基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的商品包裝云防偽系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究

段華偉+高圳+劉慧敏

近年來(lái)，假冒產(chǎn)品已滲透到各行各業(yè)，不僅嚴(yán)重?cái)_亂了市場(chǎng)秩序，而且對(duì)消費(fèi)者的利益和商家的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了惡劣影響。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展以及消費(fèi)者維權(quán)意識(shí)的不斷提高，各企業(yè)都在積極研發(fā)針對(duì)自身產(chǎn)品的包裝防偽技術(shù)，并取得了顯著效益。下面，筆者結(jié)合我公司目前研發(fā)的項(xiàng)目，提出一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的商品包裝云防偽系統(tǒng)，為印刷包裝行業(yè)在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下更好地提高產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力提供一種解決方案。

實(shí)現(xiàn)方式和運(yùn)作流程

云防偽技術(shù)是利用二維碼防偽技術(shù)，通過(guò)定制的手機(jī)客戶(hù)端APP讀取二維碼信息，將信息錄入計(jì)算機(jī)服務(wù)器，服務(wù)器對(duì)信息進(jìn)行解密后，在數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢(xún)對(duì)應(yīng)商品的信息并將驗(yàn)證結(jié)果反饋到手機(jī)客戶(hù)端。同時(shí)，云計(jì)算作為時(shí)下最熱的技術(shù)，融合了負(fù)載均衡、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)等技術(shù)，對(duì)外可以提供豐富的接口。企業(yè)可以根據(jù)自身需求進(jìn)行調(diào)用，不僅解決了花費(fèi)高額費(fèi)用購(gòu)買(mǎi)設(shè)備的問(wèn)題，還能憑借后臺(tái)積累的數(shù)據(jù)以及高效的云計(jì)算能力，幫助企業(yè)更好地了解市場(chǎng)運(yùn)作動(dòng)態(tài)，完成產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)和市場(chǎng)預(yù)判計(jì)劃的制定。

1.企業(yè)運(yùn)用云防偽系統(tǒng)流程

如圖1所示，企業(yè)首先登錄云防偽系統(tǒng)，錄入商品信息并存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后利用可變數(shù)據(jù)軟件為商品生成唯一的二維碼，通過(guò)數(shù)字印刷等方式印刷二維碼標(biāo)簽，最后貼在商品包裝上，從而完成商品防偽包裝制作過(guò)程。在商品上架銷(xiāo)售過(guò)程中，企業(yè)可將消費(fèi)者掃描得到的二維碼及產(chǎn)品流通位置存儲(chǔ)到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)分析商品在不同用戶(hù)人群、不同地域的銷(xiāo)售情況，在提供掃碼識(shí)別商品真?zhèn)蔚幕A(chǔ)上，有針對(duì)性地向手機(jī)客戶(hù)端推送優(yōu)惠消息以及提供分享抽獎(jiǎng)等服務(wù)，建立企業(yè)與消費(fèi)者之間的互動(dòng)，從而提高用戶(hù)的二次購(gòu)買(mǎi)率。

2.用戶(hù)使用云防偽客戶(hù)端流程

用戶(hù)通過(guò)云防偽網(wǎng)站平臺(tái)下載手機(jī)客戶(hù)端APP，按照提示完成相應(yīng)安裝。如圖2所示，消費(fèi)者打開(kāi)手機(jī)客戶(hù)端APP二維碼掃描功能，將手機(jī)攝像頭對(duì)準(zhǔn)商品包裝上的二維碼進(jìn)行掃描，APP將掃描后的商品信息發(fā)送到服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)證，服務(wù)器對(duì)掃描信息進(jìn)行解密和查詢(xún)后，再將商品真假信息反饋給消費(fèi)者。

關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，工業(yè)設(shè)計(jì)的價(jià)值取向也在發(fā)生著巨大變化。工業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了產(chǎn)品造型，而是在研究和創(chuàng)造著新的生活方式。由于信息交互在人們生活中的統(tǒng)治地位日益加強(qiáng)，“用戶(hù)體驗(yàn)”的好壞已成為工業(yè)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵。簡(jiǎn)單、高效、低成本、用戶(hù)信息安全等體驗(yàn)涵蓋了從實(shí)物產(chǎn)品到虛擬產(chǎn)品的方方面面，且與工業(yè)設(shè)計(jì)相互融合、相互促進(jìn)，形成新時(shí)代工業(yè)設(shè)計(jì)新的核心價(jià)值取向。下面，筆者就為大家介紹基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的商品包裝云防偽系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用。

1.制定商品包裝唯一碼防偽方案

目前市場(chǎng)上的唯一碼防偽采用了NFC、RFID、信息安全、移動(dòng)和無(wú)線(xiàn)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)等多項(xiàng)技術(shù)，技術(shù)較為復(fù)雜，導(dǎo)致防偽識(shí)別所需的設(shè)備成本高，用戶(hù)的手機(jī)除了具備基本的功能之外，還需要配備相應(yīng)的傳感器，才能驗(yàn)證商品真?zhèn)?，而且在?yàn)證時(shí)，至少需要通過(guò)連接兩次以上數(shù)據(jù)庫(kù)才能實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證，過(guò)程繁瑣且等待時(shí)間長(zhǎng)。

