一、自動化設(shè)備的信息環(huán)路

即使在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，自動化設(shè)備也能夠?qū)崿F(xiàn)自身與物理世界“感知采集-計算控制-執(zhí)行操作”的信息環(huán)路。設(shè)備能夠自主地調(diào)整其周邊的物理環(huán)境（也稱為“物理交互”），能夠影響事物發(fā)展的過程，“激勵”現(xiàn)實世界根據(jù)其目標產(chǎn)生變化。自主的決策控制能力，使得設(shè)備可以脫離人的操控和干預(yù)而自動化運行，這讓各行業(yè)的生產(chǎn)效率大為提高。

對于自動化設(shè)備，信息處理的本質(zhì)就是形成一個“現(xiàn)實世界-虛擬世界”的控制信息環(huán)路。

工程師們通過將各種機械部件、電子元器件系統(tǒng)化地組裝起來，制造出自動化設(shè)備。設(shè)備中主要的信息處理模塊包括：傳感器、控制器、計算器（存儲器）、執(zhí)行器。如果生產(chǎn)應(yīng)用的環(huán)境比較穩(wěn)定，設(shè)備操作對象的狀態(tài)簡單，決策的邏輯也不復(fù)雜，那么計算器和控制器可以共存于同一塊芯片或計算模塊內(nèi)；但如果環(huán)境的變化較多，設(shè)備的工作情況復(fù)雜，那么就需要單獨的計算器（存儲器）來實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯計算。

圖參考：《中興通訊技術(shù)》2011年2月?第1期 -《從云計算到海計算：論物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)》

二、M2M設(shè)備的信息環(huán)路

自動化的設(shè)備可以在相對穩(wěn)固的環(huán)境中獨立運作，但它通常都不能離開專屬的生產(chǎn)環(huán)境，設(shè)備對動態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性較低，并且無法與外界互動，以實現(xiàn)更為復(fù)雜的邏輯功能。此外，如果設(shè)備出現(xiàn)故障、生產(chǎn)流程出現(xiàn)問題，還是需要監(jiān)管人員留在現(xiàn)場進行監(jiān)控和維護，這樣并不利于企業(yè)的成本控制和效率提升。

如果能將設(shè)備運行的狀態(tài)信息、以及環(huán)境和其它生產(chǎn)資料的現(xiàn)狀，通過網(wǎng)絡(luò)傳送到一個集中化的平臺進行監(jiān)管，并且能通過這個中心平臺反向控制設(shè)備的運行，那不僅能夠提高生產(chǎn)設(shè)備的適應(yīng)性，還能降低人員成本，提高資產(chǎn)管理的效率。

所以，“M2M（Machine-to-Machine）”的概念就誕生了。從字面來看，“M2M”是指“機器和機器之間建立連接”，不過從常見的應(yīng)用形式來看，“M2M”主要是基于“2端”連接的應(yīng)用：“終端”設(shè)備和“云端”應(yīng)用。通用“端到端”的M2M系統(tǒng)解決方案，即是指：企業(yè)資產(chǎn)由M2M設(shè)備或模塊，通過無線/有線的通信方式連接到集中化的管理應(yīng)用平臺。

一方面，企業(yè)資產(chǎn)（機器、工具、耗材等）的各類狀態(tài)信息，經(jīng)過M2M設(shè)備采集后傳遞到管理應(yīng)用平臺；另一方面，管理應(yīng)用平臺也可以下發(fā)操作指令給M2M設(shè)備，控制相應(yīng)的機械設(shè)備。

圖參考：《從M2M到物聯(lián)網(wǎng)（架構(gòu)、技術(shù)及應(yīng)用）》---機械工業(yè)出版社

對于企業(yè)的資產(chǎn)：純粹的機械設(shè)備或生產(chǎn)原材料，可以通過M2M設(shè)備上的傳感設(shè)備實時地偵測其物理、化學等狀態(tài)；而一部分具有計算能力的生產(chǎn)設(shè)備，則可以通過增加通信模塊實現(xiàn)與集中管理平臺的連接；此外，對于影響生產(chǎn)的各類環(huán)境信息，也可以通過M2M設(shè)備上的環(huán)境檢測傳感器進行探測并上報。

M2M的應(yīng)用使得企業(yè)員工省去了很多奔波之苦，降低了企業(yè)資產(chǎn)管理的成本，提升了系統(tǒng)的自適應(yīng)能力，乃至形成了許多新的商業(yè)模式和市場領(lǐng)域。

在M2M應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的傳遞形成了一個大而長的信息環(huán)，這個環(huán)使得系統(tǒng)的應(yīng)用者可以獲取設(shè)備信息并控制設(shè)備的運作。

三、M2M應(yīng)用的服務(wù)開放：信息環(huán)的解耦

不過從一個更高的層面來看，M2M應(yīng)用仍有不足，其中最大的問題在于應(yīng)用的復(fù)用性不強。在M2M的應(yīng)用系統(tǒng)中，自上而下的各個功能單元之間處于“緊耦合”的狀態(tài)。

