目前 NFC 技術(shù)已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了應用，而在政府公共服務(wù)的民生領(lǐng)域，NFC 技術(shù)的應用仍然是一片空白。本文從 NFC 標簽的選擇、電子秤防作弊監管系統的架構設計、總體流程以及各監管環(huán)節的流程設計等方面進(jìn)行了研究，探討電子秤從生產(chǎn)、銷(xiāo)售到使用、維修等全生命周期的整體防作弊解決方案，杜絕電子秤作弊現象的發(fā)生，以滿(mǎn)足政府部門(mén)監管的需要，保護市場(chǎng)的公平公正，維護消費者的利益。

0.引言

隨著(zhù)電子技術(shù)的迅速發(fā)展，不少商販為謀取利益，采用改裝、加裝電路開(kāi)關(guān)、遙控裝置、加裝芯片等作弊手段，坑害消費者利益，由于缺乏行之有效的監管手段，有些電子秤處于失控狀態(tài)，對社會(huì )的公平公正造成了嚴重的影響。目前我國在用的電子秤達數百萬(wàn)臺，其中不少存在作弊的問(wèn)題，這一問(wèn)題不解決，不僅將助長(cháng)社會(huì )弄虛作假的歪風(fēng)邪氣，而且對我國的質(zhì)量體系和誠信體系勢必產(chǎn)生嚴重的沖擊。

電子秤作弊問(wèn)題是我國在社會(huì )經(jīng)濟高速發(fā)展時(shí)期，且社會(huì )誠信體系尚未完善的情況下存在的一個(gè)社會(huì )毒瘤，其監管難度非常大，廣大計量人員也廣泛進(jìn)行了防作弊的技術(shù)研究，相關(guān)的技術(shù)規范也有明確的條款要求，但作弊現象還是屢出不窮，主要原因是現有的防作弊方法和手段都比較單一，管理效率低，很難形成有效的監管模式。我們認為要解決電子秤的作弊問(wèn)題需從軟件、硬件、管理上整體防作弊，即從電子秤的生產(chǎn)、檢定、銷(xiāo)售、維修、使用等全生命周期進(jìn)行溯源管理，徹底杜絕作弊的發(fā)生。

1.NFC 簡(jiǎn)介及標簽的選擇

近場(chǎng)通信( Near Field Communication，NFC) ，又稱(chēng)近距離無(wú)線(xiàn)通信，是一種短距離的高頻無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，允許電子設備之間進(jìn)行非接觸式點(diǎn)對點(diǎn)數據傳輸，在 10cm(3． 9 英吋) 內交換數據。這個(gè)技術(shù)由非接觸式射頻識別(RFID) 演變而來(lái)，由半導體( 現恩智浦半導體) 、諾基亞和索尼共同研制開(kāi)發(fā)，其基礎是 RFID 及互連技術(shù)。目前近場(chǎng)通信已通過(guò)成為 ISO / IEC IS 18092 國際標準、 EMCA-3４0標準與 ETSI TS 102 190 標準。

本文中的 NFC 標簽采用的是 NTAG216，具有888 字節用戶(hù)存儲器， 符合 ISO / IEC 1４４４3 類(lèi)型 A規范，工作頻率為13． 56MＨz，傳輸波特率為 106kb / s，具有低功耗、防干擾、快速讀取等特點(diǎn)。

2.電子秤防作弊監管系統的總體架構

正如上述引言所述，需從電子秤生產(chǎn)到使用、維修、報廢等全生命周期進(jìn)行可溯源管理才能有效地防止電子秤作弊的發(fā)生，因此我們設計了如圖 1 所示的架構體系。

本架構主要由三大部分組成，即防作弊電子秤、手持端和管理平臺系統。

1) 防作弊電子秤:防作弊電子秤主要由數字傳感器、主控單元、ESAM 加密芯片、NFC 芯片等組成，每個(gè)部件具有唯一的識別號( ID) 并且部件之間可利用手持端下發(fā)的密鑰進(jìn)行相互的身份驗證，從而防止電子秤內部的部件被替換，同時(shí)電子秤進(jìn)行了防拆設計，防止電子秤被非法拆開(kāi)。

