基于RFID的酒類產(chǎn)品防偽架構(gòu)設(shè)計與研究

        1 引 言 
       酒類產(chǎn)品利潤高，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)性來加大仿制的難度，但始終不能杜絕假貨，很多廠家對此無能為力。

       現(xiàn)在使用的防偽技術(shù)存在2個問題：

       (1)雖然防偽標(biāo)簽制作工藝復(fù)雜，但標(biāo)簽貼裝工藝簡單，只要造假者通過一定途徑獲得標(biāo)簽(通過標(biāo)簽生產(chǎn)廠商、回收等)，造假就容易被他們掌握；

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

       利用射頻識別(Radio Frequeny Identification，RFID)技術(shù)進(jìn)行酒類防偽可以解決以上的2個問題：

       (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，使得造假者投資過大且難以掌握；

       (2)消費者通過由政府相關(guān)部門和生產(chǎn)廠商共同出資設(shè)立并管理的RFID防偽識別器進(jìn)行真假辨別，識別的整個過程都是可視化顯示，不存在防偽標(biāo)簽難識別問題。下面就是以Sense-1864E讀寫器和EPC G2標(biāo)簽技術(shù)參數(shù)為基礎(chǔ)，從EPC標(biāo)簽、RFID防偽識別器和酒類產(chǎn)品全生命周期追蹤的設(shè)計來搭建基于射頻識別技術(shù)的酒類產(chǎn)品防偽架構(gòu)。

       2 酒類產(chǎn)品EPC標(biāo)簽設(shè)計

       2.1 射頻識別(RFID)技術(shù)簡介

       射頻識別技術(shù)是一項非接觸式自動識別技術(shù)，是利用射頻方式進(jìn)行非接觸雙向通信，以達(dá)到自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，具有精度高、適應(yīng)環(huán)境能力強、抗干擾強、操作快捷等許多優(yōu)點。射頻識別系統(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 酒類射頻防偽標(biāo)簽設(shè)計模式

       用于酒類產(chǎn)品防偽的RFID標(biāo)簽在產(chǎn)品售出或消費時需一次性破壞(過程不可逆)，以防止造假者回收利用。根據(jù)原理的不同，酒類射頻防偽標(biāo)簽有兩種設(shè)計模式：

       (1)軟件設(shè)計模式

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

       (2)硬件設(shè)計模式

       通過EPC標(biāo)簽自身結(jié)構(gòu)設(shè)計來完成標(biāo)簽破壞，使標(biāo)簽的物理模塊不可逆的分離。如把讀寫模塊和存儲模塊分別固定在瓶蓋和酒瓶上，在開啟瓶蓋時就可破壞射頻標(biāo)簽，如圖2所示，目前已經(jīng)有了此種類型的專利。此種模式的標(biāo)簽制作容易實現(xiàn)，但在標(biāo)簽的粘貼上卻相對復(fù)雜。 

             

       2.3 酒類射頻防偽標(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)庫的檢索碼DSC(DataSearched Code)。出于上述考慮，酒類EPC標(biāo)簽數(shù)據(jù)信息設(shè)計為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)品類型代碼，ATC為產(chǎn)地、生產(chǎn)日期，UID為單個產(chǎn)品的惟一序列標(biāo)識碼。

       3 防偽識別器的構(gòu)架設(shè)計

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

       3.1 ICE硬件、軟件設(shè)計

       3.1.1 ICE硬件組成

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

       (2)工業(yè)計算機(Industry Computer，IC)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、傳送、查詢、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)計的關(guān)鍵在于讀寫器，這里設(shè)計了3種搭建方式，如圖3所示。 

                    

       ①廠商選擇各自的讀寫器，不同讀寫器通過中間件和IC相連；

       ②同一讀寫器讀取不同廠家的EPC標(biāo)簽，每個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?。?

       ③對讀寫器進(jìn)行地址設(shè)定，每個廠商都有惟一地址，只有選擇對應(yīng)的地址，讀寫器才可以讀取標(biāo)簽。前一種構(gòu)架的技術(shù)要求相對后兩種要簡單，圖3的軟件構(gòu)成是以第一種搭建方式來設(shè)計的。

       3.1.2 ICE軟件構(gòu)成

       (1)用戶操作平臺，提供各酒類品牌操作界面，集成的模塊化軟件設(shè)計，操作簡單；

       (2)產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，管理與標(biāo)簽數(shù)據(jù)對應(yīng)產(chǎn)品信息的查詢、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)讀寫器控制模塊，發(fā)送各種讀寫器控制命令，實現(xiàn)標(biāo)簽數(shù)據(jù)讀取、傳輸、定時“Kill”命令寫入。軟件系統(tǒng)具體構(gòu)架如圖4所示。 

