應用于危化品倉儲管理的QR碼電子標簽研究

胡榮蕾+梁豐

摘 要：針對危化品種類繁多、性質不一，現有標簽包含的信息不全，倉庫從業人員專業知識匱乏的問題，文中設計了一種應用于危化品倉庫的QR碼電子標簽，并對標簽以及使用過程進行標準化。該標簽可滿足非專業人士對危化品性質的了解，提高數據采集效率，降低危化品倉庫事故的發生率，從而為QR碼應用于危化品倉儲管理提供了可行性。同時，該標簽在危化品流通過程中也具有標識作用。

關鍵詞：危化品倉儲管理；電子標簽；QR碼；標準化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）02-00-04

0 引 言

危化品作為重要的化工原料，在我國經濟社會發展過程中發揮著至關重要的作用[1]，然而由于危化品倉庫管理信息化水平低下，近年來倉儲事故的發生率不斷上升[2，3]，主要原因在于從業人員缺乏危化品專業知識，而現有標簽中包含的內容無法滿足其需求。

目前倉庫中的危化品使用的標簽主要是傳統標簽，該標簽將危化品的信息全部以文字形式呈現出來，易造成信息冗余、用戶讀取不方便等問題。也有部分倉庫利用RFID電子標簽取代傳統的標簽[4-6]。RFID最突出的優點是可以隨時寫入數據，但金屬對電子標簽信號的影響較大，因此當危化品的包裝是金屬物時，極易導致信息讀取失敗。QR碼作為另一種流行的電子標簽，由于缺乏國家標準的支撐[7-9]，在應用中出現了數據格式不統一，印制精度、符號大小不符合應用要求等問題，導致信息混亂，無法識讀，嚴重阻礙了二維碼在危化品倉庫業中的應用。

針對以上問題，并結合危化品倉儲管理中存在的問題，將QR碼技術應用于危化品倉儲管理中，因此急需研究制定我國危化品倉庫QR碼通用技術規范。通過制定統一兼容、方便擴展的QR碼數據格式以及印制質量要求、信息容量等通用技術指標，為我國危化品QR碼標識應用提供標準化支持。

1 QR碼編碼模式

QR碼的編碼模式根據數據類型區分，其編碼字符集主要包括數字模式、字母數字模式、8位字節模式和漢字模式。在整個數據位流中，每個模式都對應各自的數據段，如表1所列，分別由4位的模式指示符、字符計數指示符、數據位流組成，在各數據段內分別使用相應的模式進行編碼，在符號結束時添加4位終止符0000，將數據轉換成位流。

1.1 數字模式

輸入的數據每三位分成一組，并將其轉換成10位的二進制數，如果最后不足3位，余下的1位或2位數字轉換成4位或7位的二進制數，最后將所有的二進制數連接起來并在最前面加上數字模式指示符和字符計數指示符。數字模式下的位流長度計算方法見式（1）：

B = 4 + C + 10×（ D DIV 3）+ R （1）

式中，B為位流位數，C為字符計數指示符位數，D為輸入數據字符數。當（D MOD 3）=0時，R為0；當（D MOD 3）=1時，R為4；當（D MOD 3）=2時，R為7[10]。

1.2 字母數字模式

為輸入的每個字符都賦予一個值，將數據兩個一組進行劃分，每組第一個字符值乘以45后加上第二個字符的值，將所得結果用11位的二進制數表示。若數據位數為奇數位時，最后一個數據則用6位的二進制數表示。將所有二進制數連起來并在此之前加上數字字母模式指示符和字符計數指示符。位流長度計算方法見式（2）：

B=4+C+11×（D DIV 2）+6×（D MOD2） （2）

式中，B為位流位數，C為字符計數指示符位數，D為輸入數據字符數。

1.3 字節模式

將輸入的數據字符轉換為ASCⅡ值并由8位碼字表示，將二進制數連接起來，在前面加8位字節模式指示符和字符計數指示符。8位字節模式下的位流長度計算方法見式（3）：

B=4+C+8×D （3）

式中，B為位流位數，C為字符計數指示符位數，D為輸入數據字符數。

1.4 漢字模式

所有字符都由兩個字節組成，字符值為GB 2312中圖形字符的內碼值。然后將輸入的數據按照如下所示的方法轉換為13位的二進制數，最后連接所有二進制數并在前面加上模式指示符、中國漢字子集指示符（0001）和字符計數指示符。