為此，我公司采用Photoshop進(jìn)行原型構(gòu)想設(shè)計(jì)，使用Matlab軟件進(jìn)行唯一碼生成，同時(shí)開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的識(shí)別測(cè)試函數(shù)進(jìn)行初步驗(yàn)證。驗(yàn)證可行，則進(jìn)一步建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行防偽安全和數(shù)量上的可行性分析。分析結(jié)果可行，則采用印刷機(jī)印刷，利用開(kāi)發(fā)的手機(jī)圖像采集程序，對(duì)這些圖像進(jìn)行采集并在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立標(biāo)準(zhǔn)的圖像庫(kù)。使用開(kāi)發(fā)的手機(jī)圖像采集程序和基于OpenCV開(kāi)發(fā)的識(shí)別服務(wù)相結(jié)合的方式，測(cè)試新的唯一碼，根據(jù)測(cè)試結(jié)果修正唯一碼的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)不斷測(cè)試和修正，得到滿(mǎn)足需求的唯一碼。

2.選擇二維碼作為傳輸加密的載體

二維碼憑借存儲(chǔ)量大、保密性高、成本低等特點(diǎn)，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用和推廣。隨著二維碼技術(shù)的日益成熟，以及消費(fèi)者對(duì)二維碼認(rèn)知度和信任度的提高，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與二維碼防偽技術(shù)的結(jié)合成為企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)典型的對(duì)稱(chēng)加密算法——DES算法以及非對(duì)稱(chēng)加密算法——RSA算法進(jìn)行整體對(duì)比，確定將RSA算法作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用芊桨?。利用RSA算法生成密鑰對(duì)。服務(wù)器存儲(chǔ)私鑰，客戶(hù)端存儲(chǔ)公鑰，將掃描二維碼得到的加密圖像及公鑰一同發(fā)送給服務(wù)器進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證完成后，服務(wù)器將當(dāng)前驗(yàn)證結(jié)果反饋給手機(jī)客戶(hù)端APP。

3.選擇負(fù)載均衡技術(shù)，降低服務(wù)器驗(yàn)證響應(yīng)時(shí)延

隨著二維碼防偽系統(tǒng)用戶(hù)的增多，以及請(qǐng)求次數(shù)的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，較大的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)量對(duì)單機(jī)服務(wù)器的壓力會(huì)越來(lái)越大，這就對(duì)服務(wù)器的處理能力提出了越來(lái)越高的要求，而負(fù)載均衡技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。負(fù)載均衡技術(shù)通過(guò)多個(gè)服務(wù)器或者設(shè)備提供單一的服務(wù)，避免了高并發(fā)下用戶(hù)請(qǐng)求響應(yīng)過(guò)慢的問(wèn)題。

負(fù)載均衡技術(shù)大致分為兩種實(shí)現(xiàn)方式，一種是硬件四層交換，另一種是軟件四層交換。從企業(yè)角度出發(fā)，軟件四層交換的性能雖然比硬件四層交換的性能略有遜色，但依然可以游刃有余地滿(mǎn)足一定量壓力，而且軟件實(shí)現(xiàn)方式有其不可替代的優(yōu)點(diǎn)。

我公司采用基于內(nèi)容的負(fù)載均衡技術(shù)，綜合手機(jī)客戶(hù)端APP的請(qǐng)求來(lái)進(jìn)行負(fù)載均衡。這種負(fù)載均衡技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，包括servlet可以將不同的用戶(hù)請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到指定的后臺(tái)處理服務(wù)器上，如解密請(qǐng)求會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到解密服務(wù)器上，而不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到商品查詢(xún)服務(wù)器上，這樣服務(wù)器就可以更加高效地完成相應(yīng)的服務(wù)請(qǐng)求。

4.基于JDF的云印刷管理模塊開(kāi)發(fā)

JDF即作業(yè)定義格式，是一種基于XML的用于印刷作業(yè)的描述及交換的文件格式。它是一種文件格式標(biāo)準(zhǔn)，凡是接受該標(biāo)準(zhǔn)的軟硬件設(shè)備，都可以利用所接收到的JDF文件執(zhí)行相應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)或控制相應(yīng)的生產(chǎn)流程。同樣，要想實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式的印刷流程控制和管理，就必須將印刷生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程以JDF格式的文件進(jìn)行描述，以保證承認(rèn)該標(biāo)準(zhǔn)的第三方軟硬件設(shè)備能直接接受該文件，并利用其實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理和控制。

云印刷管理模塊包含生產(chǎn)執(zhí)行和執(zhí)行信息管理，通過(guò)調(diào)用服務(wù)器端提供的接口，以web方式對(duì)節(jié)點(diǎn)資源進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)任務(wù)處理、印刷任務(wù)分配等生產(chǎn)工序。通過(guò)將印刷生產(chǎn)管理納入數(shù)字化工作流程中，實(shí)現(xiàn)從管理到生產(chǎn)的數(shù)字一體化。

目前，移動(dòng)終端市場(chǎng)發(fā)展較為迅猛，以二維碼作為載體來(lái)實(shí)現(xiàn)商品包裝防偽的形式將日益普遍化。本項(xiàng)目自主研發(fā)了印刷包裝行業(yè)的初級(jí)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)在印刷包裝行業(yè)的按需使用，在有效完成商品防偽信息驗(yàn)證的同時(shí)，還可以根據(jù)企業(yè)的實(shí)際需求進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)整合，從而提供完整的解決方案。