                    

       3.2 ICE的特點

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

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

       (3)有獨立的數(shù)據(jù)庫，查詢時不必通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸或直接調(diào)用本地防偽識別系統(tǒng)的信息中心，能即時準(zhǔn)確地調(diào)出所查詢的產(chǎn)品信息，解決了現(xiàn)有電話、Internet查詢打不通、連不上的問題；

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

       (5)防偽識別系統(tǒng)管理中心定期對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新，對已識別的數(shù)據(jù)進(jìn)行刪除，各個防偽識別器的數(shù)據(jù)庫盡量變小以加快處理速度。

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

       廠家通過EPC標(biāo)簽可對酒類產(chǎn)品的生產(chǎn)、流通、銷售和防偽識別過程進(jìn)行追蹤，能獲取酒類產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的信息，基于RFID技術(shù)的酒類產(chǎn)品全生命周期追蹤流程構(gòu)架設(shè)計如圖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)與智能倉庫(IW)之間

       廠家收到經(jīng)銷商的定單后，PIDIC給IW發(fā)出取貨消息，IW完成出庫標(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)給對應(yīng)產(chǎn)品銷售區(qū)域的LIMC發(fā)送產(chǎn)品數(shù)據(jù)信息，此信息與銷售商的標(biāo)簽信息有區(qū)別，可給消費者提供更為詳細(xì)的產(chǎn)品信息，LIMC則返回被消費者查詢過的標(biāo)簽數(shù)據(jù)；

       (3)PIDIC與經(jīng)銷商之間

       產(chǎn)品出庫進(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)銷商，給予的數(shù)據(jù)為標(biāo)簽數(shù)據(jù)EPC ID碼，可對產(chǎn)品惟一標(biāo)識，在銷售時充當(dāng)現(xiàn)有條形碼的功能，當(dāng)經(jīng)銷商接收核實產(chǎn)品后，給PIDIC發(fā)送接受確認(rèn)消息，廠家可從經(jīng)銷商的銷售中心得到產(chǎn)品銷售情況，實時地了解產(chǎn)品流通情況。

       5 防偽識別器構(gòu)架設(shè)計的演示實驗

       利用Sense-1864E讀寫器、Sense-G900E天線和EPC G2無源標(biāo)簽進(jìn)行RFID防偽識別器可行性方面實驗，通過PC控制Sensc-1864E讀寫器讀取不同類型的RFID標(biāo)簽來驗證防偽識別器可以識別不同標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽。

       實驗重點是通過用VC++6.0開發(fā)的系統(tǒng)軟件控制讀寫器對不同標(biāo)簽進(jìn)行讀寫操作，來測試用PC控制不同讀寫器對不同酒類生產(chǎn)廠商所使用的標(biāo)簽進(jìn)行讀取。具體實施步驟如下：

       (1)利用VC++6.0編寫控制軟件界面，控制界面由2個控制模塊組成：電子標(biāo)簽標(biāo)準(zhǔn)選擇模塊和讀寫器系統(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／寫控制模塊)；

       (2)各個功能模塊集成Sense公司提供的SDK軟件開發(fā)包，使所編寫的操作軟件系統(tǒng)能控制讀寫器控制系統(tǒng)，通過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讀寫器來分別讀取只采用單一標(biāo)準(zhǔn)的電子標(biāo)簽，實驗中使用的標(biāo)準(zhǔn)有：Amtech Intellitag500，Philips UCODE和ISO-18000-6B標(biāo)準(zhǔn)。

       實驗結(jié)果表明：PC機可以通過RFID產(chǎn)品生產(chǎn)商提供的API來控制讀寫器對不同標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)簽進(jìn)行讀取，防偽識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)計存在可行性。

       6 結(jié) 語

       本文給出了用于酒類的EPC標(biāo)簽設(shè)計方法，設(shè)計出標(biāo)簽的數(shù)據(jù)格式，提出防偽識別器的概念，搭建了貼有EPC標(biāo)簽的酒類產(chǎn)品流通過程構(gòu)架，并通過實驗進(jìn)行了防偽識別器的可行性驗證。本文缺點是理論相對較多，在基于RFID技術(shù)的酒類產(chǎn)品防偽進(jìn)行構(gòu)架中，有些存在實現(xiàn)的困難。目前，很多基于RFID酒類產(chǎn)品防偽技術(shù)還處于理論研究階段，要達(dá)到實際應(yīng)用還有比較長的距離，但前景光明。