基于NFC技術(shù)的防偽溯源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫惠芳　張俊　黎海凌

摘? 要： 防偽技術(shù)中，需要對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行追溯，本文對(duì)NFC防偽溯源系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。首先對(duì)NFC技術(shù)及其用于防偽溯源的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析，然后分析了防偽溯源系統(tǒng)需求，基于商品流通環(huán)節(jié)，總結(jié)了商品溯源流程，在此基礎(chǔ)上采用C/S和B/S雙架構(gòu)模型設(shè)計(jì)了防偽溯源系統(tǒng)總體架構(gòu)，該系統(tǒng)可以幫助消費(fèi)者有效的鑒別產(chǎn)品真?zhèn)危匪莓a(chǎn)品質(zhì)量安全，有利于建立健康的市場(chǎng)環(huán)境。

關(guān)鍵詞： NFC; 防偽; 溯源; 系統(tǒng)架構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP392? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1006-8228（2022）05-134-04

Design of anti-counterfeiting traceability system based on NFC technology

Sun Huifang Zhang Jun Li Hailing

Abstract： In anti-counterfeiting technology， product quality needs to be traced. In this paper， the NFC anti-counterfeiting traceability system is researched and designed. Firstly， NFC technology and its advantages for anti-counterfeiting traceability are analyzed. Then the requirements of anti-counterfeiting traceability system are analyzed. Based on the commodity circulation link， the product traceability process is summarized， and the overall structure of the anti-counterfeiting traceability system is designed using the C/S and B/S dual-architecture models. The system can help consumers effectively identify the authenticity of products， trace product quality and safety， and is conducive to creating a healthy market environment.

Key words： NFC; anti-counterfeiting; traceability; system architecture

引言

假冒偽劣產(chǎn)品不僅嚴(yán)重影響著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還危及著品牌企業(yè)及消費(fèi)者的切身利益[1]。包裝防偽技術(shù)發(fā)展已有幾十年，防偽技術(shù)多應(yīng)用在高檔商品上，例如名煙名酒包裝，但真正應(yīng)用效果并不十分理想，假冒產(chǎn)品依然泛濫[2]。傳統(tǒng)防偽技術(shù)主要分為兩類：材料防偽技術(shù)、電話或短信查詢防偽技術(shù)。以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為核心的信息型防偽技術(shù)，以二維碼或電子標(biāo)簽作為載體，綜合應(yīng)用信息采集、網(wǎng)絡(luò)通信、信息編碼、信息管理和可變數(shù)據(jù)印刷等技術(shù)，賦予了產(chǎn)品包裝感知、通訊以及交互等功能，不僅可以提高防偽效果，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量追溯，為商家和消費(fèi)者帶來(lái)了福音[3]。

1 NFC防偽溯源系統(tǒng)概述

1.1 NFC技術(shù)

NFC技術(shù)是一種近距離無(wú)線通信技術(shù)，由非接觸式射頻識(shí)別（RFID）和互連互通技術(shù)整合演變而來(lái)，向下可以兼容RFID，其工作頻率主要是 13.56MHz，有效傳輸距離一般在20cm以內(nèi)[4]。

NFC設(shè)備支持兩種通信模式：主動(dòng)傳輸模式和被動(dòng)傳輸模式[5]。主動(dòng)模式的工作模式一般是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式，設(shè)備需要電源電路支持，傳輸距離最高可達(dá)20cm，常見(jiàn)于筆記本電腦、手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[5]。被動(dòng)模式的工作模式和RFID類似，由帶電源的NFC設(shè)備作為發(fā)起設(shè)備，發(fā)出射頻信號(hào)，激活無(wú)源NFC設(shè)備（標(biāo)簽），實(shí)現(xiàn)信息的傳輸與讀取[5]。在本系統(tǒng)中NFC的通信模式為被動(dòng)傳輸模式，由內(nèi)置NFC功能的手機(jī)或作業(yè)手持終端設(shè)備作為發(fā)起設(shè)備，產(chǎn)生無(wú)線射頻電場(chǎng)，激活商品上攜帶的NFC標(biāo)簽，標(biāo)簽被激活后，可以與發(fā)起設(shè)備進(jìn)行通信。

1.2 商品防偽溯源系統(tǒng)

