孙惠芳 张俊 黎海凌
摘 要：
防伪技术中，需要对产品质量进行追溯，本文对NFC防伪溯源系统进行研究和设计。首先对NFC技术及其用于防伪溯源的优势进行分析，然后分析了防伪溯源系统需求，基于商品流通环节，总结了商品溯源流程，在此基础上采用C/S和B/S双架构模型设计了防伪溯源系统总体架构，该系统可以帮助消费者有效的鉴别产品真伪，追溯产品质量安全，有利于建立健康的市场环境。
关键词：
NFC; 防伪; 溯源; 系统架构
中图分类号：TP392 文献标识码：A 文章编号：1006-8228（2022）05-134-04
Design of anti-counterfeiting traceability system based on NFC technology
Sun Huifang Zhang Jun Li Hailing
Abstract：
In anti-counterfeiting technology， product quality needs to be traced. In this paper， the NFC anti-counterfeiting traceability system is researched and designed. Firstly， NFC technology and its advantages for anti-counterfeiting traceability are analyzed. Then the requirements of anti-counterfeiting traceability system are analyzed. Based on the commodity circulation link， the product traceability process is summarized， and the overall structure of the anti-counterfeiting traceability system is designed using the C/S and B/S dual-architecture models. The system can help consumers effectively identify the authenticity of products， trace product quality and safety， and is conducive to creating a healthy market environment.
Key words：
NFC; anti-counterfeiting; traceability; system architecture
引言
假冒偽劣产品不仅严重影响着国家的经济发展，还危及着品牌企业及消费者的切身利益[1]。包装防伪技术发展已有几十年，防伪技术多应用在高档商品上，例如名烟名酒包装，但真正应用效果并不十分理想，假冒产品依然泛滥[2]。传统防伪技术主要分为两类：材料防伪技术、电话或短信查询防伪技术。以计算机和通信技术为核心的信息型防伪技术，以二维码或电子标签作为载体，综合应用信息采集、网络通信、信息编码、信息管理和可变数据印刷等技术，赋予了产品包装感知、通讯以及交互等功能，不仅可以提高防伪效果，还可以实现对产品质量追溯，为商家和消费者带来了福音[3]。
1 NFC防伪溯源系统概述
1.1 NFC技术
NFC技术是一种近距离无线通信技术，由非接触式射频识别（RFID）和互连互通技术整合演变而来，向下可以兼容RFID，其工作频率主要是 13.56MHz，有效传输距离一般在20cm以内[4]。
NFC设备支持两种通信模式：主动传输模式和被动传输模式[5]。主动模式的工作模式一般是点对点模式，设备需要电源电路支持，传输距离最高可达20cm，常见于笔记本电脑、手机等数码产品之间进行数据交换[5]。被动模式的工作模式和RFID类似，由带电源的NFC设备作为发起设备，发出射频信号，激活无源NFC设备（标签），实现信息的传输与读取[5]。在本系统中NFC的通信模式为被动传输模式，由内置NFC功能的手机或作业手持终端设备作为发起设备，产生无线射频电场，激活商品上携带的NFC标签，标签被激活后，可以与发起设备进行通信。
