目前 NFC 技术已经在越来越多的领域得到了应用，而在政府公共服务的民生领域，NFC 技术的应用仍然是一片空白。本文从 NFC 标签的选择、电子秤防作弊监管系统的架构设计、总体流程以及各监管环节的流程设计等方面进行了研究，探讨电子秤从生产、销售到使用、维修等全生命周期的整体防作弊解决方案，杜绝电子秤作弊现象的发生，以满足政府部门监管的需要，保护市场的公平公正，维护消费者的利益。
0.引言
随着电子技术的迅速发展，不少商贩为谋取利益，采用改装、加装电路开关、遥控装置、加装芯片等作弊手段，坑害消费者利益，由于缺乏行之有效的监管手段，有些电子秤处于失控状态，对社会的公平公正造成了严重的影响。目前我国在用的电子秤达数百万台，其中不少存在作弊的问题，这一问题不解决，不仅将助长社会弄虚作假的歪风邪气，而且对我国的质量体系和诚信体系势必产生严重的冲击。
电子秤作弊问题是我国在社会经济高速发展时期，且社会诚信体系尚未完善的情况下存在的一个社会毒瘤，其监管难度非常大，广大计量人员也广泛进行了防作弊的技术研究，相关的技术规范也有明确的条款要求，但作弊现象还是屡出不穷，主要原因是现有的防作弊方法和手段都比较单一，管理效率低，很难形成有效的监管模式。我们认为要解决电子秤的作弊问题需从软件、硬件、管理上整体防作弊，即从电子秤的生产、检定、销售、维修、使用等全生命周期进行溯源管理，彻底杜绝作弊的发生。
1.NFC 简介及标签的选择
近场通信( Near Field Communication，NFC) ，又称近距离无线通信，是一种短距离的高频无线通讯技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输，在 10cm(3． 9 英吋) 内交换数据。这个技术由非接触式射频识别(RFID) 演变而来，由半导体( 现恩智浦半导体) 、诺基亚和索尼共同研制开发，其基础是 RFID 及互连技术。目前近场通信已通过成为 ISO / IEC IS 18092 国际标准、 EMCA-3４0标准与 ETSI TS 102 190 标准。
本文中的 NFC 标签采用的是 NTAG216，具有888 字节用户存储器， 符合 ISO / IEC 1４４４3 类型 A规范，工作频率为13． 56MＨz，传输波特率为 106kb / s，具有低功耗、防干扰、快速读取等特点。
2.电子秤防作弊监管系统的总体架构
正如上述引言所述，需从电子秤生产到使用、维修、报废等全生命周期进行可溯源管理才能有效地防止电子秤作弊的发生，因此我们设计了如图 1 所示的架构体系。
本架构主要由三大部分组成，即防作弊电子秤、手持端和管理平台系统。
1) 防作弊电子秤:防作弊电子秤主要由数字传感器、主控单元、ESAM 加密芯片、NFC 芯片等组成，每个部件具有唯一的识别号( ID) 并且部件之间可利用手持端下发的密钥进行相互的身份验证，从而防止电子秤内部的部件被替换，同时电子秤进行了防拆设计，防止电子秤被非法拆开。
手持端:手持端是防作弊电子秤和管理平台系统之间通讯的桥梁，手持端需支持 NFC 通讯，防作弊电子秤需要的密钥由手持端从管理系统平台获取后下发到防作弊电子秤，并通过 NFC 标签实现数据交换。手持端可实现电子秤信息登记、激活授权、标签授权、拆开授权、检定登记、检定信息读取等监管功能，手持端的所有操作均可以上传到管理系统平台，以方便监管人员进行追溯。
管理平台系统:管理平台系统为监管机构提供厂家备案审核、电子秤备案审核、身份管理、统计报表、电子秤操作日志追溯等功能，全方位的对电子秤从生产到使用全生命周期涉及的对象进行管理。
在本架构中，生产企业、维修企业、销售企业和检定机构均可以利用手持端录入数据或对电子秤进行相关操作，而后再把相关信息传回管理系统平台，形成一个闭合的数据管理链路，监管机构可以通过手持端和管理系统平台对电子秤进行授权操作和行使监管职能，普通用户也可以通过手持端查询相关信息，进行社会监督，提高社会诚信度。本架构的特点是不仅能从源头上杜绝电子秤的作弊，而且为监管单位提供了可追溯的监管手段。
