基于二維碼QR Code在物聯網產品追溯中的應用研究

崔蓓蓓++丁亞明

摘 要：闡述二維碼在物聯網產品追溯中應用的可行性，認為二維碼技術能為產品追溯信息查詢提供有效的技術支持，并以QR Code的特征為切入點，描述了基于QR Code在產品追溯中的應用過程。在分析二維碼的技術特點后，提出了二維碼在物聯網產品追溯應用過程中尚存在的問題，最后對二維碼在產品追溯領域中的應用進行了展望。

關鍵詞：QR碼；物聯網；產品追溯；二維碼

中圖分類號：TP14 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2015）05-00-02

0 引 言

物聯網（The Internet of things）[1]是指將各種信息傳感設備及系統，如傳感器網絡、射頻標簽閱讀裝置、條碼與二維碼設備、全球定位系統和其它基于物-物通信模式（M2M）短路無線自組織網絡[2]。物聯網的應用以自動識別、條形碼、二維碼和RFID普遍運用為基礎。二維碼能在橫向和縱向兩個方位同時表達信息，在小面積內表達大量信息，同時具有信息容量大、糾錯性好等優點。用二維碼可表示物品相關信息如：價格、名稱、制造廠、生產日期、重量、有效期等。因二維碼易張貼，容錯好，這使得二維碼應用到產品追溯領域成為自然的選擇，人們在利用二維碼為產品追溯平臺的發展提供有力支持時，也推動了二維碼技術在標準化、防偽等方面的研究。

1 二維碼及QR Code的主要特點

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律分布在平面上（二維方向）的黑白相間的圖形，用于記錄數據符號信息。使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息， 通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識讀以實現信息自動處理，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。QR Code的高存儲容量，最多可存儲1 850個大寫字母，或2 710個數字，或1 108個字節，或500多個漢字；該條碼可以把圖片、聲音、文字、簽字、指紋等以數字化的信息進行編碼，用條碼表示出來；可以表示多種語言文字；可表示圖像數據。具有較強的糾錯能力。深色模塊表示二進制“1”，淺色模塊表示二進制“0”。 最多約可糾錯30%的數據碼字。可以制定出較小的標簽，方便張貼在各種物品表面。QR Code的解碼方式可以利用手機拍照或CCD識讀器識別，速度快，具有全方位（360°）識讀特點。能夠有效識別出中國漢字。圖1 為以QR 碼符號 （版本7）為例的結構圖[4]。

圖1 QR 碼符號（版本7）結構圖

1.3 QR Code編碼原理

QR Code編碼包括數據編碼和糾錯編碼兩部分，其中數據編碼分為擴充解釋模式、數字模式、字母數字模式和8 b字節模式等；糾錯編碼采用有限域GF（28）上的里德-索羅門（Reed-Solonom，RS）糾錯編碼算法[5，6]。

RS碼作為一種循環碼有與之對應的生成多項式，在這些多項式中的一個n-k次多項式就是生成多項式，用g（x）表示。對在GF（2m）上的RS碼，當要求的糾錯能力為t時，此時是以GF（2m）上2t個相鄰元素為根的多項式；其中m0是偏移量，通常情況下取m0=1，在QR碼糾錯編碼中取m0=0，此時計算公式為[7]。

2 產品追溯

2.1 產品追溯發展現狀

產品質量追溯系統通過對產品生產、加工、流通、銷售等環節進行信息標識、采集、傳遞和關聯管理，為生產者提供產品的生產銷售等信息以提高產品質量追溯管理能力，使消費者能夠全方位的了解產品信息。以往的手工操作已越來越不適應新形勢下的現代化管理要求，計算機技術和二維碼技術引入生產產品追溯系統領域已成為必然趨勢。隨著物聯網技術的發展和興起，新識別技術的出現及二維碼技術的發展，目前對產品可追溯性研究已經成為國內外工業工程和物流管理學術研究領域的熱點之一。

產品追溯系統研究應用在我國起步較晚，2003年國家質檢總局啟動“中國條碼推進工程”活動，該活動極大地推動了條形碼在我國企業產品表識中的應用。2006年10月追溯體系在北京、上海、四川等地啟動試點工作。2010年11月在北京召開了物聯網與產品質量追溯論壇，該論壇主要圍繞物聯網發展、產品質量追溯以及相關技術標準和行業應用等方面，探討產品追溯研究與應用的新思想[8]。