1.2 商品防伪溯源系统
商品追溯系统起源于20世纪80年代，英国政府为了追溯携带疾病的牛肉，建立了牛肉溯源系统[6]。随后，欧美、日本等国家相继制定了追溯系统相关法律法规、成立了相关监控机构;国内追溯系统研究起步较晚，2004年中国农业部通过“进京蔬菜产品质量溯源制度试点项目”建立了第一个食品追溯系统的试验点[6]。2015年12月国务院办公厅发布《关于加快推进重要产品追溯体系建设的意见》，各级相关行政部门纷纷响应，推进追溯体系的建设，相关标准和政策体系逐步形成，企业联合相关行政主管部门构筑质量追溯体系，社会公众对可追溯产品的接受程度及其认可水平逐渐增强，商品溯源系统得到了大大的发展[7]。
将二维码技术用于商品防伪溯源成本虽低，但存在易被复制仿造，无法动态修改信息的缺点[3]。而采用NFC电子标签技术，既可以实现信息的读取也可以写入，通过其数据加密技术可以保证防伪的有效性。随着印刷电子技术的发展，电子标签制作成本逐步降低，以及携带NFC芯片智能终端设备（手机、平板电脑等）的普及，解决了NFC技术识别终端设备问题，使其在防伪溯源领域有良好的应用发展空间。
2 系统需求分析
防伪溯源系统的总体功能需求是实现防伪、溯源，但不同的系统用户对于系统的功能需求不同，因此需先确定使用用户范围，再根据不同用户的需求，确定系统需求。结合产品流通过程，商品供应链环节一般包括：生产、加工、包装、物流与销售等环节，因此，在本系统中的主要用户有消费者、供应链业务相关人员、市场监管人员以及系统管理人员，可将用户分为两类，操作用户和查询用户，具体分类见图1。
每一类用户需求如下。
⑴ 系统管理员
系统管理员应具备其他操作和查询用户具备的功能，如对企业信息、产品信息进行操作和管理（如添加、删除、编辑、查询等），同时还需要定期对系统后台数据的进行维护和备份，以及对其他平台用户的权限设置与管理，拥有系统最高权限。
⑵ 业务管理员
业务管理员的权限仅次于系统管理员，可以对普通操作员进行角色創建及权限分配，其主要业务功能是管理和维护好其他普通操作员的账户及权限，做好平台数据统计和分析工作。
⑶ 普通操作员
普通操作员是系统具体业务操作人员拥有的账户，涉及到的人员主要有生产加工人员、质检人员、包装人员、物流运输人员、仓库管理人员、经销商等，其需要根据自己的业务对系统数据进行操作，例如生产加工人员需要对标签初始化，利用NFC终端设备在电子标签内写入一个唯一标识号，赋予每个产品唯一标识，并将产品基本信息和生产加工信息通过NFC设备录入。普通操作员对系统的管理权限由业务管理员或系统管理员设定。
⑷ 消费者
消费者具有查询权限，通过NFC终端设备（一般为NFC智能手机）和电子标签进行通讯，以辨别产品真伪，同时获取产品从生产至消费整个供应链过程的溯源信息。
⑸ 监管人员
一般来说监管人员也是通过查询权限，对产品的真伪进行辨别，通过溯源系统，有效的掌握产品流通情况，以达到对市场健康发展的有效监控管理。
3 系统的溯源流程
防伪溯源系统是一个能为产品提供防伪验证、溯源查询、质量监管的平台。其主要功能是实现商品的防伪验证，并通过生产供应链各个环节的信息公开，让消费者能够追溯产品质量安全。溯源信息在供应链各个环节产生，并通过相应人员录入系统。产品溯源流程见图2。
生产加工环节：操作工人生产完产品后，需要对商品进行贴标签，并对标签进行初始化，利用NFC终端设备在电子标签内写入一个唯一标识号，赋予每个产品唯一标识，并将产品名称、产品型号、生产车间、材料信息、质量检测、产品批号、生产日期等信息通过NFC设备录入，上传至溯源数据库系统。
包装环节：包装人员确认生产加工信息，在进行打包的过程中，在外箱封口处贴上电子标签标识，利用NFC设备对产品包装和外箱包装进行关联，录入包装日期、包装材质、包装规格等信息，上传至系统。
物流环节：物流操作人员确认包装环节信息，利用NFC设备对外包装标签进行操作，录入物流单号、运输时间、中转信息等，由于外包装和内包装实现了关联，这些信息会最终出现在产品溯源信息中。
仓储环节：仓储人员确认物流信息后，使用NFC设备进行出库入库操作，并将仓库信息、出库入库信息上传至系统。
销售环节：销售人员可以根据实际情况对商品进行出库、入库以及销售，并将出入库信息、销售日期、销售价格等信息上传至系统。
