基于3G網(wǎng)絡與二維碼的產(chǎn)品追溯防偽技術(shù)及應用

（武夷學院 實驗室管理中心，福建 武夷山 354300）

1 引言

中國是茶的故鄉(xiāng)，隨著國民經(jīng)濟蓬勃發(fā)展與繁榮，健康綠色的茶文化越來越受到人們的青睞，茶旅產(chǎn)業(yè)也已逐漸成為武夷山經(jīng)濟發(fā)展的主力軍?！吨袊璁a(chǎn)業(yè)研究報告（2010）》（藍皮書）相關(guān)調(diào)查顯示，2009 年，中國茶業(yè)又一次站上歷史高點，茶園種植面積達到186萬公頃，茶產(chǎn)量135萬噸，均居世界第一，烏龍茶和紅茶，大約分別占茶葉總產(chǎn)量的11%和6%[1]。目前，武夷山巖茶種植面積約13萬畝，茶葉產(chǎn)量約7000噸，總產(chǎn)值已超過10億元，茶葉企業(yè)（包括小作坊）2000多家[2]。

隨著市場對武夷巖茶需求量的飆升，武夷巖茶的品牌價值也越來越高，然而，在利益的驅(qū)使下，個別不法商販在銷售中用外地茶充當武夷巖茶，以次充好欺騙消費者的事件時有發(fā)生，嚴重損害了武夷巖茶這一地理標識品牌，更嚴重的甚至有可能發(fā)生有害物質(zhì)殘留、重金屬含量超標等危害更大的食品安全性事件。《南平市“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃》中重點提出圍繞“平安南平”建設，加強公共安全科技創(chuàng)新，構(gòu)建食品安全科技支撐與保障體系的建設規(guī)劃。為了做好武夷巖茶品牌保護工作，確保茶葉質(zhì)量安全，武夷山質(zhì)監(jiān)局早在2002年便開始在省內(nèi)率先使用地理標志產(chǎn)品保護的數(shù)碼防偽標簽，并結(jié)合電話防偽查詢系統(tǒng)一起加強茶葉食品安全監(jiān)管力度[3]。

2 武夷巖茶防偽中存在的問題

防偽技術(shù)指為了達到防偽目的而采取的措施，它在一定范圍內(nèi)能準確鑒別真?zhèn)?，并不易被仿制和復制的技術(shù)。目前，我國在食品安全方面既能防偽又能進行產(chǎn)品溯源的相關(guān)系統(tǒng)建設比較薄弱，武夷巖茶這種單一的電話查詢防偽方式，查詢麻煩、查詢成本高，作為消費者無法從該查詢系統(tǒng)獲得更多關(guān)于產(chǎn)品的信息，用戶參與度低，作為企業(yè)無法通過該系統(tǒng)了解更多關(guān)于產(chǎn)品的銷售流通分布信息，這種過時的防偽方法終究逃脫不了被先進技術(shù)手段替代的命運。

隨著3G網(wǎng)絡技術(shù)的成熟與發(fā)展，數(shù)碼—網(wǎng)絡防偽技術(shù)的進步，基于3G網(wǎng)絡與二維條碼的產(chǎn)品追溯防偽技術(shù)，能夠很好的解決產(chǎn)品追溯防偽技術(shù)難題，還能為消費者提供更多關(guān)于產(chǎn)品、企業(yè)、政府相關(guān)信息，并且產(chǎn)品二維條碼能夠為產(chǎn)品物流、銷售以及網(wǎng)絡電子商務提供進一步的技術(shù)支持。

3 二維條碼原理及應用

3.1 二維條碼的信息存儲原理

二維條碼是建立在計算機圖像處理技術(shù)、組合編碼原理等基礎(chǔ)上的一種新型的圖形符號自動識讀處理碼制，它以點組合空間，以矩陣的形式組成二維條碼。在矩陣相應元素位置上用點的出現(xiàn)表示二進制“1”，空白表示二進制“0”，由點的排列組合確定代碼表示的含義[4]。與一維的條碼相比，二維條碼能夠在橫向、縱向兩個方位同時表達信息，因此能夠在很小的面積內(nèi)表達大量的信息，能為消費者提供更多關(guān)于產(chǎn)品，如：產(chǎn)品的產(chǎn)地，功效，生產(chǎn)工藝，使用方法等豐富的信息。

