獸藥二維碼印刷及識讀效率的研究

李曉平，高錄軍，劉業(yè)兵，張積慧，郝毫剛

（中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京100081）

獸藥二維碼印刷及識讀效率的研究

李曉平，高錄軍?，劉業(yè)兵，張積慧，郝毫剛

（中國獸醫(yī)藥品監(jiān)察所，北京100081）

從國家獸藥產(chǎn)品追溯系統(tǒng)中獸藥二維碼著手，針對獸藥二維碼印刷及識讀效率方面的問題，對獸藥二維碼印刷方式、規(guī)格以及編碼方式進行了分析與研究，提出了編碼規(guī)則選擇的依據(jù)、印刷規(guī)格的建議及其與識讀效率間的關(guān)系，以期為獸藥生產(chǎn)企業(yè)在實際應(yīng)用中提高獸藥二維碼識讀效率提供參考。

獸藥二維碼；印刷；效率；編碼

目前，農(nóng)業(yè)部發(fā)布2210號公告［1］，要求利用國家獸藥產(chǎn)品追溯系統(tǒng)全面開展獸藥產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯工作。國家獸藥產(chǎn)品追溯系統(tǒng)是利用二維碼編碼與識別技術(shù)通過對獸藥產(chǎn)品標(biāo)識和追蹤溯源，以實現(xiàn)對全國獸藥產(chǎn)品從生產(chǎn)、經(jīng)營、監(jiān)管到獸藥使用的全過程進行實時監(jiān)控追溯。整個系統(tǒng)以獸藥二維碼為手段進行獸藥的追蹤溯源，該系統(tǒng)在實際操作中主要包括標(biāo)識生成、二維碼采集、獸藥出入庫流通以及獸藥監(jiān)管等環(huán)節(jié)［2］，簡化了信息采集處理的方式，提高了效率［3］。而獸藥二維碼是整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的核心，也是企業(yè)在實施過程中遇到問題較多的方面。

由于獸藥產(chǎn)品包裝類型眾多、規(guī)格迥異，所以，不同產(chǎn)品的獸藥二維碼印制方式也不盡相同，二維碼不同規(guī)格大小影響采集識別正確率及速度［4］，二維碼編碼方式的不同對系統(tǒng)信息采集也會產(chǎn)生較大影響。因此，需要對二維碼印刷方式、規(guī)格以及編碼方式等問題進行分析與研究，以期為實際應(yīng)用中相關(guān)問題的解決提供思路。

1 獸藥二維碼識讀方面的問題

獸藥二維碼在應(yīng)用中需要二維碼信息采集設(shè)備對二維碼信息進行識讀，而獸藥二維碼的印刷質(zhì)量、規(guī)格以及編碼方式等方面對獸藥二維碼的識讀效率均有較大影響，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）獸藥二維碼印刷方式的選擇：考慮到獸藥生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模以及二維碼印刷成本等方面問題，生產(chǎn)企業(yè)難以選擇適合自己企業(yè)情況的印刷方式；

（2）獸藥二維碼規(guī)格的選擇：由于獸藥包裝的不同，獸藥二維碼所包含的信息量以及大小也不同，生產(chǎn)企業(yè)難以確定識讀效率高的獸藥二維碼規(guī)格；

（3）獸藥二維碼編碼方式的選擇：由于獸藥二維碼具有多種編碼方式，生產(chǎn)企業(yè)難以確定哪種編碼方式效率高。

2 獸藥二維碼印刷及識讀效率的研究

2.1 二維碼編碼方式的分析與研究 二維碼編碼方式有UTF-8、UTF-16、BIG5、GBK等等，對于獸藥二維碼的編碼方式也有多種選擇，但是哪種編碼方式對獸藥二維碼提高信息采集效率以及普適性最有利則需要進行比較分析。

2.1.1 編碼方式比較 目前，國內(nèi)普遍流行的編碼方式為UTF-8與GBK兩種，UTF-8編碼則是用以解決國際上字符的一種多字節(jié)編碼，它對英文使用8位（即一個字節(jié)），中文使用24位（三個字節(jié)）來編碼。GBK的文字編碼是雙字節(jié)來表示的，即不論中、英文字符均使用雙字節(jié)來表示。

