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基于RFID的酒类产品防伪架构设计与研究

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作者:四川大学 制造科学与工程学院 李银 龙伟 朱莫恕时间:2008-01-05来源:《现代电子技术》

 

        1 引 言 
       产品利润高,是造假者伪造的常选目标。生产厂家为了保护自身的利益,常以提高技术的先进性来加大仿制的难度,但始终不能杜绝假货,很多厂家对此无能为力。

       现在使用的技术存在2个问题:

       (1)虽然标签制作工艺复杂,但标签贴装工艺简单,只要造假者通过一定途径获得标签(通过标签生产厂商、回收等),造假就容易被他们掌握;

       (2)标签可识别性较差,防伪标签的辨别过于复杂,普通消费者常不能判断标签的真伪。

       利用射频识别(Radio Frequeny Identification,ID)技术进行防伪可以解决以上的2个问题:

       (1)酒瓶上的EPC标签封装工艺复杂,小批量生产成本较高,使得造假者投资过大且难以掌握;

       (2)消费者通过由政府相关部门和生产厂商共同出资设立并管理的ID防伪识别器进行真假辨别,识别的整个过程都是可视化显示,不存在防伪标签难识别问题。下面就是以Sense-1864E读写器和EPC G2标签技术参数为基础,从EPC标签、ID防伪识别器和产品全生命周期追踪的来搭建基于射频识别技术的酒类产品防伪架构。

       2 酒类产品EPC标签

       2.1 射频识别(ID)技术简介

       射频识别技术是一项非接触式自动识别技术,是利用射频方式进行非接触双向通信,以达到自动识别目标对象并获取相关数据,具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等许多优点。射频识别系统通常由电子标签、阅读器和数据传输与处理系统组成。

       2.2 酒类射频防伪标签模式

       用于酒类产品防伪的ID标签在产品售出或消费时需一次性破坏(过程不可逆),以防止造假者回收利用。根据原理的不同,酒类射频防伪标签有两种设计模式:

       (1)软件设计模式

       通过经酒类生产商授权的阅读器发送不可逆的自毁指令到已经出售给消费者的酒类产品标签,通过指令设定标签自毁的时间,在这时间段内消费者可以通过防伪识别器进行真假识别。此种标签设计困难,需加入时间控制模块,各功能模块如图1所示。

       (2)硬件设计模式

       通过EPC标签自身结构设计来完成标签破坏,使标签的物理模块不可逆的分离。如把读写模块和存储模块分别固定在瓶盖和酒瓶上,在开启瓶盖时就可破坏射频标签,如图2所示,目前已经有了此种类型的专利。此种模式的标签制作容易实现,但在标签的粘贴上却相对复杂。 

             

       2.3 酒类射频防伪标签的数据信息

       EPC编码结构标准包括:EPC-64,EPC-96,EPC-256。考虑到酒类产品出货量为中等,选择64 b进行EPCID编码。现有条形码的主要数据信息为商品身份,其他包括生产厂家、产地、规格、生产日期等。EPC标签存储的信息要远大于条形码,但数据信息影响标签的读取速度,用ID防伪是根据EPC ID码进行数据库的检索操作,射频标签的数据格式关键在数据库的检索码DSC(DataSearched Code)。出于上述考虑,酒类EPC标签数据信息设计为APC+PTC+ATC+UID,每块分配16 b数据,也可根据需要分配。其中,APC为生产厂家代码,PTC为产品类型代码,ATC为产地、生产日期,UID为单个产品的惟一序列标识码。

       3 防伪识别器的构架设计

       防伪识别器(Identifying Counterfeit Equipment,ICE)是检测产品真伪的终端设备,由政府和酒类企业共同设立、管理,可通过视频显示消费者需要的真伪信息。ICE类似于公用电话,分布于城市的主要街头,消费者可以很方便地在销售酒类产品的地点附近找到。

       3.1 ICE硬件、软件设计

       3.1.1 ICE硬件组成

       (1)阅读器(Reader),读取酒类EPC标签信息,并传送到处理平台;

       (2)工业计算机(Industry Computer,IC),实现数据处理、传送、查询、显示;

       (3)中间件,转换不同标准Reader和IC的连接。

       硬件架构设计的关键在于读写器,这里设计了3种搭建方式,如图3所示。 

                    

       ①厂商选择各自的读写器,不同读写器通过中间件和IC相连;

       ②同一读写器读取不同厂家的EPC标签,每个厂商都有特殊的授权模式,标签只有在相应的授权模式下读取;

       ③对读写器进行地址设定,每个厂商都有惟一地址,只有选择对应的地址,读写器才可以读取标签。前一种构架的技术要求相对后两种要简单,图3的软件构成是以第一种搭建方式来设计的。

