鄭培強

（福建省計量科學(xué)研究院，福建 福州 350012）

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。文中提出了一種基于Android和NFC技術(shù)的電子秤移動監(jiān)管系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有電子秤信息登記、激活授權(quán)、維修授權(quán)、拆開授權(quán)、檢定登記、檢定信息讀取等監(jiān)管功能，實現(xiàn)對電子秤高效便捷的監(jiān)管。系統(tǒng)的所有操作均可以上傳到后臺管理系統(tǒng)，以方便監(jiān)管人員進行追溯,從而防止電子秤作弊現(xiàn)象的發(fā)生。

2 Android系統(tǒng)及NFC技術(shù)簡介

2.1 Android系統(tǒng)簡介

Android系統(tǒng)是由Google發(fā)布的一款開源的智能移動終端操作系統(tǒng)，其對智能移動終端的迅速普及起著至關(guān)重要的作用。Android系統(tǒng)架構(gòu)共包括四層。

2.1.1 應(yīng)用程序?qū)?/p>

該層存在著一些系統(tǒng)應(yīng)用，例如電話、聯(lián)系人、短信息等。開發(fā)人員開發(fā)的第三方應(yīng)用也存在于該層，應(yīng)用程序開發(fā)使用Java語言。

2.1.2 應(yīng)用程序框架層

開發(fā)人員可以完全訪問核心應(yīng)用程序所使用的API框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計簡化了組件的重用。任何一個應(yīng)用程序，都可以發(fā)布它的功能塊供其它的應(yīng)用程序引用(不過得遵循框架的安全性限制)。用戶可以對系統(tǒng)提供的一些基礎(chǔ)控件進行重新設(shè)計，以實現(xiàn)多樣化、定制化的效果。

2.1.3 系統(tǒng)運行庫層

該層包含了一些C/C++庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用，它們通過Android應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。該層還包含了一個Java核心庫，該核心庫提供了Java編程語言核心庫的大部分功能。

2.1.4 Linux內(nèi)核層

Android 的核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于Linux 2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動模型，Linux內(nèi)核也同時作為硬件和軟件棧之間的抽象層。

2.2 NFC技術(shù)簡介

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，在十厘米（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，由飛利浦半導(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(biāo)準(zhǔn)、EMCA-340標(biāo)準(zhǔn)與ETSI TS 102 190標(biāo)準(zhǔn)。

3 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

本系統(tǒng)主要由防作弊電子秤、移動終端和后臺監(jiān)管平臺組成。移動終端通過3G或WIFI接入互聯(lián)網(wǎng)與監(jiān)管系統(tǒng)平臺進行通訊，監(jiān)管系統(tǒng)將密鑰和數(shù)據(jù)下發(fā)到移動終端，移動終端將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)管系統(tǒng)平臺。電子秤和移動終端之間通過NFC協(xié)議進行通訊，移動終端將獲得的密鑰和數(shù)據(jù)下發(fā)到電子秤或者從電子秤中讀取數(shù)據(jù)。

圖1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

移動終端是電子秤和監(jiān)管系統(tǒng)平臺間通訊的橋梁，移動終端需支持NFC通訊。普通用戶、監(jiān)管機構(gòu)、檢定機構(gòu)、生產(chǎn)廠家、維修廠家均可以通過移動終端進行相應(yīng)的功能的操作，移動終端的主要功能有電子秤登記、電子秤激活、電子秤授權(quán)、拆開授權(quán)、檢定登記、電子秤信息讀取、檢定登記等功能，通過這些功能，移動終端可以向電子秤和管理系統(tǒng)平臺進行數(shù)據(jù)交換。

4 移動監(jiān)管系統(tǒng)的實現(xiàn)

4.1 電子秤移動監(jiān)管總體流程

圖2 電子秤移動監(jiān)管總體流程

（1）電子秤生產(chǎn)廠家利用支持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。

（2）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和密鑰下發(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。

（3）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)密鑰。

（4）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。

（5）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。

4.2 移動監(jiān)管系統(tǒng)功能簡介

表1 移動監(jiān)管系統(tǒng)功能

4.3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的實現(xiàn)

4.3.1 NFC標(biāo)簽和移動終端的初始化

文中的NFC標(biāo)簽采用的是NTAG216，NTAG216具有888字節(jié)用戶存儲器，符合ISO/IEC14443類型A規(guī)范，工作頻率為13.56 MHz，傳輸波特率為106 kb/s，具有低功耗、防干擾、快速讀取等特點，在使用本系統(tǒng)前需對NFC標(biāo)簽中的存儲內(nèi)容進行地址分配，NFC標(biāo)簽中的存儲內(nèi)容包括電子秤硬件信息、廠家信息、檢定信息等內(nèi)容。移動終端的初始化如下圖3所示：

