应用于危化品仓储管理的QR码电子标签研究

胡荣蕾+梁丰

摘 要：针对危化品种类繁多、性质不一，现有标签包含的信息不全，仓库从业人员专业知识匮乏的问题，文中设计了一种应用于危化品仓库的QR码电子标签，并对标签以及使用过程进行标准化。该标签可满足非专业人士对危化品性质的了解，提高数据采集效率，降低危化品仓库事故的发生率，从而为QR码应用于危化品仓储管理提供了可行性。同时，该标签在危化品流通过程中也具有标识作用。

关键词：危化品仓储管理；电子标签；QR码；标准化

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2017）02-00-04

0 引 言

危化品作为重要的化工原料，在我国经济社会发展过程中发挥着至关重要的作用[1]，然而由于危化品仓库管理信息化水平低下，近年来仓储事故的发生率不断上升[2，3]，主要原因在于从业人员缺乏危化品专业知识，而现有标签中包含的内容无法满足其需求。

目前仓库中的危化品使用的标签主要是传统标签，该标签将危化品的信息全部以文字形式呈现出来，易造成信息冗余、用户读取不方便等问题。也有部分仓库利用RFID电子标签取代传统的标签[4-6]。RFID最突出的优点是可以随时写入数据，但金属对电子标签信号的影响较大，因此当危化品的包装是金属物时，极易导致信息读取失败。QR码作为另一种流行的电子标签，由于缺乏国家标准的支撑[7-9]，在应用中出现了数据格式不统一，印制精度、符号大小不符合应用要求等问题，导致信息混乱，无法识读，严重阻碍了二维码在危化品仓库业中的应用。

针对以上问题，并结合危化品仓储管理中存在的问题，将QR码技术应用于危化品仓储管理中，因此急需研究制定我国危化品仓库QR码通用技术规范。通过制定统一兼容、方便扩展的QR码数据格式以及印制质量要求、信息容量等通用技术指标，为我国危化品QR码标识应用提供标准化支持。

1 QR码编码模式

QR码的编码模式根据数据类型区分，其编码字符集主要包括数字模式、字母数字模式、8位字节模式和汉字模式。在整个数据位流中，每个模式都对应各自的数据段，如表1所列，分别由4位的模式指示符、字符计数指示符、数据位流组成，在各数据段内分别使用相应的模式进行编码，在符号结束时添加4位终止符0000，将数据转换成位流。

1.1 数字模式

输入的数据每三位分成一组，并将其转换成10位的二进制数，如果最后不足3位，余下的1位或2位数字转换成4位或7位的二进制数，最后将所有的二进制数连接起来并在最前面加上数字模式指示符和字符计数指示符。数字模式下的位流长度计算方法见式（1）：

B = 4 + C + 10×（ D DIV 3）+ R （1）

式中，B为位流位数，C为字符计数指示符位数，D为输入数据字符数。当（D MOD 3）=0时，R为0；当（D MOD 3）=1时，R为4；当（D MOD 3）=2时，R为7[10]。

1.2 字母数字模式

为输入的每个字符都赋予一个值，将数据两个一组进行划分，每组第一个字符值乘以45后加上第二个字符的值，将所得结果用11位的二进制数表示。若数据位数为奇数位时，最后一个数据则用6位的二进制数表示。将所有二进制数连起来并在此之前加上数字字母模式指示符和字符计数指示符。位流长度计算方法见式（2）：

B=4+C+11×（D DIV 2）+6×（D MOD2） （2）

式中，B为位流位數，C为字符计数指示符位数，D为输入数据字符数。

1.3 字节模式

将输入的数据字符转换为ASCⅡ值并由8位码字表示，将二进制数连接起来，在前面加8位字节模式指示符和字符计数指示符。8位字节模式下的位流长度计算方法见式（3）：

B=4+C+8×D （3）

式中，B为位流位数，C为字符计数指示符位数，D为输入数据字符数。

1.4 汉字模式

所有字符都由两个字节组成，字符值为GB 2312中图形字符的内码值。然后将输入的数据按照如下所示的方法转换为13位的二进制数，最后连接所有二进制数并在前面加上模式指示符、中国汉字子集指示符（0001）和字符计数指示符。

