韦庆兵，李军祥，林诗悦 （上海理工大学 管理学院，上海200093）

WEI Qing-bing, LI Jun-xiang, LIN Shi-yue (Management School, University of Shanghai for Science and Technology,Shanghai 200093, China)

随着人们收入的提高，对生活质量的追求也越来越高。近年来有不少食品都出现了问题，比如牛奶、奶粉等，有些商品中假冒伪劣商品泛滥，因此人们越来越关注商品的质量和食品的安全。另外市场各领域的竞争日益激烈，已经不再是过去的卖方市场，厂商只有提供物美价廉的商品才能俘获消费者的心，这直接导致部分商家通过生产假冒伪劣的商品来欺骗消费者。为防止此类情况的发生，需要对商品供应链的货源进行跟踪追溯。

1 国内防伪与溯源现状

我国关于商品溯源体系的研究始于2002 年，在研究和实施过程中，逐步制定了一些相关的标准和指南。如为了应对欧盟在2005 年开始实施的水产品贸易溯源制度，加强水产品溯源制度的推广力度，使我国水产品出口贸易尽快适应国际规则，国家质检总局出台了《出境水产品溯源规程（试行）》，要求出口水产品及其原料需按照《出境水产品溯源规程（试行）》的规定标识。中国物品编码中心会同有关专家在借鉴了欧盟国家经验的基础上，编制了《牛肉制品溯源指南》。陕西标准化研究院编制了《牛肉质量跟踪与溯源系统实用方案》，这两项《指南》为牛肉制品生产企业提供了质量溯源的解决方案。

随着社会的不断进步与通信技术的不断发展，部分企业已经开始意识到防伪溯源的重要性，开始使用基于防伪码的防伪溯源技术。实践证明，该技术的使用在一定程度上提高了鉴别的准确度和溯源查询功能，但是在实践过程中也出现了很多问题。比如，由于此类平台是由各企业负责独立运行，所以其平台信息的可信度较低，而消费者需要针对不同的商品登录不同的平台进行验证。另外，由于其鉴别操作比较繁琐，所以很少有消费者进行真伪验证，所以其真实的作用也就大大降低。

2 WSID 和NFC 技术

2.1 WSID

WSID 是WSN 和RFID 的组合缩写[1-2]。WSN（Wireless Sensor Networks，无线传感器网络） 就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。其体系结构如图1 所示：

图1 WSN 的体系结构

WSN 所具有的众多类型的传感器，可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。

WSN 的应用领域可以归纳为：军事、航空、反恐、防爆、救灾、环境、医疗、保健、家居、工业、商业等领域。WSN 以其自身特有的优点使得其在物流中的应用有着得天独厚的优势。WSN 在物流领域中的应用比较常见的有仓储环境的检测、在途货物的检测、运动物体的检测等[3]。

RFID，全称Radio Frequency Identifi-cation，即无线射频识别，也常称为感应式电子晶片或近接卡、感应卡、非接触卡、电子条码等[4-6]。一套完整的RFID 系统由阅读器与电子标签两部分组成，其动作原理为由阅读器发射特定频率的无限电波能量给电子标签，用以驱动电子标签电路将内ID Code 送出，此时阅读器便接收此ID Code，如图2 所示。

电子标签的特殊性在于免用电池、免接触、免刷卡，故不怕脏污，且晶片密码为世界唯一，无法复制，安全性高、长寿命。但是RFID 防伪必须借助仪器才能鉴别真伪。

随着技术的进步，RFID 应用领域在日益扩大。RFID 已成为在商品物流中进行溯源跟踪的强有力的工具，必将成为未来信息社会建设的一项基础技术。RFID 的典型应用包括：在物流领域用于仓库管理、生产线自动化、日用品销售。相比条码技术的优势，RFID 技术应用于仓储物流管理中，对于提高仓储周转率，减少运营资金的占用，提高生产效率有着重要作用。