（1）對于第一字節值在A1HEX～AAHEX之間，第二字節值在A1HEX～FEHEX范圍內的字符：

① 將第一字節值減去A1HEX，所得結果乘以60HEX；

②將第二字節值減去A1HEX；

③將①的結果與②的結果相加；

④將③的結果轉換為13位的二進制串。

（2）對于第一字節值在B0HEX～FAHEX之間，第二字節值在A1HEX～FEHEX范圍內的字符：

①將第一字節值減去A6HEX，所得結果乘以60HEX；

②將第二字節值減去A1HEX；

③將①的結果與②的結果相加；

④將③的結果轉換為13位的二進制串。

漢字模式下位流長度的計算方法見式（4）：

B=4+4+C+13×D （4）

式中，B為位流位數，C為字符計數指示符位數，D為輸入數據字符數。

2 QR碼標簽設計與實現

2.1 QR碼標準化制定

根據危化品以及倉庫的特征，結合危險化學品目錄（2015版）中2 828種危化品的介紹，制定出下列標準。

2.1.1 范圍

本標準規定了倉庫中危化品QR碼標識的數據結構的特征、格式、結構以及具體實現，適用于危化品倉庫中各環節（入庫、存儲、出庫）的信息查看與處理。

2.1.2 規范性引用文件

下列文件對于本標準的應用必不可少。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本標準；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本標準。GB 12904—2008《商品條碼 零售商品編碼與條碼表示》，GB/T 12905—2000《條碼術語》，GB/T 16830—2008《商品條碼 儲運包裝商品編碼與條碼表示》，GH/T 1086—2013《農資商品二維碼編碼規則》。

2.1.3 術語和定義

GB/T 12905—2000《條碼術語》以及下列術語和定義適用于本標準。

危化品QR碼是一種通過QR碼識別標簽和其他方式來識別物理對象的標示方案。標準化QR碼數據包括獨特標識單個對象的QR碼以及為能夠有效解讀QR碼標簽所附加的信息。

2.1.4 編碼原則

2.1.4.1 唯一性

危化品QR碼為危化品對象提供中國危化品行業內唯一標識，一個QR碼代碼只標識一種實體對象。為了確保實體對象唯一標識的實現，制定編碼標準時應采取以下措施：

（1）編碼容量。必須有足夠的QR碼編碼碼段來滿足過去、現在和將來對危化品標識的需要。

（2）組織保證。必須由統一的組織負責QR碼編碼的分配問題，保證QR碼編碼分配的唯一性并尋求解決編碼沖突的方法。

（3）使用周期。對一般實體對象而言，使用周期和實體對象的生命周期是一致的，不能對該商品重新分配QR碼代碼，也不能將已分配的QR碼代碼重新分配給新的危化品，即危化品QR碼代碼的使用周期是永久的。

