机器对机器通信如何工作

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赛车工程师使用机器对机器通信来监控汽车的性能。
© Patrik Stollarz/法新社/Getty Images

汽车的微芯片告诉发动机在各种条件下如何运行,以使汽车实现最佳燃油经济性。计算机将生产工厂连接起来,以监控和最大化生产。

多年来,用于简化我们生活的机器变得越来越智能,因为它们的内部计算机处理器和软件根据我们提供的参数告诉它们该做什么。

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当机器“对话”时,它们使用的语言被称为“遥测”。遥测的概念——远程机器和传感器收集数据并将其发送到中心点进行分析,无论是通过人工还是计算机——当然不新鲜。但一个新兴的概念正在通过应用现代网络技术将这一想法提升到一个全新的水平。

无线传感器、互联网和个人电脑这三种非常常见的技术正在共同创造机器对机器通信,或称M2M。这个概念在促进企业、政府和个人使用遥测方面具有巨大的潜力。

例如,M2M通信可用于更有效地监控关键公共基础设施的状况,如水处理设施或桥梁,且所需人工干预更少。它能帮助企业维护库存,或使科学家更容易进行研究。由于它依赖于常用技术,它还可以帮助房主维护完美的草坪,或一键创建购物清单。

M2M通信将遥测的作用从其在科学和工程领域的常用范围扩展到日常生活中。人们已经在使用M2M,但随着无线传感器、网络和计算机的改进,以及该概念与其他技术的结合,仍有更多的潜在应用。

M2M通信是如何发展的?它与传统遥测有何不同?M2M通信有哪些不同的应用?请继续阅读以了解更多关于M2M的信息。

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遥测与M2M通信

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许多目前的汽车都配备了向生产工厂计算机反馈信息的传感器。
© Kazuhiro Nogil/法新社/Getty Images

在机器对机器通信中,远程传感器收集数据并通过无线方式发送到网络,然后数据通常通过互联网路由到服务器(如个人计算机)。此时,数据根据现有软件进行分析和处理。

较旧的系统以类似方式工作,使用“遥测”。在许多方面,遥测技术是更先进的M2M通信系统的前身。遥测通信和M2M通信都通过传感器传输数据。两者之间的主要区别在于,M2M通信不依赖随机无线电信号,而是使用现有网络(例如公众使用的无线网络)来传输数据。

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遥测系统曾是科学家、政府机构和其他组织的专属领域。尽管如此,遥测技术仍有许多用途,包括在航空航天、农业、水处理监测和野生动物科学领域。野生动物科学家为捕获的动物佩戴的无线电项圈会发送关于该动物活动和习性的遥测数据。

然而,旧式遥测通信中的传感器高度专业化,并且通常需要强大的电源才能传输数据。此外,如果远程传感器位于“死区”,数据收集可能会断断续续。当然,任何数据分析都是由我们现在认为是过时的计算机进行的。

现代M2M通信代表着这些系统的巨大进步。远程传感器技术的进步提高了灵敏度和准确性。分析计算机和软件的工作速度也更快。公共无线网络的爆炸式增长可能是使M2M通信扩展到更多领域的最重大变化。

使用无线网络使遥测传输更容易,原因有几个。首先,无线电信号不再需要像以前那样强大,因为蜂窝塔覆盖了广阔的区域以提供覆盖。旧的遥测系统并不总是依赖无线电信号——例如,有些使用专用电话线——但无线特性使得传感器的远程放置更加容易。

在下一页了解M2M究竟如何工作。

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M2M如何工作

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市政水厂经常依赖机器对机器通信。
© Jose Luis Roca/法新社/Getty Images

构建机器对机器通信系统是一个循序渐进的过程。主要涉及的要素是传感器(通常是可以无线发送遥测数据的类型)、无线网络和连接到互联网的计算机。

以水处理设施为例。城市工程师负责为社区提供新鲜饮用水。他们需要监测原水供应、处理过程和最终产品,即饮用水。

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首先,工程师会在战略位置放置传感器。这包括在原水供应地(如湖泊或河流)附近或周围以及水厂主进水口附近放置可以检测污染物的传感器。他们还会在处理过程的各个阶段放置传感器,并在水厂的出水管道(将处理过的水供应给社区)上放置更多传感器。

这些传感器将实时数据发送到连接互联网的无线网络。然后,工程师使用加载了专用软件的计算机监控这些传入的流数据。

例如,来自湖泊传感器的数据可能会告诉他们,湖中出现了一片油污,可能是由于溢出。工程师可能随后会切换到不同的进水口位置,以避免将受污染的水引入处理厂。

来自处理厂的数据将提供水在进入处理过程时的状况信息。例如,一些社区在一年中的某些时候会经历高水平的化学径流,导致工程师在这些时候使用特殊工艺净化水。如果传感器检测到这种情况,它可以提醒工程师处理该问题的水。然而,仅在需要时才使用该处理过程,从而为城市节省资金。

最后,工程师可以监测出水,以确保他们的处理过程确实为社区提供了高质量的饮用水。

查看下一页,了解M2M通信的其他应用。

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M2M通信的应用

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机器对机器通信可用于实时监控交通,就像洛杉矶的这个交通中心一样。
© David McN ew/Getty Images

不难看出为什么机器对机器通信有如此多的应用。凭借更好的传感器、无线网络和增强的计算能力,部署M2M对许多行业来说都意义重大。

例如,公用事业公司使用M2M通信,无论是用于开采能源产品(如石油和天然气),还是用于客户计费。在现场,远程传感器可以检测油井现场的重要参数。传感器可以将关于压力、流速和温度,甚至现场设备中的燃油液位的具体信息无线发送到计算机。计算机可以自动调整现场设备以最大化效率。

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交通控制是另一个可以从M2M通信中受益的动态环境。在典型系统中,传感器监控交通量和速度等变量。传感器将这些信息发送到使用专用软件控制交通控制设备(如信号灯和可变信息标志)的计算机。利用传入数据,软件操纵交通控制设备以最大化交通流量。研究人员正在研究创建M2M网络的方法,以监控基础设施的状态,如桥梁和高速公路[来源:南伊利诺伊大学新闻]。

远程医疗提供了另一种用途。例如,一些心脏病患者佩戴特殊的监护仪,收集有关其心脏工作方式的信息。数据被发送到植入式设备,这些设备会发出电击以纠正错误的节律。

企业还可以利用M2M通信进行库存跟踪和安全管理。2007年末,M2M通信帮助破获了一个重型设备盗窃团伙。一家租赁公司发现其设备上的传感器显示推土机距离预定位置将近100英里。检查同一天在不同地点租用的其他设备也显示出类似的趋势,该企业利用其M2M通信禁用了设备发动机并联系了执法部门。警方发现该公司的设备以及其他十几件被盗物品正运往墨西哥边境。

机器对机器通信似乎拥有光明的未来。它是一种灵活的技术,以新的方式使用常用设备。每天,企业、工程师、科学家、医生和许多其他人都在寻找使用这种新通信工具的新方法。

欲了解更多关于M2M通信及相关主题的信息,请查看下一页的链接。

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常见问题解答

什么是 M2M 通信?
M2M 通信指机器之间的通信。这可以包括传感器、控制器和其他设备等设备之间的通信。它还可以包括系统之间的通信,例如 SCADA 系统和 HMI 之间的通信。
IoT 和 M2M 有什么区别?
IoT 是嵌入了电子、软件、传感器和连接性的物理对象的网络,使这些对象能够收集和交换数据。M2M 是两个设备之间无需人工干预的通信。

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