商品追溯系統(tǒng)起源于20世紀(jì)80年代，英國(guó)政府為了追溯攜帶疾病的牛肉，建立了牛肉溯源系統(tǒng)[6]。隨后，歐美、日本等國(guó)家相繼制定了追溯系統(tǒng)相關(guān)法律法規(guī)、成立了相關(guān)監(jiān)控機(jī)構(gòu);國(guó)內(nèi)追溯系統(tǒng)研究起步較晚，2004年中國(guó)農(nóng)業(yè)部通過(guò)“進(jìn)京蔬菜產(chǎn)品質(zhì)量溯源制度試點(diǎn)項(xiàng)目”建立了第一個(gè)食品追溯系統(tǒng)的試驗(yàn)點(diǎn)[6]。2015年12月國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布《關(guān)于加快推進(jìn)重要產(chǎn)品追溯體系建設(shè)的意見(jiàn)》，各級(jí)相關(guān)行政部門紛紛響應(yīng)，推進(jìn)追溯體系的建設(shè)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和政策體系逐步形成，企業(yè)聯(lián)合相關(guān)行政主管部門構(gòu)筑質(zhì)量追溯體系，社會(huì)公眾對(duì)可追溯產(chǎn)品的接受程度及其認(rèn)可水平逐漸增強(qiáng)，商品溯源系統(tǒng)得到了大大的發(fā)展[7]。

將二維碼技術(shù)用于商品防偽溯源成本雖低，但存在易被復(fù)制仿造，無(wú)法動(dòng)態(tài)修改信息的缺點(diǎn)[3]。而采用NFC電子標(biāo)簽技術(shù)，既可以實(shí)現(xiàn)信息的讀取也可以寫入，通過(guò)其數(shù)據(jù)加密技術(shù)可以保證防偽的有效性。隨著印刷電子技術(shù)的發(fā)展，電子標(biāo)簽制作成本逐步降低，以及攜帶NFC芯片智能終端設(shè)備（手機(jī)、平板電腦等）的普及，解決了NFC技術(shù)識(shí)別終端設(shè)備問(wèn)題，使其在防偽溯源領(lǐng)域有良好的應(yīng)用發(fā)展空間。

2 系統(tǒng)需求分析

防偽溯源系統(tǒng)的總體功能需求是實(shí)現(xiàn)防偽、溯源，但不同的系統(tǒng)用戶對(duì)于系統(tǒng)的功能需求不同，因此需先確定使用用戶范圍，再根據(jù)不同用戶的需求，確定系統(tǒng)需求。結(jié)合產(chǎn)品流通過(guò)程，商品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)一般包括：生產(chǎn)、加工、包裝、物流與銷售等環(huán)節(jié)，因此，在本系統(tǒng)中的主要用戶有消費(fèi)者、供應(yīng)鏈業(yè)務(wù)相關(guān)人員、市場(chǎng)監(jiān)管人員以及系統(tǒng)管理人員，可將用戶分為兩類，操作用戶和查詢用戶，具體分類見(jiàn)圖1。

每一類用戶需求如下。

⑴ 系統(tǒng)管理員

系統(tǒng)管理員應(yīng)具備其他操作和查詢用戶具備的功能，如對(duì)企業(yè)信息、產(chǎn)品信息進(jìn)行操作和管理（如添加、刪除、編輯、查詢等），同時(shí)還需要定期對(duì)系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)的進(jìn)行維護(hù)和備份，以及對(duì)其他平臺(tái)用戶的權(quán)限設(shè)置與管理，擁有系統(tǒng)最高權(quán)限。

⑵ 業(yè)務(wù)管理員

業(yè)務(wù)管理員的權(quán)限僅次于系統(tǒng)管理員，可以對(duì)普通操作員進(jìn)行角色創(chuàng)建及權(quán)限分配，其主要業(yè)務(wù)功能是管理和維護(hù)好其他普通操作員的賬戶及權(quán)限，做好平臺(tái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析工作。

⑶ 普通操作員

普通操作員是系統(tǒng)具體業(yè)務(wù)操作人員擁有的賬戶，涉及到的人員主要有生產(chǎn)加工人員、質(zhì)檢人員、包裝人員、物流運(yùn)輸人員、倉(cāng)庫(kù)管理人員、經(jīng)銷商等，其需要根據(jù)自己的業(yè)務(wù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，例如生產(chǎn)加工人員需要對(duì)標(biāo)簽初始化，利用NFC終端設(shè)備在電子標(biāo)簽內(nèi)寫入一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)號(hào)，賦予每個(gè)產(chǎn)品唯一標(biāo)識(shí)，并將產(chǎn)品基本信息和生產(chǎn)加工信息通過(guò)NFC設(shè)備錄入。普通操作員對(duì)系統(tǒng)的管理權(quán)限由業(yè)務(wù)管理員或系統(tǒng)管理員設(shè)定。

