目前 NFC 技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，而在政府公共服務(wù)的民生領(lǐng)域，NFC 技術(shù)的應(yīng)用仍然是一片空白。本文從 NFC 標簽的選擇、電子秤防作弊監(jiān)管系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計、總體流程以及各監(jiān)管環(huán)節(jié)的流程設(shè)計等方面進行了研究，探討電子秤從生產(chǎn)、銷售到使用、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(xiàn)象的發(fā)生，以滿足政府部門監(jiān)管的需要，保護市場的公平公正，維護消費者的利益。

0.引言

隨著電子技術(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(jiān)管手段，有些電子秤處于失控狀態(tài)，對社會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(shù)百萬臺，其中不少存在作弊的問題，這一問題不解決，不僅將助長社會弄虛作假的歪風(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。

電子秤作弊問題是我國在社會經(jīng)濟高速發(fā)展時期，且社會誠信體系尚未完善的情況下存在的一個社會毒瘤，其監(jiān)管難度非常大，廣大計量人員也廣泛進行了防作弊的技術(shù)研究，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范也有明確的條款要求，但作弊現(xiàn)象還是屢出不窮，主要原因是現(xiàn)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(jiān)管模式。我們認為要解決電子秤的作弊問題需從軟件、硬件、管理上整體防作弊，即從電子秤的生產(chǎn)、檢定、銷售、維修、使用等全生命周期進行溯源管理，徹底杜絕作弊的發(fā)生。

1.NFC 簡介及標簽的選擇

近場通信( Near Field Communication，NFC) ，又稱近距離無線通信，是一種短距離的高頻無線通訊技術(shù)，允許電子設(shè)備之間進行非接觸式點對點數(shù)據(jù)傳輸，在 10cm(3． 9 英吋) 內(nèi)交換數(shù)據(jù)。這個技術(shù)由非接觸式射頻識別(RFID) 演變而來，由半導(dǎo)體( 現(xiàn)恩智浦半導(dǎo)體) 、諾基亞和索尼共同研制開發(fā)，其基礎(chǔ)是 RFID 及互連技術(shù)。目前近場通信已通過成為 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(jié)用戶存儲器， 符合 ISO / IEC 1４４４3 類型 A規(guī)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。

2.電子秤防作弊監(jiān)管系統(tǒng)的總體架構(gòu)

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(shè)計了如圖 1 所示的架構(gòu)體系。

本架構(gòu)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(tǒng)。

1) 防作弊電子秤:防作弊電子秤主要由數(shù)字傳感器、主控單元、ESAM 加密芯片、NFC 芯片等組成，每個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)的密鑰進行相互的身份驗證，從而防止電子秤內(nèi)部的部件被替換，同時電子秤進行了防拆設(shè)計，防止電子秤被非法拆開。

手持端:手持端是防作弊電子秤和管理平臺系統(tǒng)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(tǒng)平臺獲取后下發(fā)到防作弊電子秤，并通過 NFC 標簽實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。手持端可實現(xiàn)電子秤信息登記、激活授權(quán)、標簽授權(quán)、拆開授權(quán)、檢定登記、檢定信息讀取等監(jiān)管功能，手持端的所有操作均可以上傳到管理系統(tǒng)平臺，以方便監(jiān)管人員進行追溯。

管理平臺系統(tǒng):管理平臺系統(tǒng)為監(jiān)管機構(gòu)提供廠家備案審核、電子秤備案審核、身份管理、統(tǒng)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行管理。

在本架構(gòu)中，生產(chǎn)企業(yè)、維修企業(yè)、銷售企業(yè)和檢定機構(gòu)均可以利用手持端錄入數(shù)據(jù)或?qū)﹄娮映舆M行相關(guān)操作，而后再把相關(guān)信息傳回管理系統(tǒng)平臺，形成一個閉合的數(shù)據(jù)管理鏈路，監(jiān)管機構(gòu)可以通過手持端和管理系統(tǒng)平臺對電子秤進行授權(quán)操作和行使監(jiān)管職能，普通用戶也可以通過手持端查詢相關(guān)信息，進行社會監(jiān)督，提高社會誠信度。本架構(gòu)的特點是不僅能從源頭上杜絕電子秤的作弊，而且為監(jiān)管單位提供了可追溯的監(jiān)管手段。

