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M2M通信技术及其在监控报警市场的应用
2014/1/27 15:27:00      来源:《中国安防》    作者:蒋馨
M2M技术自2002年底在美国首次实现商用以来,目前已经在世界许多国家和地区得到广泛使用,它为人们的生产生活带来了很大便利,正成为真正引领现代人生产生活走向自动化的一种重要通信方式,本文拟对M2M技术以及它在监控报警市场中的具体应用作浅析。

  M2M技术自2002年底在美国首次实现商用以来,目前已经在世界许多国家和地区得到广泛使用,它为人们的生产生活带来了很大便利,正成为真正引领现代人生产生活走向自动化的一种重要通信方式,本文拟对M2M技术以及它在监控报警市场中的具体应用作浅析。

一、M2M通信技术概况

1.概念及应用规模

M2M这一概念来自英文“Machine to Machine”,即“机器对机器”的缩写。此外, 扩展的概念还包括“Machine to Mobile(机器对移动设备)”、“Machine to Man(机器对人)”等,其主要是指M2M让机器、设备,应用处理过程与后台信息系统实现共享,同时也与操作者共享信息。总的来说,M2M是一种理念,也是所有增强机器设备通信和网络能力的技术的总称。现实生活中,人与人之间的沟通很多也是通过机器实现的,例如通过手机、电话、电脑、传真机等机器设备之间的通信来实现人与人之间的沟通。另外一类技术是专为机器和机器建立通信而设计的,如许多智能化仪器仪表都带有RS-232接口和GPIB通信接口,增强了仪器与仪器之间,仪器与电脑之间的通信能力。

可以说通信网络技术的出现和发展,给社会生活面貌带来了极大的变化,人与人之间可以更加快捷地沟通,信息的交流更顺畅。但是目前仅仅是计算机和其他一些IT类设备具备这种通信和网络能力,众多的普通机器设备几乎不具备联网和通信能力,例如家电、车辆、自动售货机、工厂设备等。M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备连网和通信能力,因此,M2M技术具有非常重要的意义,有着广阔的市场和应用,推动着社会生产和生活方式新一轮的变革。

当前,以机器通信为载体的目标市场受到各运营商的高度关注,移动M2M也已成为各大运营商的必争之地。目前,全球IT和电信业界的众多巨头都已投身到M2M产业链当中,包括爱立信、诺基亚、西门子、摩托罗拉、英特尔和IBM等,这些公司在M2M领域投入了大量的研发资金,并陆续提供移动M2M业务和解决方案。据国外咨询公司提供的数据显示,未来用于人与人通信的终端可能仅占整个终端的三分之一,更多的数量则是机器与机器之间的通信业务,由此可见,M2M业务存在海量的市场潜力空间。从市场规模上来看,截至2008 年底,全球M2M 市场规模已突破500亿美元;2009 年全球M2M 终端规模为9926 万部,年增长率近70%;而来自Alexander Resources 的数据则表明,2010 年全球M2M 市场规模达到两千多亿美元;ABI Research 预测,未来几年M2M 市场的增长将保持超过30%。

2.业务及应用系统分类

根据终端是否移动,M2M设计的业务应用可分为移动性应用和固定性应用两大类。移动性应用适用于外围设备位置不固定、移动性强,须要与中心结点实时通信的应用,如交通、公安、海关、税务、医疗、物流等行业从业人员手持系统或车载、船载系统等。固定性应用适用于外围设备位置固定,但地理分布广泛、有线接入方式部署困难或成本高昂的应用,可利用机器到机器实现无人值守,如电力、水利、采油、采矿、环保、气象、烟草、金融等行业信息采集或交易系统等。

具体的应用,M2M技术系统主要包括三个部分:即企业级管理软件平台、无线通讯解决方案和现场数据采集与监控设备。同时M2M技术涉及以下五个重要部分:

(1)智能化机器

实现M2M的第一步就是从机器、设备中获得数据,然后把它们通过网络发送出去,使机器“开口说话”,让机器具备信息感知、信息加工(计算能力)、无线通信能力。一般使机器具备“说话”能力的基本方法有两种,一是生产设备的时候嵌入M2M 硬件,二是对已有机器进行改装,使其具备通信和联网能力。

(2)M2M硬件

M2M硬件是使机器获得远程通信和联网能力的部件,共分为五种:

·嵌入式硬件

嵌入式硬件一般是嵌入到机器里面,使其具备网络通信能力。常见的产品是支持GSM/GPRS或CDMA无线移动通信网络的无线嵌入数据模块。

·可组装硬件

在M2M的工业应用中,厂商拥有大量不具备M2M 通信和连网能力的设备仪器,可改装硬件就是为满足这些机器的网络通信能力而设计的,在实现形式上其各不相同,包括从传感器收集数据的I/O设备,完成协议转换功能,将数据发送到通信网络的连接终端等。

·调制解调器

如果要将数据通过公用电话网络或者以太网送出,分别需要相应的调制解调器。嵌入式模块将数据传送到移动通信网络上时,就是起到调制解调器的作用。

·传感器

传感器可分成普通传感器和智能传感器两种,智能传感器是指具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器。由智能传感器组成的传感器网络是M2M技术的重要组成部分。一组具备通信能力的智能传感器以Ad Hoc方式构成无线网络,协作感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息,并发布给观察者,也可以通过GSM网络或卫星通信网络将信息传给远方的IT系统。

·识别标识

识别标识如同每台机器和每个商品的“身份证”,使机器之间可以相互识别和区分,常用的技术有如条形码技术、射频识别卡RFID技术等。

(3)通信网络

通信网络在整个M2M技术框架中处于核心地位,包括广域网(无线移动通信网络、卫星通信网络、Internet、公众电话网)、局域网(以太网、无线局域网WLAN、Bluetooth)、个域网(ZigBee、传感器网络)。

(4)中间件

中间件包括M2M 网关和数据收集、集成部件两部分,网关是M2M系统中的“翻译员”,它获取来自通信网络的数据,将数据传送给信息处理系统,其主要的功能是完成不同通信协议之间的转换。

(5)应用

数据收集、集成部件是为了将数据变成有价值的信息,即对原始数据进行不同加工和处理,并将结果呈现给需要这些信息的观察者和决策者。

 

二、M2M通信技术的应用

2002年底,BioLab公司作为美国最大的水处理产品供应商,在全球首次使用了M2M技术,对其游泳池水中的PH值和消毒剂水平进行了远程监控。这个可自动添加化学清洁药品的系统采用了诺基亚的无线通信解决方案和数据采集设备。此后,M2M技术应用便在全球如火如荼地发展起来,并表现出极具爆发力的增长势头。

在北美市场,除医疗设备的监测等外,M2M最主要的应用是对车辆的跟踪,包括私家车和商用车辆。这一应用在日本被开发成为了车辆防盗服务系统,该系统可在车辆被盗时主动向车主的手机发送提示信息。

M2M技术在欧洲和韩国得到更为有效的利用,在这两个地区M2M已被商用于安全监测、机械服务和维修业务、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、城市信息化等多个领域。

而德国Interactive Wear公司更是开发出了名为“Know Where”的多功能一体化外套。这件外套的GSM/GPRS装置以M2M模块为技术核心,内置手机、MP3播放器、耳机、麦克风和紧急呼叫按钮。用户穿上外套,不仅可以打电话、听音乐,更重要的是可以随时对自己的位置进行定位。

具体来说,从目前全球的M2M应用场景来看,M2M已经广泛应用于工业生产、公共交通、终端销售、安全监督等方方面面。从垂直市场角度来分,主要有五大应用:

定位服务:主要应用于车辆管理、导航、运输管理与人员跟踪方面,并可广泛应用于公交、长途巴士、货运车辆、出租车和巡查人员的管理。

无线POS:主要用于无线收款机、专用型付费终端,如公用事业支付终端、彩票机等。

智能测量:这是M2M比较典型的应用,主要用于公用设施监测、安全管理、油田相关遥测、远程抄表等。通过M2M技术对需要测量的消费量信息、能源输出通知、故障明细、接收/控制端显示各种信息、远程配置等进行测量与控制。

资产管理:主要用于集装箱跟踪、物流管理、自动售货机管理、重型机械管理等。

智能服务:设备远程维护服务、远程医疗等。

三、M2M在监控报警市场的应用

无线M2M通信在安全行业的主要应用领域是车辆跟踪和追回,主要结合全球定位系统和GSM/GPRS技术的装置,对各类车辆进行定位和跟踪,目前主要是小轿车和商用车。此外,还有几个新兴的缝隙市场,如建筑设备和休闲的车辆与船只等。一般凭借安装于卡车、公交和重型设备等移动资产中的蜂窝无线收发器,管理后台可以与车辆交换双向数据信息,并随时随地地监控车辆位置、行驶时间、油耗和维护状况等情况。