⑷ 消費(fèi)者

消費(fèi)者具有查詢權(quán)限，通過(guò)NFC終端設(shè)備（一般為NFC智能手機(jī)）和電子標(biāo)簽進(jìn)行通訊，以辨別產(chǎn)品真?zhèn)?，同時(shí)獲取產(chǎn)品從生產(chǎn)至消費(fèi)整個(gè)供應(yīng)鏈過(guò)程的溯源信息。

⑸ 監(jiān)管人員

一般來(lái)說(shuō)監(jiān)管人員也是通過(guò)查詢權(quán)限，對(duì)產(chǎn)品的真?zhèn)芜M(jìn)行辨別，通過(guò)溯源系統(tǒng)，有效的掌握產(chǎn)品流通情況，以達(dá)到對(duì)市場(chǎng)健康發(fā)展的有效監(jiān)控管理。

3 系統(tǒng)的溯源流程

防偽溯源系統(tǒng)是一個(gè)能為產(chǎn)品提供防偽驗(yàn)證、溯源查詢、質(zhì)量監(jiān)管的平臺(tái)。其主要功能是實(shí)現(xiàn)商品的防偽驗(yàn)證，并通過(guò)生產(chǎn)供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的信息公開(kāi)，讓消費(fèi)者能夠追溯產(chǎn)品質(zhì)量安全。溯源信息在供應(yīng)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)生，并通過(guò)相應(yīng)人員錄入系統(tǒng)。產(chǎn)品溯源流程見(jiàn)圖2。

生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)：操作工人生產(chǎn)完產(chǎn)品后，需要對(duì)商品進(jìn)行貼標(biāo)簽，并對(duì)標(biāo)簽進(jìn)行初始化，利用NFC終端設(shè)備在電子標(biāo)簽內(nèi)寫入一個(gè)唯一標(biāo)識(shí)號(hào)，賦予每個(gè)產(chǎn)品唯一標(biāo)識(shí)，并將產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品型號(hào)、生產(chǎn)車間、材料信息、質(zhì)量檢測(cè)、產(chǎn)品批號(hào)、生產(chǎn)日期等信息通過(guò)NFC設(shè)備錄入，上傳至溯源數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

包裝環(huán)節(jié)：包裝人員確認(rèn)生產(chǎn)加工信息，在進(jìn)行打包的過(guò)程中，在外箱封口處貼上電子標(biāo)簽標(biāo)識(shí)，利用NFC設(shè)備對(duì)產(chǎn)品包裝和外箱包裝進(jìn)行關(guān)聯(lián)，錄入包裝日期、包裝材質(zhì)、包裝規(guī)格等信息，上傳至系統(tǒng)。

物流環(huán)節(jié)：物流操作人員確認(rèn)包裝環(huán)節(jié)信息，利用NFC設(shè)備對(duì)外包裝標(biāo)簽進(jìn)行操作，錄入物流單號(hào)、運(yùn)輸時(shí)間、中轉(zhuǎn)信息等，由于外包裝和內(nèi)包裝實(shí)現(xiàn)了關(guān)聯(lián)，這些信息會(huì)最終出現(xiàn)在產(chǎn)品溯源信息中。

倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)節(jié)：倉(cāng)儲(chǔ)人員確認(rèn)物流信息后，使用NFC設(shè)備進(jìn)行出庫(kù)入庫(kù)操作，并將倉(cāng)庫(kù)信息、出庫(kù)入庫(kù)信息上傳至系統(tǒng)。

銷售環(huán)節(jié)：銷售人員可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)商品進(jìn)行出庫(kù)、入庫(kù)以及銷售，并將出入庫(kù)信息、銷售日期、銷售價(jià)格等信息上傳至系統(tǒng)。

消費(fèi)者借助NFC智能移動(dòng)終端（如NFC手機(jī)）可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的真?zhèn)伪鎰e，對(duì)于真品消費(fèi)者可以追溯生產(chǎn)至銷售整個(gè)流程的詳細(xì)信息，對(duì)于偽造的商品，消費(fèi)者無(wú)法通過(guò)NFC設(shè)備獲取相關(guān)信息。