3.總體流程

根據(jù)以上的總體架構(gòu)，我們設(shè)計了如圖 2 所示的總體流程。

電子秤生成廠家、技術(shù)機構(gòu)人員和監(jiān)管人員向系統(tǒng)管理員申請賬號，廠家通過管理系統(tǒng)平臺進行廠家信息備案，監(jiān)管部門審核后生成廠家 ID，廠家ID 是電子秤 ID 和密鑰的組成部分。

2）電子秤生產(chǎn)廠家拿到廠家 ID 后通過管理系統(tǒng)平臺或者利用支持 NFC 的手持端進行電子秤登記( 可逐臺登記也可批量登記) ，由監(jiān)管部門審核后，每臺電子秤均生成電子秤 ID 和密鑰。

3) 通過 NFC 手持端進行電子秤激活授權(quán)，把管理系統(tǒng)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行檢定登記，而后交付用戶使用。

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

5) 電子秤需要拆開可進行拆開授權(quán)，防止電子秤被非法拆開，非法拆開的電子秤無法使用。

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

7) 監(jiān)管人員可以在管理系統(tǒng)平臺進行電子秤操作記錄追溯查詢和對電子秤的各項數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，如按廠家、型號規(guī)格、量程等統(tǒng)計電子秤的合格率等。

8) 普通用戶可以下載 APP 軟件讀取電子秤的信息，判定電子秤是否經(jīng)過授權(quán)，是否經(jīng)過檢定，是否在有效期內(nèi)，接受民眾監(jiān)督，提高社會誠信度。

４.電子秤防作弊的各監(jiān)管環(huán)節(jié)流程

防作弊電子秤使用過程涉及到的環(huán)節(jié)有生產(chǎn)環(huán)節(jié)、激活環(huán)節(jié)、維修環(huán)節(jié)、驗證環(huán)節(jié)、市場監(jiān)督環(huán)節(jié)等，每個環(huán)節(jié)均通過手持設(shè)備來進行，手持監(jiān)管設(shè)備可以利用 NFC 技術(shù)與防作弊電子秤進行通信，也可以通過手機無線網(wǎng)絡(luò)與遠程計算機服務(wù)器進行通訊。

４． 1  生產(chǎn)環(huán)節(jié)

防作弊電子秤出廠以前，需把待出售的防作弊電子秤信息通過手持設(shè)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(jié)

電子秤默認無法使用，需通過手持設(shè)備進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 形成一個唯一的電子秤 ID 和密鑰，然后通過手持設(shè)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?zhèn)芜M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(jiān)管儀對防作弊電子秤進行檢定授權(quán)操作。此時可以打開外殼進行標定操作，也可以查看防作弊電子秤開機后稱量是否準確，最后用手持監(jiān)管儀寫入檢定結(jié)論和其他檢定數(shù)據(jù)。

４． 3防作弊秤維修環(huán)節(jié)

防作弊秤在使用過程中，每個主要部件都可能出現(xiàn)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(shù)字傳感器損壞。

如果上面 3 種情況，僅任意一個損壞，則通過手持監(jiān)管儀先進行拆開授權(quán)，然后打開外殼進行更換器件。更換后重新開機，則防作弊秤電子秤自動進行初始化，然后等待電子秤授權(quán)操作。用手持監(jiān)管儀進行電子秤授權(quán)操作后，電子秤方可進入正常稱重狀態(tài)。

上面 3 種情況，只要 1) 和 2) 同時出現(xiàn)時，防作弊秤電子秤無法自動初始化，該電子秤需進行報廢，維修流程如圖 5 所示。

４．４防偽驗證環(huán)節(jié)

防作弊電子秤在市場流通時，要接受普通民眾的監(jiān)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)過授權(quán)。防作弊電子秤防偽驗證圖如圖 6 所示。

當(dāng)需要驗證防作弊電子秤真?zhèn)螘r，持手持設(shè)備讀取電子秤內(nèi)部的電子秤 ID 和密鑰 A，手持設(shè)備根據(jù)讀取到的電子秤 ID 從服務(wù)器上或者該電子秤 ID 對應(yīng)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。

5.結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，NFC 技術(shù)已經(jīng)在越來越多的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，比如門禁、車票、支付、海報、數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋谡卜?wù)的民生領(lǐng)域基于 NFC 技術(shù)的應(yīng)用幾乎是空白。當(dāng)前作弊電子秤越來越泛濫，本文設(shè)計的基于 NFC 的防作弊電子秤將從源頭上打擊作弊現(xiàn)象，保證市場的公平公正，維護消費者利益，樹立消費者對計量器具的信心。