       3.1.2 ICE软件构成

       (1)用户操作平台,提供各酒类品牌操作界面,集成的模块化软件设计,操作简单;

       (2)产品数据库系统,管理与标签数据对应产品信息的查询、更新、删除等;

       (3)数据传输系统,负责与信息管理中心的数据交换;

       (4)读写器控制模块,发送各种读写器控制命令,实现标签数据读取、传输、定时“Kill”命令写入。软件系统具体构架如图4所示。 

                    

       3.2 ICE的特点

       (1)可读取不同酒类厂家的ID防伪标签,统一酒类生产商的防伪方法,减少设置防伪识别器的费用(为了进一步降低成本,可以由政府部门牵头把香烟等假冒伪劣产品猖獗行业的厂家集合起来共同承担防伪识别器的费用);

       (2)消费者可以方便地找到,操作简单,并能在屏幕上可视化地显示产品详细信息;

       (3)有独立的数据库,查询时不必通过互联网传输或直接调用本地防伪识别系统的信息中心,能即时准确地调出所查询的产品信息,解决了现有电话、Internet查询打不通、连不上的问题;

       (4)EPC标签数据库、产品信息数据库直接由生产厂家和政府相关部门共同管理,酒类厂家根据供给各地经销商产品标签中UID不同,在对ICE的数据库进行数据导人时,发送给每个防伪识别信息系统的数据库和各地经销商的产品相对应,没有重复性,如果经销商之间有窜货行为,则被窜货的产品不能被识别,被视为假货,可杜绝窜货行为;

       (5)防伪识别系统管理中心定期对数据库进行更新,对已识别的数据进行删除,各个防伪识别器的数据库尽量变小以加快处理速度。

       4 基于ID的酒类产品全生命周期追踪设计

       厂家通过EPC标签可对酒类产品的生产、流通、销售和防伪识别过程进行追踪,能获取酒类产品全生命周期内的信息,基于ID技术的酒类产品全生命周期追踪流程构架设计如图5所示。 

              

       主要环节:

       (1)生产商网络数据信息中心(PIDIC)与智能仓库(IW)之间

       厂家收到经销商的定单后,PIDIC给IW发出取货消息,IW完成出库标签读取、记录,并返回所发出产品的标签数据.PIDIC把经销商的代码加入产品数据信息,准备发送给区域信息管理中心(LIMC);

       (2) PIDIC与LIMC之间

       PIDIC根据(1)步所记录的标签数据给对应产品销售区域的LIMC发送产品数据信息,此信息与销售商的标签信息有区别,可给消费者提供更为详细的产品信息,LIMC则返回被消费者查询过的标签数据;

       (3)PIDIC与经销商之间

       产品出库进入物流阶段后,PIDIC传输所发货物标签数据给经销商,给予的数据为标签数据EPC ID码,可对产品惟一标识,在销售时充当现有条形码的功能,当经销商接收核实产品后,给PIDIC发送接受确认消息,厂家可从经销商的销售中心得到产品销售情况,实时地了解产品流通情况。

       5 防伪识别器构架设计的演示实验

       利用Sense-1864E读写器、Sense-G900E天线和EPC G2无源标签进行ID防伪识别器可行性方面实验,通过PC控制Sensc-1864E读写器读取不同类型的ID标签来验证防伪识别器可以识别不同标准的标签。

       实验重点是通过用VC++6.0开发的系统软件控制读写器对不同标签进行读写操作,来测试用PC控制不同读写器对不同酒类生产厂商所使用的标签进行读取。具体实施步骤如下:

       (1)利用VC++6.0编写控制软件界面,控制界面由2个控制模块组成:电子标签标准选择模块和读写器系统参数设定模块(包括工作频率调节、天线功率调节、读/写控制模块);

       (2)各个功能模块集成Sense公司提供的SDK软件开发包,使所编写的操作软件系统能控制读写器控制系统,通过PC控制ID系统工作;

       (3)选择电子标签标准控制Sense-1864E读写器来分别读取只采用单一标准的电子标签,实验中使用的标准有:Amtech Intellitag500,Philips UCODE和ISO-18000-6B标准。

       实验结果表明:PC机可以通过ID产品生产商提供的API来控制读写器对不同标准的标签进行读取,防伪识别器能兼容不同行业、不同标准的ID标签,AIE的设计存在可行性。

       6 结 语

       本文给出了用于酒类的EPC标签设计方法,设计出标签的数据格式,提出防伪识别器的概念,搭建了贴有EPC标签的酒类产品流通过程构架,并通过实验进行了防伪识别器的可行性验证。本文缺点是理论相对较多,在基于ID技术的酒类产品防伪进行构架中,有些存在实现的困难。目前,很多基于ID酒类产品防伪技术还处于理论阶段,要达到实际应用还有比较长的距离,但前景光明。 

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