手持端:手持端是防作弊電子秤和管理平臺系統之間通訊的橋梁，手持端需支持 NFC 通訊，防作弊電子秤需要的密鑰由手持端從管理系統平臺獲取后下發(fā)到防作弊電子秤，并通過(guò) NFC 標簽實(shí)現數據交換。手持端可實(shí)現電子秤信息登記、激活授權、標簽授權、拆開(kāi)授權、檢定登記、檢定信息讀取等監管功能，手持端的所有操作均可以上傳到管理系統平臺，以方便監管人員進(jìn)行追溯。

管理平臺系統:管理平臺系統為監管機構提供廠(chǎng)家備案審核、電子秤備案審核、身份管理、統計報表、電子秤操作日志追溯等功能，全方位的對電子秤從生產(chǎn)到使用全生命周期涉及的對象進(jìn)行管理。

在本架構中，生產(chǎn)企業(yè)、維修企業(yè)、銷(xiāo)售企業(yè)和檢定機構均可以利用手持端錄入數據或對電子秤進(jìn)行相關(guān)操作，而后再把相關(guān)信息傳回管理系統平臺，形成一個(gè)閉合的數據管理鏈路，監管機構可以通過(guò)手持端和管理系統平臺對電子秤進(jìn)行授權操作和行使監管職能，普通用戶(hù)也可以通過(guò)手持端查詢(xún)相關(guān)信息，進(jìn)行社會(huì )監督，提高社會(huì )誠信度。本架構的特點(diǎn)是不僅能從源頭上杜絕電子秤的作弊，而且為監管單位提供了可追溯的監管手段。

3.總體流程

根據以上的總體架構，我們設計了如圖 2 所示的總體流程。

電子秤生成廠(chǎng)家、技術(shù)機構人員和監管人員向系統管理員申請賬號，廠(chǎng)家通過(guò)管理系統平臺進(jìn)行廠(chǎng)家信息備案，監管部門(mén)審核后生成廠(chǎng)家 ID，廠(chǎng)家ID 是電子秤 ID 和密鑰的組成部分。

2）電子秤生產(chǎn)廠(chǎng)家拿到廠(chǎng)家 ID 后通過(guò)管理系統平臺或者利用支持 NFC 的手持端進(jìn)行電子秤登記( 可逐臺登記也可批量登記) ，由監管部門(mén)審核后，每臺電子秤均生成電子秤 ID 和密鑰。

3) 通過(guò) NFC 手持端進(jìn)行電子秤激活授權，把管理系統平臺上生成的電子秤 ID 和秘鑰下發(fā)到電子秤，激活后的電子秤就可以進(jìn)行檢定登記，而后交付用戶(hù)使用。

４) 如果電子秤內損壞需要維修或者部件需要更換可以進(jìn)行電子秤授權，把新的電子秤信息更新到服務(wù)器并重新下發(fā)秘鑰。

5) 電子秤需要拆開(kāi)可進(jìn)行拆開(kāi)授權，防止電子秤被非法拆開(kāi)，非法拆開(kāi)的電子秤無(wú)法使用。

6) 檢定不合格的電子秤或者周檢到期的電子秤無(wú)法使用，需進(jìn)行檢定授權后重新檢定才能用。

7) 監管人員可以在管理系統平臺進(jìn)行電子秤操作記錄追溯查詢(xún)和對電子秤的各項數據統計分析，如按廠(chǎng)家、型號規格、量程等統計電子秤的合格率等。

8) 普通用戶(hù)可以下載 APP 軟件讀取電子秤的信息，判定電子秤是否經(jīng)過(guò)授權，是否經(jīng)過(guò)檢定，是否在有效期內，接受民眾監督，提高社會(huì )誠信度。

