大等国已经实现安全监测、机械服务、维修业务、
自动售货机、
公共交通系统、车队管理、工业流程自动化、电动机械、
城市信息化等领域的应用。
欧洲著名的行业咨询机构IDATE的报告显示,2006年,全球范围内M2M市场容量已经达到200亿欧元,而到2010年,市场容量将达到2200亿欧元,
年复合增长率达到49%。
应用系统构成
1、智能化机器
“智能化”,所谓使机器“开口说话”,让机器具有
信息感知、
信息加工及无线加工的能力。
2、M2M硬件
使机器可具备联网能力和
远程通信的部件,进行
信息提取,从不同设备内汲取需要的信息,传输到
分析部分。
3、通信网络
包括
广域网(无线移动通讯网络、
卫星通讯网络、
互联网和公众电话网),局域网(
以太网、
无线局域网、wifi),个域网(
Zigbee、
传感器网络、
蓝牙),通过上述网络将M2M硬件传输的信息送达指定位置,是出于M2M
技术框架的核心的地位。
M2M网关完成在不同协议之间的转换,在通信网络和IT系统之间建立桥梁。
M2M应用领域
M2M技术为各行各业提供集数据的采集、传输、分析及
业务管理为一体的综合解决方案,实现
业务流程、工业流程更加趋于自动化。主要
应用领域包括,交通领域(
物流管理、定位导航)、电力领域(
远程抄表和负载监控)、农业领域(大棚监控、动物
溯源)、城市管理(电梯监控、路灯控制)、安全领域(城市和企业安防)、环保领域(污染监控、水土检测)、企业(生产监控和
设备管理)和家居(老人和小孩看护、
智能安防)等。
以下为具体例子
1.家庭应用领域:日常水、电和煤气计量仪表,利用M2M器件实现
自动抄表,并整合
GPRS模块和
CDMA模块,作为数据的远程
传输通路,直接与银行服务商的
计费系统联网,代替人力。
2.零售和支付领域:基于手机业务的电子支付系统已广泛应用,使用移动通信模块进行日常消费也是一种不错的选择。
3.工业应用领域:工业上,选择
GPRS和CDMA监测模块日益流行,该组模块在
远程测量、远程设备管理和遥控等有着显著的特点。
4.
物流运输行业:利用
移动通信网络覆盖面广的特点,实现订单查询与管理、运输安排、交接与支付
系统控制等功能,在
服务速度、
服务质量和服务灵活性方面提高很多。
5.医疗行业:通过M2M器件实现对患者的远程监护、远程检验、数据汇总,从而进行远程诊
M2M技术
宏观到微观(M2M)模型。类似于
粒计算(Granular Computing)的思想,M2M模型提供了一个多层次,粒度可选的
数据结构,从而灵活地选择不同的抽象层次去解决不同粒度的问题,而不必每次关注粒度最小的层次。M2M模型的数据结构用O(n)时间建成,并具备高度的
并行性,足够的处理器可使之在O(1)时间内建成(n为
点集规模)。由于插入,删除,查询等操作都在
常数时间内完成,且不会引起
树结构不平衡,因此数据结构具有良好的
动态性。此外,M2M模型的数据结构及其预处理过程,能够被所有基于M2M模型的算法所共享,从而大大地提高了需要多种算法共同处理的操作的效率,如图像处理和
模式识别等。本文分析了基于M2M模型的算法的一般过程和共同特性,设计和编程实现了三种基于M2M模型的算法:
最近邻算法,
凸包算法和寻径算法,并与相应的经典算法和最新研究成果进行各方面的比较。
人类作为一种经历亿万年进化而不断完善的物种,值得模仿的不仅仅是其机体结构和运作机制,其思考问题的方式与及解决问题的方法,也同样经历亿万年的锤炼,其中奥妙之处更值得科学的研究与借鉴。人类在解决实际问题的时候,往往不是一开始就从粒度最细的层次去分析问题,而是先从宏观出发,粗略地排除一些不必要考虑的因素,锁定一个更窄的问题规模,然后再试图在粒度更细的层次去解决这个问题。这样不断地在粒度较粗的层次把问题的考虑范围缩小,直到一个粒度恰当的层次,可以迅速解决问题。宏观到微观算法模型(M2M model)就是这样一种模仿人类认知
思维方式的算法模型。从抽象的意义来说,宏观微观算法思想利用从宏观到微观的过程实现了减治(Decrease-and-Conquer)的目的,探讨了模拟人类解决问题从宏观到微观渐进过程的新方法。
研究人类认知
思维规律,模拟人类认知
思维方法并应用于提高
计算机智能一直是
人工智能学科研究的热点。许多学者从生物体结构、遗传学原理或心理学模型出发研究
人类智能的计算方法,而M2M算法模型则是从模仿人类思维方式出发研究人的
