Maskine til maskine - Machine to machine

Maskine til maskine ( M2M ) er direkte kommunikation mellem enheder, der bruger enhver kommunikationskanal , inklusive kablet og trådløst . Maskin til maskinkommunikation kan omfatte industriel instrumentering, så en sensor eller måler kan kommunikere de oplysninger, den registrerer (f.eks. Temperatur, lagerniveau osv.) Til applikationssoftware , der kan bruge den (f.eks. Justering af en industriel proces baseret på temperatur eller afgive ordrer for at genopfylde beholdningen). Sådan kommunikation blev oprindeligt opnået ved at have et fjernnetværk af maskiner videresende information tilbage til en central hub til analyse, som derefter ville blive omdirigeret til et system som en personlig computer .

Nyere maskine til maskinkommunikation er ændret til et system af netværk, der overfører data til personlige apparater. Udvidelsen af IP -netværk rundt om i verden har gjort maskine til maskine kommunikation hurtigere og lettere, mens den bruger mindre strøm. Disse netværk tillader også nye forretningsmuligheder for forbrugere og leverandører.

Historie

Kablet kommunikationsmaskiner har brugt signalering til at udveksle oplysninger siden begyndelsen af ​​det 20. århundrede. Maskin til maskine har taget mere sofistikerede former siden fremkomsten af ​​computernetværksautomatisering og forud for mobilkommunikation . Det er blevet brugt i applikationer som telemetri , industri , automatisering og SCADA .

Maskin til maskine -enheder, der kombinerede telefoni og computing, blev først konceptualiseret af Theodore Paraskevakos, mens han arbejdede på sit opkalds -ID -system i 1968, senere patenteret i USA i 1973. Dette system, der ligner, men adskiller sig fra panelopkaldsindikatoren i 1920'erne og automatisk nummer identifikation af 1940'erne, som kommunikerede telefonnumre til maskiner, var forgængeren til det, der nu er opkalds -id , som kommunikerer numre til folk.

Den første opkaldsidentifikationsmodtager
Behandler chips

Efter flere forsøg og eksperimenter indså han, at for at telefonen skal kunne læse den, der ringer op, skal den besidde intelligens, så han udviklede den metode, hvor opkaldsnummeret overføres til den kaldte modtagers enhed. Hans bærbare sender og modtager blev reduceret til praksis i 1971 i et Boeing -anlæg i Huntsville, Alabama , der repræsenterede verdens første fungerende prototyper af opkaldsidentifikationsudstyr (vist til højre). De blev installeret hos Peoples 'Telephone Company i Leesburg, Alabama og i Athen, Grækenland, hvor de blev demonstreret for flere telefonselskaber med stor succes. Denne metode var grundlaget for moderne Caller ID- teknologi. Han var også den første til at introducere begreberne intelligens, databehandling og visuelle displayskærme i telefoner, der gav anledning til smartphonen .

I 1977 startede Paraskevakos Metretek, Inc. i Melbourne, Florida for at udføre kommerciel automatisk måleraflæsning og belastningshåndtering for elektriske tjenester, hvilket førte til " smart grid " og " smart meter ". For at opnå masseappel søgte Paraskevakos at reducere senderens størrelse og transmissionstidspunktet via telefonlinjer ved at oprette en enkelt chipbehandlings- og transmissionsmetode. Motorola blev kontrakt i 1978 for at udvikle og producere den enkelte chip, men chippen var for stor til Motorolas muligheder på det tidspunkt. Som et resultat blev det til to separate chips (vist til højre).

Mens mobiltelefonen bliver mere og mere almindelig, bruger mange maskiner stadig fastnet (POTS, DSL, kabel) til at oprette forbindelse til IP -netværket. Den cellulære M2M -kommunikationsindustri opstod i 1995, da Siemens oprettede en afdeling inden for sin mobiltelefonforretningsenhed for at udvikle og lancere et GSM -datamodul kaldet "M1" baseret på Siemens mobiltelefon S6 til M2M industrielle applikationer, hvilket gjorde det muligt for maskiner at kommunikere over trådløst netværk. I oktober 2000 dannede modulafdelingen en separat forretningsenhed i Siemens kaldet "Trådløse moduler", som i juni 2008 blev et selvstændigt firma kaldet Cinterion Wireless Modules . Det første M1 -modul blev brugt til tidlige salgssterminaler (POS), i telematik til køretøjer , fjernovervågning og sporing og sporing. Maskin til maskine teknologi blev først omfavnet af tidlige implementatorer som GM og Hughes Electronics Corporation, der indså fordelene og fremtidens potentiale ved teknologien. I 1997 blev maskine til maskine trådløs teknologi mere udbredt og sofistikeret, da robuste moduler blev udviklet og lanceret til de specifikke behov på forskellige lodrette markeder såsom biltelematik.

