物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)中電子件煙箱的研究與應用

陳斌 薄振東

南京師范大學物聯(lián)網(wǎng)包裝應用材料研究所， 南京 210097

物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)中電子件煙箱的研究與應用

陳斌 薄振東

南京師范大學物聯(lián)網(wǎng)包裝應用材料研究所， 南京 210097

煙草物聯(lián)網(wǎng)借助射頻識別、自動控制、全球定位系統(tǒng)等應用技術(shù)，構(gòu)建“全面感知、互聯(lián)互通、智能處理”的智慧物流?！半娮蛹熛洹钡募夹g(shù)創(chuàng)新作為煙草物聯(lián)網(wǎng)實際感知應用中一項重要的成果，其應用推廣將引發(fā)包裝材料、煙草乃至諸多物流領域的全新變革，在提升可觀的經(jīng)濟效益的同時，取得更為深遠的社會效益。

煙草物聯(lián)網(wǎng)；電子件煙箱；綠色包裝；降本增效物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。通過射頻識別（RFID）、自動控制、全球定位系統(tǒng)等應用技術(shù)，構(gòu)建人與物、計算機、互聯(lián)網(wǎng)的信息同步、信息共享智慧平臺，建立物與物、物與人的泛在鏈接，實現(xiàn)以更加精細和動態(tài)的方式對物品和過程進行智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理，滿足生產(chǎn)經(jīng)營各個環(huán)節(jié)全面感知、物流信息互聯(lián)互通、系統(tǒng)應用高度智能的要求，最終形成“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧的地球”。國內(nèi)外對物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)、應用核心是利用信息通信技術(shù)和自動識別技術(shù)突破互聯(lián)網(wǎng)的物理限制，改變未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式和結(jié)構(gòu)，

改變政府、企業(yè)和人們的交互方式以提高效率、靈活性和響應速度。

1.煙草物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢

煙草物聯(lián)網(wǎng)是在物聯(lián)網(wǎng)基礎上的推廣應用，是借助無線射頻識別技術(shù)、傳感及自動控制技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)煙草的全自動化倉儲、倉儲智能控制與實時監(jiān)控、煙葉生產(chǎn)、煙草產(chǎn)品與品牌智能追溯、煙草配送可視化，實現(xiàn)煙草產(chǎn)品從種植、生產(chǎn)到消費之間的定位、識別、跟蹤、監(jiān)控和管理。

煙草行業(yè)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用的探索其實很早就開始，從2003年2月中國煙草建設的煙草行業(yè)卷煙生產(chǎn)決策管理系統(tǒng)，到2008年在全行業(yè)推廣的商業(yè)企業(yè)物流配送中心數(shù)字倉儲管理系統(tǒng)，再到近年來GPS技術(shù)在商業(yè)卷煙物流配送中的應用，以及煙葉收購環(huán)節(jié)（RFID）技術(shù)等應用?？梢哉f該行業(yè)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面做了大量的嘗試性工作，并取得了良好的成果。中國煙草“十二五”規(guī)劃綱要明確提出要積極推進煙草物聯(lián)網(wǎng)建設。以“完整統(tǒng)一、先進適用、安全可靠”為建設原則，以“全面感知、全面覆蓋、全程控制、全面提升”為發(fā)展目標，以煙草物流物聯(lián)網(wǎng)建設為重點，達到行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各個環(huán)節(jié)互聯(lián)互通、高度智能的要求。

煙草物聯(lián)網(wǎng)建設的同步工程是實現(xiàn)卷煙物流物聯(lián)網(wǎng)建設和資產(chǎn)、煙葉物聯(lián)網(wǎng)建設。即實現(xiàn)對卷煙物流資源（包括卷煙條、件、周轉(zhuǎn)箱、托盤、車輛、叉車、倉儲、貨位、分揀等）的全面感知、確保卷煙物流資源始終處于可知、可控、可視狀態(tài)；實現(xiàn)對卷煙物流作業(yè)流程的全面優(yōu)化，確保工作效率不斷提高；實現(xiàn)卷煙物流基礎管理的精細化，確保卷煙物流的經(jīng)濟實用性和高效性；實現(xiàn)對行業(yè)重要資源和煙葉生產(chǎn)、初烤、復烤過程的全面感知和互聯(lián)互通。后期工程將通過對卷煙物流物聯(lián)網(wǎng)及資產(chǎn)、煙葉物聯(lián)網(wǎng)的整合，對整個煙草產(chǎn)業(yè)鏈的全面貫穿，真正實現(xiàn)行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各個環(huán)節(jié)的高度自動化、信息化和智能化。

南京師范大學物聯(lián)網(wǎng)包裝應用材料研究所“電子件煙箱”的研制成功是實現(xiàn)上述工程目標的重要環(huán)節(jié)之一，在工商同城區(qū)域應用更加凸顯其綜合優(yōu)勢。

2.“電子件煙包裝箱”創(chuàng)新研究及應用

2.1 “電子件煙箱”在物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)領域中的創(chuàng)新運用

南京師范大學物聯(lián)網(wǎng)包裝應用研究所整合業(yè)內(nèi)先進的技術(shù)與新型材料，應用物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)研制的“電子件煙箱”，不僅確保了在靜態(tài)和動態(tài)情況下全方位、多角度、批量感知及準確快速識讀數(shù)據(jù)，而且該新型材料的電子件煙箱滿足50次重復使用，真正實現(xiàn)了低碳環(huán)保、降本增效。通過集成物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)電子件煙箱的廣泛應用，有利于煙草行業(yè)經(jīng)濟效益的提升。

