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电子秤计量防作弊的研究——基于物联网技术的防作弊电子秤和信息系统
【摘 要】 本文应用RFID技术,引入物联网概念,介绍了电子秤防作弊系统软硬件
的配置和工作流程,控制关键和核心环节,配合现在进行的食品溯源工作,提出了该新
模式推广的意义和价值。
电子衡器作弊问题一直是衡器监管领域的一大难题,同时由于涉及到民生,也备受
广大人民群众关注。多年以来,广大计量工作者和管理者思考了各种方法来防范作弊行
为的发生,但在利益的驱动下,不良人士一次又一次的想出了各种方法来逃脱监管实施
作弊。有没有一个环节简单,操作方便,推广容易,并且对群众透明的方式,能很好的
从源头开始,从各个环节入手对可能造成作弊的各种行为进行监控,进而预防,是我们
一直思考的问题。而今,在物联网技术的应用下,我们考虑引入成熟的高新技术,对阻
止不当计量行为进行探索,为此研究了一套集软硬件为一体的方案,尝试着对这一问题
进行较好的解决。
不法人士利用电子衡器作弊,第一是直接更换电子衡器的主芯片,将写有作弊程序
的芯片换入衡器中,再通过按键,遥控等方式进行操纵;第二是利用衡器自身带有的秤量
标定功能,在未取得计量监督部门许可的情况下进行调整秤量比例的非法校准。正是这
样两种行为,使得市面上具有了不少8两秤,7两秤,甚至可改变秤量比例的秤,而且
往往具有一键恢复,或遥控功能,极难被发现。我们在对电子台案秤类产品的国家标准
进行分析时发现,无论是电子台案秤国家标准(GB/T7722—2005)①还是称重显示控制
器国家标准GB/T7724—1999 ②,首先都是推荐性标准,不具有强制性。而且,两个标准
在是否允许直接通过面板,以口令或密码的方式加密的方式上存在分歧,GB/T7722对
重力调整装置是要求禁止调整的,“应加印封或铅封,印封和铅封后外部不会对其影响”。
GB/T7724则说“对于禁止接触或禁止调整的那些器件和预置控制件,应提供保障性手
段,通过口令或类似的软件方式来达到加密,也是一种可行手段”,语言上允许通过面
板口令或软件加密进行,为不法人士不破坏封印直接调整秤量作弊提供了缝隙。在现有
标准不具强制性,且存在缺陷的情况下,我们认为让电子秤的芯片不可更换,且本身去
掉标定功能,采取外带受控制的附件增加权限的方式进行标定,可从根本上解决现在的
更换芯片和口令标定的问题。
我们的防作弊方案是与成都九洲电子信息系统有限公司合作,应用其RFID技术为
核心集成。这一联合高科技企业进行计量监管探索的形式,可加快创新成果向产业化推
广的过程。 其主体硬件包括电子秤(秤本身去掉了标定功能,还具有芯片加密适时更
新、不当更换芯片自毁等功能);在生产、使用各环节为进行数据采集、读写所配备的
读写设备(手持);在计量监管环节为进行电子秤程序维护和计量性能调试所配备的专
门的标定器。其软件是由政府管理部门或计量监管部门建立的具有传输、读写、级别控
制、查询、网络连接等功能的软件系统。其核心设计思想为应用RFID的快读、多读和
行迹追踪技术,使全部过程记录并可追溯;秤去掉标定功能,标定由专门的附带硬件实
施;所有记录信息进入后台管理系统保持监控;对生产、销售、使用、维护各个环节各
主体采取惟一代码标识,并授予不同权限。其流程及功能实现示意图如图1。
下面我们将根据电子秤从生产到使用,监管的各个方面和流程所涉及到各环节和可
能出现监管漏洞,需要控制的地方,对这些设备的功能,使用情况和互相的关系进行一
一的介绍。
出厂控制:我们事先假定具备管理平台功能的软件系统已经建立,电子秤在出厂时,
不仅在铭牌上具有唯一编号,同样的惟一代码也存于自带可重复读写芯片之中,出厂前,
将会有一个环节,将秤的生产信息全部读入软件系统,这样,每一台秤,在系统里都具
备了惟一的记录,从源头上建立了记录后,以后就可方便监控它的流向。
销售流程控制:首先,各级销售商必须是经过授权的,这样,系统就会给每个销售
商一个惟一的代码,用于追溯该销售商的行为。秤进入销售环节,由于主要是针对集贸
