贵州烤烟生产烟用物资物联网研究

【摘要】 本文将物联网理论与贵州省烟用物资实际现状相结合，基于射频识别技术，从烤烟生产烟用物资身份识别系统与质量追溯系统两大系统来建立贵州烤烟生产烟用物资物联网，为烟草企业提高物资管控水平和烟叶质量提供参考。

【关键词】 烟用物资 射频识别技术 物联网

一、引言

随着我国两型（资源节约型、环境友好型）农业的提出以及烟草农业现代化进程的推进，烟叶的精准种植、精益生产、精细管理（可称之为烟草农业现代化“大三精战略”）已成为未来发展的必然趋势。为了提高种烟土地产出率，保障烟叶质量安全，农业部于2013年开始计划试点推广烤烟生产烟用物资物联网。贵州作为全国烟叶第二大产区，正在对此进行积极的探索。

从当前国内外农业生产性物资的物联网建设来看，大都是以射频识别即RFID（Radio Frequency IDentification）为基础的。最早提出烟用物资物联网的是美国国家通信和信息管理局（National Telecommunications & Information Administration，简称NTIA），该机构在2006年的报告《在网络中落伍：走向数字化》中指出，利用RFID对物资进行数字化编码，通过计算机、互联网和云端服务器建立物联网，从而管理和控制物资，可以大幅提高生产效率，这对于信息时代的农业经济发展具有重要意义。此后，该问题也引起了经合组织（Organization for Economic Cooperation and Development ，简称OECD）的关注。OECD在2007年的报告《理解数字鸿沟》中指出，RFID是农业信息化的基础技术，利用它能够构建起企业的物资物联网，从而提升农业产品的质量安全。新西兰经济发展部报告《电子商务在新西兰：一项对企业使用互联网情况的调查》（2008），认为RFID和私有云技术在烟用物资管理中推行，对于新西兰未来烟草产业发展具有战略性的作用，可以实现生产、物流配送、质量监管全方位一体化。

二、贵州烤烟生产烟用物资物联网设计

根据国际电信联盟（ITU）的定义，物联网是指通过各种信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络，其目的是实现物与物、物与人、所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。

1、贵州烤烟生产烟用物资管控现状

烟用物资主要包括烟叶种植用的化肥、农药、农地膜、分拣袋、种子五大类三百多小类，贵州省每年用量为1000万吨以上，总价值2.8亿元以上，数量和金额都很大。要将贵州全省的烟用物资统一管理，是一项异常庞大和烦琐的工作，除了在供应环节要进行物资生产批次、出厂日期等信息的写入和读取外，还需要在物流、仓储、发放等多个环节进行信息的跟踪确认，从而全面系统地保障物资的质量以及最终产品――烟叶的安全。

据笔者实地调研发现，目前贵州全省九个地市下辖的上百个烟叶种植基地单元中，有七成已经建成了烟用物资管理信息系统，但仍然停留在“人敲键盘录入数据”的低层次信息化水平；另外还有近三分之一的基地单元还是手工用笔填写记录数据的，根本谈不上信息化基础。长期以来，全省大部分基地单元烟用物资管理较为粗放，存在着烟用物资运输数量错误、仓储时间过长、发放不精准等问题，容易导致烟用物资大量浪费和出现质量安全隐患。

要解决上述问题，关键在于两点：一是要构建烟用物资身份识别系统，二是要构建烟用物资质量追溯系统。

2、贵州烤烟生产烟用物资身份识别系统设计

贵州烤烟生产烟用物资身份识别系统应提供对每一单位物资（如每一袋化肥、每一箱农药）的全生命周期统一管理，实现基于互联网络的物资生产、物流、仓储、发放整个业务流程的数据读/写管理操作。

