物联网技术在烟草机械设备中的应用研究

王茂方

红云红河集团会泽卷烟厂，云南曲靖，654200

0 引言

将物联网技术应用到烟草机械设备当中，能够最大限度地发挥出机械设备的能力效用，在减少生产成本的同时，能够有效提升烟草生产效率。如今新型的烟草机械设备逐渐增设了物联网功能，这是机械生产设备优化革新的必然趋势，也是推动烟草机械设备信息化建设的重要手段。因此在以后的发展过程中，应该积极推动物联网技术在烟草机械设备中的应用，打造一个智能化、信息化的烟草机械生产体系[1]。

1 物联网技术介绍

1.1 物联网技术的概念

物联网是利用多种多样的传感设备、定位技术、激光扫描技术、射频识别技术，对目标物体、生产流程进行实时监控、连接、互动的过程。物联网技术能够通过光线、声音、温度等多种信息媒体展开互动沟通，实现物与物、人与物之间的有效联通，实现对物品、流程的智能化、信息化管理。

1.2 物联网技术的特征

物联网实现信息传输的重点在于网络层，网络层是移动通信、万维网、广电网的有效融合。截至目前，物联网技术得到了普及与应用，并逐渐显现出以下几个特征。

1.2.1 可跟踪性

可跟踪性是指物联网技术能够对区域内的目标物体进行精准定位，对目标物体的动向实现精准把握，这一点在卷烟产品物流配送中的表现尤为明显，如今我国的卷烟产品配送环节已经比较成熟，能够借助物联网技术对卷烟产品配送车辆的行驶路线、位置进行精准定位[2]。

1.2.2 可监控性

可监控性是指物联网技术能够对卷烟产品的各个生产环节实施监督与控制，从而提高烟草机械设备的信息化水平。例如在烟叶烘烤环节，物联网技术可以对烟丝烘干程度、烘烤时间、含水量进行精准检测，并将检测信息传输到控制中心，从而实现对烟草生产加工的智能化控制。

1.2.3 可连接性

物联网是以互联网为基础的新型技术，开放程度非常高，可以与传统的通信网络、广域网络进行有效连接。与此同时，基于物联网技术的卷烟生产机械设备拥有多种数据连接端口，能够有效兼容外部设备，具有强大且良好的拓展性。

2 物联网技术的结构分析

在卷烟机械设备中的物联网体系主要包括三个层次，第一层次是感知层，第二层次是网络层，第三层次是应用层，各个层次的应用价值如下所示。

2.1 感知层

对于卷烟机械设备来说，物联网的感知层主要由数据采集层、自组织传感器构成，相当于物联网系统的眼睛，是实现万物互联的基础内容。在实际应用过程中，感知层会利用二维条码、传感器、GPS定位、射频识别技术等采集各种各样的数据信息，具体包括温度、湿度、速度、位置等等。自组织传感器体系是以数字链路在载体的编码、调制、解调技术，使得采集数据能够正常传输，以组网、局域网为媒介通道，使得各个节点之间的自组织与协调交互。中间件通常包括传感网络中间件、嵌入式等，其核心职能是处理设备和数据管理中的问题[3]。

2.2 网络层

网络层的主要职能是将采集到的数据信息传输到控制中心，并对数据进行核算、分析与处理，相当于物联网系统的大脑。如今，网络层已经不再局限于有线数据传输，在射频识别技术、WIFI、局域网技术飞速发展的时代背景下，感知层采集到的数据信息能够实现无线传输，不仅提高了数据传输的效率，而且降低了物联网硬件结构的复杂程度。截至目前，卷烟机械设备中的网络层已经达到了很高的水平，能够实现不同结构网络之间的信息传输、控制与交互功能。

2.3 应用层

应用层是物联网和卷烟机械设备的有机融合，其职能作用是实现物联网技术的价值应用。例如在烟草烘烤环节中，人们可以借助物联网技术调控烟丝烘烤的温度、时间，使得烟丝的干度与湿度符合要求。在卷烟卷接环节，物联网技术可以精准调控卷烟的传送速度、切割频率，还可以对成品卷烟的重量进行精准控制，精准筛选出不合格的成品香烟。