Datamoduler fra maskine til maskine fra det 21. århundrede har nyere funktioner og funktioner, f.eks. Onboard global positionering (GPS) teknologi, fleksibel fastmonteret landnet -array -overflademontering, integrerede maskine til maskine optimerede smartkort (f.eks. Telefon -SIM'er ) kendt som MIM'er eller maskine til maskine identifikationsmoduler og indlejret Java , en vigtig muliggørelsesteknologi til at accelerere tingenes internet (IOT). Et andet eksempel på en tidlig brug er OnStars kommunikationssystem.

Hardwarekomponenterne i en maskine til maskine netværk fremstilles af et par nøglespillere. I 1998 begyndte Quake Global at designe og fremstille maskine til at bearbejde satellit- og terrestriske modemer. Oprindeligt i høj grad afhængig af Orbcomm- netværket for sine satellitkommunikationstjenester, udvidede Quake Global sit telekommunikationsprodukttilbud ved at engagere både satellit- og terrestriske netværk, hvilket gav Quake Global en fordel i at tilbyde netværksneutrale produkter.

I 2000'erne

I 2004 begyndte Digi International at producere trådløse gateways og routere. Kort tid efter i 2006 købte Digi Max Stream, producenten af XBee -radioer . Disse hardwarekomponenter tillod brugere at forbinde maskiner, uanset hvor fjernt deres placering er. Siden har Digi indgået et partnerskab med flere virksomheder for at forbinde hundredtusindvis af enheder rundt om i verden.

I 2004 grundlagde Christopher Lowery, en britisk telekom -iværksætter, Wyless Group, en af ​​de første mobile virtuelle netværksoperatører (MVNO) i M2M -rummet. Operationer begyndte i Storbritannien, og Lowery udgav flere patenter, der introducerede nye funktioner inden for databeskyttelse og -styring, herunder Fixed IP Addressing kombineret med Platform Managed Connectivity via VPN'er. Virksomheden ekspanderede til USA i 2008 og blev T-Mobiles største partnere på begge sider af Atlanten.

I 2006 startede Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp arbejdet med NASA for at udvikle automatiseret machine to machine intelligence. Automatiseret maskine -til -maskine intelligens gør det muligt for en lang række mekanismer, herunder kabelforbundne eller trådløse værktøjer, sensorer, enheder, servercomputere, robotter, rumfartøjer og gittersystemer at kommunikere og udveksle oplysninger effektivt.

I 2009 indgik AT&T og Jasper Technologies, Inc. en aftale om at støtte oprettelsen af ​​maskine til maskineenheder i fællesskab. De har erklæret, at de vil forsøge at drive yderligere forbindelse mellem forbrugerelektronik og maskine til maskine trådløse netværk, hvilket ville skabe et boost i hastighed og generel effekt af sådanne enheder. I 2009 blev der også introduceret realtidsstyring af GSM- og CDMA-netværkstjenester til maskine-til-maskine applikationer med lanceringen af ​​PRiSMPro ™ platformen fra maskine til maskine netværksudbyder KORE Telematics . Platformen fokuserede på at gøre multi-netværksstyring til en kritisk komponent til effektivitetsforbedringer og omkostningsbesparelser i maskine til maskineenhed og netværksbrug.

Også i 2009 introducerede Wyless Group PORTHOS ™, dens multi-operatør, multi-applikation, enhedsagnostiske Open Data Management Platform. Virksomheden introducerede en ny branchedefinition, Global Network Enabler, der omfatter kundevendt platformstyring af netværk, enheder og applikationer.

Også i 2009 indgik den norske etablerede Telenor ti års maskin til maskin-forskning ved at oprette to enheder, der betjener de øvre (services) og nedre (connectivity) dele af værdikæden. Telenor Connexion i Sverige trækker på Vodafones tidligere forskningskapaciteter i datterselskabet Europolitan og er på Europas marked for tjenester på tværs af typiske markeder som logistik, flådestyring , bilsikkerhed, sundhedspleje og smart måling af elforbrug. Telenor Objects har en lignende rolle med at levere forbindelse til maskine til maskinnetværk i hele Europa. I Storbritannien påbegyndte Business MVNO Abica forsøg med Telehealth og Telecare -applikationer, som krævede sikker datatransport via privat APN og HSPA+ / 4G LTE -forbindelse med statisk IP -adresse.

