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

引 言

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings）[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(biāo)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(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò) [2]。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用以自動(dòng)識(shí)別、條形碼、二維碼和RFID普遍運(yùn)用為基礎(chǔ)。二維碼能在橫向和縱向兩個(gè)方位同時(shí)表達(dá)信息，在小面積內(nèi)表達(dá)大量信息，同時(shí)具有信息容量大、糾錯(cuò)性好等優(yōu)點(diǎn)。用二維碼可表示物品相關(guān)信息如： 價(jià)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(cuò)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?cè)诶枚S碼為產(chǎn)品追溯平臺(tái)的發(fā)展提供有力支持時(shí)，也推動(dòng)了二維碼技術(shù)在標(biāo)準(zhǔn)化、防偽等方面的研究。

1 二維碼及QR Code的主要特點(diǎn)

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(hào)信息。使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖像輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)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(hào)。QR Code 的高存 儲(chǔ)容量，最多可存儲(chǔ) 1 850 個(gè)大寫字母，或 2 710 個(gè)數(shù)字，或 1 108 個(gè)字節(jié)，或 500 多個(gè)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(jìn)行編碼，用條碼表示出來(lái) ； 可以表示多種語(yǔ)言文字 ；可表示圖像數(shù)據(jù)。具有較強(qiáng)的糾錯(cuò) 能力。深色模塊表示二進(jìn)制“1”，淺色模塊表示二進(jìn)制“0”。 最多約可糾錯(cuò) 30% 的數(shù)據(jù)碼字?？梢灾贫ǔ鲚^小的標(biāo)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(jī) 拍照或 CCD 識(shí)讀器識(shí)別，速度快，具有全方位（360°）識(shí)讀 特點(diǎn)。能夠有效識(shí)別出中國(guó)漢字。圖1 為以QR 碼符號(hào)（版本 7） 為例的結(jié)構(gòu)圖 [4]。

1.3 QR Code 編碼原理

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(guò)對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)、加工、流通、銷售 等環(huán)節(jié)進(jìn)行信息標(biāo)識(shí)、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(fèi)者能夠全方位的了解產(chǎn)品信息。以往的手工操作已越來(lái)越不適應(yīng)新形勢(shì)下的現(xiàn)代化管理要求，計(jì)算機(jī)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(shì)。隨著物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù)的發(fā)展和興起，新識(shí)別技術(shù)的出現(xiàn)及二維碼技術(shù)的發(fā)展， 目前對(duì)產(chǎn)品可追溯性研究已經(jīng)成為國(guó)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(diǎn)之一。

產(chǎn)品追溯系統(tǒng)研究應(yīng)用在我國(guó)起步較晚，2003 年國(guó)家質(zhì) 檢總局啟動(dòng)“中國(guó)條碼推進(jìn)工程”活動(dòng)，該活動(dòng)極大地推動(dòng)了 條形碼在我國(guó)企業(yè)產(chǎn)品表識(shí)中的應(yīng)用。2006 年 10 月追溯體系 在北京、上海、四川等地啟動(dòng)試點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)

QR Code 自動(dòng)識(shí)別技術(shù)具有輸入速度快、準(zhǔn)確度高、成 本低和易操作等特點(diǎn)。移動(dòng)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(jì)。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(gè)環(huán)節(jié)都記錄至產(chǎn)品追溯平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，使供應(yīng) 商、生產(chǎn)企業(yè)、物流承運(yùn)商、經(jīng)銷商對(duì)產(chǎn)品追溯平臺(tái)信息可讀、 可寫、可查詢，客戶通過(guò) QR 碼實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品信息可讀。

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

2.3 QR Code 應(yīng)用于產(chǎn)品追溯

在產(chǎn)品加工過(guò)程中，主要產(chǎn)品部件打上二維碼標(biāo)簽。不 管產(chǎn)品發(fā)往何處，都會(huì)留有記錄。如果發(fā)生問(wèn)題，只需讀取產(chǎn) 品上的二維碼，就可以在數(shù)據(jù)庫(kù)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(jìn)行追溯查詢，從而獲得完整的產(chǎn)品信息。 客戶通過(guò)移動(dòng)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(tái)的網(wǎng)址信息，

客戶通過(guò)登錄掃描 QR 碼獲取 的網(wǎng)址查看產(chǎn)品詳細(xì)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(yùn)商信息、經(jīng)銷商信息等。圖 4 為通過(guò)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。

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(lái)表示。 近年來(lái)，由于智能手機(jī)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(wèn)題也日益突出。由于其具有較強(qiáng)的可復(fù)制性 [9]， 這是二維碼在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中一個(gè)極大的缺陷。不少不法分子利 用二維碼的技術(shù)漏洞進(jìn)行違法行為。建立二維碼防偽機(jī)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(duì)每一件產(chǎn)品信息進(jìn)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(gè)流通過(guò)程監(jiān)管系統(tǒng)。今后二維碼標(biāo)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(gè)更廣闊的平臺(tái)。

4 結(jié) 語(yǔ)

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(tái)發(fā)展不僅需要 企業(yè)自身的努力，也需要社會(huì)各級(jí)的廣泛參與以及相應(yīng)的立法， 及產(chǎn)品追溯云平臺(tái)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(fèi)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(qiáng)二維 碼標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)及二維碼防偽技術(shù)研究也成了一個(gè)重要課題。因 此，在移動(dòng)互聯(lián)業(yè)務(wù)模式下，加強(qiáng)二維碼技術(shù)及應(yīng)用研究具 有重要的科學(xué)價(jià)值。