认知过程。从这个角度来看M2M模型与粒计算(Granular Computing)的思想有异曲同工之妙。它们都是一个自顶向下(Top-down design)的多层次(Multiple levels)模型。解决问题的时候都采取在各抽象层次之间逐步细化(Step-wise refinement)的过程 [42][43]。
M2M算法模型具有
普适性,是一种指导算法设计的模型,很多经典算法问题和一些具体领域上的应用算法问题,如最近点对问题,凸包问题,
TSP问题,
聚类问题,寻径问题,
碰撞检测问题等都可以利用M2M
模型设计出高效的算法。
纳入国家《信息产业科技发展十一五规划》
随着各种
通信技术从平行、独立地发展,逐步走向融合,如移动通信技术与IP网络的融合;
电信网、电视网、
计算机网、卫星
通信网络走向融合,形成了新一代技术-M2M技术,以实现人与人(Man to Man)、人与机器(Man to Machine)、机器与机器(Machine to Machine)之间畅通无阻、随时随地的通信。通过M2M技术提供的统一
网络平台,能够实现
数字化城市中的
信息资源共享和数据
资源共享。中国政府已于近日将M2M
相关产业正式纳入国家《信息产业科技发展十一五规划及2020 年中长期规划纲要十一五规划》重点扶持项目。
进行智能信息处理和无处不在通信
网络技术的研发与产业化。重点研究以车载通信(包括汽车、船舶等)为代表的智能信息处理和物与物(M2M)通信技术,解决其中的
移动通信与网络、定位、多媒体通信、导航
关键技术问题;研究RFID和
传感器网络等无处不在网络技术,研究
RFID、传感器网络与信息通信网络的无缝结合和应用;形成一大批有
示范效应的应用范例,形成国际一流的产品能力和较为完善的产业链。
M2M的透析
M2M强调的是在商业活动中通过移动
通讯技术和设备的应用变革既有
商务模式或创造出新商务模式,是
机器设备间的自动通讯。从狭义上说,M2M只代表机器和机器之间的通信。人们提到M2M的时候,更多的是指非IT机器设备通过移动
通信网络与其他设备或
IT系统的通信。放眼未来,人们认为M2M的范围不应拘泥于此,而是应该扩展到人对机器、机器对人、
移动网络对机器之间的连接与通信。
M2M应用遍及电力、交通、
工业控制、零售、公共事业管理、医疗、水利、石油等多个行业,对于车辆防盗、安全监测、
自动售货、机械维修、
公共交通管理等,M2M可以说是无所不能。
M2M不是简单的数据在机器和机器之间的传输,更重要的是,它是机器和机器之间的一种智能化、交互式的通信。也就是说,即使人们没有实时发出信号,机器也会根据既定程序主动进行通信,并根据所得到的数据智能化地做出选择,对相关设备发出正确的指令。可以说,智能化、交互式成为了M2M有别于其它应用的典型特征,这一特征下的机器也被赋予了更多的“思想”和“智慧”。
人们纷纷看好了M2M的发展前景。一个出发点就是,在当今世界上,机器的数量至少是人的数量的4倍,这意味着巨大的
市场潜力。NTTdocomo预测,2010年全球将有超过4000亿台的机器具备
数据传输功能,取代人力控制和操作,实现设备的
智能管理和服务。欧洲行业咨询机构IDATE则估计,到2010年M2M
市场容量将达到2200亿欧元。
应用案例分析
三一重工是国内较早应用M2M技术提高信息化的企业,我们来看一下三一重工
产品信息化方面的应用:
三一重工在其销往全球各地的
工程机械(
关键部位或
关键部件)上加装
数据采集终端,机械的运行数据通过
电信运营商网络汇总到
三一集团ECC(Enterprise Control Center,企业
控制中心),是实现对
工程设备作业状况的
实时监控,ECC随时发现设备运行中存在的问题,要求实现吊车上的智能
设备控制器检测到的油温、转速、
工作压力等运行数据信息通过
通信网络实时发送至ECC,一旦发现异常情况,ECC立即指导客户排除故障或派出维修人员上门服务。
如果必须通过
现场服务排除
设备故障时,ECC立刻通过
定位系统搜寻客户故障设备的确切位置以及最近的服务车辆,并计算出最佳路线,派一线服务工程师迅速赶往故障现场,并将最佳
路线图发送至工程师和司机的手机上。ECC控制中心还可以通过定位系统实时
跟踪服务车辆运行轨迹,以确定
服务人员是否在最短时间内到达客户现场实现对客户的
快速反应。
通过提高产品的信息化和智能化,三一重工销往全球各地的设备实现远程的
服务能力,一方面形成新的
服务产品,给企业创造了新的收入;另一方面也提高了
品牌形象和
客户满意度。
M2M是物联网四大支撑技术之一, 如图《物联网4大技术》所示。