基于RFID的酒類(lèi)產(chǎn)品防偽架構(gòu)設(shè)計(jì)與研究

        1 引 言 
       酒類(lèi)產(chǎn)品利潤(rùn)高，是造假者偽造的常選目標(biāo)。生產(chǎn)廠家為了保護(hù)自身的利益，常以提高防偽技術(shù)的先進(jìn)性來(lái)加大仿制的難度，但始終不能杜絕假貨，很多廠家對(duì)此無(wú)能為力。

       現(xiàn)在使用的防偽技術(shù)存在2個(gè)問(wèn)題：

       (1)雖然防偽標(biāo)簽制作工藝復(fù)雜，但標(biāo)簽貼裝工藝簡(jiǎn)單，只要造假者通過(guò)一定途徑獲得標(biāo)簽(通過(guò)標(biāo)簽生產(chǎn)廠商、回收等)，造假就容易被他們掌握；

       (2)標(biāo)簽可識(shí)別性較差，防偽標(biāo)簽的辨別過(guò)于復(fù)雜，普通消費(fèi)者常不能判斷標(biāo)簽的真?zhèn)巍?

       利用射頻識(shí)別(Radio Frequeny Identification，RFID)技術(shù)進(jìn)行酒類(lèi)防偽可以解決以上的2個(gè)問(wèn)題：

       (1)酒瓶上的EPC標(biāo)簽封裝工藝復(fù)雜，小批量生產(chǎn)成本較高，使得造假者投資過(guò)大且難以掌握；

       (2)消費(fèi)者通過(guò)由政府相關(guān)部門(mén)和生產(chǎn)廠商共同出資設(shè)立并管理的RFID防偽識(shí)別器進(jìn)行真假辨別，識(shí)別的整個(gè)過(guò)程都是可視化顯示，不存在防偽標(biāo)簽難識(shí)別問(wèn)題。下面就是以Sense-1864E讀寫(xiě)器和EPC G2標(biāo)簽技術(shù)參數(shù)為基礎(chǔ)，從EPC標(biāo)簽、RFID防偽識(shí)別器和酒類(lèi)產(chǎn)品全生命周期追蹤的設(shè)計(jì)來(lái)搭建基于射頻識(shí)別技術(shù)的酒類(lèi)產(chǎn)品防偽架構(gòu)。

       2 酒類(lèi)產(chǎn)品EPC標(biāo)簽設(shè)計(jì)

       2.1 射頻識(shí)別(RFID)技術(shù)簡(jiǎn)介

       射頻識(shí)別技術(shù)是一項(xiàng)非接觸式自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾強(qiáng)、操作快捷等許多優(yōu)點(diǎn)。射頻識(shí)別系統(tǒng)通常由電子標(biāo)簽、閱讀器和數(shù)據(jù)傳輸與處理系統(tǒng)組成。

       2.2 酒類(lèi)射頻防偽標(biāo)簽設(shè)計(jì)模式

       用于酒類(lèi)產(chǎn)品防偽的RFID標(biāo)簽在產(chǎn)品售出或消費(fèi)時(shí)需一次性破壞(過(guò)程不可逆)，以防止造假者回收利用。根據(jù)原理的不同，酒類(lèi)射頻防偽標(biāo)簽有兩種設(shè)計(jì)模式：

       (1)軟件設(shè)計(jì)模式

       通過(guò)經(jīng)酒類(lèi)生產(chǎn)商授權(quán)的閱讀器發(fā)送不可逆的自毀指令到已經(jīng)出售給消費(fèi)者的酒類(lèi)產(chǎn)品標(biāo)簽，通過(guò)指令設(shè)定標(biāo)簽自毀的時(shí)間，在這時(shí)間段內(nèi)消費(fèi)者可以通過(guò)防偽識(shí)別器進(jìn)行真假識(shí)別。此種標(biāo)簽設(shè)計(jì)困難，需加入時(shí)間控制模塊，各功能模塊如圖1所示。