I 2010’erne

I begyndelsen af ​​2010 i USA begyndte AT&T , KPN , Rogers , Telcel / America Movil og Jasper Technologies, Inc. at arbejde sammen om oprettelsen af ​​en maskine til maskine -site, som vil fungere som et knudepunkt for udviklere inden for maskine til maskinkommunikationselektronik. I januar 2011 meddelte Aeris Communications, Inc. , at det leverer telematiktjenester fra maskine til maskine til Hyundai Motor Corporation. Partnerskaber som disse gør det lettere, hurtigere og mere omkostningseffektivt for virksomheder at bruge maskine til maskine. I juni 2010, mobil messaging operatør Tyntec bebudet tilgængeligheden af sin høje pålidelighed SMS-tjenester til M2M applikationer.

I marts 2011 gik maskine til maskine netværkstjenesteudbyder KORE Wireless sammen med henholdsvis Vodafone Group og Iridium Communications Inc. for at gøre KORE Global Connect netværkstjenester tilgængelige via mobil- og satellitforbindelse i mere end 180 lande, med et enkelt punkt til fakturering, support, logistik og relationsstyring. Senere samme år købte KORE Australien-baserede Mach Communications Pty Ltd. som reaktion på øget efterspørgsel på M2M inden for markeder i Asien og Stillehavet.

I april 2011 købte Ericsson Telenor Connexions maskine til maskinplatform i et forsøg på at få mere teknologi og knowhow i den voksende sektor.

I august 2011 meddelte Ericsson, at de med succes har gennemført købsaftalen for aktiver for at erhverve Telenor Connexions (maskine til maskine) teknologiplatform.

Ifølge det uafhængige trådløse analytikerfirma Berg Insight var antallet af mobilnetværksforbindelser på verdensplan, der blev brugt til maskine til maskinkommunikation, 47,7 millioner i 2008. Virksomheden forudser, at antallet af maskine til maskinforbindelser vil vokse til 187 millioner i 2014.

En forskningsundersøgelse fra E-Plus Group viser, at der i 2010 vil være 2,3 millioner maskine til maskine-smarte kort på det tyske marked. Ifølge undersøgelsen vil dette tal stige i 2013 til over 5 millioner smartkort. Den vigtigste vækstdriver er segmentet "sporing og sporing" med en forventet gennemsnitlig vækstrate på 30 procent. Det hurtigst voksende M2M -segment i Tyskland, med en gennemsnitlig årlig vækst på 47 procent, vil være forbrugerelektronik -segmentet.

I april 2013 blev OASIS MQTT -standardgruppe dannet med det mål at arbejde på en letvægts publicere/abonnere pålidelig meddelelsestransportprotokol, der er egnet til kommunikation i M2M/IoT -sammenhænge. IBM og StormMQ leder denne standardgruppe, og Machine-to-Machine Intelligence (M2Mi) Corp er sekretær. I maj 2014 offentliggjorde udvalget komiténoten MQTT og NIST Cybersecurity Framework Version 1.0 for at vejlede organisationer, der ønsker at implementere MQTT på en måde, der er i overensstemmelse med NIST -rammerne for forbedring af kritisk infrastruktur -cybersikkerhed.

I maj 2013 dannede maskine til maskine netværkstjenesteudbydere KORE Telematics, Oracle, Deutsche Telekom , Digi International , Orbcomm og Telit International Machine to Machine Council (IMC). Den første brancheorganisation, der servicerer hele maskinen til maskinens økosystem, har IMC til formål at gøre maskin til maskine allestedsnærværende ved at hjælpe virksomheder med at installere og styre kommunikationen mellem maskiner.

Ansøgninger

Almindelig forbrugerapplikation

Trådløse netværk, der alle er indbyrdes forbundne, kan tjene til at forbedre produktion og effektivitet på forskellige områder, herunder maskiner, der arbejder med at bygge biler og lade udviklerne af produkter vide, hvornår visse produkter skal tages til vedligeholdelse og af hvilken grund. Sådanne oplysninger tjener til at strømline produkter, som forbrugere køber, og arbejder på at få dem alle til at arbejde med højeste effektivitet.