市场,无论是下级批发商还是市场,可能批量采购的方式较多,在卖出该批秤时,经过
授权的销售商就会使用手持的RFID读写器对每台秤进行数据读写,然后将数据通过网
络传输至软件系统的中心数据库,再记入秤的流向。在强制要求各级销售商都做好数据
采写和记录,并加以监督的情况下,在销售环节,每台秤的流通过程和最终流向,都在
软件管理系统里有了明确的便于追溯的记载。
检定和维护控制:这个环节最容易出问题,也是整个防作弊系统的关键所在。这一
环节的控制核心在于标定器这一特殊硬件的使用。标定器的主要功能有三,一是物联网
的传输(包括秤芯片的升级和识别码的传输及检定/维修人员的身份识别),二是对秤进
行秤量标定,三是具备识别功能,可以根据提供的惟一编码,对检定/修理人员,不当
维修和假冒产品等进行识别。标定器只授予计量检定机构和经过资质认可的计量器具修
理机构,是实现计量器具法制管理的重要一环。在软件管理系统中,检定机构和修理机
构都被赋予唯一的代码标识。在使用时,检定机构和修理机构虽然都被授予标定器这一
硬件,但是功能却有所不同。检定机构作为管理部门,所具有的标定器和登陆账号是具
有该标定器具备的所有功能的,修理机构由于主要进行的是除计量调整外的其他程序和
功能的维护,其标定器在硬件上就未被授予计量标定和调整功能,是作为修理方和电子
秤对接进行身份验证记录然后开始维修和(或)进行计量标定外的程序更改设备存在的。
我们再分别描述下双方的工作流程:检定机构在对电子秤进行检定时携带标定器,如发
生秤量不准,使用标定器用串口与秤连接,在被识别秤后进行标定,同时,标定器将记
录使用何账号在什么时候对什么代码的秤进行了标定,如此检定和标定完成后,检定机
构再使用标定器,将其存储的信息传输入管理系统后,系统将 记载入该次电子秤的检定情况,台件,器具标定情况等信息,并能让通过软件平台让用户和消费者查询,了解计量器具的管理情况。在秤发生除秤量不准外的故障需要修理时,授权的修理机构先需使用标定器与秤连接,进行身份确认,符合后方可对程序进行重新设置,当然,如发生秤量不准的情况,修理人员是无法处理的,修理后需经过检定机构重新检定,重新使用标定器标定后方可使用,这样,对非法校秤这一重要的可引发作弊的环节,就进行了很好的控制。图2是整个软件系统,标定器和秤的功能和交互流程一览。
目前,成都市正在全面推广生猪及蔬菜,肉蛋制品的溯源工作,其溯源所使用的技
术,也正是RFID射频识别技术。综上我们对电子秤反作弊系统的流程描述,我们可以
看到,这一系统的推广,是完全可以和食品溯源工作结合起来进行的。它的软件管理系
统可以直接在溯源系统下建立子模块,对秤的控制和识别等程序也可直接在提供溯源的
RFID芯片中附加代码即可,除开单独的标定器,其实是不需要单独增加太多的硬件成
本的。而且,这一系统的使用,从生产端开始,整个过程就可清晰的记载在数据库中,
也可方便的让监管机构和消费者对秤的各种情况进行查询,包括秤的合法性,生产,销
售方,使用方是谁,是否检定或是否在检定周期内,何时经过修理,修理是否合法等等,
所有信息都将透明的呈现在需要了解这些信息的人面前,使不法份子无机可乘。即使出
现问题,因为系统建立的追溯机制,也可最快发现出现问题的环节和人,便于及时封堵
漏洞。这样,无论是为消费者的了解还是计量主管部门的监管和执法,都提供了方便,
节约了成本,使我们的成果更好的服务于民,服务于行政。
现在这一项目通过大家的努力,已经取得了专利受理通知书4份,其中1项发明型
专利、3项的实用型专利,在电子秤防作弊方面,取得如此多的专利受理,在全国也是
首创。而且,经过九洲公司的大量努力,现在这一电子秤附加防作弊系统的软硬件配置
价格,与全国其他地区的单独进行溯源的系统相比,销售价格基本相同。我们相信,在
物联网技术应用即将在生活各个领域全面展开,在温家宝总理“感知中国”的倡议下,在
我们不断追求更公正的计量,更清晰可靠的流程,更有效简化的监管,更及时有效的追
溯,更透明快捷的信息的前提下,这一电子秤及其防作弊系统必将有更大的推广空间。