一种监控物流流程中食品状态的有源防伪射频标签

1.一种有源射频标签，从下至上依次包括防伪膜层、辅助电路层、胶粘层、IC层和传感层，其中，防伪膜层封装该射频标签并具有与IC层连接的印刷天线，胶粘层粘接防伪膜层和IC层，IC层包括进行非接触性读写数据的IC芯片，辅助电路层包括数据存储器和辅助电路，该辅助电路层的一部分被置于防伪膜层内侧，传感器层包括检测外界环境参数的传感器，其特征在于，所述数据存储器与所述读写数据的IC芯片之间具有基于Zigbee的数据通信线路，且该数据存储器具有加密用的公钥的一部分，所述辅助电路包括温度传感器，所述数据通信线路由所述辅助电路使能，所述数据存储器存有相应的公钥的另一部分，所述传感器在外界环境参数大于或小于预设的一系列值时启动存储工作，通过数据通信线路向数据存储器写入感应到的数据。
2.根据权利要求1所述的有源射频标签，其特征在于，所述的防伪膜层选择防伪纸、防伪膜或者热收缩膜。
3.根据权利要求2所述的有源射频标签，其特征在于，所述防伪纸选用荧光纸、安全线纸或水印纸。
4.根据权利要求2所述的有源射频标签，其特征在于，防伪膜选用镭射膜或全息膜。
5.根据权利要求1所述的有源射频标签，其特征在于，所述的印刷天线使用微带印刷缝隙天线、渐变印刷缝隙天线或共勉波导馈电印刷缝隙天线且材质使用胶版印刷、柔板印刷或凹版印刷。
6.根据权利要求1所述的有源射频标签，其特征在于，所述的印刷天线为导电油墨印刷天线。
7.根据权利要求1所述的有源射频标签，其特征在于，所述的公钥、私钥是一对密钥，用来将该有源射频标签构成一个整体。
8.根据权利要求7所述的有源射频标签，其特征在于，所述公钥和私钥之间采用的加密算法是采用大整数因子分解系统RSA。

一种监控物流流程中食品状态的有源防伪射频标签\n技术领域\n[0001] 本发明属于物流领域，涉及对运输品状态进行物流监控，更具体地，涉及一种应用到食品物流过程中的、结构简单的、具有较高防伪特性、能够监控食品等运输品在运输过程中经历的各个状态的有源射频标签(RFID)。\n背景技术\n[0002] 人民健康的生存、经济稳步腾飞、社会和谐进步，这些时刻都离不开食品，离不开安全、卫生、营养的食品。、自从改革开放以来，我国的食品行业进入了飞速发展时期，出现了供给能力迅速扩大，供给产品多样性增加等趋势。如今，食品行业占国民经济很大比重，它已经成为提高人民群众的生活水平和增加我国国民收入的重要支柱产业。作为食品的运输环节，食品物流应运而生。\n[0003] 食品物流就是食品流通，但随着经济的发展，它所指的范围非常广泛，包括食品运输、储存、配送、装卸、保管、物流信息管理等一系列活动。食品物流相对于其他行业物流而言，具有其突出的特点：一是为了保证食品的营养成分和食品安全性，食品物流要求高度清洁卫生，同时对物流设备和工作人员有较高要求；二是由于食品具有特定的保鲜期和保质期，食品物流对产品交货时间即前置期有严格标准；三是食品物流对外界环境有特殊要求，比如适宜的温度和湿度；四是生鲜食品和冷冻食品在食品消费中占有很大比重，所以食品物流必须有相应的冷链。在食品企业的供应链中，保证食品质量的重要环节——食品物流——是食品供应链中的一个重要过程。食品物流所承担的任务是艰巨的，其物流过程有着特殊的要求，例如温度、时间、光照度等都有较具体的要求。\n[0004] 现有技术中，保障食品物流过程中食品安全的手段主要有以下三个方面：\n[0005] (1)采用生产厂家生产食品时一次性制作出来的条形码(或称“条形安全码”)。通过这种方式，可以在销售环节得知该产品的真伪。但这种技术手段主要是依靠纸基材料，或印刷防伪油墨，或设计防伪结构和外观，利用统一的防伪编号等方式。这种方式存在很多缺陷：首先，出于成本考虑，生产厂商一般提供的条形码都容易被仿制和伪造。