图2 RFID 读写器技术原理

2.2 NFC

NFC（Near Field Communication），即近场通信，是由非接触式射频识别（RFID） 及互联互通技术整合演变而来，在单一芯片上结合感应式读卡器、感应式卡片和点对点的功能，能在短距离内与兼容设备进行识别和数据交换[7]。NFC 是由飞利浦半导体（现恩智浦半导体公司）、诺基亚和索尼共同研制开发的，其基础是RFID 和互连技术。NFC 是一种短距高频的无线电技术，在13.56MHz 频率运行于20 厘米距离内。NFC 芯片具有相互通信功能，并具有计算能力，在Felica 标准中还含有加密逻辑电路。

支持NFC 的设备可以在主动或被动模式下交换数据。在被动模式下，启动NFC 通信的设备，也称为NFC 发起设备（主设备），在整个通信过程中提供射频场（RF-field），如图3 所示。

它可以选择106kbps、212kbps 或424kbps 其中的一种传输速度，将数据发送到另一台设备。另一台设备称为NFC 目标设备(从设备)，不必产生射频场，而使用负载调制（load modulation） 技术，即可以相同的速度将数据传回发起设备。此通信机制与基于ISO14443A、MIFARE 和FeliCa 的非接触式智能卡兼容，因此，NFC 发起设备在被动模式下，可以用相同的连接和初始化过程检测非接触式智能卡或NFC 目标设备，并与之建立联系[8]。NFC 被动通信模式如图4 所示。

与RFID 一样，NFC 信息也是通过频谱中无线频率部分的电磁感应耦合方式传递，但两者之间还是存在很大的区别。首先，NFC 是一种提供轻松、安全、迅速的通信无线连接技术，其传输范围比RFID 小，RFID 的传输范围可以达到几米、甚至几十米，但由于NFC 采取了独特的信号衰减技术，相对于RFID 来说，NFC 具有距离近、带宽高、能耗低等特点。其次，NFC 与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为得到越来越多主要厂商支持的正式标准。再次，NFC 还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的其他连接方式相比，NFC 是一种近距离的私密通信方式。作为RFID 技术的一种延伸近距离通信，NFC 技术让消费者通过智能手机随时随地查询商品的相关信息变成了可能[9-10]。NFC 技术的应用非常广泛，它不仅能完成移动支付、计时考勤、获取海报信息等功能，而且NFC 通信可以为蜂窝设备、蓝牙设备、WiFi设备快速自动地建立无线网络，形成一种“虚拟连接”，使这些电子设备可以在近距离范围内通信。

图3 NFC 主动通信模式

图4 NFC 被动通信模式

3 WSN、RFID 与NFC 结合的可行性

3.1 结合RFID 技术与WSN 技术的可行性

RFID 技术、WSN 技术、纳米技术以及智能技术被称为现代物联网的四个里程碑式的技术。其中，RFID 技术和WSN 技术的发展更是重中之重。虽然此两项技术有不同的起源、应用和侧重点，但其融合的发展方向已经成为越来越多学者研究的内容、越来越多企业应用的基础，共同连接起物理和信息世界。

利用RFID 技术进行商品溯源已经有长时间的发展，技术也趋于成熟，在商品上附着RFID 电子标签，记录每一步商品流转的信息，做到出现问题可以追溯到责任人的追溯体系。而WSN 网络是一种没有预定基础设施支撑的自组织可重构的多跳网络，在该网络中，网络的拓扑、信道的环境、业务的模式随节点的移动而动态改变。每一个RFID 电子标签恰巧可以充当WSN网络中的节点，实现实时对商品的监控。

WSID 体系采用四层结构模式，主要由RFID 电子标签、RFID 阅读器即WSN 节点、WSN 下沉节点、WSID 数据平台组成，如图5 所示。

WSID 的商品跟踪步骤如下：（1） 采用RFID 电子标签，储存商品生产、加工、流转、销售的各个环节的信息，同时记录其上自带的传感器等采集的信息。（2） 使用RFID 阅读器作为WSN 节点，读取电子标签发送的商品识别信息和数据环境。（3） 对WSN 节点的信息进行处理及储存。（4） 建立WSID 数据平台，对整个WSID 系统进行动态监控，对出现的问题技术做出警报处理。

