M2M產(chǎn)業(yè)——“兩化”融合的核心推動力

1 M2M解析

    推進信息化和工業(yè)化融合，走新型工業(yè)化道路，與黨的十六大提出的“以信息化帶動工業(yè)化、以工業(yè)化促進信息化”的重要論斷一脈相承。筆者從技術角度指出M2M理念、技術和應用的發(fā)展詮釋了“兩化”融合的理念，M2M產(chǎn)業(yè)是“兩化”融合的核心推動力。

    多年前各大IT業(yè)巨頭和研發(fā)機構就提出了Pervasive Computing(“普及計算”)、“UbiquitousComputing”(泛在計算)等理念，包括Ambient In—telligence、Internet of Things(即“物聯(lián)網(wǎng)”的概念)、Haptic Computing、X—Internet(可執(zhí)行互聯(lián)網(wǎng))等在內(nèi)的許多提法都與M2M相關。M2M源自英文“Machine to Machine”，也有Machine to Man、Mobile to Mobile的寓意，還包括Machine to Server的大集成(Grand Integration)。據(jù)統(tǒng)計(如圖1所示)，全世界可連網(wǎng)的“機器”數(shù)量是人的數(shù)倍或數(shù)十倍。

2 市場剖析

    M2M這個詞的最早來歷無從考證，2003年Nokia發(fā)表的題為《M2M技術——讓你的機器開口講話》的白皮書中提到“M2M旨在實現(xiàn)人、設備、系統(tǒng)間連接”，此后“人、設備、系統(tǒng)的聯(lián)合體”便成為了M2M的特點標簽，這個事件也成為M2M發(fā)展史上一個里程碑和轉(zhuǎn)折點。

    就全球市場而言，到2011年世界范圍的M2M總收入將達到2900億美元，位居全球市場年收入超過500億美元行業(yè)業(yè)務的榜首。據(jù)預測，到2011年北美地區(qū)連接到蜂窩式網(wǎng)絡設備數(shù)量將達6600萬臺，高出2006年900萬臺的水平。專業(yè)咨詢機構指出M2M市場的容量將從2004年的240億美元增長到2010年的4700億美元(含RFID)。圖2展示了著名咨詢機構對M2M行業(yè)在未來的發(fā)展趨勢。

圖1 M2M概念及終端需求

圖2 M2M收入預洲

    國內(nèi)同樣蘊含著巨大的市場空間和良好的發(fā)展前景，目前數(shù)字化城市進程在穩(wěn)步推進，各項社會基礎設施在大規(guī)模建設，到2010年環(huán)保市場需求將達10000億元人民幣，它將成為中國一個新的經(jīng)濟增長點。2008年秋，中國移動總裁王建宙在天津達沃斯論壇上向與會者介紹了一個極具市場潛力的新興領域，他的演講引起巨大反響，這個新興領域就是M2M。

    近年來，同方以服務于“高效、安全、節(jié)能、環(huán)保的和諧社會”為己任，在能源環(huán)境、樓宇自控、智能卡與RFID、節(jié)能減排、光電照明、水處理、市政熱網(wǎng)、軌道交通、IPTV等M2M應用領域取得可喜成績，處于國內(nèi)領先和國際先進水平。

3 M2M技術及應用

    3．1 M2M技術

    3．1．1 M2M的解決思路DCM

    M2M系統(tǒng)一般包括3個層面：末端設備或子系統(tǒng)、通訊連接系統(tǒng)以及總控管理系統(tǒng)。我們把它歸結為DCM，即Device(設備)、Connect(連接)和Manage(管理)。圖3形象地展示了DCM理念。M2M可以理解為通過多種通訊技術，如FieldBuses(CanBus、ModBus、ProfiBus等)、RFMesh／Zigbee／Insteon、GPRS、CDMA、Wi-Fi、TCP／IP等，連接各種末端設備或子系統(tǒng)，采用M2MMiddleware／Web Serviees／SOA等標準化數(shù)據(jù)表達技術，將終端設備或子系統(tǒng)匯總到統(tǒng)一的管理系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)視、自動報警、控制、診斷和維護，進而實現(xiàn)對設備的全局化管理和服務，保持節(jié)能、環(huán)保、高效、安全的運行狀態(tài)。

