物联网感知技术中电子件烟箱的研究与应用

2011-02-17陈斌薄振东

中国科技信息 2011年23期

关键词：卷烟烟草联网

陈斌薄振东

南京师范大学物联网包装应用材料研究所，南京 210097

物联网感知技术中电子件烟箱的研究与应用

陈斌薄振东

南京师范大学物联网包装应用材料研究所，南京 210097

烟草物联网借助射频识别、自动控制、全球定位系统等应用技术，构建“全面感知、互联互通、智能处理”的智慧物流。“电子件烟箱”的技术创新作为烟草物联网实际感知应用中一项重要的成果，其应用推广将引发包装材料、烟草乃至诸多物流领域的全新变革，在提升可观的经济效益的同时，取得更为深远的社会效益。

烟草物联网；电子件烟箱；绿色包装；降本增效物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。通过射频识别（RFID）、自动控制、全球定位系统等应用技术，构建人与物、计算机、互联网的信息同步、信息共享智慧平台，建立物与物、物与人的泛在链接，实现以更加精细和动态的方式对物品和过程进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理，满足生产经营各个环节全面感知、物流信息互联互通、系统应用高度智能的要求，最终形成“互联网+物联网=智慧的地球”。国内外对物联网的研发、应用核心是利用信息通信技术和自动识别技术突破互联网的物理限制，改变未来产业发展模式和结构，

改变政府、企业和人们的交互方式以提高效率、灵活性和响应速度。

1.烟草物联网的发展现状及趋势

烟草物联网是在物联网基础上的推广应用，是借助无线射频识别技术、传感及自动控制技术、全球定位系统、地理信息系统（GIS）、通信网、互联网，实现烟草的全自动化仓储、仓储智能控制与实时监控、烟叶生产、烟草产品与品牌智能追溯、烟草配送可视化，实现烟草产品从种植、生产到消费之间的定位、识别、跟踪、监控和管理。

烟草行业对物联网技术应用的探索其实很早就开始，从2003年2月中国烟草建设的烟草行业卷烟生产决策管理系统，到2008年在全行业推广的商业企业物流配送中心数字仓储管理系统，再到近年来GPS技术在商业卷烟物流配送中的应用，以及烟叶收购环节（RFID）技术等应用。可以说该行业在物联网技术方面做了大量的尝试性工作，并取得了良好的成果。中国烟草“十二五”规划纲要明确提出要积极推进烟草物联网建设。以“完整统一、先进适用、安全可靠”为建设原则，以“全面感知、全面覆盖、全程控制、全面提升”为发展目标，以烟草物流物联网建设为重点，达到行业生产经营各个环节互联互通、高度智能的要求。

烟草物联网建设的同步工程是实现卷烟物流物联网建设和资产、烟叶物联网建设。即实现对卷烟物流资源（包括卷烟条、件、周转箱、托盘、车辆、叉车、仓储、货位、分拣等）的全面感知、确保卷烟物流资源始终处于可知、可控、可视状态；实现对卷烟物流作业流程的全面优化，确保工作效率不断提高；实现卷烟物流基础管理的精细化，确保卷烟物流的经济实用性和高效性；实现对行业重要资源和烟叶生产、初烤、复烤过程的全面感知和互联互通。后期工程将通过对卷烟物流物联网及资产、烟叶物联网的整合，对整个烟草产业链的全面贯穿，真正实现行业生产经营各个环节的高度自动化、信息化和智能化。

南京师范大学物联网包装应用材料研究所“电子件烟箱”的研制成功是实现上述工程目标的重要环节之一，在工商同城区域应用更加凸显其综合优势。

2.“电子件烟包装箱”创新研究及应用

2.1 “电子件烟箱”在物联网感知技术领域中的创新运用

南京师范大学物联网包装应用研究所整合业内先进的技术与新型材料，应用物联网感知技术研制的“电子件烟箱”，不仅确保了在静态和动态情况下全方位、多角度、批量感知及准确快速识读数据，而且该新型材料的电子件烟箱满足50次重复使用，真正实现了低碳环保、降本增效。通过集成物联网感知技术电子件烟箱的广泛应用，有利于烟草行业经济效益的提升。

植入无线射频芯片的电子件烟箱感知技术应用效果：在工业生产及工商同城配送中的各节点（工业件烟下线、工业件烟出库、商业件烟入库、商业件烟出库、工业烟箱入库）RFID感知的速度、准确性、稳定性均满足设计要求，在动态环境下（输送带线速度0.7米/秒左右工况下）读取电子件烟箱EPC信息在0.2秒内，读取电子标签一号工程条码信息在0.05秒内，写入并校验一号工程数据信息在0.5秒内，期间并完成全部读写过程。标签使用寿命可达数万次读写。电子件烟箱的研制成功，可实现随时随地地可知、可控、可视，形成全时空定位、全流程定位的闭环智能系统，并可进行追溯的感知平台。

第二代特种电子件烟箱应用微型机技术还将有效解决烟草仓储、流通领域中的在途缺失、温度感应等引起的损耗，为精细化管理提供支撑。

2.2 “电子件烟箱”的材料革新

与传统卷烟包装箱相比，“电子件烟箱”使用环保节能耐用的安全新型材料，符合“绿色低碳、节能减耗”的标准。箱体材料具有良好的柔韧性，箱盖在常温常湿状态下可进行400次180o的折合不变形开裂，材料使用寿命达36个月；并且在生产、使用、回收各个环节不产生任何污染；同时具备防水、防虫、防腐蚀、耐磨、抗冲击功能；电子件烟箱在线生产时，不改变现有工况下，在运输带、传动轴以及在爬坡、转角过程中不打滑不空转；堆垛机器人能平稳抓取、稳健移动烟箱；封箱胶带重复粘贴和剥离基本无残留，应用力学原理，即保证了封箱牢靠，也兼顾到回收清理方便。

2.3 “电子件烟箱”的经济效益

2.3.1 直接经济效益

传统纸质件烟包装箱的采购成本约为7.00～9.00元/只（全国调研平均值），产品一次性使用，成本的居高不下且造成资源的极大浪费。通过集成物联网感知技术的电子件烟箱可重复使用50次（实际测试已大于70次）。按照同城配送每年100万大箱，在电子件烟箱生命周期（按照100万大箱/年，3年生命周期计算）里，可以为中烟工业环节节约成本亿元以上，年平均节约成本达数千万元，分摊到单次使用成本仅为纸质件包装箱的9.8%左右，使用电子件烟箱比纸质烟箱成本降低约10倍左右，充分体现了低碳环保，降本增效的科技创新成果。

2.3.2 间接经济效益

中国烟草行业普遍使用的传统纸质件烟箱每只重量约为0.94千克左右，每年按4400大箱成品烟计算，该类纸质烟箱消耗220000万只，合计重达20.6万吨，生产20.6万吨包装纸需要消耗23.7万吨木浆，23.7万吨木浆需要消耗的木材为69.21万立方米（约41.6万棵大树），同时消耗水资源3000多万吨，及排放200多万吨污水。众所周知，我国森林覆盖率仅为世界平均水平的1/2，木浆自给率只有15%，可见纸质包装箱的使用不仅大量消耗木材资源、水资源，同时还造成水污染、大气污染；更为值得关注的是，森林资源的消耗又将削弱其作为陆地生命摇篮、万能净化器、调节温差等功能，可见电子件烟箱的广泛使用对于森林等资源的保护将起到不可估量的作用。