图5 WSID 的体系结构

3.2 结合RFID 与NFC 的可行性

在某种意义上，可以把NFC 看成是RFID 的升级，首先，RFID 应用的普及，需要无处不在的读写器。例如在物流及防伪市场，RFID 是非常合适的技术解决方案，但因缺乏防伪验证的环境而很难发展。NFC 是可与手机密切结合的技术，NFC 的普及将解决RFID 读写器缺乏的难题，为RFID 的进一步繁荣助力。同样，RFID 市场的存在和扩大，也给NFC 技术的推广普及提供了基础环境。预计将来NFC 手机会取代部分高端RFID 市场，分流门禁、公交和银行（小额电子钱包） 的部分客户，但总体来说，该技术对RFID 的促进作用更加巨大。

3.3 WSID 和NFC 结合进行商品防伪追溯

给每件商品制作一枚NFC 防伪电子标签，并分配一个WSID 物流标签，从车间的生产包装环节开始初始化WSID 标签，并在每个监控跟踪环节利用RFID 读卡器自动识别并上传进入该环节的WSID 物流标签数据到后台数据库。物流分销过程采用手持RFID 读卡器完成货物的接收和发放，直到零售环节。在此过程中如果有货物发生损坏，通过WSID 系统可以准确判断损坏时间地点及原因，并追究相关责任。消费者可以用自己的NFC 手机查询产品真伪，并查询到“跟踪溯源”信息，让消费者放心购买，商家也放心销售，彻底杜绝假冒伪劣产品出现。

整个系统包括八个部分：（1） 发放标签：给每件商品制作一个唯一的NFC 防伪标签，并发放一张WSID 物流标签，该WSID 物流标签的身份信息可以与现有系统的产品条码建立一一对应关系，便于WSID 新旧系统的集成应用，避免数据重复录入增加人员工作量。（2） 收货入库：对于采用叉车托盘收货的环节，可以在收货通道部署WSID 读写器，自动批量识别和采集WSID 物流标签信息并上传到后台数据库。对于经销商小批量收货，可用RFID 手持机完成收货确认，并上传信息到后台数据库。（3） 发货出库：对于采用叉车托盘发货的环节，可以在发货通道部署RFID 读写器，自动批量识别和采集WSID 物流标签信息并上传到后台数据库。对于经销商小批量发货，可用RFID 手持机完成发货确认，并上传信息到后台数据库。（4） 零售出货：终端零售环节，对于销售出去的每一件商品，都要做一个销售登记处理。（5） Web 查询统计：厂家管理人员可以在Web 端查询WSID 标签的发放情况，查询分销进度，统计销售报表等。（6） 消费者：消费者可以免费下载安（装App 软件，使用自己的NFC 手机扫描防伪标签，查验真伪，并进一步查询溯源信息。可以把查询结果推荐给自己的朋友圈，转发到自己的微信微博等社交平台上。这对厂家是一个拉近消费者的最好通道。未来消费行为活动中“先查后买”将是常态，查不到真实来源的产品将很难获得消费者的信任和购买。（7） 自助查询：在商场专卖柜等场所部署自助查询机，对于没有NFC 手机的消费者，可以把商品拿到自助机的NFC 读卡器上查询防伪信息和物流溯源信息。（8） 系统集成：WSID 系统可与企业的ERP 系统、物流仓储系统、POS 系统等通过接口实现数据集成，避免数据重复维护，最大化共享数据，并保护原有的信息技术投资。

4 结束语

NFC 手机的普及，各种应用应运而生，NFC 防伪溯源有着巨大的前景。NFC 技术拥有出色的安全保密性能以及快速的接入能力，其与RFID 相辅相成，相互依托。NFC 弥补后者在安全性和保密性上的不足，而RFID 在传输范围上比NFC 大得多。WSN 能够对周围环境进行监测，尤其在运输过程中使相关人员能够根据反馈的信息及时采取措施，避免由于环境因素造成的经济损失。这三种技术的综合应用在货物运输和防伪溯源上能够发挥巨大的作用。

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