由于使用仿造的条形码等标识，许多有毒有害的食品诸如有毒肉及其制品、有毒大米、有毒蔬菜、有毒茶叶、劣质饮料及饮用水、劣质食用油、劣质调味品等陆续被发现，造成人身伤亡的恶性事件时有发生；其次，条形码所能够提供的信息种类单一，一般只有生产厂商或生产日期等基本信息，食品消费者无法据此有限信息做出任何关于食品新鲜程度、安全程度的结论。\n[0006] (2)给食品运输提供一个安全可靠的环境。例如，速冻食品对贮藏要求十分严格。\n公告号为CN1072792C的专利提供的就是一种多品温无冷冻动力运载的物流设备，以给所运输的食品足够的冷藏度。这就是通过控制食品物流过程中的外界环境来保障食品等运输品的安全的一个典型例子。但是，在物流环节中，该环境到底能够达到何种标准无从得知，使得一些出厂无问题的食品由于物流中出现的保存和运输不当而极大降低了质量，甚至可能给食品带来变质的潜在危害。这也给食品安全带来了巨大隐患。\n[0007] (3)在超市等销售环节提供有力的保存环境。例如，酸奶等乳制品均需要保存在低温环境进行贮存和销售。但是，商家所提供的环境往往良莠不齐，消费者在购买时无法得到对该食品安全信息的有力保障。\n[0008] 在物流领域中，RFID的应用日益广泛。RFID技术有着广阔的应用市场，该技术是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID技术应用于防伪，是业界人士所努力研究的方向。射频识别技术防伪，与其他防伪技术如激光防伪、数字防伪等技术相比，其优点在于：每个标签都有一个全球惟一的ID号码——UID，UID是在制作芯片时放在ROM中的，无法修改、无法仿造；无机械磨损，防污损；读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性；数据安全方面除标签的密码保护外，数据部分可用一些算法实现安全管理；读写器与标签之间存在相互认证的过程等。\n[0009] 与现在广泛应用的条形码技术相比，RFID除了可以省去人工操作，还具有防水、防磁、耐高温、使用寿命长、读取距离大等优势。另外，由于射频标签上的数据可以加密，存储数据容量大，而且存储信息可以更改，因而它比条形码的应用范围更广泛，使用起来也更方便。供应商可以将商品型号、原产地、生产厂家和产品批次等商品的详细信息输入射频标签，当贴有标签的货箱经过阅读器时，标签便将产品数据传递给阅读器，阅读器再将数据下载到中央处理器，生成企业货品清单管理数据库。这样，商品从生产、运输到销售的过程都可以被清楚地了解和把握，从而使采购、仓储、配送过程更加便捷。\n[0010] 公开号为CN1952951A的发明申请公开了一种通过RFID技术追溯食品安全与质量信息的安全管理系统，该系统中的追溯信息是通过与读写器集成的传感器建立的，该食品安全信息的获得是通过连接到数据库的计算机系统获得的，该读写器独立于RFID。该系统在获得追溯信息时，需要为该追溯信息的获取提供一个网络环境，即：当温度、湿度、通风度、透光度等信息由读写器端的传感器感知后，该信息将通过网络环境被存入食品安全数据库。而该申请面向的用户群对象只是食品监管部门。作为食品的购买者——广大消费群体不能方便、快捷的得到这些食品安全信息。其次，这种系统的架构复杂，需要的设备种类多、调试和维护都不方便，不利于大范围推广应用。此外，该申请所公开的系统没有考虑到信息的安全性，一旦数据库被修改，那么整个食品安全的信息将完全不可靠，尤其是当食品出口到国外以后，销售商一般不配备该食品相应的额外的数据库等设备，这样，食品安全数据就在物流过程中被中断，导致消费者利益无法得到有效保障。\n[0011] 因此，为了建立覆盖全过程的动态数字化防伪与物流监管流程，把食品安全物流信息方便、快捷地呈献给每一位想要购买该食品的消费者，同时，降低广大销售商建立复杂的监控系统以保障食品安全所需的成本，更为了增强出口食品的食品安全，本发明提出了一种应用到食品物流过程中的、结构简单的、具有较高防伪特性、能够监控食品等运输品在运输过程中经历的各个状态的射频标签(RFID)。