基于二维码QR Code在物联网产品追溯中的应用研究

崔蓓蓓++丁亚明

摘 要：阐述二维码在物联网产品追溯中应用的可行性，认为二维码技术能为产品追溯信息查询提供有效的技术支持，并以QR Code的特征为切入点，描述了基于QR Code在产品追溯中的应用过程。在分析二维码的技术特点后，提出了二维码在物联网产品追溯应用过程中尚存在的问题，最后对二维码在产品追溯领域中的应用进行了展望。

关键词：QR码；物联网；产品追溯；二维码

中图分类号：TP14 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）05-00-02

0 引 言

物联网（The Internet of things）[1]是指将各种信息传感设备及系统，如传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码设备、全球定位系统和其它基于物-物通信模式（M2M）短路无线自组织网络[2]。物联网的应用以自动识别、条形码、二维码和RFID普遍运用为基础。二维码能在横向和纵向两个方位同时表达信息，在小面积内表达大量信息，同时具有信息容量大、纠错性好等优点。用二维码可表示物品相关信息如：价格、名称、制造厂、生产日期、重量、有效期等。因二维码易张贴，容错好，这使得二维码应用到产品追溯领域成为自然的选择，人们在利用二维码为产品追溯平台的发展提供有力支持时，也推动了二维码技术在标准化、防伪等方面的研究。

1 二维码及QR Code的主要特点

1.1 二维条码

二维条码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一定规律分布在平面上（二维方向）的黑白相间的图形，用于记录数据符号信息。使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息， 通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理，包括堆积式二维码和矩阵式二维码[3]。

1.2 QR Code

QR Code（Quick Response Code）是由日本Denso公司于1994年9月研制的一种矩阵式二维码符号。QR Code的高存储容量，最多可存储1 850个大写字母，或2 710个数字，或1 108个字节，或500多个汉字；该条码可以把图片、声音、文字、签字、指纹等以数字化的信息进行编码，用条码表示出来；可以表示多种语言文字；可表示图像数据。具有较强的纠错能力。深色模块表示二进制“1”，浅色模块表示二进制“0”。 最多约可纠错30%的数据码字。可以制定出较小的标签，方便张贴在各种物品表面。QR Code的解码方式可以利用手机拍照或CCD识读器识别，速度快，具有全方位（360°）识读特点。能够有效识别出中国汉字。图1 为以QR 码符号 （版本7）为例的结构图[4]。

图1 QR 码符号（版本7）结构图

1.3 QR Code编码原理

QR Code编码包括数据编码和纠错编码两部分，其中数据编码分为扩充解释模式、数字模式、字母数字模式和8 b字节模式等；纠错编码采用有限域GF（28）上的里德-索罗门（Reed-Solonom，RS）纠错编码算法[5，6]。

RS码作为一种循环码有与之对应的生成多项式，在这些多项式中的一个n-k次多项式就是生成多项式，用g（x）表示。对在GF（2m）上的RS码，当要求的纠错能力为t时，此时是以GF（2m）上2t个相邻元素为根的多项式；其中m0是偏移量，通常情况下取m0=1，在QR码纠错编码中取m0=0，此时计算公式为[7]。

2 产品追溯

2.1 产品追溯发展现状

产品质量追溯系统通过对产品生产、加工、流通、销售等环节进行信息标识、采集、传递和关联管理，为生产者提供产品的生产销售等信息以提高产品质量追溯管理能力，使消费者能够全方位的了解产品信息。以往的手工操作已越来越不适应新形势下的现代化管理要求，计算机技术和二维码技术引入生产产品追溯系统领域已成为必然趋势。随着物联网技术的发展和兴起，新识别技术的出现及二维码技术的发展，目前对产品可追溯性研究已经成为国内外工业工程和物流管理学术研究领域的热点之一。

产品追溯系统研究应用在我国起步较晚，2003年国家质检总局启动“中国条码推进工程”活动，该活动极大地推动了条形码在我国企业产品表识中的应用。2006年10月追溯体系在北京、上海、四川等地启动试点工作。2010年11月在北京召开了物联网与产品质量追溯论坛，该论坛主要围绕物联网发展、产品质量追溯以及相关技术标准和行业应用等方面，探讨产品追溯研究与应用的新思想[8]。

