基于物联网技术的商品包装云防伪系统设计与研究

段华伟+高圳+刘慧敏

近年来，假冒产品已渗透到各行各业，不仅严重扰乱了市场秩序，而且对消费者的利益和商家的经济效益带来了恶劣影响。随着互联网技术的高速发展以及消费者维权意识的不断提高，各企业都在积极研发针对自身产品的包装防伪技术，并取得了显著效益。下面，笔者结合我公司目前研发的项目，提出一种基于物联网技术的商品包装云防伪系统，为印刷包装行业在“互联网+”时代下更好地提高产品核心竞争力提供一种解决方案。

实现方式和运作流程

云防伪技术是利用二维码防伪技术，通过定制的手机客户端APP读取二维码信息，将信息录入计算机服务器，服务器对信息进行解密后，在数据库中查询对应商品的信息并将验证结果反馈到手机客户端。同时，云计算作为时下最热的技术，融合了负载均衡、网络存储等技术，对外可以提供丰富的接口。企业可以根据自身需求进行调用，不仅解决了花费高额费用购买设备的问题，还能凭借后台积累的数据以及高效的云计算能力，帮助企业更好地了解市场运作动态，完成产品营销和市场预判计划的制定。

1.企业运用云防伪系统流程

如图1所示，企业首先登录云防伪系统，录入商品信息并存储到数据库中，然后利用可变数据软件为商品生成唯一的二维码，通过数字印刷等方式印刷二维码标签，最后贴在商品包装上，从而完成商品防伪包装制作过程。在商品上架销售过程中，企业可将消费者扫描得到的二维码及产品流通位置存储到相应的数据库中，通过分析商品在不同用户人群、不同地域的销售情况，在提供扫码识别商品真伪的基础上，有针对性地向手机客户端推送优惠消息以及提供分享抽奖等服务，建立企业与消费者之间的互动，从而提高用户的二次购买率。

2.用户使用云防伪客户端流程

用户通过云防伪网站平台下载手机客户端APP，按照提示完成相应安装。如图2所示，消费者打开手机客户端APP二维码扫描功能，将手机摄像头对准商品包装上的二维码进行扫描，APP将扫描后的商品信息发送到服务器进行验证，服务器对扫描信息进行解密和查询后，再将商品真假信息反馈给消费者。

关键技术的设计及应用

随着信息化时代的到来，工业设计的价值取向也在发生着巨大变化。工业设计的任务已经远远超出了产品造型，而是在研究和创造着新的生活方式。由于信息交互在人们生活中的统治地位日益加强，“用户体验”的好坏已成为工业设计成败的关键。简单、高效、低成本、用户信息安全等体验涵盖了从实物产品到虚拟产品的方方面面，且与工业设计相互融合、相互促进，形成新时代工业设计新的核心价值取向。下面，笔者就为大家介绍基于物联网技术的商品包装云防伪系统关键技术的设计及应用。

1.制定商品包装唯一码防伪方案

目前市场上的唯一码防伪采用了NFC、RFID、信息安全、移动和无线通信、数据库等多项技术，技术较为复杂，导致防伪识别所需的设备成本高，用户的手机除了具备基本的功能之外，还需要配备相应的传感器，才能验证商品真伪，而且在验证时，至少需要通过连接两次以上数据库才能实现验证，过程繁琐且等待时间长。

为此，我公司采用Photoshop进行原型构想设计，使用Matlab软件进行唯一码生成，同时开发了相应的识别测试函数进行初步验证。验证可行，则进一步建立相应的数学模型，进行防伪安全和数量上的可行性分析。分析结果可行，则采用印刷机印刷，利用开发的手机图像采集程序，对这些图像进行采集并在数据库中建立标准的图像库。使用开发的手机图像采集程序和基于OpenCV开发的识别服务相结合的方式，测试新的唯一码，根据测试结果修正唯一码的设计方案。通过不断测试和修正，得到满足需求的唯一码。

2.选择二维码作为传输加密的载体

二维码凭借存储量大、保密性高、成本低等特点，在全球范围内得到广泛应用和推广。随着二维码技术的日益成熟，以及消费者对二维码认知度和信任度的提高，移动互联网与二维码防伪技术的结合成为企业关注的焦点。

通过对典型的对称加密算法——DES算法以及非对称加密算法——RSA算法进行整体对比，确定将RSA算法作为数据传输的加密方案。利用RSA算法生成密钥对。服务器存储私钥，客户端存储公钥，将扫描二维码得到的加密图像及公钥一同发送给服务器进行验证。验证完成后，服务器将当前验证结果反馈给手机客户端APP。

3.选择负载均衡技术，降低服务器验证响应时延

随着二维码防伪系统用户的增多，以及请求次数的指数级增长，较大的数据访问量对单机服务器的压力会越来越大，这就对服务器的处理能力提出了越来越高的要求，而负载均衡技术可以很好地解决这个问题。负载均衡技术通过多个服务器或者设备提供单一的服务，避免了高并发下用户请求响应过慢的问题。

负载均衡技术大致分为两种实现方式，一种是硬件四层交换，另一种是软件四层交换。从企业角度出发，软件四层交换的性能虽然比硬件四层交换的性能略有逊色，但依然可以游刃有余地满足一定量压力，而且软件实现方式有其不可替代的优点。

我公司采用基于内容的负载均衡技术，综合手机客户端APP的请求来进行负载均衡。这种负载均衡技术有很多优点，包括servlet可以将不同的用户请求转发到指定的后台处理服务器上，如解密请求会转发到解密服务器上，而不会转发到商品查询服务器上，这样服务器就可以更加高效地完成相应的服务请求。

4.基于JDF的云印刷管理模块开发

JDF即作业定义格式，是一种基于XML的用于印刷作业的描述及交换的文件格式。它是一种文件格式标准，凡是接受该标准的软硬件设备，都可以利用所接收到的JDF文件执行相应的生产任务或控制相应的生产流程。同样，要想实现开放式的印刷流程控制和管理，就必须将印刷生产作业过程以JDF格式的文件进行描述，以保证承认该标准的第三方软硬件设备能直接接受该文件，并利用其实现生产管理和控制。

云印刷管理模块包含生产执行和执行信息管理，通过调用服务器端提供的接口，以web方式对节点资源进行控制，实现在线任务处理、印刷任务分配等生产工序。通过将印刷生产管理纳入数字化工作流程中，实现从管理到生产的数字一体化。

目前，移动终端市场发展较为迅猛，以二维码作为载体来实现商品包装防伪的形式将日益普遍化。本项目自主研发了印刷包装行业的初级计算机集成制造系统，实现了物联网技术、图像处理技术、云计算技术在印刷包装行业的按需使用，在有效完成商品防伪信息验证的同时，还可以根据企业的实际需求进行二次开发整合，从而提供完整的解决方案。