二維條碼表達的信息無法直接識別，只能使用特定的軟件或掃描設備來讀取，結(jié)合數(shù)據(jù)加密技術(shù)、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫查詢技術(shù)一起能很好的用于產(chǎn)品防偽與追溯中。二維條碼技術(shù)以其低成本、識讀快速、信息量大、安全性高等優(yōu)點，在社會生活中應用越來越廣泛，能為蓬勃發(fā)展中的移動電子商務提供基礎(chǔ)支持，同時物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，也為二維條碼技術(shù)提供了廣闊的應用空間。具有代表性的矩陣式二維條碼有Data Matrix,Maxi Code,Code One,QR Code等，其中應用最為廣泛的為QR Code碼。

3.2 二維條碼的應用現(xiàn)狀

國外，日本的二維條碼業(yè)務采用開放碼制及開放運營方式，通信運營商公布了二維條碼的編碼與解碼核心技術(shù)，任何手機廠商、服務提供商甚至用戶均可自由開發(fā)、發(fā)布二維條碼業(yè)務，日本的海報、游覽手冊、傳單、公共汽車站牌，甚至連樹上都貼有各種應用的二維條碼，手機二維條碼主讀與被讀類應用都發(fā)展較好[5]。

韓國的手機二維條碼業(yè)務采用非開放性碼制，封閉運營、集中管控，以在線主讀類的應用為主，如圖鈴下載、WAP上網(wǎng)、超媒體廣告、門戶定位等。韓國幾家主流媒體都普遍采用了二維條碼，讀者掃碼后即可獲得該新聞事件的最新進展，同時報紙上的手機二維條碼還可用于輿論調(diào)查。二維條碼同時還印刷于公交站牌，乘客掃碼后可實時獲取班車信息。在電子憑證類業(yè)務方面，韓國也推出了電子優(yōu)惠券、電子票等服務，但應用沒有日本廣泛。歐美方面，手機主讀類業(yè)務發(fā)展不良，典型如美國的Scanbuy推出的手機二維條碼識讀客戶端，市場推廣始終未有突破[6]。

國內(nèi)，二維條碼技術(shù)的研究與應用方面，上海威恩網(wǎng)絡科技、易惠通、銀河傳媒、龍貝科技、信碼互通科技等企業(yè)研究比較早，并且在汽車配件、手機電池、建材等業(yè)務領(lǐng)域的產(chǎn)品追溯與電子商務方面都有一定的應用；中國移動、中國電信兩大移動通信提供商也在積極的推動著二維條碼在國內(nèi)應用推廣與技術(shù)支持，山東綠色農(nóng)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)便是山東移動公司在積極響應投身新農(nóng)建設中的一大舉措。

4 系統(tǒng)體系架構(gòu)與設計

隨著移動通信技術(shù)的快速發(fā)展與成熟，3G智能手機市場保有量越來越大，功能也越來越強，為更多基于移動網(wǎng)絡的應用技術(shù)提供了基礎(chǔ)硬件平臺。二維條碼與智能手機的結(jié)合催生更多手機二維條碼相關(guān)應用的誕生，基于3G網(wǎng)絡及二維條碼的產(chǎn)品追溯系統(tǒng)便是其中之一，能夠很好的解決關(guān)涉食品安全方面產(chǎn)品打假的技術(shù)難題，并為產(chǎn)品的后續(xù)的廣告投放及移動電子商務活動的開展提供技術(shù)支持。筆者通過對武夷山質(zhì)監(jiān)局茶葉質(zhì)檢中心工作流程進行調(diào)研，提出了該系統(tǒng)的體系架構(gòu)與模塊設計，并已完成系統(tǒng)的原型開發(fā)。

4.1 系統(tǒng)體系架構(gòu)

