一、自動化設備的信息環路

即使在沒有網絡的情況下，自動化設備也能夠實現自身與物理世界“感知采集-計算控制-執行操作”的信息環路。設備能夠自主地調整其周邊的物理環境（也稱為“物理交互”），能夠影響事物發展的過程，“激勵”現實世界根據其目標產生變化。自主的決策控制能力，使得設備可以脫離人的操控和干預而自動化運行，這讓各行業的生產效率大為提高。

對于自動化設備，信息處理的本質就是形成一個“現實世界-虛擬世界”的控制信息環路。

工程師們通過將各種機械部件、電子元器件系統化地組裝起來，制造出自動化設備。設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）、執行器。如果生產應用的環境比較穩定，設備操作對象的狀態簡單，決策的邏輯也不復雜，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；但如果環境的變化較多，設備的工作情況復雜，那么就需要單獨的計算器（存儲器）來實現復雜的邏輯計算。

圖參考：《中興通訊技術》2011年2月?第1期 -《從云計算到海計算：論物聯網的體系結構》

二、M2M設備的信息環路

自動化的設備可以在相對穩固的環境中獨立運作，但它通常都不能離開專屬的生產環境，設備對動態環境的適應性較低，并且無法與外界互動，以實現更為復雜的邏輯功能。此外，如果設備出現故障、生產流程出現問題，還是需要監管人員留在現場進行監控和維護，這樣并不利于企業的成本控制和效率提升。

如果能將設備運行的狀態信息、以及環境和其它生產資料的現狀，通過網絡傳送到一個集中化的平臺進行監管，并且能通過這個中心平臺反向控制設備的運行，那不僅能夠提高生產設備的適應性，還能降低人員成本，提高資產管理的效率。

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”，不過從常見的應用形式來看，“M2M”主要是基于“2端”連接的應用：“終端”設備和“云端”應用。通用“端到端”的M2M系統解決方案，即是指：企業資產由M2M設備或模塊，通過無線/有線的通信方式連接到集中化的管理應用平臺。

一方面，企業資產（機器、工具、耗材等）的各類狀態信息，經過M2M設備采集后傳遞到管理應用平臺；另一方面，管理應用平臺也可以下發操作指令給M2M設備，控制相應的機械設備。

圖參考：《從M2M到物聯網（架構、技術及應用）》---機械工業出版社

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

M2M的應用使得企業員工省去了很多奔波之苦，降低了企業資產管理的成本，提升了系統的自適應能力，乃至形成了許多新的商業模式和市場領域。

在M2M應用中，數據的傳遞形成了一個大而長的信息環，這個環使得系統的應用者可以獲取設備信息并控制設備的運作。

三、M2M應用的服務開放：信息環的解耦

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

整個系統通常屬于專項開發的應用，涉及的數據和終端設備一般不具有共享的條件；設備和設備、系統和系統之間也不能相互服務。這種由單一應用“獨享”設備能力、信息數據的模式，常稱為“煙囪式”或“藩籬式”應用。

1.M2M系統中“服務端”和“用戶端”的一體化設計

早期，M2M應用的使用者通常比較集中，或是企業內部員工，或是產業鏈上下游的合作伙伴。由于系統的用戶數量不會太多，并且僅限于專業團隊使用，操控的輸入輸出設備也部署得相對集中。

所以，M2M應用中的兩個關鍵部分：服務端（云端）和操控端（用戶端），通常會集成在一起，或是通過內部網絡和服務器連接。他們在軟件部分形成緊耦合的狀態，無法分清系統中的連接層次（操作端和服務端）。

并且，M2M應用系統不會向公眾用戶開放，也無需在互聯網上部署公開的應用入口。如果專業人員有遠程進入系統、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VPN連接軟件，通過互聯網建立專用數據隧道來保證安全使用。

（1）服務端：功能錨點

“物”的特性和功能的數字化定義：在集中化的平臺上，設備、環境、物料在生產使用過程中的物理特性、運行狀態、操作過程，根據應用的需要被完全地數字化定義。設備的功能在虛擬的數字化空間中，映射成一個完整的字符序列和軟件程序。

