商品防偽溯源查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

引 言

目前信息化高速發(fā)展，流通商品的服務(wù)商通常采用信息化手段使消費(fèi)者可對商品進(jìn)行防偽驗(yàn)證、溯源等操作。例如， 商品生產(chǎn)商可提供唯一的識別碼，該識別碼與商品一一對應(yīng)， 消費(fèi)者可通過電話、手機(jī)短信、互聯(lián)網(wǎng)等渠道查詢識別碼獲取商品信息。在相關(guān)技術(shù)中，用戶查詢商品信息時(shí)，需要登錄相應(yīng)的商品網(wǎng)站或撥打廠商電話，根據(jù)網(wǎng)站或語音提示， 將商品識別碼輸入到預(yù)設(shè)查詢位置，從而查詢商品信息。在此過程中，需要用戶進(jìn)行繁瑣的操作，并且需要記憶商品的識別碼才能查詢到商品信息，大大降低了用戶查詢商品信息的用戶體驗(yàn)。因此，本文旨在提供一種商品防偽溯源系統(tǒng)， 無需用戶登錄相應(yīng)商品網(wǎng)站或撥打產(chǎn)品廠商的電話，并且無需記憶商品的識別碼，就可查詢到商品信息，從而提高查詢商品信息的用戶體驗(yàn)。

1 國內(nèi)外主流防偽溯源技術(shù)及存在的不足

國內(nèi)外主流防偽溯源技術(shù)包括激光全息防偽溯源技術(shù) [1]、油墨防偽溯源技術(shù) [2]、雕刻凹版印刷防偽溯源技術(shù) [3]、電碼防偽溯源技術(shù) [4] 以及 RFID 射頻防偽溯源技術(shù) [5] 等，這些技術(shù)均能在一定程度上實(shí)現(xiàn)商品的防偽溯源，但存在的弊端也限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

激光全息防偽溯源技術(shù)雖然成本不高、容易識別，能被回收再利用，但其技術(shù)含量較低且不具備唯一性，容易被其他商家仿造。

油墨防偽溯源技術(shù)雖然可以利用多種功能型油墨達(dá)到防偽溯源效果，但隨著油墨廠家增多，該技術(shù)也越來越容易被仿制，不具備獨(dú)占性 [6-7]。

RFID 射頻防偽溯源技術(shù)的唯一性較高，難以被仿制，但其價(jià)格昂貴，占據(jù)的市場份額較小，不利于消費(fèi)者直接檢驗(yàn)產(chǎn)品的真?zhèn)巍?

雕刻凹版印刷防偽溯源技術(shù)的技術(shù)含量很高，難以被仿制，容易被消費(fèi)者識別，但目前主要應(yīng)用于貨幣的防偽，受到各國的監(jiān)督和管理，限制了其推廣應(yīng)用 [8-9]。

電碼防偽溯源技術(shù)的技術(shù)含量并不高，本身存在著易被盜碼、抄碼進(jìn)行批量復(fù)制的嚴(yán)重技術(shù)缺陷 [10]，而且還需要電話查詢，辨別真?zhèn)蔚倪^程十分繁瑣。

為了改善現(xiàn)有防偽溯源技術(shù)中的漏洞或不足，本文采用一種全新的防偽溯源技術(shù) ：點(diǎn)陣編碼，這是一種二維碼圖， 可印刷到商品包裝的表面，并通過相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行拍攝識別判斷真假 [11]。組成點(diǎn)陣編碼的基本元素是點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中， 所有的點(diǎn)都由像素構(gòu)成 [12]。點(diǎn)陣編碼通過點(diǎn)的有無、點(diǎn)在不同象限的分布、點(diǎn)的相互位置關(guān)系等表征形式，組成不同值域的單元 [13]。在每個點(diǎn)包含相同信息的條件下，面積越大的單個碼區(qū)所能承載的信息量就越大 [14]。由于點(diǎn)陣編碼由直徑為數(shù)十微米的點(diǎn)構(gòu)成，每平方厘米面積上可分布上千個點(diǎn)， 因此能夠在較小面積上包含大量信息 [15]。

2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

防偽溯源系統(tǒng)主要由點(diǎn)陣數(shù)碼筆和商品溯源服務(wù)器兩部分構(gòu)成，可通信連接。其中，商品溯源服務(wù)器預(yù)先存儲各商品的商品編碼和對應(yīng)的商品信息，如圖 1 所示。