3.总体流程
根据以上的总体架构，我们设计了如图 2 所示的总体流程。
电子秤生成厂家、技术机构人员和监管人员向系统管理员申请账号，厂家通过管理系统平台进行厂家信息备案，监管部门审核后生成厂家 ID，厂家ID 是电子秤 ID 和密钥的组成部分。
2）电子秤生产厂家拿到厂家 ID 后通过管理系统平台或者利用支持 NFC 的手持端进行电子秤登记( 可逐台登记也可批量登记) ，由监管部门审核后，每台电子秤均生成电子秤 ID 和密钥。
3) 通过 NFC 手持端进行电子秤激活授权，把管理系统平台上生成的电子秤 ID 和秘钥下发到电子秤，激活后的电子秤就可以进行检定登记，而后交付用户使用。
４) 如果电子秤内损坏需要维修或者部件需要更换可以进行电子秤授权，把新的电子秤信息更新到服务器并重新下发秘钥。
5) 电子秤需要拆开可进行拆开授权，防止电子秤被非法拆开，非法拆开的电子秤无法使用。
6) 检定不合格的电子秤或者周检到期的电子秤无法使用，需进行检定授权后重新检定才能用。
7) 监管人员可以在管理系统平台进行电子秤操作记录追溯查询和对电子秤的各项数据统计分析，如按厂家、型号规格、量程等统计电子秤的合格率等。
8) 普通用户可以下载 APP 软件读取电子秤的信息，判定电子秤是否经过授权，是否经过检定，是否在有效期内，接受民众监督，提高社会诚信度。
４.电子秤防作弊的各监管环节流程
防作弊电子秤使用过程涉及到的环节有生产环节、激活环节、维修环节、验证环节、市场监督环节等，每个环节均通过手持设备来进行，手持监管设备可以利用 NFC 技术与防作弊电子秤进行通信，也可以通过手机无线网络与远程计算机服务器进行通讯。
４． 1 生产环节
防作弊电子秤出厂以前，需把待出售的防作弊电子秤信息通过手持设备上传到计算机服务器备案。防作弊电子秤生产备案流程组成图如图 3所示。
４． 2激活、检定环节
电子秤默认无法使用，需通过手持设备进行激活并检定合格后方可使用。
1) 防作弊电子秤使用之前必须进行激活，激活功能就是服务器针对该电子秤的所有身份 ID 形成一个唯一的电子秤 ID 和密钥，然后通过手持设备下发给防作弊电子秤，下次利用电子秤 ID 和密钥对该电子秤的真伪进行验证。防作弊电子秤激活流程图如图４所示。
2) 电子秤激活后，需先用手持监管仪对防作弊电子秤进行检定授权操作。此时可以打开外壳进行标定操作，也可以查看防作弊电子秤开机后称量是否准确，最后用手持监管仪写入检定结论和其他检定数据。
４． 3防作弊秤维修环节
防作弊秤在使用过程中，每个主要部件都可能出现损坏，这里分为以下几种情况: 1)NFC 标签损坏;
主板损坏( 主控单元或者 ESAM 或者 NFC 芯片);
防作弊秤数字传感器损坏。
如果上面 3 种情况，仅任意一个损坏，则通过手持监管仪先进行拆开授权，然后打开外壳进行更换器件。更换后重新开机，则防作弊秤电子秤自动进行初始化，然后等待电子秤授权操作。用手持监管仪进行电子秤授权操作后，电子秤方可进入正常称重状态。
上面 3 种情况，只要 1) 和 2) 同时出现时，防作弊秤电子秤无法自动初始化，该电子秤需进行报废，维修流程如图 5 所示。
４．４防伪验证环节
防作弊电子秤在市场流通时，要接受普通民众的监督检查，普通民众只要持带有 NFC 功能的手机，下载本项目所提供的 APP，读取电子秤的信息即可判断电子秤是否经过授权。防作弊电子秤防伪验证图如图 6 所示。
当需要验证防作弊电子秤真伪时，持手持设备读取电子秤内部的电子秤 ID 和密钥 A，手持设备根据读取到的电子秤 ID 从服务器上或者该电子秤 ID 对应的密钥 B，判断密钥 A 和 B 是否相等，如果相等认为验证通过。
5.结束语
随着互联网的普及，NFC 技术已经在越来越多的领域得到了应用，比如门禁、车票、支付、海报、数据传输等，而在政府公共服务的民生领域基于 NFC 技术的应用几乎是空白。当前作弊电子秤越来越泛滥，本文设计的基于 NFC 的防作弊电子秤将从源头上打击作弊现象，保证市场的公平公正，维护消费者利益，树立消费者对计量器具的信心。