       (2)硬件設(shè)計(jì)模式

       通過(guò)EPC標(biāo)簽自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)完成標(biāo)簽破壞，使標(biāo)簽的物理模塊不可逆的分離。如把讀寫(xiě)模塊和存儲(chǔ)模塊分別固定在瓶蓋和酒瓶上，在開(kāi)啟瓶蓋時(shí)就可破壞射頻標(biāo)簽，如圖2所示，目前已經(jīng)有了此種類(lèi)型的專(zhuān)利。此種模式的標(biāo)簽制作容易實(shí)現(xiàn)，但在標(biāo)簽的粘貼上卻相對(duì)復(fù)雜。 

             

       2.3 酒類(lèi)射頻防偽標(biāo)簽的數(shù)據(jù)信息

       EPC編碼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)包括：EPC-64，EPC-96，EPC-256?？紤]到酒類(lèi)產(chǎn)品出貨量為中等，選擇64 b進(jìn)行EPCID編碼?，F(xiàn)有條形碼的主要數(shù)據(jù)信息為商品身份，其他包括生產(chǎn)廠家、產(chǎn)地、規(guī)格、生產(chǎn)日期等。EPC標(biāo)簽存儲(chǔ)的信息要遠(yuǎn)大于條形碼，但數(shù)據(jù)信息影響標(biāo)簽的讀取速度，用RFID防偽是根據(jù)EPC ID碼進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索操作，射頻標(biāo)簽的數(shù)據(jù)格式關(guān)鍵在數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索碼DSC(DataSearched Code)。出于上述考慮，酒類(lèi)EPC標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息設(shè)計(jì)為APC+PTC+ATC+UID，每塊分配16 b數(shù)據(jù)，也可根據(jù)需要分配。其中，APC為生產(chǎn)廠家代碼，PTC為產(chǎn)品類(lèi)型代碼，ATC為產(chǎn)地、生產(chǎn)日期，UID為單個(gè)產(chǎn)品的惟一序列標(biāo)識(shí)碼。

       3 防偽識(shí)別器的構(gòu)架設(shè)計(jì)

       防偽識(shí)別器(Identifying Counterfeit Equipment，ICE)是檢測(cè)產(chǎn)品真?zhèn)蔚慕K端設(shè)備，由政府和酒類(lèi)企業(yè)共同設(shè)立、管理，可通過(guò)視頻顯示消費(fèi)者需要的真?zhèn)涡畔?。ICE類(lèi)似于公用電話，分布于城市的主要街頭，消費(fèi)者可以很方便地在銷(xiāo)售酒類(lèi)產(chǎn)品的地點(diǎn)附近找到。

       3.1 ICE硬件、軟件設(shè)計(jì)

       3.1.1 ICE硬件組成

       (1)閱讀器(Reader)，讀取酒類(lèi)EPC標(biāo)簽信息，并傳送到處理平臺(tái)；

       (2)工業(yè)計(jì)算機(jī)(Industry Computer，IC)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳送、查詢(xún)、顯示；

       (3)中間件，轉(zhuǎn)換不同標(biāo)準(zhǔn)Reader和IC的連接。

       硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于讀寫(xiě)器，這里設(shè)計(jì)了3種搭建方式，如圖3所示。 

                    

       ①?gòu)S商選擇各自的讀寫(xiě)器，不同讀寫(xiě)器通過(guò)中間件和IC相連；

       ②同一讀寫(xiě)器讀取不同廠家的EPC標(biāo)簽，每個(gè)廠商都有特殊的授權(quán)模式，標(biāo)簽只有在相應(yīng)的授權(quán)模式下讀取；

       ③對(duì)讀寫(xiě)器進(jìn)行地址設(shè)定，每個(gè)廠商都有惟一地址，只有選擇對(duì)應(yīng)的地址，讀寫(xiě)器才可以讀取標(biāo)簽。前一種構(gòu)架的技術(shù)要求相對(duì)后兩種要簡(jiǎn)單，圖3的軟件構(gòu)成是以第一種搭建方式來(lái)設(shè)計(jì)的。