４.電子秤防作弊的各監管環(huán)節流程

防作弊電子秤使用過(guò)程涉及到的環(huán)節有生產(chǎn)環(huán)節、激活環(huán)節、維修環(huán)節、驗證環(huán)節、市場(chǎng)監督環(huán)節等，每個(gè)環(huán)節均通過(guò)手持設備來(lái)進(jìn)行，手持監管設備可以利用 NFC 技術(shù)與防作弊電子秤進(jìn)行通信，也可以通過(guò)手機無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與遠程計算機服務(wù)器進(jìn)行通訊。

４． 1  生產(chǎn)環(huán)節

防作弊電子秤出廠(chǎng)以前，需把待出售的防作弊電子秤信息通過(guò)手持設備上傳到計算機服務(wù)器備案。防作弊電子秤生產(chǎn)備案流程組成圖如圖 3所示。

４． 2激活、檢定環(huán)節

電子秤默認無(wú)法使用，需通過(guò)手持設備進(jìn)行激活并檢定合格后方可使用。

1) 防作弊電子秤使用之前必須進(jìn)行激活，激活功能就是服務(wù)器針對該電子秤的所有身份 ID 形成一個(gè)唯一的電子秤 ID 和密鑰，然后通過(guò)手持設備下發(fā)給防作弊電子秤，下次利用電子秤 ID 和密鑰對該電子秤的真偽進(jìn)行驗證。防作弊電子秤激活流程圖如圖４所示。

2) 電子秤激活后，需先用手持監管儀對防作弊電子秤進(jìn)行檢定授權操作。此時(shí)可以打開(kāi)外殼進(jìn)行標定操作，也可以查看防作弊電子秤開(kāi)機后稱(chēng)量是否準確，最后用手持監管儀寫(xiě)入檢定結論和其他檢定數據。

４． 3防作弊秤維修環(huán)節

防作弊秤在使用過(guò)程中，每個(gè)主要部件都可能出現損壞，這里分為以下幾種情況: 1)NFC 標簽損壞;

主板損壞( 主控單元或者 ESAM 或者 NFC 芯片);

防作弊秤數字傳感器損壞。

如果上面 3 種情況，僅任意一個(gè)損壞，則通過(guò)手持監管儀先進(jìn)行拆開(kāi)授權，然后打開(kāi)外殼進(jìn)行更換器件。更換后重新開(kāi)機，則防作弊秤電子秤自動(dòng)進(jìn)行初始化，然后等待電子秤授權操作。用手持監管儀進(jìn)行電子秤授權操作后，電子秤方可進(jìn)入正常稱(chēng)重狀態(tài)。

上面 3 種情況，只要 1) 和 2) 同時(shí)出現時(shí)，防作弊秤電子秤無(wú)法自動(dòng)初始化，該電子秤需進(jìn)行報廢，維修流程如圖 5 所示。

４．４防偽驗證環(huán)節

防作弊電子秤在市場(chǎng)流通時(shí)，要接受普通民眾的監督檢查，普通民眾只要持帶有 NFC 功能的手機，下載本項目所提供的 APP，讀取電子秤的信息即可判斷電子秤是否經(jīng)過(guò)授權。防作弊電子秤防偽驗證圖如圖 6 所示。

當需要驗證防作弊電子秤真偽時(shí)，持手持設備讀取電子秤內部的電子秤 ID 和密鑰 A，手持設備根據讀取到的電子秤 ID 從服務(wù)器上或者該電子秤 ID 對應的密鑰 B，判斷密鑰 A 和 B 是否相等，如果相等認為驗證通過(guò)。

5.結束語(yǔ)

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)的普及，NFC 技術(shù)已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到了應用，比如門(mén)禁、車(chē)票、支付、海報、數據傳輸等，而在政府公共服務(wù)的民生領(lǐng)域基于 NFC 技術(shù)的應用幾乎是空白。當前作弊電子秤越來(lái)越泛濫，本文設計的基于 NFC 的防作弊電子秤將從源頭上打擊作弊現象，保證市場(chǎng)的公平公正，維護消費者利益，樹(shù)立消費者對計量器具的信心。