基于3G网络与二维码的产品追溯防伪技术及应用

2012-01-14

武夷学院学报 2012年4期

（武夷学院实验室管理中心，福建武夷山 354300）

1 引言

中国是茶的故乡，随着国民经济蓬勃发展与繁荣，健康绿色的茶文化越来越受到人们的青睐，茶旅产业也已逐渐成为武夷山经济发展的主力军。《中国茶产业研究报告（2010）》（蓝皮书）相关调查显示，2009 年，中国茶业又一次站上历史高点，茶园种植面积达到186万公顷，茶产量135万吨，均居世界第一，乌龙茶和红茶，大约分别占茶叶总产量的11%和6%[1]。目前，武夷山岩茶种植面积约13万亩，茶叶产量约7000吨，总产值已超过10亿元，茶叶企业（包括小作坊）2000多家[2]。

随着市场对武夷岩茶需求量的飙升，武夷岩茶的品牌价值也越来越高，然而，在利益的驱使下，个别不法商贩在销售中用外地茶充当武夷岩茶，以次充好欺骗消费者的事件时有发生，严重损害了武夷岩茶这一地理标识品牌，更严重的甚至有可能发生有害物质残留、重金属含量超标等危害更大的食品安全性事件。《南平市“十二五”科技发展规划》中重点提出围绕“平安南平”建设，加强公共安全科技创新，构建食品安全科技支撑与保障体系的建设规划。为了做好武夷岩茶品牌保护工作，确保茶叶质量安全，武夷山质监局早在2002年便开始在省内率先使用地理标志产品保护的数码防伪标签，并结合电话防伪查询系统一起加强茶叶食品安全监管力度[3]。

2 武夷岩茶防伪中存在的问题

防伪技术指为了达到防伪目的而采取的措施，它在一定范围内能准确鉴别真伪，并不易被仿制和复制的技术。目前，我国在食品安全方面既能防伪又能进行产品溯源的相关系统建设比较薄弱，武夷岩茶这种单一的电话查询防伪方式，查询麻烦、查询成本高，作为消费者无法从该查询系统获得更多关于产品的信息，用户参与度低，作为企业无法通过该系统了解更多关于产品的销售流通分布信息，这种过时的防伪方法终究逃脱不了被先进技术手段替代的命运。

随着3G网络技术的成熟与发展，数码—网络防伪技术的进步，基于3G网络与二维条码的产品追溯防伪技术，能够很好的解决产品追溯防伪技术难题，还能为消费者提供更多关于产品、企业、政府相关信息，并且产品二维条码能够为产品物流、销售以及网络电子商务提供进一步的技术支持。

3 二维条码原理及应用

3.1 二维条码的信息存储原理

二维条码是建立在计算机图像处理技术、组合编码原理等基础上的一种新型的图形符号自动识读处理码制，它以点组合空间，以矩阵的形式组成二维条码。在矩阵相应元素位置上用点的出现表示二进制“1”，空白表示二进制“0”，由点的排列组合确定代码表示的含义[4]。与一维的条码相比，二维条码能够在横向、纵向两个方位同时表达信息，因此能够在很小的面积内表达大量的信息，能为消费者提供更多关于产品，如：产品的产地，功效，生产工艺，使用方法等丰富的信息。

二维条码表达的信息无法直接识别，只能使用特定的软件或扫描设备来读取，结合数据加密技术、网络数据库查询技术一起能很好的用于产品防伪与追溯中。二维条码技术以其低成本、识读快速、信息量大、安全性高等优点，在社会生活中应用越来越广泛，能为蓬勃发展中的移动电子商务提供基础支持，同时物联网技术的蓬勃发展，也为二维条码技术提供了广阔的应用空间。具有代表性的矩阵式二维条码有Data Matrix,Maxi Code,Code One,QR Code等，其中应用最为广泛的为QR Code码。

3.2 二维条码的应用现状

国外，日本的二维条码业务采用开放码制及开放运营方式，通信运营商公布了二维条码的编码与解码核心技术，任何手机厂商、服务提供商甚至用户均可自由开发、发布二维条码业务，日本的海报、游览手册、传单、公共汽车站牌，甚至连树上都贴有各种应用的二维条码，手机二维条码主读与被读类应用都发展较好[5]。

韩国的手机二维条码业务采用非开放性码制，封闭运营、集中管控，以在线主读类的应用为主，如图铃下载、WAP上网、超媒体广告、门户定位等。韩国几家主流媒体都普遍采用了二维条码，读者扫码后即可获得该新闻事件的最新进展，同时报纸上的手机二维条码还可用于舆论调查。二维条码同时还印刷于公交站牌，乘客扫码后可实时获取班车信息。在电子凭证类业务方面，韩国也推出了电子优惠券、电子票等服务，但应用没有日本广泛。欧美方面，手机主读类业务发展不良，典型如美国的Scanbuy推出的手机二维条码识读客户端，市场推广始终未有突破[6]。

国内，二维条码技术的研究与应用方面，上海威恩网络科技、易惠通、银河传媒、龙贝科技、信码互通科技等企业研究比较早，并且在汽车配件、手机电池、建材等业务领域的产品追溯与电子商务方面都有一定的应用；中国移动、中国电信两大移动通信提供商也在积极的推动着二维条码在国内应用推广与技术支持，山东绿色农产品追溯系统便是山东移动公司在积极响应投身新农建设中的一大举措。