消费者借助NFC智能移动终端（如NFC手机）可以实现对产品的真伪辨别，对于真品消费者可以追溯生产至销售整个流程的详细信息，对于伪造的商品，消费者无法通过NFC设备获取相关信息。
监管部门通过溯源查询平台对商品进行监控管理。
企业管理者也可以通过溯源系统追溯产品流通信息，方便掌握产品流向，为经营决策提供依据;同时当产品出现问题时，方便查找原因。
4 系统总体架构
结合系统需求分析和溯源业务流程分析，确定本系统采用C/S和B/S双架构模型，C/S架构可以实现在Android终端设备使用客户端对NFC的标签验证和管理，以保证消费者查验功能和部分管理活动的便捷性;针对部分管理活动较复杂，利用移动终端操作不便，B/S架构可以实现浏览器访问进行系统管理操作。总体架构采用三层架构体系：表示层、业务层和数据层[8]。具体结构如图3所示。
⑴ 表示层
表示层用于显示数据和接收用户输入的数据，为用户提供一种交互式操作的界面[8]。本系统里提供两种交互方式：一是通过Web浏览器登录的管理系统网站，二是通过智能终端设备上APP客户端。
⑵ 业务层
业务层处于数据层和表示层之间，起到了数据交换的承上启下作用[8]。负责接收用户通过表示层发来的请求，并将指令传递至数据层，对接收的数据信息进行逻辑处理，实现数据的查询、读取、写入等功能。业务层一般由Web服务器实现，采用双架构的系统需要包含两个Web服务器，一个负责响应管理系统网站，另一个负责响应手机APP客户端。
⑶ 数据层
数据层主要实现系统中所有的数据信息的存放，负责接收业务层数据访问请求，访问数据库，对数据库中的数据进行添加、删除、修改和查询等操作，并将数据传递给上层的业务逻辑层进行处理[8]。选择MySQL数据库来完成系统数据库开发，通过Java EE平台实现对数据库的调用。
5 结束语
随着生活品质的提高，产品防伪需求增大，商品质量安全问题引人关注，为了帮助消费者有效的鉴别产品真伪，追溯产品质量安全，建立健康的市场环境，本文对NFC防伪溯源系统进行研究和设计，形成了以下结论。
⑴ NFC标签具有可读可写、安全性高、成本低等优点，随着NFC智能手机越来越普及，可以解决自动识别终端设备问题，在防伪溯源领域有较好优势。
⑵ 通过对分析系统五类用户需求，得出系统总体需求分析。
⑶ 基于商品供应链环节，总结了商品溯源流程。
⑷ 采用C/S和B/S双架构模型设计了防伪溯源系统总体架构。
设计的系统可以有效的满足企业溯源管理和消费者防伪溯源查询功能需求。后期可以使用MySQL进行数据库开发，利用Java语言进行系统开发，完善系统细节设计。
参考文献（References）：
[1] 岳望云.智能防伪包装是打击假货的利器[J].绿色包装，
2018（4）：86
[2] 葛晓森.RFID——新一代信息防伪技术[J].今日印刷，2020
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[3] 郝永放.基于NFC技术的防伪溯源管理系统的设计与实现[D].
杭州电子科技大学，2018
[4] 陈琳轶，陈广学.基于供应链视角的包装可视化研究[J].包装
工程，2018，39（7）：16-21
[5] 赵波.Android NFC开发实战详解[M].人民邮电出版社，
2014，5：282
[6] 张夏.基于区块链与物联网标识的消费电子产品追溯系统
研究[D].重庆邮电大学，2020
[7] 黄胜海，陆俊贤，张小燕，等.我国畜禽产品追溯体系研究进展[J].
中国农业科技导报，2018，20（9）：23-31
[8] 吴树强.企业级非结构化数据管理平台的研究与实现[D].
湖南大学，2016
收稿日期：2021-11-04
*基金项目：广东省普通高校青年创新人才项目（2020KQNCX226）;中山火炬职业技术学院2020年校级产学研专项课题 （202006CXYYB21）
作者简介：孙惠芳（1989-），女，湖南邵阳人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：系统信息化与智能化、智能包装。
通讯作者：张俊（1985-），男，湖南常德人，本科，主要研究方向：包装材料、智能包装。
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