En anden applikation er at bruge trådløs teknologi til at overvåge systemer, såsom brugsmålere . Dette ville give ejeren af ​​måleren mulighed for at vide, om der er blevet manipuleret med visse elementer, hvilket fungerer som en kvalitetsmetode til at stoppe svindel. I Quebec vil Rogers forbinde Hydro Quebecs centrale system med op til 600 Smart Meter-samlere, som samler data videregivet fra provinsens 3,8 millioner Smart Meters. I Storbritannien vandt Telefónica på en 1,78 mia. Euro (2,4 mia. Dollar) smart-meter-kontrakt om at levere forbindelsestjenester over en periode på 15 år i de centrale og sydlige regioner i landet. Kontrakten er branchens største aftale endnu. Nogle virksomheder, f.eks. M-kopa i Kenya, bruger M2M til at håndhæve en betalingsplan, men fjerner sine kunders solcelleanlæg eksternt for manglende betaling. "Vores låneansvarlige er det SIM-kort i enheden, der kan lukke det eksternt," siger Chad Larson, M-Kopas finansdirektør og dets tredje medstifter, da han beskriver teknologien.

En tredje applikation er at bruge trådløse netværk til at opdatere digitale billboards. Dette giver annoncører mulighed for at vise forskellige meddelelser baseret på tidspunktet på dagen eller ugedagen og giver mulighed for hurtige globale ændringer for meddelelser, f.eks. Prisændringer for benzin.

Industri -maskin -til -maskine -markedet undergår en hurtig transformation, da virksomheder i stigende grad indser værdien af ​​at forbinde geografisk spredte mennesker, enheder, sensorer og maskiner til virksomhedsnetværk. I dag udnytter industrier som olie og gas, præcisionslandbrug , militær , regering, smarte byer/kommuner , fremstilling og offentlige forsyningsvirksomheder blandt andre maskin til maskine teknologier til et utal af applikationer. Mange virksomheder har gjort det muligt komplekse og effektive datanetværk teknologier til at levere funktioner såsom højhastigheds datatransmission , mobil mesh netværk , og 3G / 4G cellulære backhaul .

Telematik og underholdning i køretøjer er et fokusområde for maskin til maskine udviklere. Nylige eksempler omfatter Ford Motor Company , der har samarbejdet med AT&T for trådløst at forbinde Ford Focus Electric med en integreret trådløs forbindelse og dedikeret app, der inkluderer ejeren mulighed for at overvåge og kontrollere bilens ladningsindstillinger, planlægge enkelt- eller multiple-stop-rejser, lokaliser ladestationer, forvarm eller afkøl bilen. I 2011 indgik Audi et samarbejde med T-Mobile og RACO Wireless for at tilbyde Audi Connect. Audi Connect giver brugerne adgang til nyheder, vejr og brændstofpriser, mens de gør bilen til et sikkert mobilt Wi-Fi-hotspot, der giver passagerer adgang til Internettet.

Netværk inden for prognostik og sundhedsstyring

Trådløse netværk fra maskine til maskine kan tjene til at forbedre produktion og effektivitet af maskiner, øge pålideligheden og sikkerheden i komplekse systemer og fremme livscyklusstyring af nøgleaktiver og produkter. Ved at anvende Prognostic and Health Management (PHM) teknikker i maskinnetværk kan følgende mål opnås eller forbedres:

  • Næsten nul driftstid af maskiner og systemer;
  • Sundhedsstyring af en flåde af lignende maskiner.

Anvendelsen af ​​intelligente analyseværktøjer og Device-to-Business (D2B) TM informatikplatform danner grundlaget for e-vedligeholdelsesmaskinnetværk, der kan føre til næsten nul driftstid for maskiner og systemer. E-vedligeholdelsesmaskinnetværket giver integration mellem fabriksgulvsystemet og e-forretningssystemet og muliggør dermed beslutningstagning i realtid i form af næsten nul nedetid, reducerer usikkerheder og forbedret systemydelse. Derudover gøres der ved hjælp af stærkt sammenkoblede maskinnetværk og avancerede intelligente analyseværktøjer flere nye vedligeholdelsestyper i dag. For eksempel fjernvedligeholdelse uden at sende ingeniører på stedet, online vedligeholdelse uden at lukke driftsmaskiner eller -systemer og den forudsigelige vedligeholdelse, før en maskinfejl bliver katastrofal. Alle disse fordele ved e-vedligeholdelsesmaskinnetværk øger vedligeholdelseseffektiviteten og gennemsigtigheden betydeligt.