根據(jù)中英文占用字節(jié)數(shù)不同，可以得到二維碼信息所占格子數(shù)的公式：UTF-8格式二維碼信息所占格子數(shù)為：

A＝（x+3y）×8（x為英文字數(shù)，y為中文字數(shù)）公式1 B＝2（x+y）×8（x為英文字數(shù)，y為中文字數(shù)）公式2

2.1.2 獸藥二維碼信息計算 根據(jù)公式可以計算獸藥二維碼包含信息量所占二維碼格子數(shù)，以某種藥品的獸藥二維碼為例進行計算，獸藥二維碼所包含信息采集后如圖1所示：

圖1 某種獸藥二維碼所包含信息

通過計數(shù)可知，英文字數(shù)為54、中文字數(shù)為37，根據(jù)公式可以得到：UTF-8編碼所占格子數(shù)A＝（54+37×3）×8＝1320，GBK編碼所占格子數(shù)為B＝（54+37）×2×8＝1456，由此可見，UTF-8所占字節(jié)數(shù)低于GBK所占字節(jié)數(shù)。

2.2 二維碼印刷的方式分析與比較 目前，二維碼有多種印刷方式，包括通過熱轉(zhuǎn)印和熱敏賦碼打印的印刷方式、變碼標(biāo)簽打印的印刷方式、在線激光賦碼的印刷方式等。

2.2.1 熱轉(zhuǎn)印和熱敏賦碼打印 熱轉(zhuǎn)印和熱敏賦碼打印的印刷方式都是使用熱敏打印頭對打印表面加熱。其中，熱轉(zhuǎn)印是通過加熱色帶，在獸藥標(biāo)簽和包裝材料上打印出持久、耐用的圖案。熱敏打印機在淡色材料上覆上一層膜［5］，將膜加熱后變成深色，直接在獸藥標(biāo)簽和包裝材料上打印圖案，且熱敏二維碼打印機易用和耐久。因為不需要色帶，熱敏二維碼打印機的操作費用比熱轉(zhuǎn)印二維碼打印機的費用要低，但是熱敏介質(zhì)上的圖案會隨著時間的推移而褪色。如果標(biāo)簽被過度的暴露在熱、光或其他催化劑下，材料將會變暗，碼將無法被讀取。熱敏標(biāo)簽的可讀取性隨著使用條件的不同變化很大，一般來說該技術(shù)為額定標(biāo)注存貯六個月后的熱敏標(biāo)簽，仍可直接被掃描讀取。而在熱轉(zhuǎn)印打印中，熱敏打印頭給色帶加熱，油墨熔化在獸藥標(biāo)簽或包裝材料上形成圖案，確保獸藥二維碼的耐久性和圖案質(zhì)量。

利用熱轉(zhuǎn)印或者熱敏打印機為獸藥產(chǎn)品賦二維碼，獸藥二維碼圖案清晰、識別率高，但是賦碼成本高、產(chǎn)能低，不適合大批量生產(chǎn)。

2.2.2 變碼標(biāo)簽打印 變碼標(biāo)簽打印的印刷方式是一種數(shù)碼印刷方式，數(shù)碼印刷設(shè)備的普及應(yīng)用是的獸藥二維碼變碼印刷變得異常簡單快捷，獸藥二維碼變碼印刷是指利用數(shù)碼印刷設(shè)備可以輸出個性化內(nèi)容和變化信息的功能，將可變獸藥二維碼印制獸藥產(chǎn)品標(biāo)簽或者包裝材料上。變碼印刷是目前使用較多的一種獸藥二維碼賦碼方式，其特點是技術(shù)實現(xiàn)簡單，印刷成本低，生產(chǎn)企業(yè)無需購買設(shè)備、改造生產(chǎn)線，且印刷速度快，可滿足大規(guī)模獸藥生產(chǎn)企業(yè)需要，但是獸藥二維碼變碼印刷要求批量大、印刷質(zhì)量高，且二維碼掃描工作量大，誤差率高。