信息應用的數字化定義：在集中化平臺上，“云端”所具備的信息處理能力（大數據分析、視頻化呈現、數據搜索、數據庫存儲等）也被數字化定義。

這樣“終端”和“云端”的能力都集中在統一的平臺上，實現數字化呈現，形成了一個完整的功能集。

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

（2）用戶端：M2M系統功能的使用者

在M2M應用中，使用者通過系統所具備的“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應用系統進行指令交互，在核心計算節點（功能錨點）中，調用終端設備的功能實現對現實世界的改造。在應用過程中，使用者通過操控端（輸入輸出設備）向應用系統發出的操作指令，稱為應用的“激勵源”。

2.“服務端”和“用戶端”分離，致使“信息環”解耦

在互聯網思維的感染、軟件工業進步的浪潮之下，M2M應用逐漸向“外部開放，內部解耦”的方向發展。

原本的應用可以在平臺側，通過開發標準的軟件接口，向整個互聯網開放功能。用戶可以通過互聯網接口（入口）獲得系統內的數據，以及終端設備提供的服務。這便是目前最常見的一種物聯網應用模式-“共享”的商業模式。在這個模式中，有三個“端”：用戶端、服務端（云端）、設備端（終端）。

設備終端屬于企業資產，由云端服務負責監控和管理，云端服務將終端設備的功能大打包成商業服務，在互聯網中向用戶開放，用戶只要通過互聯網登錄云端服務所構建的應用平臺，就能以“租賃”的形式使用企業的終端設備。

從信息連接的角度來看，物聯網“三端”型的應用和以往M2M型應用有了巨大的區別，這個區別就是信息環的“解耦”。

如今雨后春筍般的互聯網共享應用，將“服務”和“用戶”掰開了。大眾用戶，使用手機（用戶端）通過互聯網登錄應用服務端，應用服務端則提供統一、標準化的租賃服務。

服務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，服務端便將終端設備的使用權交付給用戶。

用戶在結束設備（終端）的使用后，將使用權釋放并完成與服務器租用結算。一次租賃服務結束后，終端又處于空閑狀態，等待著下一位用戶。

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

從連接的角度來看，共享服務通過兩個信息環，實現了面向大眾的物聯網商業應用：臨時的激勵環；長效的執行環。

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

“執行環”是企業管理、控制終端設備的數據聯接，該環路中的信息包括：設備、環境狀態信息、設備的控制指令、軟件升級補丁、應用日志等等。“執行環”和M2M的連接類似，是企業云端的服務系統和企業資產之間的專用連接。該連接中含有一系列的信息交互標準，規范了和“物”相關的生產、操作、管理、運營等等的流程，使得企業可以管理經營資產，用戶可以使用設備服務。

3.“服務端”的特性分類

信息環的逐漸解耦，使得“服務端（平臺）”脫穎而出。它需要面向廣大用戶建立“激勵環”，提供企業內部應用的能力；面向企業自身資產建立“執行環”，將生產流程和資產設備映射在系統服務器中，將企業的技術和經驗進行數字化的定義。

作為中間人，“服務端”起到了承上啟下的作用，是物聯網形成互服務生態的關鍵。共享的應用平臺，可以看作是一種面向應用的“物聯網中間件平臺”。

從服務平臺開放的程度來看，主要分成三種類型：

完全不開放，系統的所有用戶都是企業的內部部門和員工，對外部不提供服務和能力；

有限開放（也稱為“封閉市場”），除了內部使用外，還向有業務來往、有商業合作的企業或用戶提供應用服務；

完全開放（也稱為“開放市場”），服務平臺在互聯網中開放功能接口，對使用者不做預設的身份限定，服務面向大眾。這類似于互聯網的門戶網站，大眾用戶可以隨取隨用。（備注：“完全開放”指的是用戶的范圍，并不是指所有的應用功能。企業內部的資產管理、業務分析、專家平臺等營運、開發的應用，并不會向外部開放）

服務端（物聯網平臺）可以部署在開放的互聯網或私有網絡中。不過，基于“物聯網”的本質定義，只有當服務端部署（暴露）在互聯網中，即應用的“功能錨點”部署在互聯網中，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網應用。

在標準的物聯網應用中，“物”的功能會通過服務端暴露在互聯網中，服務端通過“執行環”對“物”進行控制和管理，并通過它的互聯網接口交付給外部用戶進行使用。