整個系統(tǒng)通常屬于專項開發(fā)的應(yīng)用，涉及的數(shù)據(jù)和終端設(shè)備一般不具有共享的條件；設(shè)備和設(shè)備、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間也不能相互服務(wù)。這種由單一應(yīng)用“獨享”設(shè)備能力、信息數(shù)據(jù)的模式，常稱為“煙囪式”或“藩籬式”應(yīng)用。

1.M2M系統(tǒng)中“服務(wù)端”和“用戶端”的一體化設(shè)計

早期，M2M應(yīng)用的使用者通常比較集中，或是企業(yè)內(nèi)部員工，或是產(chǎn)業(yè)鏈上下游的合作伙伴。由于系統(tǒng)的用戶數(shù)量不會太多，并且僅限于專業(yè)團隊使用，操控的輸入輸出設(shè)備也部署得相對集中。

所以，M2M應(yīng)用中的兩個關(guān)鍵部分：服務(wù)端（云端）和操控端（用戶端），通常會集成在一起，或是通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器連接。他們在軟件部分形成緊耦合的狀態(tài)，無法分清系統(tǒng)中的連接層次（操作端和服務(wù)端）。

并且，M2M應(yīng)用系統(tǒng)不會向公眾用戶開放，也無需在互聯(lián)網(wǎng)上部署公開的應(yīng)用入口。如果專業(yè)人員有遠程進入系統(tǒng)、進行操作的需求，則可以在遠程操作終端（電腦）上安裝專用的企業(yè)VPN連接軟件，通過互聯(lián)網(wǎng)建立專用數(shù)據(jù)隧道來保證安全使用。

（1）服務(wù)端：功能錨點

“物”的特性和功能的數(shù)字化定義：在集中化的平臺上，設(shè)備、環(huán)境、物料在生產(chǎn)使用過程中的物理特性、運行狀態(tài)、操作過程，根據(jù)應(yīng)用的需要被完全地數(shù)字化定義。設(shè)備的功能在虛擬的數(shù)字化空間中，映射成一個完整的字符序列和軟件程序。

信息應(yīng)用的數(shù)字化定義：在集中化平臺上，“云端”所具備的信息處理能力（大數(shù)據(jù)分析、視頻化呈現(xiàn)、數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)庫存儲等）也被數(shù)字化定義。

這樣“終端”和“云端”的能力都集中在統(tǒng)一的平臺上，實現(xiàn)數(shù)字化呈現(xiàn)，形成了一個完整的功能集。

在M2M的應(yīng)用系統(tǒng)中，必然有一部分核心的計算節(jié)點，集中化地實現(xiàn)了兩種能力的數(shù)字映射，即具備了完整的應(yīng)用功能集。其中的兩種能力，一個是“改變現(xiàn)實的能力（終端）”，另一個是“信息處理能力（云端）”。這些核心節(jié)點稱為應(yīng)用的“功能錨點”，能夠提供完整的“應(yīng)用服務(wù)”。

（2）用戶端：M2M系統(tǒng)功能的使用者

在M2M應(yīng)用中，使用者通過系統(tǒng)所具備的“信息化交互”方式，即通過輸入輸出終端（例如鍵盤鼠標和顯示器作為“操控端”），就可以和M2M應(yīng)用系統(tǒng)進行指令交互，在核心計算節(jié)點（功能錨點）中，調(diào)用終端設(shè)備的功能實現(xiàn)對現(xiàn)實世界的改造。在應(yīng)用過程中，使用者通過操控端（輸入輸出設(shè)備）向應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)出的操作指令，稱為應(yīng)用的“激勵源”。

2.“服務(wù)端”和“用戶端”分離，致使“信息環(huán)”解耦

在互聯(lián)網(wǎng)思維的感染、軟件工業(yè)進步的浪潮之下，M2M應(yīng)用逐漸向“外部開放，內(nèi)部解耦”的方向發(fā)展。

原本的應(yīng)用可以在平臺側(cè)，通過開發(fā)標準的軟件接口，向整個互聯(lián)網(wǎng)開放功能。用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)接口（入口）獲得系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)，以及終端設(shè)備提供的服務(wù)。這便是目前最常見的一種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式-“共享”的商業(yè)模式。在這個模式中，有三個“端”：用戶端、服務(wù)端（云端）、設(shè)備端（終端）。

設(shè)備終端屬于企業(yè)資產(chǎn)，由云端服務(wù)負責監(jiān)控和管理，云端服務(wù)將終端設(shè)備的功能大打包成商業(yè)服務(wù)，在互聯(lián)網(wǎng)中向用戶開放，用戶只要通過互聯(lián)網(wǎng)登錄云端服務(wù)所構(gòu)建的應(yīng)用平臺，就能以“租賃”的形式使用企業(yè)的終端設(shè)備。

從信息連接的角度來看，物聯(lián)網(wǎng)“三端”型的應(yīng)用和以往M2M型應(yīng)用有了巨大的區(qū)別，這個區(qū)別就是信息環(huán)的“解耦”。