4 系统体系架构与设计

随着移动通信技术的快速发展与成熟，3G智能手机市场保有量越来越大，功能也越来越强，为更多基于移动网络的应用技术提供了基础硬件平台。二维条码与智能手机的结合催生更多手机二维条码相关应用的诞生，基于3G网络及二维条码的产品追溯系统便是其中之一，能够很好的解决关涉食品安全方面产品打假的技术难题，并为产品的后续的广告投放及移动电子商务活动的开展提供技术支持。笔者通过对武夷山质监局茶叶质检中心工作流程进行调研，提出了该系统的体系架构与模块设计，并已完成系统的原型开发。

4.1 系统体系架构

该系统以产品为中心，在政府管理部门监管下，将产品的生产、物流、销售、消费构成一个有机链，使产品的产销过程处于一个封闭体系中，杜绝了假冒产品流入，产品产销流通与监管如图1所示。产品经过的各个环节都有记录了产品经过的“痕迹”，以方便产品的溯源防伪。该系统的架构图如图2所示。

4.2 系统UML用例图

系统采用分级权限管理模式，不同的角色拥有不同权限，UML用例图如图3所示：

系统主要模块功能：

（1）填写茶叶批次信息：填写某批次生产的茶叶相关信息，包括产品编号、产品名称、茶叶山场所在位置、产品的品种、品质、包装规格、生产日期、生产数量、市场参考售价、企业网站、联系电话、维权热线等等信息。

（2）防伪二维条码申请：茶企业通过政府二维条码防伪网站提交的产品信息，申请防伪二维条码。市质监局在接到企业申请后，采用随机抽样的方式，对所申批次的茶叶进行质量检验，对通过检验的产品批次发放与生产数量相符的防伪二维条码标签。防伪二维条码标签具有唯一性，并且二维条码中的信息进行了加密处理，只有通过装有政府发布的专用软件的客户端才能读取，以防止二维条码标签被仿制。

（3）扫描信息记录：记录某个标签被扫描的时间、扫描手机号以及是经销商还是消费者扫描。

（4）产品追溯：通过每份产品唯一的二维条码标签，追溯产品物流、销售所在地。

（5）产品销售区域统计：根据经销商的扫描记录或消费者的扫描记录，统计产品销售渠道以及分布的地区，为厂商制定合理、有针对性的营销与广告投放策略提供支持。

5 系统核心技术探讨

5.1 二维条码编码与解码技术研究

二维条码的生成与解析采用开源Zxing实现。Zxing是Google提供的关于条码的解析工具，提供了二维条码的生成与解析的方法，并可以用于内置有摄像头的移动通信设备以及专用的扫描设备中。支持多种开发语言，如 C+、C#、Ruby、Action Script，能够支持本系统中基于Web、基于window桌面、基于android平台手机、基于Iphone的二维条码扫描客户端所需的核心算法要求，为本项目的最终实现提供了基础软件平台支持[7]。

5.2 产品防伪策略

目前市场上的茶产品，均使用条形码作为产品唯一标识，条型码无法提供更多关于产品的信息，一些不法厂商利用管理上的漏洞盗用他人条码进行制假售假。基于二维条码的产品追溯防伪策略如下：

（1）二维条码标签的申请、批准有严格的产品质检作保障，二维条码标签的制作、发放、使用处于一个封闭的体系中，每个标签的信息都记录入政府部门的质检防伪数据中心，假的二维条码标签在数据库中没有相关记录，从而从源头杜绝了标签制假；

（2）消费者通过专用软件扫描二维条码标签后，并能直接从二维条码标签中获取关于产品的信息，还可直接通过手机访问企业网站，直接查看产品更详细的信息，被盗用的标签无法用于他人的产品，防止了标签被仿制。消费者还可以通过手机短信、电话、直接防伪政府的产品防伪验证网站进行产品的真伪查询。

（3）对二维条码标签中的信息进行加密处理，只用通过政府部门发布的专用扫描软件才能读取其中的信息。因为加密算法是保密的，不法商人无法知道，其自行制作的假冒二维条码标签，专用的扫描软件无法读取；同理，网络上通用的二维码扫描软件也无法识别真的二维条码标签，只能专用对专用，从技术上对产品实施防伪。

在商家、消费者扫描鉴别产品真伪的同时能提供更多的销售相关信息，为企业的市场营销决策提供更多的支持。

5.3 产品追溯与销售区域统计

本系统借鉴速递公司对快件处理的流程模式，通过对企业、商家、消费者的扫描记录进行分析，能够确定产品的流通轨迹。参与商品生产、物流、销售、消费中的每一角色都能够查询每份产品的产地、物流过程、经销商、消费的区域信息，通过分析能够为厂家的广告投放以及营销策略提供更多决策支持。同时，在消费者的参与下还能够快速的确定假冒、仿冒产品的发生地信息，使政府能够准确打假。二维条码中还提供了直接访问政府、企业家网站的链接，为政府、企业提供了更多如：展示自身形象、企业广告宣传等空间，在提高政府管理服务能力与影响力的同时，还能为地方经济的发展带来更大潜在商机。