2.1.4.2 簡單性

危化品QR碼編碼應簡單、易識別且唯一。

2.1.4.3 可擴展性

危化品QR碼編碼應具有可擴展性與足夠的冗余空間，以確保QR碼系統的升級和可持續發展。

2.1.4.4 保密性與安全性

危化品QR碼編碼應與安全和加密技術相結合，具有保密性和安全性。

2.1.5 編碼規則

編碼規則如下所示：

（1）QR碼最小尺寸：根據包裝大小，QR碼應不小于5cm×5 cm。

（2）QR碼分辨率：應大于或等于4 mil。

（3）QR碼糾錯等級：H級。

（4）QR碼顏色：條碼模塊為黑色，條碼背景色為白色，背景區域應大于條碼邊緣至少 5 mm。

2.1.6 編碼結構

危化品QR碼編碼由以下信息元素組成：

（1）CAS號：CAS號來源于國家安全生產監督管理總局公布的《危險化學品目錄（2015版）》中的CAS號，由數字和“-”組成，位數不固定，目前最長為12位。

（2）名稱：來源于國家安全生產監督管理總局公布的《危險化學品（2015版）》中的名稱，由漢字、字母、數字組成，位數不固定。

（3） 危害性：由漢字和標點符號組成，規定位數不超過20位。

（4） 急救措施：由漢字和標點符號組成，規定位數不超過10位。

各類標簽的尺寸、規格應根據標準統一制作。不在標準范圍內的標簽可根據包裝尺寸進行調整。同一倉庫內，相似大小、包裝的危化品要保證標簽材質、顏色、尺寸的統一，相似大小、包裝的危化品標識應粘貼在包裝的統一位置，粘貼位置要求平整、美觀，保證被標識標簽涉及的相關信息符合國家安全生產監督管理總局的要求。該標準僅為意見稿，對于標準的實施與應用仍然需要國家的強制推動。

2.2 QR碼編碼實例

QR碼數據結構實例如表2所列。

危害性采用漢字模式和字節模式編碼，編碼過程如表4所列。

其中，“，”采用字節模式編碼，對應的ASCⅡ值為44，轉化為二進制序列為00101100。急救措施同樣采用漢字模式，編碼過程如表5所列。

在數據編碼過程中若需要進行模式轉換時，則加入新的模式指示符進行轉換，并且在數據序列之后添加終止符，產生的位流每8位一個碼字，整體構成一個數據的碼字序列，必要時加入填充字符以填滿版本要求的數據碼字數，然后按塊生成相應的糾錯碼字，構造最終序列。將尋像圖形、分隔符、定位圖形、校正圖形與碼字模塊一起放入矩陣中，之后對圖形進行掩模處理，最終生成格式和版本信息，構成符號[11]。危化品QR碼編碼流程如圖1所示。

3 結 語

為了提高危化品倉儲管理的信息化水平，結合危化品倉庫的實際需求，運用QR碼技術作為危化品倉庫管理的手段之一，制定危化品倉庫QR碼技術標準，設計簡易的QR碼生成過程與掃碼客戶端。危化品供應商在危化品入庫之前登錄QR碼生成器，根據要求填入正確信息后點擊生成QR碼，打印出來貼在危化品外包裝上。因為CAS號的特殊性，每種危化品均具有唯一的QR碼標示符，為危化品倉儲的從業人員快速準確地識別危化品性質提供了便利。不僅如此，該客戶端也同樣適用于整個危化品物流環節。客戶端具體的實現操作界面如圖2、圖3所示。

參考文獻

[1]呂昕.基于UWB的危化品倉儲堆垛貨物定位技術的研究[D].北京：北京化工大學，2015.

[2]王宇.危險化學品物流[M].北京：化學工業出版社，2010：226-231.

[3]師立晨，王如君，多英全.我國危險化學品重大危險源安全監管存在問題及建議[J].中國安全生產科學技術，2014，12（12）：161-166.

[4]楊飛龍，張嘉琪，王敏.基于RFID的危險化學品智能倉儲管理系統[J].安全與環境工程，2015，22（3）：111-116.

[5]蔣白樺，索寒生.基于物聯網技術的危化品物流應用平臺研究[J].計算機與應用化學，2014，31（10）：1271-1274.

[6]饒運濤，鄒繼軍.電子標簽技術[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011：23-27.

[7]陳炯.QRcode碼編解碼技術的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2012.

[8]徐丹，謝小杰，吳俊.基于二維碼技術的自動化倉庫管理系統的設計[J].計算機與數字工程，2013，41（12）：2020-2023.

[9] GB/T18284-2000.中華人民共和國國家標準——快速響應矩陣碼（QR code） [S].北京：中國標準出版社，2001.

[10]楊坤.地圖溯源管理機制與關鍵技術研究[D].鄭州：中國人民解放軍信息工程大學，2013.

[11]劉悅，劉明業.QR Code二維條碼數據編碼的研究[J].北京理工大學學報，2005，25（4）：352-355 .