新型智能防伪印章机的研究与制作

李毅然，邓雅芝，姜厦天，胡 鹏，侯方杰

（湘潭大学 自动化与电子信息学院，湖南 湘潭 411105）

0 引 言

印章的人为管理，加上用印监管难，我国每年因公章原因造成的直接经济损失就高达1 274亿元。用印过程看似只是盖一个章那么简单，但是当用印人从保管者那里拿出印章起，到归还印章的这一个时间段，往往是风险频发期。在这个时间段，除了用印人之外的人可能接触印章偷盖，并且用印人企业也无法保证其用印的真实性和唯一性。在《江淮法治》中有提到多起印章伪造的犯罪事实[1]，因为印章伪造成本低，收益高，导致印章伪造犯罪事件频发。

结合上述原因，本文提出一种基于隐形二维码和后端监控技术的新型印章机，通过APP和各个模块的交互，实现指纹解锁、APP查询、线上管理等功能。借助隐形红外油墨打造的隐形二维码防伪印章，是解决印章伪造的一个途径。智能印章管理系统的信息化用印，对所有用印记录进行数据化存储，及用印过程的检索追溯，这是从源头入手，杜绝违规用印的方法。

1 系统功能分析与总体设计

1.1 系统功能分析

本文初步设计一款用于防止伪造和盗用的盖章机，具体实现以下几个功能：

（1）指纹解锁：印章防盗的第一层保证；

（2）隐形二维码防伪：随机根据使用者信息生成二维码，利用隐形红外油墨打印出来，扫描可得使用者信息，便于职责追溯。

1.2 系统功能设计

本文设计的盖章机核心是由STM32微处理器[4]、指纹模块、联网模块等传感器和APP共同组成。其中，STM32微处理器对各传感器收集到的数据[5]进行处理，控制各模块正常运作。联网模块用于实现模块和APP之间的信息交互，并通过交互获得APP端使用记录。系统总体设计框图如图1所示。

图1 系统总体设计框图

2 模块设计与实现

2.1 指纹模块

指纹模块能采集指纹图样并提取特征值。通过使用者接触该高清光学传感器获取使用者的指纹图样，通过STM32控制器进行处理。本文使用微雪UART Fingerprint Reader模块，它是深圳市微雪电子有限公司推出的一种光学指纹模块，能够自由输入输出指纹图片、指纹特征值文件及各种指纹操作，协议更全，开放更好。

每个人指纹的纹路在图案、断点和交叉点上是各不相同的。指纹识别是利用人体指纹的唯一性与不变性生理特征进行识别[2]。指纹识别技术有4个主要功能，包括对对象指纹图像的读取、提取指纹特征、数据保存和对比[3]。在第一次录入指纹时，要求手指360°全方位录入一遍，将完整的用户指纹记录下来。然后进行指纹评估，对上一步采集下来的指纹进行唯一性判断，判断该指纹是否需要重新录入。接着提取特征值，将采集到的指纹终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点、短纹等信息进行数学转换，并保存在数据库中。在下一次录入指纹时，如果有指纹能够匹配到以上信息，就可以确定身份并且执行操作。指纹模块流程如图2所示。

图2 指纹模块流程

2.2 联网模块

联网模块利用串口通信与TCP/IP协议构成前端与后端信息传输的纽带，指纹模块通过串口通信将接收到的指纹信息交予STM32处理器进行处理，再通过联网模块将处理之后的信号传输到后台。本文用的是HLK-M30WiFi模块，便于前端和后端构成通信。电路图如图3、图4所示。

图3 联网模块电路原理（一）

图4 联网模块电路原理（二）

STM32F103ZET6通过USART2串口通信发送相应AT指令至HLK-M30模块，该模块将串口数据打包成WiFi数据包，通过无线网络数据收发模块传输WiFi数据包[4]，使WiFi模块配置正确并连上无线路由器以与服务器进行连接。指纹模块将采集的数据通过串口发至WiFi模块，WiFi模块再将数据发至服务器。同时WiFi模块也会接收来自服务器的数据，通过串口发至指纹模块，进行相关处理。WiFi模块流程如图5所示。

图5 WiFi模块流程

2.3 APP模块

APP模块用于查询使用记录，判断印章状态。该模块是采用Java语言编写、利用Eclipse的一切皆插件的核心设计模式，在Eclipse中嵌入安卓开发软件包的Android SDK，利用ADT的功能创建安卓手机应用程序开发测试模拟器[5]，编译生成手机APP软件，该款APP是基于安卓智能手机设计的。

先搭建Android开发环境，软件部分包括：安装JDK、安装Eclipse、安装Android SDK、安装ADT、创建AVD和安装Tomcat、SQL Server数据库配置；硬件部分，也就是Android手机的最低配置为CPU在主频2.0 GHz以上，内存2 GB以上，屏幕最佳分辨率为1 024×768像素[6]。之后再使用Java语言来编写应用程序、开发软件[7]，应用程序需要实现的功能包括信息管理、记录监控、生成二维码。Android开发环境搭建流程如图6所示。

图6 Android开发环境搭建流程

3 系统各功能界面设计

3.1 用户信息管理界面

印章管理者在用户信息管理界面可以对允许使用印章使用者进行添加和删除，将印章使用者的姓名、性别、年龄、职位和指纹数据录入后端服务器数据库。服务器会生成相应的使用者信息，在通过了身份验证之后，该使用者才能够正式启用印章。登录账号之后，在用户管理界面可以查看到这些信息。此功能能确保用户身份的真实性，便于安全管理。用户信息管理流程如图7所示。首页界面如图8所示。

图7 用户信息管理流程

图8 用户管理界面

3.2 二维码生成界面

该功能是实现管理单位印章审批使用流程控制的功能及管理单位印章实物的辅助手段，若想获取印章的盖章权限，需要先进行指纹验证，有匹配权限的盖章者才能用指纹解锁印章，取出实体印章进行盖章；同时后端会生成一条印章使用记录和一个二维码，此二维码有盖章者的部分可公示信息和印章使用情况。整个过程通过系统软、硬件配合实现[8]。二维码生成流程如图9所示。

图9 二维码生成流程

3.3 使用信息查询界面

此功能提供印章的使用信息查询服务，点击查询界面会显示印章申请者和印章使用者的姓名、印章使用的时间以及印章处理的文件信息，也可以利用红外光照射隐形二维码使二维码显现出来；通过扫描隐形二维码同样可以查询到印章的使用信息，极大地便利了用户对印章的管理和对印章使用记录的查询。其整体设计流程如图10所示。

图10 查询印章使用信息流程

4 创新点分析

4.1 印章管理信息化

从用印申请到审批、复核、用印均在网上记录并留存归档，实现用印行为事前有审批、事中有监督、事后可追溯，进一步规范用印，有效避免了相关制度办法落实不到位导致的风险隐患；并且通过网络流程化审批用印，能有效避免私自用印[9]。

4.2 隐形二维码防伪

二维码有数据防伪功能[10]，能够储存印章和使用者的所有信息，再利用红外油墨打印出“隐形”二维条码。此种二维码在常态下为肉眼不可见，需要在特殊光照的条件下才能看得到，常态下不影响文件表面美观度，增加了一层高难度防伪，也增添了新鲜感。

5 结 语

本文完成了新型智能盖章机的系统设计，以STM32微处理器为核心，硬件功能模块和系统软件设计相结合，将印章管理信息化，使企业的印章统一进行记录、管理。这为企业管理者提供了一个全局的、高效的管理方式，使企业的所有印章的使用记录都有案可查。相信该新型智能盖章机在机关单位、企业单位会有更好的推广。