       3.1.2 ICE軟件構(gòu)成

       (1)用戶(hù)操作平臺(tái)，提供各酒類(lèi)品牌操作界面，集成的模塊化軟件設(shè)計(jì)，操作簡(jiǎn)單；

       (2)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，管理與標(biāo)簽數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)產(chǎn)品信息的查詢(xún)、更新、刪除等；

       (3)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，負(fù)責(zé)與信息管理中心的數(shù)據(jù)交換；

       (4)讀寫(xiě)器控制模塊，發(fā)送各種讀寫(xiě)器控制命令，實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取、傳輸、定時(shí)“Kill”命令寫(xiě)入。軟件系統(tǒng)具體構(gòu)架如圖4所示。 

                    

       3.2 ICE的特點(diǎn)

       (1)可讀取不同酒類(lèi)廠家的RFID防偽標(biāo)簽，統(tǒng)一酒類(lèi)生產(chǎn)商的防偽方法，減少設(shè)置防偽識(shí)別器的費(fèi)用(為了進(jìn)一步降低成本，可以由政府部門(mén)牽頭把香煙等假冒偽劣產(chǎn)品猖獗行業(yè)的廠家集合起來(lái)共同承擔(dān)防偽識(shí)別器的費(fèi)用)；

       (2)消費(fèi)者可以方便地找到，操作簡(jiǎn)單，并能在屏幕上可視化地顯示產(chǎn)品詳細(xì)信息；

       (3)有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，查詢(xún)時(shí)不必通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳輸或直接調(diào)用本地防偽識(shí)別系統(tǒng)的信息中心，能即時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)出所查詢(xún)的產(chǎn)品信息，解決了現(xiàn)有電話、Internet查詢(xún)打不通、連不上的問(wèn)題；

       (4)EPC標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)庫(kù)直接由生產(chǎn)廠家和政府相關(guān)部門(mén)共同管理，酒類(lèi)廠家根據(jù)供給各地經(jīng)銷(xiāo)商產(chǎn)品標(biāo)簽中UID不同，在對(duì)ICE的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)人時(shí)，發(fā)送給每個(gè)防偽識(shí)別信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)和各地經(jīng)銷(xiāo)商的產(chǎn)品相對(duì)應(yīng)，沒(méi)有重復(fù)性，如果經(jīng)銷(xiāo)商之間有竄貨行為，則被竄貨的產(chǎn)品不能被識(shí)別，被視為假貨，可杜絕竄貨行為；

       (5)防偽識(shí)別系統(tǒng)管理中心定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，對(duì)已識(shí)別的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，各個(gè)防偽識(shí)別器的數(shù)據(jù)庫(kù)盡量變小以加快處理速度。

       4 基于RFID的酒類(lèi)產(chǎn)品全生命周期追蹤設(shè)計(jì)

       廠家通過(guò)EPC標(biāo)簽可對(duì)酒類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通、銷(xiāo)售和防偽識(shí)別過(guò)程進(jìn)行追蹤，能獲取酒類(lèi)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的信息，基于RFID技術(shù)的酒類(lèi)產(chǎn)品全生命周期追蹤流程構(gòu)架設(shè)計(jì)如圖5所示。 

              

       主要環(huán)節(jié)：

       (1)生產(chǎn)商網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息中心(PIDIC)與智能倉(cāng)庫(kù)(IW)之間

       廠家收到經(jīng)銷(xiāo)商的定單后，PIDIC給IW發(fā)出取貨消息，IW完成出庫(kù)標(biāo)簽讀取、記錄，并返回所發(fā)出產(chǎn)品的標(biāo)簽數(shù)據(jù)．PIDIC把經(jīng)銷(xiāo)商的代碼加入產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)備發(fā)送給區(qū)域信息管理中心(LIMC)；

       (2) PIDIC與LIMC之間

       PIDIC根據(jù)(1)步所記錄的標(biāo)簽數(shù)據(jù)給對(duì)應(yīng)產(chǎn)品銷(xiāo)售區(qū)域的LIMC發(fā)送產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，此信息與銷(xiāo)售商的標(biāo)簽信息有區(qū)別，可給消費(fèi)者提供更為詳細(xì)的產(chǎn)品信息，LIMC則返回被消費(fèi)者查詢(xún)過(guò)的標(biāo)簽數(shù)據(jù)；