                                                                                                                                                                                     圖 1 商品溯源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.1 點(diǎn)陣數(shù)碼筆

點(diǎn)陣數(shù)碼筆用于獲取商品包裝上的點(diǎn)陣編碼，根據(jù)獲取到的點(diǎn)陣編碼從商品溯源服務(wù)器中獲取對應(yīng)的商品信息，并展示所獲取的商品信息。點(diǎn)陣數(shù)碼筆主要包括點(diǎn)陣數(shù)碼獲取模塊、處理模塊、無線通信模塊、顯示模塊、二次電池、存儲模塊等，如圖 2 所示。

                                                                                                                                                                                    圖 2 點(diǎn)陣數(shù)碼筆組成結(jié)構(gòu)圖

2.1.1 點(diǎn)陣編碼獲取模塊

點(diǎn)陣編碼獲取模塊用于獲取商品包裝上的點(diǎn)陣編碼，并將獲取到的點(diǎn)陣編碼發(fā)送到處理模塊。該模塊包括筆芯和紅外攝像頭，其中筆芯為壓力傳感器。

2.1.2 處理模塊

處理模塊是點(diǎn)陣數(shù)碼筆的核心，多采用微處理器、微控制器或單片機(jī)，主要負(fù)責(zé)商品信息的收集與處理，與點(diǎn)陣編碼獲取模塊、顯示模塊、無線通信模塊相連接，用于對獲取到的點(diǎn)陣編碼進(jìn)行解碼處理，得到點(diǎn)陣編碼對應(yīng)的商品編碼。根據(jù)預(yù)先存儲的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識和得到的商品編碼生成商品信息獲取請求，當(dāng)接收到商品溯源服務(wù)器返回的商品信息時(shí)，將商品溯源服務(wù)器返回的商品信息通過顯示模塊顯示。

2.1.3 無線通信模塊

無線通信模塊由無線傳輸單元組成，無線傳輸單元包括移動通信基帶處理芯片、移動通信射頻芯片和移動通信天線， 如圖 3 所示。

移動通信基帶處理芯片用于對商品信息獲取請求進(jìn)行調(diào)制處理，再將商品信息獲取請求發(fā)送至移動通信射頻芯片。移動通信射頻芯片則對商品信息獲取請求，通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線發(fā)送到商品溯源服務(wù)器，并接收返回的商品信息。

當(dāng)點(diǎn)陣數(shù)碼筆無法與商品溯源服務(wù)器通信時(shí)，為了使用戶能及時(shí)獲取商品信息，應(yīng)設(shè)立備用無線傳輸單元。備用無線傳輸單元主要包括衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基帶處理芯片、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻芯片和衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基帶處理芯片用于對商品信息獲取請求進(jìn)行調(diào)制處理，將商品信息獲取請求發(fā)送給衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻芯片。衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)射頻芯片獲取請求，通過衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)天線發(fā)送到商品溯源服務(wù)器， 并接收返回的商品信息。當(dāng)然，為了使傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不被國外機(jī)構(gòu)獲取，且保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性，優(yōu)先采用 BDS 基帶處理芯片與 BDS 射頻芯片。

通過設(shè)置備用無線傳輸單元，可通過衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)向商品溯源服務(wù)器發(fā)送商品信息獲取請求，使用戶及時(shí)獲取商品信息，保證獲取商品信息的時(shí)效性，進(jìn)一步提高用戶體驗(yàn)。

2.1.4 二次電池

點(diǎn)陣數(shù)碼筆通過預(yù)設(shè)的電池供電進(jìn)行工作，電池沒電后， 需要用戶更換電池才能使點(diǎn)陣數(shù)碼筆重新工作。而更換電池的操作較為繁瑣，為了使點(diǎn)陣數(shù)碼筆能反復(fù)使用且無需更換電池，需要在點(diǎn)陣數(shù)碼筆中加入二次電池。設(shè)置二次電池作為點(diǎn)陣數(shù)碼筆的電源，在點(diǎn)陣數(shù)碼筆電池電量耗盡時(shí)對二次電池進(jìn)行充電，從而實(shí)現(xiàn)無需更換電池就能反復(fù)使用的目標(biāo)。

2.1.5 存儲模塊和顯示模塊

存儲模塊用于對處理模塊解碼點(diǎn)陣編碼后得到的商品編碼進(jìn)行存儲，可使用任何閃存式存儲器等可擦寫可編程的只讀存儲器。顯示模塊用于展示商品信息，可使用現(xiàn)有的任何液晶屏對商品信息進(jìn)行顯示。

