目前我國在用的電子秤存在嚴(yán)重的作弊現(xiàn)象，監(jiān)管部門對電子秤的監(jiān)管難度很大，雖有許多防作弊方法研究，但收效甚微。本文從電子秤防作弊的總體架構(gòu)、監(jiān)管流程設(shè)計等方面提出一個電子秤防作弊的整體解決方案，通過軟硬件配合的方法，實現(xiàn)電子秤的全生命周期管理，提出需解決的幾個關(guān)鍵問題，以期研究人員做進(jìn)一步的研究。

1.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，這些電子秤基本處于失控狀態(tài)，對社會的公平公正造成了嚴(yán)重的影響。目前我國在用的電子秤達(dá)數(shù)百萬臺，其中不少都存在作弊的問題，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(yán)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(jìn)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(rèn)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(jìn)行溯源管理，徹底杜絕作弊的發(fā)生。

2.電子秤防作弊的總體架構(gòu)

正如上述所說，電子秤防作弊需從電子秤生產(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的防止電子秤作弊的發(fā)生，因此我們設(shè)計了如下的架構(gòu)體系，如圖 1 所示。

本架構(gòu)主要由三大部分組成，即防作弊電子秤、手持端和管理系統(tǒng)平臺。

( 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終端下發(fā)的密鑰進(jìn)行相互的身份驗證，從而防止電子秤內(nèi)部的部件被替換，同時電子秤進(jìn)行了防拆設(shè)計，防止電子秤被非法拆開.

( 2) 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終端從管理系統(tǒng)平臺獲取后下發(fā)到防作弊電子秤，并通過 NFC 標(biāo)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(biāo)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(jìn)行追溯。

( 3) 管理系統(tǒng)平臺: 管理系統(tǒng)平臺為監(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(jìn)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(jìn)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(jìn)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終端查詢相關(guān)信息，進(jìn)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.電子秤防作弊的監(jiān)管流程設(shè)計

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)均通過手持端來進(jìn)行，手持端跟防作弊電子秤之間可通過專用無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，也可以通過手機無線網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程計算機服務(wù)器進(jìn)行通訊 。

3． 1 生產(chǎn)環(huán)節(jié)

防作弊電子秤生產(chǎn)廠家在防作弊電子秤出廠以前，需先通過手持端把待出售的防作弊電子秤的主控單元 ID、ESAM 芯片 ID、NFC 芯片 ID、數(shù)字傳感器ID 等信息讀取出來，再通過手持端上傳到管理系統(tǒng)平臺，如圖 2 所示。

3． 2 激活、檢定環(huán)節(jié)

電子秤默認(rèn)無法使用，需通過手持端進(jìn)行激活并檢定合格后方可使用。

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)器首先對該電子秤形成一個唯一的電子秤 ID 和密鑰，然后通過手持端下發(fā)給防作弊電子秤，手持端也可以通過電子秤 ID 和密鑰對該電子秤的真?zhèn)芜M(jìn)行驗證，如圖 3 所示。

電子秤激活后，需先用手持端對防作弊電子秤進(jìn)行檢定授權(quán)操作，檢定授權(quán)后方可使用，檢定授權(quán)功能可以使得電子秤在首次檢定、周檢到期、電子秤停止使用時可以正常操作。通過手持端對電子秤進(jìn)行檢定授權(quán)后，檢定人員可以打開外殼進(jìn)行標(biāo)定操作，也可以查看防作弊電子秤開機后稱量是否準(zhǔn)確，最后用手持端寫入檢定結(jié)論和其他檢定數(shù)據(jù)，并將這些檢定數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。

3． 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)損壞無法使用。此時需要進(jìn)行維修。這里分為以下幾種情況:

( 1) NFC 標(biāo)簽損壞;

( 2) 主板損壞( 主控單元或者 ESAM 或者 NFC芯片) ;

( 3) 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，則通過手持端先進(jìn)行拆開授權(quán)，然后打開外殼進(jìn)行更換器件。更換后重新開機，防作弊秤電子秤自動進(jìn)行初始化，然后等待電子秤授權(quán)操作。用手持端進(jìn)行電子秤授權(quán)操作后，電子秤方可進(jìn)入正常稱重狀態(tài)。上面 3 種情況，只要( 1) 和( 2) 同時出現(xiàn)，則防作弊秤電子秤無法自動初始化，該電子秤需進(jìn)行報廢。防作弊秤維修環(huán)節(jié)如圖 4 所示，電子秤授權(quán)時首先通過手持端讀取電子秤的所有部件 ID 并通過手持端上傳到管理系統(tǒng)平臺，而后管理系統(tǒng)平臺生成新的密鑰下發(fā)給手持端，手持端再將新的密鑰寫入電子秤。

3． 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，即可判斷電子秤的是否經(jīng)過授權(quán)，防偽驗證環(huán)節(jié)流程如圖 5 所示.

當(dāng)需要驗證防作弊電子秤真?zhèn)螘r，持手持端讀取電子秤內(nèi)部的電子秤 ID 和密鑰 A，手持端根據(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(rèn)為驗證通過。

4.需解決的幾個關(guān)鍵問題

本文提出的電子秤防作弊方法是基于軟件、硬件和管理的整體解決方案，此方案可以達(dá)到電子秤防拆、防替換、可加裝、可監(jiān)管、可溯源的目的，在實現(xiàn)該解決方案的過程中，需解決如下關(guān)鍵問題:

( 1) 防作弊電子秤數(shù)字部件( 如傳感器、顯示、主控單元等) 的研制以及各部件加密通訊機制的開發(fā)。

( 2) 電子秤在拆開、部件維修、檢定環(huán)節(jié)的監(jiān)管授權(quán)以及電子秤在周檢到期或者檢定不合格時停用功能的開發(fā)。

( 3) 電子秤和手持端通訊協(xié)議的設(shè)計和開發(fā)以及手持端在各監(jiān)管環(huán)節(jié)功能的開發(fā)。

( 4) 監(jiān)管系統(tǒng)平臺實現(xiàn)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的開發(fā)。

5.結(jié)束語

本文提出的電子秤防作弊方法可用于行政部門對電子秤的監(jiān)管、可用于企業(yè)的工藝控制和質(zhì)量控制、可為集貿(mào)市場提供公平公正的貿(mào)易結(jié)算環(huán)境，是一個全面、系統(tǒng)的防作弊解決方案。

本文提出的防作弊方法將從源頭上打擊作弊現(xiàn)象，保證市場的公平公正，維護(hù)消費者利益，樹立消費者對計量器具的信心。