植入無線射頻芯片的電子件煙箱感知技術(shù)應用效果：在工業(yè)生產(chǎn)及工商同城配送中的各節(jié)點（工業(yè)件煙下線、工業(yè)件煙出庫、商業(yè)件煙入庫、商業(yè)件煙出庫、工業(yè)煙箱入庫）RFID感知的速度、準確性、穩(wěn)定性均滿足設計要求，在動態(tài)環(huán)境下（輸送帶線速度0.7米/秒左右工況下）讀取電子件煙箱EPC信息在0.2秒內(nèi)，讀取電子標簽一號工程條碼信息在0.05秒內(nèi)，寫入并校驗一號工程數(shù)據(jù)信息在0.5秒內(nèi)，期間并完成全部讀寫過程。標簽使用壽命可達數(shù)萬次讀寫。電子件煙箱的研制成功，可實現(xiàn)隨時隨地地可知、可控、可視，形成全時空定位、全流程定位的閉環(huán)智能系統(tǒng)，并可進行追溯的感知平臺。

第二代特種電子件煙箱應用微型機技術(shù)還將有效解決煙草倉儲、流通領域中的在途缺失、溫度感應等引起的損耗，為精細化管理提供支撐。

2.2 “電子件煙箱”的材料革新

與傳統(tǒng)卷煙包裝箱相比，“電子件煙箱”使用環(huán)保節(jié)能耐用的安全新型材料，符合“綠色低碳、節(jié)能減耗”的標準。箱體材料具有良好的柔韌性，箱蓋在常溫常濕狀態(tài)下可進行400次180o的折合不變形開裂，材料使用壽命達36個月；并且在生產(chǎn)、使用、回收各個環(huán)節(jié)不產(chǎn)生任何污染；同時具備防水、防蟲、防腐蝕、耐磨、抗沖擊功能；電子件煙箱在線生產(chǎn)時，不改變現(xiàn)有工況下，在運輸帶、傳動軸以及在爬坡、轉(zhuǎn)角過程中不打滑不空轉(zhuǎn)；堆垛機器人能平穩(wěn)抓取、穩(wěn)健移動煙箱；封箱膠帶重復粘貼和剝離基本無殘留，應用力學原理，即保證了封箱牢靠，也兼顧到回收清理方便。

2.3 “電子件煙箱”的經(jīng)濟效益

2.3.1 直接經(jīng)濟效益

傳統(tǒng)紙質(zhì)件煙包裝箱的采購成本約為7.00～9.00元/只（全國調(diào)研平均值），產(chǎn)品一次性使用，成本的居高不下且造成資源的極大浪費。通過集成物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的電子件煙箱可重復使用50次（實際測試已大于70次）。按照同城配送每年100萬大箱，在電子件煙箱生命周期（按照100萬大箱/年，3年生命周期計算）里，可以為中煙工業(yè)環(huán)節(jié)節(jié)約成本億元以上，年平均節(jié)約成本達數(shù)千萬元，分攤到單次使用成本僅為紙質(zhì)件包裝箱的9.8%左右，使用電子件煙箱比紙質(zhì)煙箱成本降低約10倍左右，充分體現(xiàn)了低碳環(huán)保，降本增效的科技創(chuàng)新成果。

2.3.2 間接經(jīng)濟效益

中國煙草行業(yè)普遍使用的傳統(tǒng)紙質(zhì)件煙箱每只重量約為0.94千克左右，每年按4400大箱成品煙計算，該類紙質(zhì)煙箱消耗220000萬只，合計重達20.6萬噸，生產(chǎn)20.6萬噸包裝紙需要消耗23.7萬噸木漿，23.7萬噸木漿需要消耗的木材為69.21萬立方米（約41.6萬棵大樹），同時消耗水資源3000多萬噸，及排放200多萬噸污水。眾所周知，我國森林覆蓋率僅為世界平均水平的1/2，木漿自給率只有15%，可見紙質(zhì)包裝箱的使用不僅大量消耗木材資源、水資源，同時還造成水污染、大氣污染；更為值得關(guān)注的是，森林資源的消耗又將削弱其作為陸地生命搖籃、萬能凈化器、調(diào)節(jié)溫差等功能，可見電子件煙箱的廣泛使用對于森林等資源的保護將起到不可估量的作用。

3.展望

“電子件煙箱”技術(shù)裝備應用是煙草物聯(lián)網(wǎng)建設中的基礎，這一技術(shù)的推廣使用將引發(fā)包裝材料、煙草乃至諸多物流領域的全新變革，在獲得可觀的經(jīng)濟效益的同時，將取得更為深遠的社會效益。中國煙草“十二五”期間將毫無懸念地在科技創(chuàng)新、降本增效的同時，在維護生態(tài)、綠色生產(chǎn)等方面走在中國各行各業(yè)的前列。

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［2］2011年中國物流行業(yè)物聯(lián)網(wǎng)市場分析與投資前景研究報告.博思數(shù)據(jù)研究中心

［3］張金鑫.我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀研究.北京郵電大學經(jīng)濟管理學院,2010年9月

［4］王金亮.煙草物聯(lián)網(wǎng)應用現(xiàn)狀與發(fā)展前景.中國煙草,2010年7月

［5］煙草行業(yè)：2015年實現(xiàn)煙草物聯(lián)網(wǎng) .計算機世界,2011年4月

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.035