2.2 QR码产品追溯系统设计

QR Code自动识别技术具有输入速度快、准确度高、成本低和易操作等特点。移动互联网的蓬勃发展使QR码的应用逐渐成熟。据此，论文提出了基于QR Code的产品追溯系统设计。具体系统流程如图2所示，产品生产从原材料、半成品、成品的每一个环节都记录至产品追溯平台数据库内，使供应商、生产企业、物流承运商、经销商对产品追溯平台信息可读、可写、可查询，客户通过QR码实现对产品信息可读。

图2 产品追溯平台构建图

产品生产过程中的联系如图3所示，通过E-R图反应产品追溯各环节中的数据库信息。

图3 产品追溯过程E-R图

2.3 QR Code应用于产品追溯

在产品加工过程中，主要产品部件打上二维码标签。不管产品发往何处，都会留有记录。如果发生问题，只需读取产品上的二维码，就可以在数据库内调出该产品所有相关数据。生产企业将商品信息生成的QR码传递至客户，客户借助Web网络或手持终端进行追溯查询，从而获得完整的产品信息。

客户通过移动客户端扫描QR码的方式查询产品基本信息和产品追溯平台的网址信息，客户通过登录扫描QR码获取的网址查看产品详细信息，包括产品供应商信息、生产企业信息、物流承运商信息、经销商信息等。图4为通过二维码应用流程图反应QR Code在产品追溯中的应用情景。

图4 二维码在产品追溯应用流程图

3 二维码防伪

二维码是在二维平面上用黑白相间的特定图形来表示。近年来，由于智能手机的普及，使二维码技术应用迅速发展，二维码的安全问题也日益突出。由于其具有较强的可复制性[9]，这是二维码在物联网应用中一个极大的缺陷。不少不法分子利用二维码的技术漏洞进行违法行为。建立二维码防伪机制是二维码在产品追溯应用中另一重要的研究领域。二维码防伪应以二维码为信息载体，对每一件产品信息进行跟踪、采集、汇总、查询、管理等，一品一码，建立商品信息管理数据链和整个流通过程监管系统。今后二维码标签的发展方向应集质量追溯、物流、销售、防伪、售后等功能于一身，为企业产品质量的追溯管理提供一个更广阔的平台。

4 结 语

二维码技术在物联网日益繁荣的今天，已在世界各地产品追溯系统中得到广泛应用，推广产品追溯平台发展不仅需要企业自身的努力，也需要社会各级的广泛参与以及相应的立法，及产品追溯云平台的建设，使产品从原料到生产加工再至物流信息透明原生态的呈现在消费者面前，已成为物联网发展不可逆转的方向，而二维码在其中的作用不容小觑。加强二维码标准化建设及二维码防伪技术研究也成了一个重要课题。因此，在移动互联业务模式下，加强二维码技术及应用研究具有重要的科学价值。

参考文献

[1] ITU Strategy and Policy Unit（SPU）.ITU Internet Reports 2005： The Internet of Things[R].Geneva：International Telecom munication Union（ITU），2005.

[2]刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010，37（6）：1-5.

[3]杨军，刘艳，杜彦蕊.关于二维码的研究和应用[J].应用科技，2002，29（ 11） ： 11-13.

[4] 王文豪， 张亚红， 朱全银，等.QR Code 二维条形码的图像识别[J].计算机技术与发展，2009，19（10）：123-126.

[5] Kopparty S.Review of algebraic function fields and codes by Henning Stichtenoth[J].ACM SIGACT News，2011，42（2）：19-24.

[6] Shayegh F. Soleymani M R. Efficient iterative techniques forsoft decision decoding of reed-solomon codes [J].IEEE Transactions on Communications，2011，59（2）：428-436.

[7]桂振文，王涌天，刘越，等 .二维码在移动增强现实中的应用研究[J].计算机辅助设计与图形学学报，2014，26（1）：34-39.

[8] 中国自动识别技术协会.2010物联网与产品质量追溯论坛在北京召开[J].低压电器，2010（22）：68.

[9]兰龙辉，邱荣祖.二维码技术在农产品物流追溯系统中的应用[J].物流工程与管理，2013，35（9）：86-89。