該系統(tǒng)以產(chǎn)品為中心，在政府管理部門監(jiān)管下，將產(chǎn)品的生產(chǎn)、物流、銷售、消費構(gòu)成一個有機鏈，使產(chǎn)品的產(chǎn)銷過程處于一個封閉體系中，杜絕了假冒產(chǎn)品流入，產(chǎn)品產(chǎn)銷流通與監(jiān)管如圖1所示。產(chǎn)品經(jīng)過的各個環(huán)節(jié)都有記錄了產(chǎn)品經(jīng)過的“痕跡”，以方便產(chǎn)品的溯源防偽。該系統(tǒng)的架構(gòu)圖如圖2所示。

4.2 系統(tǒng)UML用例圖

系統(tǒng)采用分級權(quán)限管理模式，不同的角色擁有不同權(quán)限，UML用例圖如圖3所示：

系統(tǒng)主要模塊功能：

（1）填寫茶葉批次信息：填寫某批次生產(chǎn)的茶葉相關(guān)信息，包括產(chǎn)品編號、產(chǎn)品名稱、茶葉山場所在位置、產(chǎn)品的品種、品質(zhì)、包裝規(guī)格、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)數(shù)量、市場參考售價、企業(yè)網(wǎng)站、聯(lián)系電話、維權(quán)熱線等等信息。

（2）防偽二維條碼申請：茶企業(yè)通過政府二維條碼防偽網(wǎng)站提交的產(chǎn)品信息，申請防偽二維條碼。市質(zhì)監(jiān)局在接到企業(yè)申請后，采用隨機抽樣的方式，對所申批次的茶葉進行質(zhì)量檢驗，對通過檢驗的產(chǎn)品批次發(fā)放與生產(chǎn)數(shù)量相符的防偽二維條碼標簽。防偽二維條碼標簽具有唯一性，并且二維條碼中的信息進行了加密處理，只有通過裝有政府發(fā)布的專用軟件的客戶端才能讀取，以防止二維條碼標簽被仿制。

（3）掃描信息記錄：記錄某個標簽被掃描的時間、掃描手機號以及是經(jīng)銷商還是消費者掃描。

（4）產(chǎn)品追溯：通過每份產(chǎn)品唯一的二維條碼標簽，追溯產(chǎn)品物流、銷售所在地。

（5）產(chǎn)品銷售區(qū)域統(tǒng)計：根據(jù)經(jīng)銷商的掃描記錄或消費者的掃描記錄，統(tǒng)計產(chǎn)品銷售渠道以及分布的地區(qū)，為廠商制定合理、有針對性的營銷與廣告投放策略提供支持。

5 系統(tǒng)核心技術(shù)探討

5.1 二維條碼編碼與解碼技術(shù)研究

二維條碼的生成與解析采用開源Zxing實現(xiàn)。Zxing是Google提供的關(guān)于條碼的解析工具，提供了二維條碼的生成與解析的方法，并可以用于內(nèi)置有攝像頭的移動通信設備以及專用的掃描設備中。支持多種開發(fā)語言，如 C+、C#、Ruby、Action Script，能夠支持本系統(tǒng)中基于Web、基于window桌面、基于android平臺手機、基于Iphone的二維條碼掃描客戶端所需的核心算法要求，為本項目的最終實現(xiàn)提供了基礎(chǔ)軟件平臺支持[7]。

5.2 產(chǎn)品防偽策略

目前市場上的茶產(chǎn)品，均使用條形碼作為產(chǎn)品唯一標識，條型碼無法提供更多關(guān)于產(chǎn)品的信息，一些不法廠商利用管理上的漏洞盜用他人條碼進行制假售假。基于二維條碼的產(chǎn)品追溯防偽策略如下：

（1）二維條碼標簽的申請、批準有嚴格的產(chǎn)品質(zhì)檢作保障，二維條碼標簽的制作、發(fā)放、使用處于一個封閉的體系中，每個標簽的信息都記錄入政府部門的質(zhì)檢防偽數(shù)據(jù)中心，假的二維條碼標簽在數(shù)據(jù)庫中沒有相關(guān)記錄，從而從源頭杜絕了標簽制假；