圖3 移動終端的初始化

4.3.2 WEBSERVIC服務(wù)連接的實現(xiàn)

智能終端是通過WEBSERVICE與管理系統(tǒng)平臺進行通訊，以下代碼實現(xiàn)了服務(wù)連接的類：

publicclassConnRequest {publicstaticStringbaseUrl= "http://esms.fjjl.net/WS/EscaleWS.asmx/";

publicStringTAG = getClass().getName();

voidConnLogin(Contextcontext,ConnHandle rconnHandler,StringuserId,StringmsCode)

{String operation = "Login";

if (!HttpCaller.isNetWorkStatus(context)) {

Toast.makeText(context, R.string.NetWorkAlarm, Toast.LENGTH_SHORT).show();}

else{HttpCallerhc = HttpCaller.getInstance();

Stringurl = baseUrl+operation+"?" + "us erId="+userId+"&msCode="+msCode;

Log.d("ConnLogin", "url : "+url);

LogingParse parse = newLogingParse(0,connHandler);

hc.request(url, connHandler, HttpOrder.CT_XML, parse);

LoadingActCotroller la = LoadingActCotroller.

getInstance(context, hc);

la.startLoading();

}}}

4.3.3 NFC通訊功能的實現(xiàn)

智能終端與電子秤之間采用的是NFC進行通訊，以下代碼分別實現(xiàn)了讀取標(biāo)簽和寫入標(biāo)簽的功能：

/*讀取標(biāo)簽內(nèi)容*/

privatebyte[]readFormTag(int offset,int length) throwsIOException,

Exception {if (length == 0)returnnull;

byte[]result = null;

intloaction = 0;

int page = offset / 4;// 讀取初始頁面

intreadpages = (length - (16 -loaction)) / 16 + 1 + 1;// 需要讀的頁面

for (inti = 0; i

}elseif (i == readpages - 1) {byte[]datas = null;

datas = cutOutByte(this.tagUtil.readFourPage(intent,(byte) (page + i *4), false), 0, length- (16 - loaction) -(readpages - 2) * 16);

result = getMergeBytes(result, datas);

}else {byte[]datas = null;

datas = this.tagUtil.readFourPage(intent,(byte) (page + i * 4),false);

result = getMergeBytes(result, datas);

}

}return result;}}/*寫入標(biāo)簽內(nèi)容*/

privatevoidwriteToTag(int offset,byte[]data) throwsIOException,

Exception {

intloaction = offset % 4;// 在一個page中的位置

byte[]pByteA = null;// 在一個page中要寫入初始位置前的數(shù)據(jù)

int page = offset / 4;// 寫入頁面的初始頁

int length = data.length;// 數(shù)據(jù)的長度

this.tagUtil.writeTag(intent, (byte)(page),cutOutByte(data, 0, 4), false);// 寫入第一頁

intmore_pages = (length - 4) / 4 + 1;//繼續(xù)寫入的頁數(shù)（總頁數(shù)-1）

for (inti = 1; i<= more_pages; i++) {

if (i == more_pages) {// 最后一頁

intwriteNum = (length - 4) % 4;// 最后一頁寫入的位數(shù)

this.tagUtil.writeTag(intent,(byte)(page + more_pages),

getMergeBytes(

cutOutByte(data, 4 * i, writeNum),

this.readFormTag((page + more_pages)

* 4 + writeNum, 4 - writeNum)),

false);

}else {

this.tagUtil.writeTag(intent, (byte)(page + i),

cutOutByte(data, 4 * i, 4), false);

}

}}

5 應(yīng)用界面展示

在Android系統(tǒng)中，程序布局由Layout文件夾中的XML文件進行設(shè)置，以下是部分應(yīng)用頁面的展示：

圖4 應(yīng)用界面展示

6 結(jié)束語

隨著無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，智能移動終端的迅速普及，基于Android和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)?。?dāng)前作弊電子秤越來越泛濫，已成為監(jiān)管者越來越頭疼的一個問題，文中設(shè)計的基于Android和NFC技術(shù)的電子秤監(jiān)管系統(tǒng)實現(xiàn)了電子秤與監(jiān)管平臺之間的數(shù)據(jù)交換，為現(xiàn)場監(jiān)管提供了一種有效、便捷的手段，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。

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