監(jiān)管部門通過(guò)溯源查詢平臺(tái)對(duì)商品進(jìn)行監(jiān)控管理。

企業(yè)管理者也可以通過(guò)溯源系統(tǒng)追溯產(chǎn)品流通信息，方便掌握產(chǎn)品流向，為經(jīng)營(yíng)決策提供依據(jù);同時(shí)當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，方便查找原因。

4 系統(tǒng)總體架構(gòu)

結(jié)合系統(tǒng)需求分析和溯源業(yè)務(wù)流程分析，確定本系統(tǒng)采用C/S和B/S雙架構(gòu)模型，C/S架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)在Android終端設(shè)備使用客戶端對(duì)NFC的標(biāo)簽驗(yàn)證和管理，以保證消費(fèi)者查驗(yàn)功能和部分管理活動(dòng)的便捷性;針對(duì)部分管理活動(dòng)較復(fù)雜，利用移動(dòng)終端操作不便，B/S架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)瀏覽器訪問(wèn)進(jìn)行系統(tǒng)管理操作。總體架構(gòu)采用三層架構(gòu)體系：表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層[8]。具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

⑴ 表示層

表示層用于顯示數(shù)據(jù)和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，為用戶提供一種交互式操作的界面[8]。本系統(tǒng)里提供兩種交互方式：一是通過(guò)Web瀏覽器登錄的管理系統(tǒng)網(wǎng)站，二是通過(guò)智能終端設(shè)備上APP客戶端。

⑵ 業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層處于數(shù)據(jù)層和表示層之間，起到了數(shù)據(jù)交換的承上啟下作用[8]。負(fù)責(zé)接收用戶通過(guò)表示層發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，并將指令傳遞至數(shù)據(jù)層，對(duì)接收的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查詢、讀取、寫入等功能。業(yè)務(wù)層一般由Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，采用雙架構(gòu)的系統(tǒng)需要包含兩個(gè)Web服務(wù)器，一個(gè)負(fù)責(zé)響應(yīng)管理系統(tǒng)網(wǎng)站，另一個(gè)負(fù)責(zé)響應(yīng)手機(jī)APP客戶端。

⑶ 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)信息的存放，負(fù)責(zé)接收業(yè)務(wù)層數(shù)據(jù)訪問(wèn)請(qǐng)求，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行添加、刪除、修改和查詢等操作，并將數(shù)據(jù)傳遞給上層的業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行處理[8]。選擇MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，通過(guò)Java EE平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著生活品質(zhì)的提高，產(chǎn)品防偽需求增大，商品質(zhì)量安全問(wèn)題引人關(guān)注，為了幫助消費(fèi)者有效的鑒別產(chǎn)品真?zhèn)?，追溯產(chǎn)品質(zhì)量安全，建立健康的市場(chǎng)環(huán)境，本文對(duì)NFC防偽溯源系統(tǒng)進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，形成了以下結(jié)論。

⑴ NFC標(biāo)簽具有可讀可寫、安全性高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，隨著NFC智能手機(jī)越來(lái)越普及，可以解決自動(dòng)識(shí)別終端設(shè)備問(wèn)題，在防偽溯源領(lǐng)域有較好優(yōu)勢(shì)。

⑵ 通過(guò)對(duì)分析系統(tǒng)五類用戶需求，得出系統(tǒng)總體需求分析。

⑶ 基于商品供應(yīng)鏈環(huán)節(jié)，總結(jié)了商品溯源流程。

⑷ 采用C/S和B/S雙架構(gòu)模型設(shè)計(jì)了防偽溯源系統(tǒng)總體架構(gòu)。

設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以有效的滿足企業(yè)溯源管理和消費(fèi)者防偽溯源查詢功能需求。后期可以使用MySQL進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)，利用Java語(yǔ)言進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，完善系統(tǒng)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

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湖南大學(xué)，2016

收稿日期：2021-11-04

*基金項(xiàng)目：廣東省普通高校青年創(chuàng)新人才項(xiàng)目（2020KQNCX226）;中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院2020年校級(jí)產(chǎn)學(xué)研專項(xiàng)課題 （202006CXYYB21）

作者簡(jiǎn)介：孫惠芳（1989-），女，湖南邵陽(yáng)人，碩士研究生，講師，主要研究方向：系統(tǒng)信息化與智能化、智能包裝。

通訊作者：張俊（1985-），男，湖南常德人，本科，主要研究方向：包裝材料、智能包裝。