圖3 M2M技術和系統(tǒng)構成

    M2M應用系統(tǒng)部署(如圖4所示)，主要體現(xiàn)了DCM的劃分：OpetingPortal體現(xiàn)了“M”，M2MGateway體現(xiàn)了“C”，Remote Devices就是“D”oDCM清晰地描繪了實現(xiàn)M2M所需要的關鍵因素，可以使每個行業(yè)和領域的M2M廠商在眾多應用領域內(nèi)找到自己的歸屬。

圖4 M2M應用系統(tǒng)部署圖

    3．1．2 M2M之“Devices”(設備或資產(chǎn))

    如圖1所示，M2M要連接和服務的對象是末端設備(Devices)和各種資產(chǎn)(Asset8)，包括傳感器、靜止或移動的資產(chǎn)、各種基于微處理器做成的應用系統(tǒng)、各種智能卡和RFID卡，數(shù)量在1萬億以上。

    3．1．3 M2M之“Connect”(通訊和連接)

    M2M通信技術是連接智能設備和控制系統(tǒng)的橋梁，它可確保設備不成為信息獲取的終點，即信息孤島。按照連接設備的方式可分為有線(Wireline)、無線(Wireless)：

    a．有線通信技術。

    可分為相對短距離的現(xiàn)場總線(FieldBus)和相對長距離的支持IP的網(wǎng)絡(包括PSTN、ADSL等)。按寬帶網(wǎng)和窄帶網(wǎng)劃分是更常用的分類方法。現(xiàn)場總線作為有線通信技術的重要技術類別，是為滿足節(jié)能、減排、工業(yè)信息化、市政、樓宇等領域的需要而產(chǎn)生的，并且已經(jīng)在RTU、DTU、PLC、DCS等控制器、傳動裝置(Actuator)和通訊模塊中得到廣泛應用。

    b．無線通信技術。

    主要有藍牙、GPRS、UWB、衛(wèi)星移動通信、Zigbee、Z—wave、Insteon、RFID等。基于GPRS／CDMA的無線通信技術，目前(國外開放市場的)移動營運商主要可以劃分為以下3類：(1)傳統(tǒng)的移動網(wǎng)絡運營商MNO(Mobile Network Opera—tors)；(2)移動虛擬網(wǎng)絡運營商MVNO(MobileVirtual Network Operators)；(3)M2M市場移動運營商MMO(M2M Mobile Operators)。

    在ABI研究報告中提到兩大MMO：美國的Aeris和JasperWireless。其他(準)MMO包括：北美的CrossBridge Solutions、KORE Telematics和Numerex，歐洲的Vianet、Wireless Maingate和Wy—less。相關M2M業(yè)務都依靠傳統(tǒng)的MNO，如NTTDoCoMo和SK電信公司依靠其全資的子公司來提供M2M連接服務。在中國，移動營運市場相對壟斷，MNO覆蓋了MVNO和MMO業(yè)務，因此MVNO和MMO基本上不存在或空間很小。

    3．1．4 M2M之“Manage”(管理軟件)

    Manage是M2M產(chǎn)業(yè)鏈條中的核心和靈魂，也是應用關鍵技術的實現(xiàn)之處。通過它可以實現(xiàn)對終端設備和資產(chǎn)(尤其是移動資產(chǎn))的“管、控、營”一體化，也就是實現(xiàn)“兩化融合”的關鍵。Manage管理軟件包含：M2M中間件、嵌入式M2MEdgeware(統(tǒng)稱軟件通訊網(wǎng)關)、實時數(shù)據(jù)庫、M2M集成平臺或框架、通用的基礎M2M應用構件庫、行業(yè)化的應用套件等。圖5展示了“M”在產(chǎn)業(yè)鏈中的核心地位。