（1）烤烟生产烟用物资生产阶段。把RFID标签贴到每一单位物资上，然后通过写码器将生产数据信息（烟用物资生产厂家、批次、检验证号、合同号等）写入RFID标签中，确保烟用物资供应链源头的质量安全，实现烟用物资身份的统一认证，为数据传输/存储加密等工作提供保障，避免通过假冒物资生产厂家、伪造合同表单等方式欺骗烟叶种植单位。

（2）烤烟生产烟用物资物流阶段。在装车、运输途中、卸货时再对RFID标签增加写入物流数据信息（烟用物资装车责任人、运输工具编号、起点终点、温湿度、是否变质、卸货责任人、是否安全完整卸货、是否按时按路线到达等），并带有火灾、水灾、污损与变质等“异常报警”功能。将贴有RFID标签的烟用物资放置于天线射频读取器电磁场范围内，就能够自动准确地读取到相关数据信息，而不用像红外条码标签那样要手持瞄准读取，不但能减少操作时间，提高装卸速度，而且可以减少因人工干预数据采集而带来的效率降低和产生差错以及纠错的成本；射频识别技术能同时处理30―50个标签，从而使企业能够在不增加管理成本的前提下，大幅度提高管理精细度，让整个作业过程实时透明。

（3）烤烟生产烟用物资仓储阶段。在仓库门口对每一单位物资的RFID标签写入仓储数据信息（入库时间、入库责任人、物资存放的库房号、货架号、是否污损与变质、出库责任人、出库时间等）。RFID标签的识读，不需要以目视可见为前提，因为它不依赖于可见光，因而可以在那些条码技术无法适应的恶劣环境下使用，如高粉尘污染、野外等，这样能进一步扩大自动识别技术的应用范围。RFID标签能将信息传递到10―20米范围内的射频读写器上，仓库和车间不再需要使用手持条形码读卡器对元器件和在制品进行逐个扫描条码，这在一定程度上减少了遗漏的发生，并大幅提高了工作效率。对于种烟季节烟用物资频繁的出入库操作来说，RFID可以同时读取大量的射频识别标签，从而大幅提高出入库工作效率。

（4）烤烟生产烟用物资发放阶段。在烟草种植季节，烟草种植单位从仓库中提出物资，组织物资调运，并最终交到服务社或者种烟农民的手上。首先，在安排调运时对每一单位物资的RFID标签写入提取与调运数据信息（提取与调运责任人、调运物资去向、验收人、验收日期、保管时间和地点等）；然后，服务社或烟农领用物资并在RFID标签中写入领用数据信息（领用人身份证号码、服务社或烟农编号、领用日期、物资使用烟田编号等）。

综上所述，在烤烟生产烟用物资生产、物流、仓储、发放等环节写入并存储关键点数据信息，物资管理者可以为每一单位物资分配一个唯一标识的“身份证”条码（这种“身份证”条码是通过逐级编码和加密算法产生的没有任何逻辑关系且无法逆向破译的一组数字），这些身份识别数据可以实时传输到服务器中，烟叶管理处、省市县站四级烟叶生产收购单位和烟农都可以利用私有云技术在手机、PAD或PC上查询到整个生产和流通信息，而无须下载客服终端，既方便又快捷，还节约了大量硬件终端设备和相关机房建设经费。

3、贵州烤烟生产烟用物资质量追溯系统设计

可追溯的定义为通过记录的标识对某个实体的历史用途或者位置予以追踪的能力，即利用已有的唯一对实体对应的记录标识追溯产品的历史应用情况、所在位置或者类似产品活动的能力。贵州烤烟生产烟用物资质量追溯系统，是在每一单位物资有唯一标识的“身份证”条码基础上，将物资在生产和流通各个环节采集记录的信息串连起来，建立起“一物一档”的电子文档记录，使得物资使用者（烟农）和物资监管单位（烟草企业）可“逆向追溯”物资与质量安全有关的数据信息，从而达到全面系统地精细化管理物资的目的。