3 物联网技术在卷烟加工机械中的应用状况分析

3.1 物联网在烟草加工中的应用

3.1.1 物联网在卷烟制丝中的应用

卷烟制丝主要包括烟叶初加工、制作叶丝、制作梗丝、掺配加香等几个环节。卷烟制丝是烟草加工中的重要环节，也是物联网技术应用最多的环节，具体内容如下所示：

烟叶初加工又可以细分为烟片备料、切片、松散、筛分等几个流程。如今我国的烟草生产的机械化程度已经达到了很高的高度，物联网技术也得到了广泛的应用。例如在烟叶备料和切片过程中，物联网技术针对所有批次的烟叶都会打上一个RFID标签，这些标签中记载着烟叶的等级、配方等信息，接下来这些信息会集中传送到数据控制中心，由数据控制中心对这些信息进行快速、准确的分析处理，然后根据预定程序发出相应的加工指令，不同批次的烟叶会进入不同的加工流程。在烟叶松散、筛分过程中，机械设备会再次清除碎片，然后均匀混合各组分烟片并存储起来，并打上相应的二维码标签和RFID标记，为下一阶段的烟草加工提供良好的条件[4]。

在烟片切丝之前，需要进行加热处理，此时基于物联网技术的卷烟加工设备通常会安装温度传感器、计时器等设备，能够对温度、时间进行精准探测，并以此为基础调整加热温度。当温度较高时，设备会自动调低温度，当温度低于程序设定值时，系统会自动升温加热，从而将加热温度控制在合适的范围之内，提高烟叶的加工质量。接下来机械设备会根据提前设置的宽度对烟叶进行切丝处理，并对烟叶进行加热烘干或者加湿处理，将烟叶中的含水量控制在11.5%～14.0%。这个过程都可以利用RFID技术实施监控与处理，大大降低了加工人员的工作负荷。

接下来是制作梗丝和掺配加香，同样离不开物联网技术。第一步，去除烟叶中的杂质和灰尘，把符合要求的烟梗进行加湿加温处理，温度以及湿度都是通过温度传感器、湿度传感器以及程序软件控制的，在物联网技术的支持下，传感设备能够检测出烟梗的温度、湿度数据，但是这些数据通常都是模拟信号，无法直接控制和利用，计算机、单片机能够将模拟信号转化成数字信号，根据既定程序自动调整温度和湿度。物联网技术还需要对烟梗的状态进行检测分析，表面无灰尘、无水渍、结构松散的烟梗会存储起来，并打上相应的RFID标签。烟丝中还需要添加一些香料，其主要作用是抑制烟叶中的刺激性气味，提高烟叶的香味，还能够对烟气燃烧后的酸碱度进行合理调节。

3.1.2 物联网技术在卷烟机械设备中的应用

烟叶卷制是将烟叶处理成烟丝，制作成过滤嘴香烟或者无过滤嘴香烟的过程，具体分为两个环节：一个是卷制；另一个是接装。其中烟支卷制通常涵盖了烟丝进料、供纸、卷制成型、烟支切割等几个流程，在此过程中，人们可以利用物联网技术实现对卷烟卷制的流程和环节实施远程控制，也就是利用各种传感器、视频监控设备将加工情况传输到控制中心，实现对卷烟卷制作业的远程控制。在设备运作正常的情况下，基本上不需要人力参与，当某个传感器设备、加工环节出现故障时，相关人员可以及时关停生产设备，并做出适当的检测与维修，这样一来烟草卷制的效率会大大提升，还可以有效避免人为出错的问题发生。

卷烟卷接设备的主要职能是利用卷烟机、接装机，把符合标准的烟丝和辅料制成卷烟，无论是烟丝进料、供纸，还是卷制成型、烟支切割，物联网技术都发挥着不可忽视的职能作用。在物联网技术的支持下，还可以实现人们与机械之间的对话，将生产中的烟支数据记录下来，省去了人工计数的麻烦。此外物联网技术还可以对每根烟支进行称重，自动剔除漏气、空头、污垢的烟支，实现对烟支卷制加工的智能化识别、产品定位以及自动化监控，借助射频识别技术、探测感应设备、红外线感应设备，将整个卷烟制作过程与控制中心连接在一起，实现高效的信息交换、数据流通与监督控制。

3.2 物联网技术在卷烟产品物流中的应用

在信息技术飞速发展的时代背景下，物联网技术在卷烟产品配送中的应用频率越来越高，并发挥出了重要的职能作用，具体内容如下。

3.2.1 物联网在卷烟产品物流基础信息中的应用

过去的卷烟产品零售信息涵盖了商户姓名、证件号码、联系方式等多种信息，这些信息都需要一一登记，但是随着物联网技术的引入，GIS矢量化电子地图卷烟产品零售基础信息系统应运而生。该数据库能够将过去的卷烟产品零售商户信息与电子地图相结合，实现商户信息、地理信息、经济信息有机融合在一起，使得卷烟产品配送更具有方向性、规划性。在实际运作过程中，可以将卷烟产品零售商的地理信息、配送路线、配送频率进行统计整理，并录入到GIS矢量化电子地图卷烟零售基础信息系统当中，根据零售商户的销售情况、地理位置科学规划配送路线，从而推动烟草配送工作的规范化运作[5]。