2.2 商品溯源服務(wù)器

商品溯源服務(wù)器用于向點(diǎn)陣數(shù)碼筆返回點(diǎn)陣編碼對應(yīng)的商品信息，在存儲商品的商品編碼和對應(yīng)的商品信息時(shí)，首先獲取某種商品在生產(chǎn)、倉儲、物流、銷售、流通等全生命周期的信息，然后按照預(yù)先設(shè)定的編碼規(guī)則，生成該商品的商品編碼，再將獲取到的該商品信息和商品編碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)， 得到該商品的商品信息，最后將得到的商品信息存儲到商品溯源服務(wù)器中。其中，商品溯源服務(wù)器所獲取的商品信息通過技術(shù)人員采集。獲取商品信息的過程如下 ：

(1) 在生產(chǎn)環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集生產(chǎn)該商品的數(shù)據(jù)，包括商品的產(chǎn)地、生產(chǎn)時(shí)間、生產(chǎn)線等信息 ；

(2) 在入庫環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集該商品的入庫時(shí)間、倉庫號等信息 ；

(3) 在出庫環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集該商品的目的地、客戶或門店等信息 ；

(4) 在銷售環(huán)節(jié)，技術(shù)人員采集該商品的銷售代理商、銷售地等信息。

為了向點(diǎn)陣數(shù)碼筆返回商品信息，溯源服務(wù)器還包括商品信息數(shù)據(jù)庫和指令處理模塊。

2.2.1 商品信息數(shù)據(jù)庫

商品信息數(shù)據(jù)庫是商品溯源服務(wù)器的信息存儲中心，存儲著各種商品的商品編碼和對應(yīng)的商品信息。點(diǎn)陣數(shù)碼筆掃描商品編碼后發(fā)出商品信息獲取請求，經(jīng)商品信息數(shù)據(jù)庫分析信息獲取請求后，通過顯示模塊展示該商品的信息。

2.2.2 指令處理模塊

指令處理模塊用于獲取點(diǎn)陣數(shù)碼筆發(fā)出的信息獲取請求，并根據(jù)商品信息獲取請求中攜帶的商品編碼從商品信息數(shù)據(jù)庫中查詢出商品編碼對應(yīng)的商品信息，將商品編碼對應(yīng)的商品信息返回給點(diǎn)陣數(shù)碼筆。

3 系統(tǒng)基本原理

為了對點(diǎn)陣數(shù)碼筆的身份進(jìn)行驗(yàn)證，商品溯源服務(wù)器預(yù)先存儲點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊信息，在初次啟動點(diǎn)陣數(shù)碼筆后， 根據(jù)廠商預(yù)先分配給點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識，生成點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊信息，并通過無線通信方式，將生成的注冊信息發(fā)送到商品溯源服務(wù)器進(jìn)行注冊。注冊流程如下 ：

(1) 商品溯源服務(wù)器接收點(diǎn)陣數(shù)碼筆發(fā)送的注冊信息 ；

(2) 商品溯源服務(wù)器存儲獲取的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊信息，對發(fā)送注冊信息的點(diǎn)陣數(shù)碼筆進(jìn)行注冊。

商品溯源服務(wù)器在獲取到點(diǎn)陣數(shù)碼筆的商品信息獲取請求后，通過商品信息獲取請求中記錄的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識對點(diǎn)陣數(shù)碼筆的身份進(jìn)行驗(yàn)證，并只有當(dāng)點(diǎn)陣數(shù)碼筆的標(biāo)識在預(yù)先存儲的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的注冊信息中時(shí)，才從商品信息數(shù)據(jù)庫中查詢商品信息并返回給發(fā)出請求的點(diǎn)陣數(shù)碼筆，使得只有使用正規(guī)廠商生產(chǎn)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆才能查詢到商品信息。因此人們應(yīng)購買正規(guī)廠商生產(chǎn)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆，從而大大限制了山寨廠商所生產(chǎn)的點(diǎn)陣數(shù)碼筆的銷量，保證正規(guī)廠商的利益。

4 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)了基于點(diǎn)陣編碼的商品防偽溯源系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要由點(diǎn)陣數(shù)碼筆和商品溯源服務(wù)器組成。用戶在獲取某個商品的信息時(shí)，只需通過點(diǎn)陣數(shù)碼筆獲取商品包裝上的點(diǎn)陣編碼，點(diǎn)陣數(shù)碼筆根據(jù)獲取到的點(diǎn)陣編碼，從商品服務(wù)器中獲取對應(yīng)的商品信息并展示給用戶，就可了解到商品的詳細(xì)信息。與現(xiàn)有需要用戶登錄商品網(wǎng)站或撥打商品廠商電話且需要記憶商品的識別碼才能查詢商品的技術(shù)相比，此系統(tǒng)操作簡單，優(yōu)化了用戶查詢商品信息的體驗(yàn)。