2.2 QR碼產品追溯系統設計

QR Code自動識別技術具有輸入速度快、準確度高、成本低和易操作等特點。移動互聯網的蓬勃發展使QR碼的應用逐漸成熟。據此，論文提出了基于QR Code的產品追溯系統設計。具體系統流程如圖2所示，產品生產從原材料、半成品、成品的每一個環節都記錄至產品追溯平臺數據庫內，使供應商、生產企業、物流承運商、經銷商對產品追溯平臺信息可讀、可寫、可查詢，客戶通過QR碼實現對產品信息可讀。

圖2 產品追溯平臺構建圖

產品生產過程中的聯系如圖3所示，通過E-R圖反應產品追溯各環節中的數據庫信息。

圖3 產品追溯過程E-R圖

2.3 QR Code應用于產品追溯

在產品加工過程中，主要產品部件打上二維碼標簽。不管產品發往何處，都會留有記錄。如果發生問題，只需讀取產品上的二維碼，就可以在數據庫內調出該產品所有相關數據。生產企業將商品信息生成的QR碼傳遞至客戶，客戶借助Web網絡或手持終端進行追溯查詢，從而獲得完整的產品信息。

客戶通過移動客戶端掃描QR碼的方式查詢產品基本信息和產品追溯平臺的網址信息，客戶通過登錄掃描QR碼獲取的網址查看產品詳細信息，包括產品供應商信息、生產企業信息、物流承運商信息、經銷商信息等。圖4為通過二維碼應用流程圖反應QR Code在產品追溯中的應用情景。

圖4 二維碼在產品追溯應用流程圖

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表示。近年來，由于智能手機的普及，使二維碼技術應用迅速發展，二維碼的安全問題也日益突出。由于其具有較強的可復制性[9]，這是二維碼在物聯網應用中一個極大的缺陷。不少不法分子利用二維碼的技術漏洞進行違法行為。建立二維碼防偽機制是二維碼在產品追溯應用中另一重要的研究領域。二維碼防偽應以二維碼為信息載體，對每一件產品信息進行跟蹤、采集、匯總、查詢、管理等，一品一碼，建立商品信息管理數據鏈和整個流通過程監管系統。今后二維碼標簽的發展方向應集質量追溯、物流、銷售、防偽、售后等功能于一身，為企業產品質量的追溯管理提供一個更廣闊的平臺。

4 結 語

二維碼技術在物聯網日益繁榮的今天，已在世界各地產品追溯系統中得到廣泛應用，推廣產品追溯平臺發展不僅需要企業自身的努力，也需要社會各級的廣泛參與以及相應的立法，及產品追溯云平臺的建設，使產品從原料到生產加工再至物流信息透明原生態的呈現在消費者面前，已成為物聯網發展不可逆轉的方向，而二維碼在其中的作用不容小覷。加強二維碼標準化建設及二維碼防偽技術研究也成了一個重要課題。因此，在移動互聯業務模式下，加強二維碼技術及應用研究具有重要的科學價值。

參考文獻

[1] ITU Strategy and Policy Unit（SPU）.ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things[R].Geneva：International Telecom munication Union（ITU），2005.

[2]劉強，崔莉，陳海明.物聯網關鍵技術與應用[J].計算機科學，2010，37（6）：1-5.

[3]楊軍，劉艷，杜彥蕊.關于二維碼的研究和應用[J].應用科技，2002，29（ 11） ： 11-13.

[4] 王文豪， 張亞紅， 朱全銀，等.QR Code 二維條形碼的圖像識別[J].計算機技術與發展，2009，19（10）：123-126.

[5] Kopparty S.Review of algebraic function fields and codes by Henning Stichtenoth[J].ACM SIGACT News，2011，42（2）：19-24.

[6] Shayegh F. Soleymani M R. Efficient iterative techniques forsoft decision decoding of reed-solomon codes [J].IEEE Transactions on Communications，2011，59（2）：428-436.

[7]桂振文，王涌天，劉越，等 .二維碼在移動增強現實中的應用研究[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2014，26（1）：34-39.

[8] 中國自動識別技術協會.2010物聯網與產品質量追溯論壇在北京召開[J].低壓電器，2010（22）：68.

[9]蘭龍輝，邱榮祖.二維碼技術在農產品物流追溯系統中的應用[J].物流工程與管理，2013，35（9）：86-89。