如今,豪华车辆的车主在申请车辆保险时,经常会得到这样的建议,就是在其高档豪华车辆上安装无线电通信和卫星定位技术的安全防范系统。欧洲曾发起一个电子呼叫倡议,即在所有车辆上安装利用GSM/GPS技术的112紧急呼叫功能,当遇到紧急情况时,车辆可以自动发出求救呼叫。一旦此倡议付诸实施,那么极有可能在对被盗车辆进行跟踪的领域也采用同样的技术。

根据市场分析公司Berg Insight发布的最新研究报告称,目前欧盟27个成员国以及罗马尼亚和保加利亚在无线M2M模块应用于安全领域方面,预测市值将从2010年的240万增加到2015年的2140万美元,复合年均增长率(CAGR)达到55%。同时,跟踪装置数量和从报警接收中心及类似地方监控到无线报警系统数量也将从2010年的700万个增加到2015年的3920万个,复合年均增长率达41%。

防窃报警系统行业也越来越多地采用GSM/GPRS技术。保险公司鼓励在监控报警中采用双固定线路和无线信号解决方案,对于高安全要求的场所,利用单独一条线路把报警系统和报警接收中心连接起来的做法已经不能满足人们的实际应用需求,因此,需要通过增加一个无线的通信线路才能保证通信更加可靠,不会轻易被中断。

Berg Insight公司的高级分析员André Malm先生表示,对于监控报警而言,住宅领域仍然是一块极具潜力的待开发市场。他补充道,在欧洲3000万个报警系统中,仅有25%的系统与报警接收中心相连接。最新一代的监控报警系统采用GSM/GPRS技术,能够很好地适用于住宅市场,因此许多家庭都将放弃公共交换电话网(PSTN)服务。Berg Insight公司预测,到2015年欧洲将有400万报警系统连接到蜂窝网络。

目前M2M最具代表性的业务包括:

·车管家

“车管家”业务是基于LBS定位等技术开发的行业应用解决方案,能对车辆实施定位和远程监控,有效提高车辆的安全性。“车管家”业务的远程监控方式分为手机监控和网上监控两种方式。其中,手机监控主要通过语音、短信和USSD三种方式实现。一旦车辆出现非法闯入或其他异常情况,车主会立即接收到通过“车管家”平台打来的电话或短信通知,并及时关闭车门、断油断电等;车主也可以用手机USSD查询方式了解汽车的违章信息,了解车辆的具体位置。据了解,使用“车管家”后车辆运营费用可节省10%。

·电梯监控

电梯运行管理系统通过安装在电梯外围的传感器采集电梯冲顶、蹲底、停电、关人等故障以及电梯维保信息,并通过无线GPRS传输模块将数据传输到电梯运行管理平台进行分析处理。它可以提高电梯故障处理效率,实现电梯安全的信息化管理,极大地提高了电梯运行管理水平。该系统为政府部门、电梯维保单位、物业单位提供故障实时监控、故障告警、维保记录、维保和年检提醒、统计报表、信息查询等。

·企业安防

以无线通信技术为依托的企业安防监控产品,利用分布在企业各个重点区域的报警探测器采集信息,通过GSM将数据传递到后台,用户可通过短信方式及时获取告警信息和监控信息,也可通过WEB、WAP方式登录应用平台查看告警信息和进行监控操作。此外业务中最具代表性的应用是基站监控,通过该业务能够监控基站的温度、湿度、电压等动力环境、明火烟雾等消防情况,在非法闯入等情况下自动告警同时实时抓拍现场,并具有基站动力环境、安防情况、消防情况的详细统计功能和自动巡查功能,大大提高了基站运行的可靠性并有效降低运维成本。

结语

3G时代的开启将为M2M技术开发及应用推广提供更为广阔的发展空间,一方面,经过多年发展,M2M已经具备了一定的产业基础,走向规模化应用是大势所趋;另一方面,3G时代能够为M2M业务的推广使用提供更为先进、更为稳定的可实现平台。

物联网和智慧地球的提出为人们描绘了一幅美好的生活蓝图,有观点认为,M2M 应用是物联网乃至智慧地球的构成基础,那么,在智能化的地球上,将会有多少台机器在与人类共同思考?有研究结果指出,全球机器的数量至少是人类数量的4倍,机器之间的通讯将占据2/3 以上的市场规模,未来几年,M2M 市场将会呈现出几何级数的爆炸式增长。届时M2M 将被广泛应用于人类的日常生活,涵盖衣、食、住、行、玩、乐等各个方面,人们可以随时了解城市的交通状况,从而及时调整出行路线;去医院看病时,也不需要再排长队;去超市买东西时可以清楚地了解所买的东西是从哪里来的,产地在哪里等等,实现真正智慧的现代化生活。

编辑:李红莲
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