Som beskrevet i består rammen af ​​e-vedligeholdelsesmaskinnetværk af sensorer, dataindsamlingssystem, kommunikationsnetværk, analytiske agenter, beslutningsunderstøttende videngrundlag, informationssynkroniseringsgrænseflade og e-forretningssystem til beslutningstagning. I første omgang bruges sensorerne, controllerne og operatørerne med dataindsamling til at indsamle rådataene fra udstyr og automatisk sende dem til Data Transformation Layer via internet eller intranet. Data Transform Layer anvender derefter signalbehandlingsværktøjer og funktionsudtrækningsmetoder til at konvertere rådata til nyttig information. Denne konverterede information indeholder ofte rig information om pålidelighed og tilgængelighed af maskiner eller systemer og er mere behagelig for intelligente analyseværktøjer til at udføre efterfølgende proces. Synkroniseringsmodulet og intelligente værktøjer omfatter e-vedligeholdelsesmaskinnetværkets store processorkraft og giver optimering, forudsigelse, klynge, klassificering, benchmarking og så videre. Resultaterne fra dette modul kan derefter synkroniseres og deles med e-business-systemet til beslutningstagning. I reel applikation giver synkroniseringsmodulet forbindelse til andre afdelinger på beslutningsniveau, som Enterprise Resource Planning (ERP), Customer Relation Management (CRM) og Supply Chain Management (SCM).

En anden anvendelse af maskine til maskine netværk er i sundhedsstyringen for en flåde af lignende maskiner ved hjælp af grupperingstilgang. Denne metode blev introduceret for at løse udfordringen med at udvikle fejldetekteringsmodeller til applikationer med ikke-stationære driftsordninger eller med ufuldstændige data. Den overordnede metode består af to faser: 1) Fleet Clustering til at gruppere lignende maskiner til lydsammenligning; 2) Lokal klynge fejldetektion for at evaluere ligheden mellem de enkelte maskiner og flådens funktioner. Formålet med flådeklynger er at samle arbejdsenheder med lignende konfigurationer eller arbejdsvilkår i en gruppe til lydsammenligning og efterfølgende oprette lokale fejldetekteringsmodeller, når globale modeller ikke kan etableres. Inden for rammerne af peer -to -peer -sammenligningsmetodikken er maskine -til -maskine -netværket afgørende for at sikre den øjeblikkelige informationsdeling mellem forskellige arbejdsenheder og dermed danne grundlag for fleet -niveau sundhedsstyringsteknologi.

Sundhedsstyring på flådeniveau ved hjælp af clustering -tilgang blev patenteret til anvendelse i vindmølles sundhedsovervågning efter valideret i en vindmølleflåde af tre distribuerede vindmølleparker. Anderledes end andre industrielle enheder med faste eller statiske regimer, er vindmøllens driftstilstand stærkt dikteret af vindhastighed og andre omgivende faktorer. Selvom multimodelleringsmetoden kan anvendes i dette scenario, er antallet af vindmøller i en vindmøllepark næsten uendeligt og viser sig måske ikke som en praktisk løsning. I stedet kan dette problem ved at udnytte data genereret fra andre lignende møller i netværket løses ordentligt, og lokale fejldetekteringsmodeller kan effektivt bygges. Resultaterne af vindmølleflådens sundhedsstyring rapporteret i demonstrerede effektiviteten af ​​at anvende en klynge-baseret fejldetekteringsmetode i vindmøllenetværkene.

Fejlsøgning for en flok industrielle robotter oplever lignende vanskeligheder som mangel på fejldetekteringsmodeller og dynamisk driftstilstand. Industriel robotter er afgørende i bilproduktionen og udfører forskellige opgaver som svejsning, materialehåndtering, maling osv. I dette scenario bliver robotvedligeholdelse kritisk for at sikre kontinuerlig produktion og undgå nedetid. Historisk set er fejldetekteringsmodellerne for alle industrielle robotter trænet på samme måde. Kritiske modelparametre som træningsprøver, komponenter og alarmerende grænser sættes ens for alle enhederne uanset deres forskellige funktionaliteter. Selvom disse identiske fejldetekteringsmodeller undertiden effektivt kan identificere fejl, fraråder mange falske alarmer brugere at stole på systemets pålidelighed. Men inden for et maskinnetværk kan industrirobotter med lignende opgaver eller arbejdsordninger grupperes sammen; de unormale enheder i en klynge kan derefter prioriteres til vedligeholdelse via træningsbaseret eller øjeblikkelig sammenligning. Denne peer -to -peer -sammenligningsmetode inde i et maskinnetværk kunne forbedre fejldetekteringsnøjagtigheden betydeligt.

Åbne initiativer

Se også

Referencer

Yderligere læsning