2.2.3 在線激光賦碼 在線激光賦碼的印刷方式需要經(jīng)過消充電、曝光、轉(zhuǎn)印，最后將圖像定影在介質(zhì)上［6］。用激光束在獸藥產(chǎn)品標(biāo)簽或包裝材料表面打上二維碼，激光賦碼的效應(yīng)是通過表層物質(zhì)的蒸發(fā)露出深層物質(zhì)，或者是通過光能導(dǎo)致表層物質(zhì)的化學(xué)物理變化而＂刻＂出痕跡，或者是通過光能燒掉部分物質(zhì)，顯出所需刻蝕的圖案、文字。激光賦碼的優(yōu)點：永久性標(biāo)記，防偽效果好，精度高，更加美觀、清晰、持久性更強，加工的效率高，加工速度快，成本低，無耗材、無污染。如果把在線激光打印和二維碼掃描集成一體，可同時實現(xiàn)獸藥二維碼的賦碼與掃描，激光賦碼成功率在99%以上，掃描時間不超過2秒。但是，現(xiàn)有生產(chǎn)線改造技術(shù)難度相對較大、改造費用相對較高。

通過對三種印刷方式的分析，可以得到三種印刷方式的優(yōu)缺點比較，具體如表1所示：

表1 三種印刷方式優(yōu)缺點比較

2.3 二維碼印刷規(guī)格的比較與識讀效率試驗

2.3.1 不同規(guī)格、不同信息量的二維碼采集效率比較 在獸藥產(chǎn)品出入庫時，均須對獸藥二維碼上的信息進行采集處理。由于獸藥產(chǎn)品在出廠時數(shù)量較大，獸藥二維碼信息采集效率和成功率極為關(guān)鍵。因此，本項目組通過獸藥二維碼信息采集設(shè)備對不同規(guī)格、不同信息量的二維碼信息進行多次采集取平均值，對采集效率和成功率進行比較。具體數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 在100秒內(nèi)對不同規(guī)格獸藥二維碼信息采集識讀效率結(jié)果

2.3.2 規(guī)格試驗的數(shù)據(jù)分析 通過采集效率和成功率的試驗可知：

（1）當(dāng)二維碼規(guī)格為1.0 cm×1.0 cm時，信息量為10個字時，成功率均可達到90%以上，但是信息量為15個字時，成功率為80%以下；

（2）當(dāng)二維碼規(guī)格為1.2 cm×1.2 cm時，信息量為15個字時，成功率均可達到95%以上，但是信息量為20個字時，成功率則80%左右；

（3）當(dāng)二維碼規(guī)格為1.5 cm×1.5 cm及以上規(guī)格時，成功率均接近100%。

為使得獸藥二維碼信息采集的效率和成功率達到較高的程度，對規(guī)格和信息量也就一定的要求，具體如表3所示：

表3 獸藥二維碼規(guī)格與信息量關(guān)系

3 討論與小結(jié)

3.1 編碼方式的選取 為使得獸藥二維碼具有普適性，因此，對比的編碼方式以UTF-8與GBK為主。由于獸藥二維碼的信息是存儲在二維碼的格子中，即8個格子可以編碼一個字節(jié)。相同內(nèi)容的二維碼信息由于編碼方式的不同其占用的字節(jié)數(shù)也不同，因此占用二維碼的格子數(shù)也不同。

通過2.3中UTF-8與GBK兩種編碼格式在獸藥二維碼中所占格子數(shù)的計算可知，對于該格式下的獸藥二維碼，正常情況下UTF-8編碼方式中所占的格子數(shù)低于GBK編碼方式下所占的格子數(shù)。而所占的格子數(shù)越低對于獸藥二維碼信息采集的效率越高，這也是選擇UTF-8的編碼方式原因之一。

對于UTF-8與GBK兩種編碼方式比較的其他研究中，一般結(jié)果認為有大量的漢字時，可以選擇GBK，其他情況下建議優(yōu)先UTF-8。

另外，UTF-8是國際通用的編碼格式，GBK為中國大陸通用的編碼格式，考慮到獸藥二維碼流通性與普適性，選擇UTF-8的編碼格式符合國際通用原則。

據(jù)此，國家追溯系統(tǒng)最終選擇UTF-8作為獸藥二維碼的編碼方式。

3.2 印刷方式的選取 通過三種印刷方式優(yōu)缺點分析比較可知，企業(yè)需要自己選擇合適的印刷方式。對于企業(yè)選擇印刷方式上，建議小型企業(yè)可以選取熱轉(zhuǎn)印或熱敏賦碼打印的方式，大中型企業(yè)可以選取變碼標(biāo)簽打印的印刷方式，有條件的企業(yè)可以選擇在線激光賦碼打印的印刷方式。印刷方式的選取只是建議性質(zhì)的，企業(yè)可以通過其他研究成果或者應(yīng)用情況依據(jù)實際情況進行選擇。