    3．2 M2M的應用

    3．2．1應用領域

    主要包括：遠程監(jiān)測、自動報警、管理控制、診斷和維護、系統(tǒng)聯(lián)動、數(shù)據(jù)挖掘、報表與決策支持、節(jié)能分析、資產(chǎn)跟蹤與維護、ERP／(3RM／alA／MES／sCM系統(tǒng)的總體大集成等。

    3．2．2典型應用場景

    主要包括：無線傳感網(wǎng)絡、Telemetry匯集溫度、有害氣體濃度、空氣和水污染指數(shù)等服務于環(huán)保監(jiān)測監(jiān)控，GPRS／GPS、Telematics、Intellimatics應用于車輛定位、跟蹤和統(tǒng)一調(diào)度管理，RFID、Biometrics應用于物流和藥品食品追溯，集合多種M2M技術的消防與安防系統(tǒng)集成、樓宇能耗聯(lián)網(wǎng)報警與分析、工業(yè)與信息“兩化融合”等，M2M的應用業(yè)務如圖6所示。

圖5 M2M生態(tài)鏈，軟件是靈魂(來源：BITX公司)

圖6 M2M應用業(yè)務

    3．2．3 M2M主要業(yè)務范疇的上游應用

    M2M主要業(yè)務范疇的上游應用主要包括：ERP(EntERPrise—Resource Planning，企業(yè)資源計劃)、MES(Manufacturing Execution System，制造業(yè)執(zhí)行系統(tǒng))、CIMS(Computer Integrated Manu．Iacturing System)、SIS(Supervisory InformationSystem in Plant Level，廠級監(jiān)控信息系統(tǒng))、PDM(Product Design／Data Management)、PLM(Product—Lifecycle Management，產(chǎn)品生命周期管理)、SCM(Supply Chain Management)、MSA(MeasurementSystems Analysis)、IDM(Intelligent Device Manage—ment，智能設備運行管理)等。

    上述應用需要M2M控制器、通訊設備和M2M中間件軟件集成末端設備(如通過DCS、PLC、GPRS／CDMA、RFID Reader等等連接和管理的設備)，才能更大限度發(fā)揮作用，同時提升自動化管理水平。

4 國內(nèi)外M2M軟件平臺介紹

    4．1 AerFrame(Aeris．net)

    Aeris．net通過AerFrame軟件平臺集成了頂級運營合作伙伴的網(wǎng)絡，積累了豐富的用戶定制網(wǎng)絡經(jīng)驗，為客戶提供快速、高效、可靠的服務。

    4．2 Jasper控制臺

    JasperWireless的M2M業(yè)務通過Global SIM卡和基于Web的JasperWirelesa Control Center應用管理平臺(是一個MMO Infrastructure支撐平臺)(如圖7所示)，提供對位于世界各地設備的實時可見、可控操作，開創(chuàng)性地完成了全球范圍的無線蜂窩覆蓋。

圖7 Jasper Wireless的網(wǎng)絡服務

    另外，Jasper Control Center提供Sass在線運營服務，由Jasper Wireless對系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，客戶無需安裝任何軟、硬件，即可完成對所關注設備的操作。

    4.3 BITX中間件

    BITX公司提供M2M中間件和行業(yè)應用軟件，同時通過制定M2M數(shù)據(jù)交換標準把各行業(yè)應用中共性的部分統(tǒng)一起來。

    4.4mTelematics M2M中間件平臺

    mTelematics中間件平臺(如圖8所示)為所有應用開發(fā)提供了統(tǒng)一的接口，使客戶可以簡單、快速、經(jīng)濟、高效的整合自身應用與第三方遠程信息處理設備，同時可以進行擴展以滿足未來可能的需求。

    4.5 M2M(Tongfang Software)

    M2M設備集控平臺(中間件)基于.ONE業(yè)務基礎平臺，它是以Framework企業(yè)框架、GATEM2M通迅網(wǎng)關、Studio/HMI快速開發(fā)工具等組件為核心的通用開發(fā)平臺，最多可有效減少70%的開發(fā)工作量M2M平臺還包括“RIMS工業(yè)實時信息、LMS車輛定位、RFID中間件、FAS消防聯(lián)網(wǎng)、THMS交通樞紐、SLMS路燈管理、EEMS節(jié)能管理、EIMS環(huán)境管理等20多個行業(yè)應用套件。圖9展示了M2M設備集控平臺。