\n发明内容\n[0012] 本发明提供了一种应用到食品物流过程中的、结构简单的、具有较高防伪特性、能够监控食品等运输品在运输过程中经历的各个状态的有源射频标签(RFID)。借助该射频标签可以实现对食品从成品出厂、运输、仓储、配送、上架、最终销售，甚至退货处理等环节进行实时监控，可以给消费者提供快捷、准确的食品安全信息，并实现物流的智能管理。\n[0013] 对于射频标签的加密，公开密钥加密系统采用的加密钥匙(公钥)和解密钥匙(私钥)是不同的。由于加密钥匙是公开的，密钥的分配和管理就很简单，比如对于具有n个用户的网络，仅需要2n个密钥。公开密钥加密系统还能够很容易地实现数字签名。因此，最适合于电子商务应用需要。\n[0014] 本发明是通过如下技术方案实现的：\n[0015] 一种有源射频标签，从下至上依次包括防伪膜层、辅助电路层、胶粘层、IC层和传感层，其中，防伪膜层封装该射频标签并具有与IC层连接的印刷天线，胶粘层粘接防伪膜层和IC层，IC层包括进行非接触性读写数据的IC芯片，辅助电路层包括数据存储器和辅助电路，该辅助电路层的一部分被置于防伪膜层内侧，传感器层包括检测外界环境参数的传感器，所述数据存储器与所述读写数据的IC芯片之间具有基于Zigbee的数据通信线路，且该数据存储器具有加密用的公钥的一部分，所述辅助电路包括温度传感器，所述数据通信线路由所述辅助电路使能，所述数据存储器存有相应的公钥的另一部分，所述传感器在外界环境参数大于或小于预设的一系列值时启动存储工作，通过数据通信线路向数据存储器写入感应到的数据。\n[0016] 进一步地，所述的防伪膜层印有防伪图案或采用具有防伪功能的铝膜或荧光软膜或镭射软膜材料制作。\n[0017] 进一步地，所述的防伪膜层具有柔性，使该射频标签能够适用于具有各种外表形状的食品包装内或包装外表面。\n[0018] 进一步地，所述胶粘层有热融胶或压敏胶构成。\n[0019] 进一步地，所述的防伪膜层选择各种防伪纸、防伪膜或者热收缩膜，具体地，防伪纸选用荧光纸、安全线纸或水印纸，防伪膜选用镭射膜或全息膜。\n[0020] 进一步地，所述的印刷天线使用微带印刷缝隙天线、渐变印刷缝隙天线或共勉波导馈电印刷缝隙天线，所述各种印刷天线的材质使用胶版印刷、柔板印刷或凹版印刷。\n[0021] 进一步地，所述的印刷天线优选导电油墨印刷天线。\n[0022] 进一步地，所述的外界环境参数优选地包括温度、湿度、风力、酸度和压力。\n[0023] 进一步地，所述的公钥、私钥是一对密钥，用来将该有源射频标签构成一个整体。\n它们之间采用的加密算法是采用现有技术中比较成熟的大整数因子分解系统RSA、椭圆曲线离散对数系统或离散对数系统。\n[0024] 在使用过程中，该射频标签优选地被置于食品包装顶部的内或外表面，或者包装内的食品的顶部。当在整个物流过程中有其他物品压在该食品上时，压力传感器检测出该食品所承受的压力值。当大于或小于某一预设值时，该传感器启动所述射频标签的辅助电路，向存储器写入感应到的环境参数。\n[0025] 在读出该射频标签的数据时，与该射频标签相应的读取器包括私钥，该私钥与射频标签的公钥配对，从而实现对射频标签内的数据的安全存储，所述读取器是和该有源射频标签具有相应接口的射频标签读取器。\n[0026] 所述的存储器采用EEPROM，由于现在EEPROM的造价极低，所以，针对不同的商品提供不同容量的EEPROM不会带来成本上的不可行，这既有利于该射频标签具有足够满足实际应用的能力，也有利于该射频标签大面积推广应用。\n[0027] 本发明的有益效果是：极大地提高了射频标签的防伪性能。\n附图说明\n[0028] 图1示出了本发明的有源射频标签的结构框图。