物聯網感知技術中電子件煙箱的研究與應用

陳斌 薄振東

南京師范大學物聯網包裝應用材料研究所， 南京 210097

物聯網感知技術中電子件煙箱的研究與應用

陳斌 薄振東

南京師范大學物聯網包裝應用材料研究所， 南京 210097

煙草物聯網借助射頻識別、自動控制、全球定位系統等應用技術，構建“全面感知、互聯互通、智能處理”的智慧物流。“電子件煙箱”的技術創新作為煙草物聯網實際感知應用中一項重要的成果，其應用推廣將引發包裝材料、煙草乃至諸多物流領域的全新變革，在提升可觀的經濟效益的同時，取得更為深遠的社會效益。

煙草物聯網；電子件煙箱；綠色包裝；降本增效物聯網是繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。通過射頻識別（RFID）、自動控制、全球定位系統等應用技術，構建人與物、計算機、互聯網的信息同步、信息共享智慧平臺，建立物與物、物與人的泛在鏈接，實現以更加精細和動態的方式對物品和過程進行智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理，滿足生產經營各個環節全面感知、物流信息互聯互通、系統應用高度智能的要求，最終形成“互聯網+物聯網=智慧的地球”。國內外對物聯網的研發、應用核心是利用信息通信技術和自動識別技術突破互聯網的物理限制，改變未來產業發展模式和結構，

改變政府、企業和人們的交互方式以提高效率、靈活性和響應速度。

1.煙草物聯網的發展現狀及趨勢

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

煙草行業對物聯網技術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卷煙生產決策管理系統，到2008年在全行業推廣的商業企業物流配送中心數字倉儲管理系統，再到近年來GPS技術在商業卷煙物流配送中的應用，以及煙葉收購環節（RFID）技術等應用。可以說該行業在物聯網技術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”規劃綱要明確提出要積極推進煙草物聯網建設。以“完整統一、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”為發展目標，以煙草物流物聯網建設為重點，達到行業生產經營各個環節互聯互通、高度智能的要求。

煙草物聯網建設的同步工程是實現卷煙物流物聯網建設和資產、煙葉物聯網建設。即實現對卷煙物流資源（包括卷煙條、件、周轉箱、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；實現對卷煙物流作業流程的全面優化，確保工作效率不斷提高；實現卷煙物流基礎管理的精細化，確保卷煙物流的經濟實用性和高效性；實現對行業重要資源和煙葉生產、初烤、復烤過程的全面感知和互聯互通。后期工程將通過對卷煙物流物聯網及資產、煙葉物聯網的整合，對整個煙草產業鏈的全面貫穿，真正實現行業生產經營各個環節的高度自動化、信息化和智能化。

南京師范大學物聯網包裝應用材料研究所“電子件煙箱”的研制成功是實現上述工程目標的重要環節之一，在工商同城區域應用更加凸顯其綜合優勢。

2.“電子件煙包裝箱”創新研究及應用

2.1 “電子件煙箱”在物聯網感知技術領域中的創新運用

南京師范大學物聯網包裝應用研究所整合業內先進的技術與新型材料，應用物聯網感知技術研制的“電子件煙箱”，不僅確保了在靜態和動態情況下全方位、多角度、批量感知及準確快速識讀數據，而且該新型材料的電子件煙箱滿足50次重復使用，真正實現了低碳環保、降本增效。通過集成物聯網感知技術電子件煙箱的廣泛應用，有利于煙草行業經濟效益的提升。

植入無線射頻芯片的電子件煙箱感知技術應用效果：在工業生產及工商同城配送中的各節點（工業件煙下線、工業件煙出庫、商業件煙入庫、商業件煙出庫、工業煙箱入庫）RFID感知的速度、準確性、穩定性均滿足設計要求，在動態環境下（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，讀取電子標簽一號工程條碼信息在0.05秒內，寫入并校驗一號工程數據信息在0.5秒內，期間并完成全部讀寫過程。標簽使用壽命可達數萬次讀寫。電子件煙箱的研制成功，可實現隨時隨地地可知、可控、可視，形成全時空定位、全流程定位的閉環智能系統，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

與傳統卷煙包裝箱相比，“電子件煙箱”使用環保節能耐用的安全新型材料，符合“綠色低碳、節能減耗”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、使用、回收各個環節不產生任何污染；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時，不改變現有工況下，在運輸帶、傳動軸以及在爬坡、轉角過程中不打滑不空轉；堆垛機器人能平穩抓取、穩健移動煙箱；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”的經濟效益

2.3.1 直接經濟效益

傳統紙質件煙包裝箱的采購成本約為7.00～9.00元/只（全國調研平均值），產品一次性使用，成本的居高不下且造成資源的極大浪費。通過集成物聯網感知技術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，可以為中煙工業環節節約成本億元以上，年平均節約成本達數千萬元，分攤到單次使用成本僅為紙質件包裝箱的9.8%左右，使用電子件煙箱比紙質煙箱成本降低約10倍左右，充分體現了低碳環保，降本增效的科技創新成果。

2.3.2 間接經濟效益

中國煙草行業普遍使用的傳統紙質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，該類紙質煙箱消耗220000萬只，合計重達20.6萬噸，生產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、調節溫差等功能，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”技術裝備應用是煙草物聯網建設中的基礎，這一技術的推廣使用將引發包裝材料、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新、降本增效的同時，在維護生態、綠色生產等方面走在中國各行各業的前列。

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［2］2011年中國物流行業物聯網市場分析與投資前景研究報告.博思數據研究中心

［3］張金鑫.我國物聯網發展現狀研究.北京郵電大學經濟管理學院,2010年9月

［4］王金亮.煙草物聯網應用現狀與發展前景.中國煙草,2010年7月

［5］煙草行業：2015年實現煙草物聯網 .計算機世界,2011年4月

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.23.035