基于二維碼QR Code在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品追溯中的應(yīng)用研究

崔蓓蓓++丁亞明

摘 要：闡述二維碼在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品追溯中應(yīng)用的可行性，認為二維碼技術(shù)能為產(chǎn)品追溯信息查詢提供有效的技術(shù)支持，并以QR Code的特征為切入點，描述了基于QR Code在產(chǎn)品追溯中的應(yīng)用過程。在分析二維碼的技術(shù)特點后，提出了二維碼在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品追溯應(yīng)用過程中尚存在的問題，最后對二維碼在產(chǎn)品追溯領(lǐng)域中的應(yīng)用進行了展望。

關(guān)鍵詞：QR碼；物聯(lián)網(wǎng)；產(chǎn)品追溯；二維碼

中圖分類號：TP14 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）05-00-02

0 引 言

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）[1]是指將各種信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)，如傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻標簽閱讀裝置、條碼與二維碼設(shè)備、全球定位系統(tǒng)和其它基于物-物通信模式（M2M）短路無線自組織網(wǎng)絡(luò)[2]。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以自動識別、條形碼、二維碼和RFID普遍運用為基礎(chǔ)。二維碼能在橫向和縱向兩個方位同時表達信息，在小面積內(nèi)表達大量信息，同時具有信息容量大、糾錯性好等優(yōu)點。用二維碼可表示物品相關(guān)信息如：價格、名稱、制造廠、生產(chǎn)日期、重量、有效期等。因二維碼易張貼，容錯好，這使得二維碼應(yīng)用到產(chǎn)品追溯領(lǐng)域成為自然的選擇，人們在利用二維碼為產(chǎn)品追溯平臺的發(fā)展提供有力支持時，也推動了二維碼技術(shù)在標準化、防偽等方面的研究。

1 二維碼及QR Code的主要特點

1.1 二維條碼

二維條碼（2-dimensional bar code）是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律分布在平面上（二維方向）的黑白相間的圖形，用于記錄數(shù)據(jù)符號信息。使用若干個與二進制相對應(yīng)的幾何形體來表示文字數(shù)值信息， 通過圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動識讀以實現(xiàn)信息自動處理，包括堆積式二維碼和矩陣式二維碼[3]。

1.2 QR Code

QR Code（Quick Response Code）是由日本Denso公司于1994年9月研制的一種矩陣式二維碼符號。QR Code的高存儲容量，最多可存儲1 850個大寫字母，或2 710個數(shù)字，或1 108個字節(jié)，或500多個漢字；該條碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等以數(shù)字化的信息進行編碼，用條碼表示出來；可以表示多種語言文字；可表示圖像數(shù)據(jù)。具有較強的糾錯能力。深色模塊表示二進制“1”，淺色模塊表示二進制“0”。 最多約可糾錯30%的數(shù)據(jù)碼字?？梢灾贫ǔ鲚^小的標簽，方便張貼在各種物品表面。QR Code的解碼方式可以利用手機拍照或CCD識讀器識別，速度快，具有全方位（360°）識讀特點。能夠有效識別出中國漢字。圖1 為以QR 碼符號 （版本7）為例的結(jié)構(gòu)圖[4]。

圖1 QR 碼符號（版本7）結(jié)構(gòu)圖

1.3 QR Code編碼原理

QR Code編碼包括數(shù)據(jù)編碼和糾錯編碼兩部分，其中數(shù)據(jù)編碼分為擴充解釋模式、數(shù)字模式、字母數(shù)字模式和8 b字節(jié)模式等；糾錯編碼采用有限域GF（28）上的里德-索羅門（Reed-Solonom，RS）糾錯編碼算法[5，6]。

RS碼作為一種循環(huán)碼有與之對應(yīng)的生成多項式，在這些多項式中的一個n-k次多項式就是生成多項式，用g（x）表示。對在GF（2m）上的RS碼，當要求的糾錯能力為t時，此時是以GF（2m）上2t個相鄰元素為根的多項式；其中m0是偏移量，通常情況下取m0=1，在QR碼糾錯編碼中取m0=0，此時計算公式為[7]。