（1）贵州烤烟生产烟用物资质量安全建模架构。只有从物资的生产源头、物流运输、仓储保管到发放过程中的每一个环节都把好质量关，才能建立起一套完整的物资质量安全模型。首先要按照“一物一档”的方式建立起物资质量安全档案；其次在各个关键点要遵守相关国家安全标准和操作规范，确保“四安工程”（出厂安全、物流安全、仓储安全、发放安全）不打折扣。

（2）贵州烤烟生产烟用物资质量安全建模之“四安工程”。第一，出厂安全是保证物资质量安全的第一道关卡，烟用物资厂家必须按照国家制定的质量安全生产标准进行生产，通过出厂自检或委托国家质检部门进行检验，并建立好安全出厂数据库。第二，物流安全是保证物资质量安全的第二道关卡，烟用农药、化肥等事关香烟吸食者的健康，这些物资在运输过程中有可能会受到有毒有害物质的污染，为吸食者的健康埋下隐患，因此必须通过RFID和GPS技术做好物流安全控制，确保物流全程监控。第三，仓储安全是保证物资质量安全的第三道关卡，应对贵州全省烟用物资仓库、货架和托盘进行统一编码，科学安全保管和出入库，减少物资变质过期。第四，发放安全是保证物资质量安全的最后一道关卡，应保证烟叶站按“基地单元”一对一发放物资，确保每一单位物资真正“完好无缺”地用到烟田里。

物资使用者（烟农）和物资监管单位（烟草企业）可以通过贵州烤烟生产烟用物资质量追溯系统，逆向追溯出厂检测信息、物流记录信息、仓储检测信息以及发放记录信息。该系统的应用可以使物资监管单位在烟用物资生产加工流通过程中实现“产出有记录，流通可跟踪，责任可追溯，召回有针对”的精准管理，不但能够提高烟叶这一“吸食品”的质量安全系数，而且能为烟草企业提升劳动生产率和品牌知名度打下坚实的基础。

三、结语

烤烟生产烟用物资是烟草业重要的生产资料，是烟草业第一道生产环节中的主要投入，我国每年投入到烟用物资上的资金高达2100多亿元，如何规范、高效地管理烟用物资已经成为亟待解决的问题。

围绕国家局“卷烟上水平”和“建设一体化数字烟草”的要求，为进一步整合信息资源，为“十二五”烟草行业转变生产方式提供信息支撑和保障，本文研究了贵州烤烟生产烟用物资物联网。通过建立起来的贵州烤烟生产烟用物资物联网，物资使用者（烟农）和物资监管单位（烟草企业）可以根据每一单位物资在生产和流通各个环节采集和记录的数据对农产品进行追踪溯源的操作，实时在线查询物资“来龙去脉”的电子文档记录。

贵州烤烟生产烟用物资物联网能够真正实现需求上报精细化、物流仓储精细化、发放监管精细化（可称之为贵州烟用物资管理现代化“小三精战略”），未来一定可以为烟草行业可持续发展保驾护航。

（注：资助项目：2013年度贵州省科技厅、贵州财经大学联合基金软科学项目“贵州烤烟生产烟用物资质量安全追溯物联网研究及应用”（黔科合体R字[2013]LKC2016号）；中国烟草总公司贵州省公司科技项目“贵州烤烟生产烟用物资使用管理研究”（201224）。）

【参考文献】

[1] National Telecommunications and Information Administration. Falling Through the Net：Toward Digital Inclusion[R]. Washington D.C.，U.S.A.：NTIA，2006.

[2] Organization for Economic Cooperation and Development. Understanding the Internet of Things [R].Paris，France： OECD，2007.

[3] Ministry of Economic Development. Electronic Commerce in New Zealand：A Survey of Business Use of the Internet [R].Wellington， New Zealand：Ministry of Economic Development，2000.

[4] 陈斌、薄振东：物联网感知技术中电子件烟箱的研究与应用[J].计算机世界，2011（8）.

[5] 刘炎艳：基于RFID-GIS的烟草物联网的应用研究[J].科技创新导报，2012（1）.