       (3)PIDIC與經(jīng)銷(xiāo)商之間

       產(chǎn)品出庫(kù)進(jìn)入物流階段后，PIDIC傳輸所發(fā)貨物標(biāo)簽數(shù)據(jù)給經(jīng)銷(xiāo)商，給予的數(shù)據(jù)為標(biāo)簽數(shù)據(jù)EPC ID碼，可對(duì)產(chǎn)品惟一標(biāo)識(shí)，在銷(xiāo)售時(shí)充當(dāng)現(xiàn)有條形碼的功能，當(dāng)經(jīng)銷(xiāo)商接收核實(shí)產(chǎn)品后，給PIDIC發(fā)送接受確認(rèn)消息，廠家可從經(jīng)銷(xiāo)商的銷(xiāo)售中心得到產(chǎn)品銷(xiāo)售情況，實(shí)時(shí)地了解產(chǎn)品流通情況。

       5 防偽識(shí)別器構(gòu)架設(shè)計(jì)的演示實(shí)驗(yàn)

       利用Sense-1864E讀寫(xiě)器、Sense-G900E天線和EPC G2無(wú)源標(biāo)簽進(jìn)行RFID防偽識(shí)別器可行性方面實(shí)驗(yàn)，通過(guò)PC控制Sensc-1864E讀寫(xiě)器讀取不同類(lèi)型的RFID標(biāo)簽來(lái)驗(yàn)證防偽識(shí)別器可以識(shí)別不同標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽。

       實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)是通過(guò)用VC++6.0開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)軟件控制讀寫(xiě)器對(duì)不同標(biāo)簽進(jìn)行讀寫(xiě)操作，來(lái)測(cè)試用PC控制不同讀寫(xiě)器對(duì)不同酒類(lèi)生產(chǎn)廠商所使用的標(biāo)簽進(jìn)行讀取。具體實(shí)施步驟如下：

       (1)利用VC++6.0編寫(xiě)控制軟件界面，控制界面由2個(gè)控制模塊組成：電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)選擇模塊和讀寫(xiě)器系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定模塊(包括工作頻率調(diào)節(jié)、天線功率調(diào)節(jié)、讀／寫(xiě)控制模塊)；

       (2)各個(gè)功能模塊集成Sense公司提供的SDK軟件開(kāi)發(fā)包，使所編寫(xiě)的操作軟件系統(tǒng)能控制讀寫(xiě)器控制系統(tǒng)，通過(guò)PC控制RFID系統(tǒng)工作；

       (3)選擇電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)控制Sense-1864E讀寫(xiě)器來(lái)分別讀取只采用單一標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽，實(shí)驗(yàn)中使用的標(biāo)準(zhǔn)有：Amtech Intellitag500，Philips UCODE和ISO-18000-6B標(biāo)準(zhǔn)。

       實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：PC機(jī)可以通過(guò)RFID產(chǎn)品生產(chǎn)商提供的API來(lái)控制讀寫(xiě)器對(duì)不同標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽進(jìn)行讀取，防偽識(shí)別器能兼容不同行業(yè)、不同標(biāo)準(zhǔn)的RFID標(biāo)簽，AIE的設(shè)計(jì)存在可行性。

       6 結(jié) 語(yǔ)

       本文給出了用于酒類(lèi)的EPC標(biāo)簽設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出標(biāo)簽的數(shù)據(jù)格式，提出防偽識(shí)別器的概念，搭建了貼有EPC標(biāo)簽的酒類(lèi)產(chǎn)品流通過(guò)程構(gòu)架，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了防偽識(shí)別器的可行性驗(yàn)證。本文缺點(diǎn)是理論相對(duì)較多，在基于RFID技術(shù)的酒類(lèi)產(chǎn)品防偽進(jìn)行構(gòu)架中，有些存在實(shí)現(xiàn)的困難。目前，很多基于RFID酒類(lèi)產(chǎn)品防偽技術(shù)還處于理論研究階段，要達(dá)到實(shí)際應(yīng)用還有比較長(zhǎng)的距離，但前景光明。