2 產(chǎn)品追溯

2.1 產(chǎn)品追溯發(fā)展現(xiàn)狀

產(chǎn)品質(zhì)量追溯系統(tǒng)通過對產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通、銷售等環(huán)節(jié)進行信息標識、采集、傳遞和關(guān)聯(lián)管理，為生產(chǎn)者提供產(chǎn)品的生產(chǎn)銷售等信息以提高產(chǎn)品質(zhì)量追溯管理能力，使消費者能夠全方位的了解產(chǎn)品信息。以往的手工操作已越來越不適應(yīng)新形勢下的現(xiàn)代化管理要求，計算機技術(shù)和二維碼技術(shù)引入生產(chǎn)產(chǎn)品追溯系統(tǒng)領(lǐng)域已成為必然趨勢。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和興起，新識別技術(shù)的出現(xiàn)及二維碼技術(shù)的發(fā)展，目前對產(chǎn)品可追溯性研究已經(jīng)成為國內(nèi)外工業(yè)工程和物流管理學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域的熱點之一。

產(chǎn)品追溯系統(tǒng)研究應(yīng)用在我國起步較晚，2003年國家質(zhì)檢總局啟動“中國條碼推進工程”活動，該活動極大地推動了條形碼在我國企業(yè)產(chǎn)品表識中的應(yīng)用。2006年10月追溯體系在北京、上海、四川等地啟動試點工作。2010年11月在北京召開了物聯(lián)網(wǎng)與產(chǎn)品質(zhì)量追溯論壇，該論壇主要圍繞物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展、產(chǎn)品質(zhì)量追溯以及相關(guān)技術(shù)標準和行業(yè)應(yīng)用等方面，探討產(chǎn)品追溯研究與應(yīng)用的新思想[8]。

2.2 QR碼產(chǎn)品追溯系統(tǒng)設(shè)計

QR Code自動識別技術(shù)具有輸入速度快、準確度高、成本低和易操作等特點。移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展使QR碼的應(yīng)用逐漸成熟。據(jù)此，論文提出了基于QR Code的產(chǎn)品追溯系統(tǒng)設(shè)計。具體系統(tǒng)流程如圖2所示，產(chǎn)品生產(chǎn)從原材料、半成品、成品的每一個環(huán)節(jié)都記錄至產(chǎn)品追溯平臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)，使供應(yīng)商、生產(chǎn)企業(yè)、物流承運商、經(jīng)銷商對產(chǎn)品追溯平臺信息可讀、可寫、可查詢，客戶通過QR碼實現(xiàn)對產(chǎn)品信息可讀。

圖2 產(chǎn)品追溯平臺構(gòu)建圖

產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的聯(lián)系如圖3所示，通過E-R圖反應(yīng)產(chǎn)品追溯各環(huán)節(jié)中的數(shù)據(jù)庫信息。

圖3 產(chǎn)品追溯過程E-R圖

2.3 QR Code應(yīng)用于產(chǎn)品追溯

在產(chǎn)品加工過程中，主要產(chǎn)品部件打上二維碼標簽。不管產(chǎn)品發(fā)往何處，都會留有記錄。如果發(fā)生問題，只需讀取產(chǎn)品上的二維碼，就可以在數(shù)據(jù)庫內(nèi)調(diào)出該產(chǎn)品所有相關(guān)數(shù)據(jù)。生產(chǎn)企業(yè)將商品信息生成的QR碼傳遞至客戶，客戶借助Web網(wǎng)絡(luò)或手持終端進行追溯查詢，從而獲得完整的產(chǎn)品信息。