如今雨后春筍般的互聯(lián)網(wǎng)共享應(yīng)用，將“服務(wù)”和“用戶”掰開了。大眾用戶，使用手機（用戶端）通過互聯(lián)網(wǎng)登錄應(yīng)用服務(wù)端，應(yīng)用服務(wù)端則提供統(tǒng)一、標準化的租賃服務(wù)。

服務(wù)端先對用戶進行認證、收費并記錄使用情況。當驗證了用戶的資格后，服務(wù)端便將終端設(shè)備的使用權(quán)交付給用戶。

用戶在結(jié)束設(shè)備（終端）的使用后，將使用權(quán)釋放并完成與服務(wù)器租用結(jié)算。一次租賃服務(wù)結(jié)束后，終端又處于空閑狀態(tài)，等待著下一位用戶。

在終端共享的過程中，用戶端和服務(wù)端之間形成了無數(shù)個臨時的“激勵環(huán)”。用戶的消費意圖在手機上形成“激勵信息”，激活了服務(wù)端的服務(wù)程序。服務(wù)端通過攜帶控制信息的“執(zhí)行環(huán)”，將指令傳遞給終端，并給予用戶終端的使用權(quán)（例如共享單車的短信解鎖流程）。

從連接的角度來看，共享服務(wù)通過兩個信息環(huán)，實現(xiàn)了面向大眾的物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)應(yīng)用：臨時的激勵環(huán)；長效的執(zhí)行環(huán)。

“激勵環(huán)”是用戶獲取服務(wù)而建立的臨時性連接，該環(huán)路中主要有用戶的服務(wù)請求消息，以及服務(wù)端的反饋信息。“激勵環(huán)”可以在互聯(lián)網(wǎng)中建立，由公眾化的用戶從用戶端進行建立。

“執(zhí)行環(huán)”是企業(yè)管理、控制終端設(shè)備的數(shù)據(jù)聯(lián)接，該環(huán)路中的信息包括：設(shè)備、環(huán)境狀態(tài)信息、設(shè)備的控制指令、軟件升級補丁、應(yīng)用日志等等。“執(zhí)行環(huán)”和M2M的連接類似，是企業(yè)云端的服務(wù)系統(tǒng)和企業(yè)資產(chǎn)之間的專用連接。該連接中含有一系列的信息交互標準，規(guī)范了和“物”相關(guān)的生產(chǎn)、操作、管理、運營等等的流程，使得企業(yè)可以管理經(jīng)營資產(chǎn)，用戶可以使用設(shè)備服務(wù)。

3.“服務(wù)端”的特性分類

信息環(huán)的逐漸解耦，使得“服務(wù)端（平臺）”脫穎而出。它需要面向廣大用戶建立“激勵環(huán)”，提供企業(yè)內(nèi)部應(yīng)用的能力；面向企業(yè)自身資產(chǎn)建立“執(zhí)行環(huán)”，將生產(chǎn)流程和資產(chǎn)設(shè)備映射在系統(tǒng)服務(wù)器中，將企業(yè)的技術(shù)和經(jīng)驗進行數(shù)字化的定義。

作為中間人，“服務(wù)端”起到了承上啟下的作用，是物聯(lián)網(wǎng)形成互服務(wù)生態(tài)的關(guān)鍵。共享的應(yīng)用平臺，可以看作是一種面向應(yīng)用的“物聯(lián)網(wǎng)中間件平臺”。

從服務(wù)平臺開放的程度來看，主要分成三種類型：

完全不開放，系統(tǒng)的所有用戶都是企業(yè)的內(nèi)部部門和員工，對外部不提供服務(wù)和能力；

有限開放（也稱為“封閉市場”），除了內(nèi)部使用外，還向有業(yè)務(wù)來往、有商業(yè)合作的企業(yè)或用戶提供應(yīng)用服務(wù)；

完全開放（也稱為“開放市場”），服務(wù)平臺在互聯(lián)網(wǎng)中開放功能接口，對使用者不做預(yù)設(shè)的身份限定，服務(wù)面向大眾。這類似于互聯(lián)網(wǎng)的門戶網(wǎng)站，大眾用戶可以隨取隨用。（備注：“完全開放”指的是用戶的范圍，并不是指所有的應(yīng)用功能。企業(yè)內(nèi)部的資產(chǎn)管理、業(yè)務(wù)分析、專家平臺等營運、開發(fā)的應(yīng)用，并不會向外部開放）

服務(wù)端（物聯(lián)網(wǎng)平臺）可以部署在開放的互聯(lián)網(wǎng)或私有網(wǎng)絡(luò)中。不過，基于“物聯(lián)網(wǎng)”的本質(zhì)定義，只有當服務(wù)端部署（暴露）在互聯(lián)網(wǎng)中，即應(yīng)用的“功能錨點”部署在互聯(lián)網(wǎng)中，并具有一定的開放性（有限開放、完全開放）時，才算是真正意義上的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

在標準的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，“物”的功能會通過服務(wù)端暴露在互聯(lián)網(wǎng)中，服務(wù)端通過“執(zhí)行環(huán)”對“物”進行控制和管理，并通過它的互聯(lián)網(wǎng)接口交付給外部用戶進行使用。