陳斌 薄振東

南京師范大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)包裝應(yīng)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(yīng)用

陳斌 薄振東

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

煙草物聯(lián)網(wǎng)借助射頻識別、自動(dòng)控制、全球定位系統(tǒng)等應(yīng)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(shí)際感知應(yīng)用中一項(xiàng)重要的成果，其應(yīng)用推廣將引發(fā)包裝材料、煙草乃至諸多物流領(lǐng)域的全新變革，在提升可觀的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，取得更為深遠(yuǎn)的社會(huì)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(jì)算機(jī)、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(dòng)控制、全球定位系統(tǒng)等應(yīng)用技術(shù)，構(gòu)建人與物、計(jì)算機(jī)、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(shí)現(xiàn)以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式對物品和過程進(jìn)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(gè)環(huán)節(jié)全面感知、物流信息互聯(lián)互通、系統(tǒng)應(yīng)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(yīng)用核心是利用信息通信技術(shù)和自動(dòng)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(yīng)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(chǔ)上的推廣應(yīng)用，是借助無線射頻識別技術(shù)、傳感及自動(dòng)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(shí)現(xiàn)煙草的全自動(dòng)化倉儲、倉儲智能控制與實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)煙草產(chǎn)品從種植、生產(chǎn)到消費(fèi)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(yīng)用的探索其實(shí)很早就開始，從2003年2月中國煙草建設(shè)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(yīng)用，以及煙葉收購環(huán)節(jié)（RFID）技術(shù)等應(yīng)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(jìn)煙草物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。以“完整統(tǒng)一、先進(jìn)適用、安全可靠”為建設(shè)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(biāo)，以煙草物流物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)為重點(diǎn)，達(dá)到行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各個(gè)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(shè)的同步工程是實(shí)現(xiàn)卷煙物流物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)和資產(chǎn)、煙葉物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。即實(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)卷煙物流基礎(chǔ)管理的精細(xì)化，確保卷煙物流的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性和高效性；實(shí)現(xiàn)對行業(yè)重要資源和煙葉生產(chǎn)、初烤、復(fù)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(gè)煙草產(chǎn)業(yè)鏈的全面貫穿，真正實(shí)現(xiàn)行業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各個(gè)環(huán)節(jié)的高度自動(dòng)化、信息化和智能化。

南京師范大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)包裝應(yīng)用材料研究所“電子件煙箱”的研制成功是實(shí)現(xiàn)上述工程目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)之一，在工商同城區(qū)域應(yīng)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(yīng)用

2.1 “電子件煙箱”在物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)領(lǐng)域中的創(chuàng)新運(yùn)用

南京師范大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)包裝應(yīng)用研究所整合業(yè)內(nèi)先進(jìn)的技術(shù)與新型材料，應(yīng)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(dòng)態(tài)情況下全方位、多角度、批量感知及準(zhǔn)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(fù)使用，真正實(shí)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(yīng)用，有利于煙草行業(yè)經(jīng)濟(jì)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(yīng)用效果：在工業(yè)生產(chǎn)及工商同城配送中的各節(jié)點(diǎn)（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(zhǔn)確性、穩(wěn)定性均滿足設(shè)計(jì)要求，在動(dòng)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(biāo)簽一號工程條碼信息在0.05秒內(nèi)，寫入并校驗(yàn)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(biāo)簽使用壽命可達(dá)數(shù)萬次讀寫。電子件煙箱的研制成功，可實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地地可知、可控、可視，形成全時(shí)空定位、全流程定位的閉環(huán)智能系統(tǒng)，并可進(jìn)行追溯的感知平臺。

第二代特種電子件煙箱應(yīng)用微型機(jī)技術(shù)還將有效解決煙草倉儲、流通領(lǐng)域中的在途缺失、溫度感應(yīng)等引起的損耗，為精細(xì)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(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)行400次180o的折合不變形開裂，材料使用壽命達(dá)36個(gè)月；并且在生產(chǎn)、使用、回收各個(gè)環(huán)節(jié)不產(chǎn)生任何污染；同時(shí)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(shí)，不改變現(xiàn)有工況下，在運(yùn)輸帶、傳動(dòng)軸以及在爬坡、轉(zhuǎn)角過程中不打滑不空轉(zhuǎn)；堆垛機(jī)器人能平穩(wěn)抓取、穩(wěn)健移動(dòng)煙箱；封箱膠帶重復(fù)粘貼和剝離基本無殘留，應(yīng)用力學(xué)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(jì)效益

2.3.1 直接經(jīng)濟(jì)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(fèi)。通過集成物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)的電子件煙箱可重復(fù)使用50次（實(shí)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(jì)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(dá)數(shù)千萬元，分?jǐn)偟絾未问褂贸杀緝H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(jì)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(jì)算，該類紙質(zhì)煙箱消耗220000萬只，合計(jì)重達(dá)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(shí)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(shí)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(hù)將起到不可估量的作用。

3.展望

“電子件煙箱”技術(shù)裝備應(yīng)用是煙草物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的基礎(chǔ)，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(lǐng)域的全新變革，在獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，將取得更為深遠(yuǎn)的社會(huì)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(shí)，在維護(hù)生態(tài)、綠色生產(chǎn)等方面走在中國各行各業(yè)的前列。

［1］洪衛(wèi)軍.超高頻射頻識別系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用中若干關(guān)鍵技術(shù)研究.北京郵電大學(xué),2009年5月

［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(bào)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(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院,2010年9月

［4］王金亮.煙草物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shí)現(xiàn)煙草物聯(lián)網(wǎng) .計(jì)算機(jī)世界,2011年4月

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.035