圖8 mTelematics系統(tǒng)架構圖

5 結束語

    看過上述介紹，人們不禁產(chǎn)生質(zhì)疑:M2M不就是多年來一直在做的一些技術和應用的羅列嗎?還有最近幾年出現(xiàn)的SOA(EAI的發(fā)展)、SaaS(Software as a Service,ASP的發(fā)展)的技術和理念，和M2M一樣，其實都不是某一天突然出現(xiàn)的。技術在不斷發(fā)展，需要新的理念不斷引入，尤其是軟件技術的發(fā)展，如果不能提煉出某個領域的一些技術共性，做不到標準化、構件化、可復制、規(guī)模化的發(fā)展，一個產(chǎn)業(yè)，尤其是軟件產(chǎn)業(yè)是不能長期穩(wěn)定發(fā)展的，軟件廠商也難以做大做強，甚至無法生存。縱觀近20年ERP,CRM,MES等產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展，造就了SAP,SIEBLE(現(xiàn)Oracle)等大型軟件企業(yè)，充分說明了這個道理。

    M2M,SOA等理念的出現(xiàn)，除了一批廠商的推動，還需要有一批研究機構助力。有些新領域的出現(xiàn)甚至是這些研究機構在總結市場發(fā)展的基礎上首先提出來的:像MRP(ERP的前身)、MES,SES等。目前全世界大約有10多家研究機構都提出了M2M產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究報告。國內(nèi)最近也出現(xiàn)了“博睿明天”等專門研究M2M產(chǎn)業(yè)的咨詢機構。

    筆者認為，M2M發(fā)展成為一個產(chǎn)業(yè)，可推動下列間題的解決，進一步推動相關垂直行業(yè)應用的發(fā)展。

    a.標準化:包括硬件嵌入式通訊標準的統(tǒng)一和軟件數(shù)據(jù)交換標準的統(tǒng)一。

圖9 M2M中間件及行業(yè)套件

    (1)硬件嵌入式標準:M2M產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有助于緩解通訊標準太多的局面，使這些標準逐步走向“融合”。

    (2)通過制定Machine to Machine數(shù)據(jù)交換標準，緩解機器間的通訊問題。這里說的標準，是IT層面、基于XML的標準。目前有些M2M行業(yè)應用設備數(shù)據(jù)已經(jīng)XML化，如Echelon公司的i1.onSmartserver，提供Web Services接口，使一個空調(diào)設備的數(shù)據(jù)表達和一個OA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)表達方式基本沒有了區(qū)別，可直接在Web上展示和處理，實現(xiàn)了“兩化”的融合。目前這方面的標準已開始出現(xiàn)，如OASIS的oBIX(open Building Information eXchange)國際標準、BITX的BITXmI標準、同方的oMIX(open Machine Information eXchange)標準等。

    b.產(chǎn)業(yè)化:通過界定M2M應用的共性問題、規(guī)范軟硬件產(chǎn)品的分工與生產(chǎn)，使同一產(chǎn)品能用到在M2M理念提出之前屬于完全不同行業(yè)的應用之中。例如，在工業(yè)企業(yè)中，在ERP和DCS/PLC之間缺少一環(huán)，就是實時信息集成系統(tǒng)，目前國內(nèi)和利時、同方、國外Wonderware等廠商都提供這樣的跨行業(yè)M2M應用系統(tǒng)。

    c.營運化:M2M行業(yè)的很多應用都將成為SaaS營運模式的不錯選擇，前面提到的Aeris.net等就是成功的M2M營運業(yè)務，橫跨節(jié)能、環(huán)保、消防、車輛跟蹤等業(yè)務。中國移動等國內(nèi)移動營運商的M2M平臺正在做這方面嘗試，這種模式是建立在M2M垂直行業(yè)應用共性基礎上的。結合Web2.0浪潮,M2M各行業(yè)也提出了2.0的概念，如樓控行業(yè)的Building 2.0，把樓宇管理業(yè)務Web化、SaaS化。

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