\n具体实施方式\n[0029] 如附图1所示，有源射频标签1，从下至上依次包括防伪膜层2、辅助电路层3、胶粘层4、IC层5和传感层6，其中，防伪膜层2封装该射频标签1并具有与IC层5连接的印刷天线7，胶粘层4粘接防伪膜层2和IC层5，IC层5包括进行非接触性读写数据的IC芯片8，辅助电路层\n3包括数据存储器9和辅助电路10，该辅助电路层3的一部分被置于防伪膜层2内侧，传感器层6包括检测外界环境参数的传感器11，所述存储器9与所述读写数据的IC芯片8之间具有基于Zigbee的数据通信线路12，且该存储器件具有加密用的公钥的一部分，所述数据存储器存有相应的公钥的另一部分。\n[0030] 当所述传感器11在外界环境参数大于或小于预设的一系列值{X1，X2，X3，…，Xn}，例如，对于某包装瓶装啤酒13，当温度值大于预设在存储器中的10℃的阀值时，该传感器11就通过数据通信线路12向存储器9写入感应到的实际温度数据。该数据通信线路12的电源由辅助电路10使能。在本实施例中，辅助电路10包括温度传感器，当外界温度达到预定的温度值时，所述的数据通信线路10才被使能，即其才被供电。\n[0031] 为了在读取该射频标签1数据时，数据以列表的形式直观的呈现给消费者，在写入存储器实际环境数据的同时生成一个时间戳。这样，在存储器中存储的数据格式如下：\n[0032]\n序号 时间戳 实际环境参数值(例如在此为温度，单位为℃)\n1 2008-3-2016:05:08 15\n[0033] 优选地，所述的防伪膜层2可印有防伪图案或采用具有防伪功能的材料制作，例如铝膜或荧光软膜或镭射软膜等。\n[0034] 所述的防伪膜层2可以具有柔性，使该射频标签1能够适用于具有各种外表形状的食品包装内或包装外表面。\n[0035] 所述胶粘层4有热融胶或压敏胶构成。\n[0036] 所述的非接触性读写数据IC芯片8可以采用MLX9010925KHz的RFID收发器或MLX9012113.56MHz的RFID收发器。\n[0037] 所述的防伪膜层2可以选择各种防伪纸、防伪膜或者热收缩膜，具体地，防伪纸可以选用荧光纸、安全线纸或水印纸，防伪膜可以选用镭射膜或全息膜。\n[0038] 所述的印刷天线7可以使用微带印刷缝隙天线、渐变印刷缝隙天线或共勉波导馈电印刷缝隙天线，所述各种印刷天线的材质可以使用胶版印刷、柔板印刷或凹版印刷。\n[0039] 所述的印刷天线7优选导电油墨印刷天线。\n[0040] 所述的外界环境参数优选地包括温度、湿度、风力、酸度和压力等。\n[0041] 所述的公钥、私钥是一对密钥，用来将该有源射频标签1构成一个整体。具体的加密算法可以采用现有技术中比较成熟的大整数因子分解系统(代表性的有RSA)、椭圆曲线离散对数系统(ECC)或离散对数系统(代表性的有DSA)。\n[0042] 在使用过程中，该射频标签1优选地被置于食品包装顶部的内或外表面，或者包装内的食品的顶部。当在整个物流过程中有其他物品压在该食品上时，压力传感器可以检测出该食品所承受的压力值。当大于或小于某一预设值时，该传感器启动所述射频标签1的辅助电路10，向存储器写入感应到的环境参数。\n[0043] 在读出该射频标签1的数据时，与该射频标签1相应的读取器20包括私钥，该私钥与射频标签1的公钥配对，从而实现对射频标签1内的数据的安全存储，所述读取器是和该有源射频标签具有相应接口的任何市售射频标签读取器。\n[0044] 在读出该射频标签31的数据时，与该射频标签31相应的读取器50包括私钥，该私钥与射频标签31的公钥配对，从而实现对射频标签31内的数据的安全存储，所述读取器是和该有源射频标签具有相应接口的任何市售射频标签读取器。\n[0045] 以上所述的，仅为本发明的较佳可行实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所为的等效结构变化，均理同包含于本发明的权利要求范围内。