（2）消費者通過專用軟件掃描二維條碼標簽后，并能直接從二維條碼標簽中獲取關(guān)于產(chǎn)品的信息，還可直接通過手機訪問企業(yè)網(wǎng)站，直接查看產(chǎn)品更詳細的信息，被盜用的標簽無法用于他人的產(chǎn)品，防止了標簽被仿制。消費者還可以通過手機短信、電話、直接防偽政府的產(chǎn)品防偽驗證網(wǎng)站進行產(chǎn)品的真?zhèn)尾樵儭?/p>

（3）對二維條碼標簽中的信息進行加密處理，只用通過政府部門發(fā)布的專用掃描軟件才能讀取其中的信息。因為加密算法是保密的，不法商人無法知道，其自行制作的假冒二維條碼標簽，專用的掃描軟件無法讀??；同理，網(wǎng)絡上通用的二維碼掃描軟件也無法識別真的二維條碼標簽，只能專用對專用，從技術(shù)上對產(chǎn)品實施防偽。

在商家、消費者掃描鑒別產(chǎn)品真?zhèn)蔚耐瑫r能提供更多的銷售相關(guān)信息，為企業(yè)的市場營銷決策提供更多的支持。

5.3 產(chǎn)品追溯與銷售區(qū)域統(tǒng)計

本系統(tǒng)借鑒速遞公司對快件處理的流程模式，通過對企業(yè)、商家、消費者的掃描記錄進行分析，能夠確定產(chǎn)品的流通軌跡。參與商品生產(chǎn)、物流、銷售、消費中的每一角色都能夠查詢每份產(chǎn)品的產(chǎn)地、物流過程、經(jīng)銷商、消費的區(qū)域信息，通過分析能夠為廠家的廣告投放以及營銷策略提供更多決策支持。同時，在消費者的參與下還能夠快速的確定假冒、仿冒產(chǎn)品的發(fā)生地信息，使政府能夠準確打假。二維條碼中還提供了直接訪問政府、企業(yè)家網(wǎng)站的鏈接，為政府、企業(yè)提供了更多如：展示自身形象、企業(yè)廣告宣傳等空間，在提高政府管理服務能力與影響力的同時，還能為地方經(jīng)濟的發(fā)展帶來更大潛在商機。

6 結(jié)論

隨著3G網(wǎng)絡的速度、穩(wěn)定性的不斷提高，基于3G網(wǎng)絡與二維條碼的茶產(chǎn)品防偽與追溯技術(shù)能夠有效保護武夷山巖茶品牌，為地方經(jīng)濟的騰飛與發(fā)展提供技術(shù)支持，有著巨大的經(jīng)濟效益與社會效益。隨著RFID芯片價格的降低，將此技術(shù)與RFID技術(shù)相結(jié)合，其應用范圍可覆蓋的領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V闊。

[1] 楊江帆,李閩榕.中國茶產(chǎn)業(yè)研究報告(2010)[M].北京：社會科學文獻出版社,2010.

[2] 李遠華,楊江帆,石玉濤等.武夷巖茶生產(chǎn)新技術(shù)[J].中國茶業(yè),2011,33(6):19-19.

[3] 何梅芳,凌波.加強后續(xù)監(jiān)管保護 確保武夷巖茶質(zhì)量安全[J].福建質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督,2010（12）:30-31.

[4] 周利紅,劉書家.QR碼圖像處理和譯碼方法研究[J].北京工商大學學報(自然科學版),2008.26(1):63-66.

[5] 周喆.二維碼在圖書借還管理系統(tǒng)中的應用[J].常州師范學院,2010，23(3):53-55.

[6] 陳荊花，王潔.淺析手機二維條碼在物聯(lián)網(wǎng)中的應用及發(fā)展[J].電信科學,2010.26(4):39-43.

[7]中國物品編碼中心.二維條碼技術(shù)與應用[M],北京:中國計量出版社,2007.