3.2.2 物联网技术在烟草运输中的应用

卷烟产品配送应用频率最高的是公路运输，具体包括车辆调度、运输管理等内容。前者是指参考车辆的装载率、车辆性能、车辆装货点、配送地点、司机情况等信息，对卷烟产品配送车辆进行合理调度。基于物联网技术的卷烟产品物流配送系统往往会为每个配送车辆安装一个GPS定位系统，以GIS、电子地图为监控平台，对配送车辆实施智能化管控以及全时段跟踪。记录每个配送车辆的配送日志，并作为GPS接口服务、配送路线优化的重要依据，达到配送数据查询、异常状态报警、烟草配送优化的目的。

物联网技术是一个万物互联的现代化系统，能够将GIS、GPS、GPRS/CDMA、RFID、传感器技术等融合在一起，打造一个覆盖范围广、信息化程度高、管理功能强大的物流监管系统，实现对配送车辆的实时监控、车辆调度。例如当某个区域的卷烟经营商发出卷烟配送申请之后，基于物联网技术的卷烟产品物流配送系统能够在第一时间规划出卷烟配送路线、车辆装载量、配送时间等各项信息，车辆在配送过程中，诸如车辆位置、行驶速度、道路交通状况等信息都可以实时显示到物流配送中心，由物流配送指挥中心对配送车辆进行调度，保证产品配送工作的稳定运行。车辆只需要按照规划好的路线进行配送，就能够满足零售商户的销售需求，卷烟产品配送的效率大大提升[6]。

4 物联网技术在卷烟机械设备中的应用趋势分析

4.1 向着智能化的方向发展

虽然我国当下的卷烟生产设备信息化建设已经达到了很高的水平，但是在信息技术飞速发展的时代背景下，物联网技术的应用仍然拥有广阔的发展空间。卷烟的生产环节比较多，需要用到的机械设备多种多样，其中任何一个机械设备出现问题都会对卷烟产品生产加工产生不可忽视的影响。在以后的发展过程中，卷烟企业可以借助物联网技术，建立故障检测点，不断积累并记录高风险统计数据，逐渐打造一种计算机网络集成的人工智能在线检测技术，针对一些出现频率高的故障问题尽可能实现自我检测、自动解决，从而降低机械出现故障问题的概率。另一方面，由于卷烟机械设备的精度比较高，有时候很难确定故障问题，智能故障排除技术还受到一定的制约与限制，因此卷烟企业要加大物联网技术的研发力度，不断提升工作人员的物联网技术应用水平，创新设计出卷烟机械设备故障问题的全新解决方案，引入并应用智能故障监控系统，从而推动卷烟机械设备中物联网技术的智能化发展[7]。

4.2 向着密集化的方向发展

截至目前，卷烟加工机械设备中物联网技术的应用范围还比较有限，物联网技术的应用密集程度还不够高。如今我国对物联网技术的重视力度越来越高，部分领域的物联网技术应用水平甚至能够与发达国家相媲美，因此在卷烟生产加工过程中，卷烟企业可以创新设计各种各样的数据模型，对烟叶收购、烟叶检测、烟叶烘干、卷烟加工、卷烟包装、产品配送等各个环节实施精准、高效的监督、管理与控制，提高物联网技术应用的密集程度，进一步提高烟草生产体系的信息化水平，降低从业人员的工作压力。例如卷烟企业可以创新设计一个烟株器官形态描述模型库和参数库，使得RFID技术能够更好地识别与编码；根据卷烟生产实际情况，建立健全信息反馈机制，模拟出烟叶生长与环境变化之间的影响机理；针对不同地区的烟叶生长情况，利用物联网技术建立一个烟草生长生态环境优化模型，从而实现烟叶生长科学管控的目的[8]。

5 结语

我国的物联网技术已经相当成熟，并且在卷烟生产加工机械设备中得到了普及与应用，使得卷烟生产加工环节的信息化水平大大提升。卷烟机械设备中的物联网体系主要分为感知层、网络层和应用层，能够对卷烟生产加工环节的各项数据进行采集、传输、分析、处理与控制。如今物联网技术在烟丝制作、卷烟卷制、产品配送信息采集、卷烟产品配送路线优化等环节都发挥出了强大的职能作用，不仅有效减轻了工作人员的压力，而且提高了卷烟加工制作的质量。在信息技术飞速发展的今天，烟草机械设备中的物联网应用不会止步不前，而是逐渐向着智能化、密集化的方向发展，从而发挥出更大的职能作用。