基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的商品包裝云防偽系統(tǒng)設計與研究

段華偉+高圳+劉慧敏

近年來，假冒產(chǎn)品已滲透到各行各業(yè)，不僅嚴重擾亂了市場秩序，而且對消費者的利益和商家的經(jīng)濟效益帶來了惡劣影響。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展以及消費者維權(quán)意識的不斷提高，各企業(yè)都在積極研發(fā)針對自身產(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)+”時代下更好地提高產(chǎn)品核心競爭力提供一種解決方案。

實現(xiàn)方式和運作流程

云防偽技術(shù)是利用二維碼防偽技術(shù)，通過定制的手機客戶端APP讀取二維碼信息，將信息錄入計算機服務器，服務器對信息進行解密后，在數(shù)據(jù)庫中查詢對應商品的信息并將驗證結(jié)果反饋到手機客戶端。同時，云計算作為時下最熱的技術(shù)，融合了負載均衡、網(wǎng)絡存儲等技術(shù)，對外可以提供豐富的接口。企業(yè)可以根據(jù)自身需求進行調(diào)用，不僅解決了花費高額費用購買設備的問題，還能憑借后臺積累的數(shù)據(jù)以及高效的云計算能力，幫助企業(yè)更好地了解市場運作動態(tài)，完成產(chǎn)品營銷和市場預判計劃的制定。

1.企業(yè)運用云防偽系統(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到數(shù)據(jù)庫中，然后利用可變數(shù)據(jù)軟件為商品生成唯一的二維碼，通過數(shù)字印刷等方式印刷二維碼標簽，最后貼在商品包裝上，從而完成商品防偽包裝制作過程。在商品上架銷售過程中，企業(yè)可將消費者掃描得到的二維碼及產(chǎn)品流通位置存儲到相應的數(shù)據(jù)庫中，通過分析商品在不同用戶人群、不同地域的銷售情況，在提供掃碼識別商品真?zhèn)蔚幕A上，有針對性地向手機客戶端推送優(yōu)惠消息以及提供分享抽獎等服務，建立企業(yè)與消費者之間的互動，從而提高用戶的二次購買率。

2.用戶使用云防偽客戶端流程

用戶通過云防偽網(wǎng)站平臺下載手機客戶端APP，按照提示完成相應安裝。如圖2所示，消費者打開手機客戶端APP二維碼掃描功能，將手機攝像頭對準商品包裝上的二維碼進行掃描，APP將掃描后的商品信息發(fā)送到服務器進行驗證，服務器對掃描信息進行解密和查詢后，再將商品真假信息反饋給消費者。

關鍵技術(shù)的設計及應用

隨著信息化時代的到來，工業(yè)設計的價值取向也在發(fā)生著巨大變化。工業(yè)設計的任務已經(jīng)遠遠超出了產(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，“用戶體驗”的好壞已成為工業(yè)設計成敗的關鍵。簡單、高效、低成本、用戶信息安全等體驗涵蓋了從實物產(chǎn)品到虛擬產(chǎn)品的方方面面，且與工業(yè)設計相互融合、相互促進，形成新時代工業(yè)設計新的核心價值取向。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)關鍵技術(shù)的設計及應用。

1.制定商品包裝唯一碼防偽方案

目前市場上的唯一碼防偽采用了NFC、RFID、信息安全、移動和無線通信、數(shù)據(jù)庫等多項技術(shù)，技術(shù)較為復雜，導致防偽識別所需的設備成本高，用戶的手機除了具備基本的功能之外，還需要配備相應的傳感器，才能驗證商品真?zhèn)?，而且在驗證時，至少需要通過連接兩次以上數(shù)據(jù)庫才能實現(xiàn)驗證，過程繁瑣且等待時間長。

為此，我公司采用Photoshop進行原型構(gòu)想設計，使用Matlab軟件進行唯一碼生成，同時開發(fā)了相應的識別測試函數(shù)進行初步驗證。驗證可行，則進一步建立相應的數(shù)學模型，進行防偽安全和數(shù)量上的可行性分析。分析結(jié)果可行，則采用印刷機印刷，利用開發(fā)的手機圖像采集程序，對這些圖像進行采集并在數(shù)據(jù)庫中建立標準的圖像庫。使用開發(fā)的手機圖像采集程序和基于OpenCV開發(fā)的識別服務相結(jié)合的方式，測試新的唯一碼，根據(jù)測試結(jié)果修正唯一碼的設計方案。通過不斷測試和修正，得到滿足需求的唯一碼。

2.選擇二維碼作為傳輸加密的載體

二維碼憑借存儲量大、保密性高、成本低等特點，在全球范圍內(nèi)得到廣泛應用和推廣。隨著二維碼技術(shù)的日益成熟，以及消費者對二維碼認知度和信任度的提高，移動互聯(lián)網(wǎng)與二維碼防偽技術(shù)的結(jié)合成為企業(yè)關注的焦點。

通過對典型的對稱加密算法——DES算法以及非對稱加密算法——RSA算法進行整體對比，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。服務器存儲私鑰，客戶端存儲公鑰，將掃描二維碼得到的加密圖像及公鑰一同發(fā)送給服務器進行驗證。驗證完成后，服務器將當前驗證結(jié)果反饋給手機客戶端APP。

3.選擇負載均衡技術(shù)，降低服務器驗證響應時延

隨著二維碼防偽系統(tǒng)用戶的增多，以及請求次數(shù)的指數(shù)級增長，較大的數(shù)據(jù)訪問量對單機服務器的壓力會越來越大，這就對服務器的處理能力提出了越來越高的要求，而負載均衡技術(shù)可以很好地解決這個問題。負載均衡技術(shù)通過多個服務器或者設備提供單一的服務，避免了高并發(fā)下用戶請求響應過慢的問題。

負載均衡技術(shù)大致分為兩種實現(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足一定量壓力，而且軟件實現(xiàn)方式有其不可替代的優(yōu)點。

我公司采用基于內(nèi)容的負載均衡技術(shù)，綜合手機客戶端APP的請求來進行負載均衡。這種負載均衡技術(shù)有很多優(yōu)點，包括servlet可以將不同的用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)到指定的后臺處理服務器上，如解密請求會轉(zhuǎn)發(fā)到解密服務器上，而不會轉(zhuǎn)發(fā)到商品查詢服務器上，這樣服務器就可以更加高效地完成相應的服務請求。

4.基于JDF的云印刷管理模塊開發(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準，凡是接受該標準的軟硬件設備，都可以利用所接收到的JDF文件執(zhí)行相應的生產(chǎn)任務或控制相應的生產(chǎn)流程。同樣，要想實現(xiàn)開放式的印刷流程控制和管理，就必須將印刷生產(chǎn)作業(yè)過程以JDF格式的文件進行描述，以保證承認該標準的第三方軟硬件設備能直接接受該文件，并利用其實現(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，通過調(diào)用服務器端提供的接口，以web方式對節(jié)點資源進行控制，實現(xiàn)在線任務處理、印刷任務分配等生產(chǎn)工序。通過將印刷生產(chǎn)管理納入數(shù)字化工作流程中，實現(xiàn)從管理到生產(chǎn)的數(shù)字一體化。

目前，移動終端市場發(fā)展較為迅猛，以二維碼作為載體來實現(xiàn)商品包裝防偽的形式將日益普遍化。本項目自主研發(fā)了印刷包裝行業(yè)的初級計算機集成制造系統(tǒng)，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、云計算技術(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證的同時，還可以根據(jù)企業(yè)的實際需求進行二次開發(fā)整合，從而提供完整的解決方案。