客戶通過移動客戶端掃描QR碼的方式查詢產(chǎn)品基本信息和產(chǎn)品追溯平臺的網(wǎng)址信息，客戶通過登錄掃描QR碼獲取的網(wǎng)址查看產(chǎn)品詳細信息，包括產(chǎn)品供應(yīng)商信息、生產(chǎn)企業(yè)信息、物流承運商信息、經(jīng)銷商信息等。圖4為通過二維碼應(yīng)用流程圖反應(yīng)QR Code在產(chǎn)品追溯中的應(yīng)用情景。

圖4 二維碼在產(chǎn)品追溯應(yīng)用流程圖

3 二維碼防偽

二維碼是在二維平面上用黑白相間的特定圖形來表示。近年來，由于智能手機的普及，使二維碼技術(shù)應(yīng)用迅速發(fā)展，二維碼的安全問題也日益突出。由于其具有較強的可復(fù)制性[9]，這是二維碼在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中一個極大的缺陷。不少不法分子利用二維碼的技術(shù)漏洞進行違法行為。建立二維碼防偽機制是二維碼在產(chǎn)品追溯應(yīng)用中另一重要的研究領(lǐng)域。二維碼防偽應(yīng)以二維碼為信息載體，對每一件產(chǎn)品信息進行跟蹤、采集、匯總、查詢、管理等，一品一碼，建立商品信息管理數(shù)據(jù)鏈和整個流通過程監(jiān)管系統(tǒng)。今后二維碼標簽的發(fā)展方向應(yīng)集質(zhì)量追溯、物流、銷售、防偽、售后等功能于一身，為企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的追溯管理提供一個更廣闊的平臺。

4 結(jié) 語

二維碼技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)日益繁榮的今天，已在世界各地產(chǎn)品追溯系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，推廣產(chǎn)品追溯平臺發(fā)展不僅需要企業(yè)自身的努力，也需要社會各級的廣泛參與以及相應(yīng)的立法，及產(chǎn)品追溯云平臺的建設(shè)，使產(chǎn)品從原料到生產(chǎn)加工再至物流信息透明原生態(tài)的呈現(xiàn)在消費者面前，已成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的方向，而二維碼在其中的作用不容小覷。加強二維碼標準化建設(shè)及二維碼防偽技術(shù)研究也成了一個重要課題。因此，在移動互聯(lián)業(yè)務(wù)模式下，加強二維碼技術(shù)及應(yīng)用研究具有重要的科學(xué)價值。

參考文獻

[1] ITU Strategy and Policy Unit（SPU）.ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things[R].Geneva：International Telecom munication Union（ITU），2005.

[2]劉強，崔莉，陳海明.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用[J].計算機科學(xué)，2010，37（6）：1-5.

[3]楊軍，劉艷，杜彥蕊.關(guān)于二維碼的研究和應(yīng)用[J].應(yīng)用科技，2002，29（ 11） ： 11-13.

[4] 王文豪， 張亞紅， 朱全銀，等.QR Code 二維條形碼的圖像識別[J].計算機技術(shù)與發(fā)展，2009，19（10）：123-126.

[5] Kopparty S.Review of algebraic function fields and codes by Henning Stichtenoth[J].ACM SIGACT News，2011，42（2）：19-24.

[6] Shayegh F. Soleymani M R. Efficient iterative techniques forsoft decision decoding of reed-solomon codes [J].IEEE Transactions on Communications，2011，59（2）：428-436.

[7]桂振文，王涌天，劉越，等 .二維碼在移動增強現(xiàn)實中的應(yīng)用研究[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報，2014，26（1）：34-39.

[8] 中國自動識別技術(shù)協(xié)會.2010物聯(lián)網(wǎng)與產(chǎn)品質(zhì)量追溯論壇在北京召開[J].低壓電器，2010（22）：68.

[9]蘭龍輝，邱榮祖.二維碼技術(shù)在農(nóng)產(chǎn)品物流追溯系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].物流工程與管理，2013，35（9）：86-89。