其中，獸藥二維碼在線激光賦碼是新一代獸藥二維碼賦碼技術(shù)，取代傳統(tǒng)的熱轉(zhuǎn)印或熱敏賦碼、變碼印刷賦碼工藝是一種趨勢，是一種更新?lián)Q代的獸藥工業(yè)自動化發(fā)展過程。

3.3 印刷規(guī)格的選取 根據(jù)試驗數(shù)據(jù)及圖表分析，可知：當(dāng)二維碼規(guī)格為1.0 cm×1.0 cm時，信息量為10個字以內(nèi)有較高的識讀成功率；當(dāng)二維碼規(guī)格為1.2 cm×1.2 cm時，信息量為15個字以內(nèi)有較高的識讀成功率；當(dāng)二維碼規(guī)格為1.5 cm×1.5 cm及以上規(guī)格時，信息量大于20個字也可以有較高的識讀成功率。

對于獸藥二維碼規(guī)格的研究是項目組獨立完成的試驗，通過試驗進行定性分析，沒有其他的研究成果進行比對。

3.4 小結(jié) 獸藥二維碼是國家獸藥產(chǎn)品追溯系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，獸藥二維碼的印刷和識讀效率直接影響行業(yè)開展追溯工作的實際效果。通過對獸藥二維碼印刷方式、規(guī)格選擇以及編碼方式的分析與研究，能夠讓企業(yè)更好的應(yīng)用獸藥二維碼，將有助于提高獸藥產(chǎn)品流通時信息采集的準確率和效率，為國家獸藥產(chǎn)品追溯系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣將產(chǎn)生積極的意義。

［1］ 《中華人民共和國農(nóng)業(yè)部公告第2210號》［EB／OL］.http：／／www.moa.gov.cn／zwllm／tzgg／gg／201501／t20150127_4352158.htm.2015.1.27

［2］ 劉業(yè)兵，郝毫剛，徐肖君，等.國家獸藥產(chǎn)品追溯信息系統(tǒng)建設(shè)與思考［J］.中國獸藥雜志，2013，47（1）：39-44.

［3］ 高錄軍，劉業(yè)兵，李曉平，等.國家獸藥追溯系統(tǒng)信息采集與處理技術(shù)的研究［J］.中國獸藥雜志，2014，48（9）：53-56.

［4］ 陳瑞愛，劉業(yè)兵，梁桂福.獸藥產(chǎn)品二維碼信息自動化采集的實踐與探索［J］.中國獸藥雜志，2014，48（11）：53-56.

［5］ 宋英華.基于G4芯片的微型熱敏打印機的實現(xiàn)［J］.電腦知識與技術(shù)，2007，3（13）：120-122.

［6］ 張成虎.激光打印機熱定影器溫度控制缺陷檢測系統(tǒng)的研究與應(yīng)用［J］.機電工程技術(shù)，2013，42（11）：34-39.

（編輯：陳希）

Research on Printing and Reading Efficiency of Veterinary Drug Two-dimensional Code

LI Xiao-ping，GAO Lu-jun?，LIU Ye-bing，ZHANG Ji-hui，HAO Hao-gang
（China Institute of Veterinary Drug Control，Beijing 100081，China）

Starting from the veterinary drug two-dimensional code of National Veterinary Drug Product Traceability Information System，aiming at the problems on printing and reading efficiency of veterinary drug twodimensional code，analyzed and researched on the way of printing，specifications and coding，as a result，put forward the basis for the choice of encoding rules，the advice for printing specifications，and its relationship with the reading efficiency，in order to provide reference for the veterinary production enterprise to improve veterinary drug two-dimensional code reading efficiency in practical application.

veterinary drug two-dimensional code；printing；efficiency；coding

2015-02-28

A

1002-1280（2015）05-0054-04

S851.66

農(nóng)業(yè)部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全監(jiān)管專項：獸藥產(chǎn)品監(jiān)管信息系統(tǒng)及獸藥產(chǎn)品標(biāo)識溯源信息系統(tǒng)建設(shè)（2130109）

李曉平，助理研究員，從事獸藥產(chǎn)品追溯及信息技術(shù)等方面工作。

高錄軍。E-mail：gaolujun＠ivdc.org.cn