（1）对于第一字节值在A1HEX～AAHEX之间，第二字节值在A1HEX～FEHEX范围内的字符：

① 将第一字节值减去A1HEX，所得结果乘以60HEX；

②将第二字节值减去A1HEX；

③将①的结果与②的结果相加；

④将③的结果转换为13位的二进制串。

（2）对于第一字节值在B0HEX～FAHEX之间，第二字节值在A1HEX～FEHEX范围内的字符：

①将第一字节值减去A6HEX，所得结果乘以60HEX；

②将第二字节值减去A1HEX；

③将①的结果与②的结果相加；

④将③的结果转换为13位的二进制串。

汉字模式下位流长度的计算方法见式（4）：

B=4+4+C+13×D （4）

式中，B为位流位数，C为字符计数指示符位数，D为输入数据字符数。

2 QR码标签设计与实现

2.1 QR码标准化制定

根据危化品以及仓库的特征，结合危险化学品目录（2015版）中2 828种危化品的介绍，制定出下列标准。

2.1.1 范围

本标准规定了仓库中危化品QR码标识的数据结构的特征、格式、结构以及具体实现，适用于危化品仓库中各环节（入库、存储、出库）的信息查看与处理。

2.1.2 规范性引用文件

下列文件对于本标准的应用必不可少。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB 12904—2008《商品条码 零售商品编码与条码表示》，GB/T 12905—2000《条码术语》，GB/T 16830—2008《商品条码 储运包装商品编码与条码表示》，GH/T 1086—2013《农资商品二维码编码规则》。

2.1.3 术语和定义

GB/T 12905—2000《条码术语》以及下列术语和定义适用于本标准。

危化品QR码是一种通过QR码识别标签和其他方式来识别物理对象的标示方案。标准化QR码数据包括独特标识单个对象的QR码以及为能够有效解读QR码标签所附加的信息。

2.1.4 编码原则

2.1.4.1 唯一性

危化品QR码为危化品对象提供中国危化品行业内唯一标识，一个QR码代码只标识一种实体对象。为了确保实体对象唯一标识的实现，制定编码标准时应采取以下措施：

（1）编码容量。必须有足够的QR码编码码段来满足过去、现在和将来对危化品标识的需要。

（2）组织保证。必须由统一的组织负责QR码编码的分配问题，保证QR码编码分配的唯一性并寻求解决编码冲突的方法。

（3）使用周期。对一般实体对象而言，使用周期和实体对象的生命周期是一致的，不能对该商品重新分配QR码代码，也不能将已分配的QR码代码重新分配给新的危化品，即危化品QR码代码的使用周期是永久的。

2.1.4.2 简单性

危化品QR码编码应简单、易识别且唯一。

2.1.4.3 可擴展性

危化品QR码编码应具有可扩展性与足够的冗余空间，以确保QR码系统的升级和可持续发展。

2.1.4.4 保密性与安全性

危化品QR码编码应与安全和加密技术相结合，具有保密性和安全性。

2.1.5 编码规则

编码规则如下所示：

（1）QR码最小尺寸：根据包装大小，QR码应不小于5cm×5 cm。

（2）QR码分辨率：应大于或等于4 mil。

（3）QR码纠错等级：H级。

（4）QR码颜色：条码模块为黑色，条码背景色为白色，背景区域应大于条码边缘至少 5 mm。

2.1.6 编码结构

危化品QR码编码由以下信息元素组成：

（1）CAS号：CAS号来源于国家安全生产监督管理总局公布的《危险化学品目录（2015版）》中的CAS号，由数字和“-”组成，位数不固定，目前最长为12位。

（2）名称：来源于国家安全生产监督管理总局公布的《危险化学品（2015版）》中的名称，由汉字、字母、数字组成，位数不固定。

（3） 危害性：由汉字和标点符号组成，规定位数不超过20位。

（4） 急救措施：由汉字和标点符号组成，规定位数不超过10位。

各类标签的尺寸、规格应根据标准统一制作。不在标准范围内的标签可根据包装尺寸进行调整。同一仓库内，相似大小、包装的危化品要保证标签材质、颜色、尺寸的统一，相似大小、包装的危化品标识应粘贴在包装的统一位置，粘贴位置要求平整、美观，保证被标识标签涉及的相关信息符合国家安全生产监督管理总局的要求。该标准仅为意见稿，对于标准的实施与应用仍然需要国家的强制推动。

2.2 QR码编码实例

QR码数据结构实例如表2所列。

危害性采用汉字模式和字节模式编码，编码过程如表4所列。

其中，“，”采用字节模式编码，对应的ASCⅡ值为44，转化为二进制序列为00101100。急救措施同样采用汉字模式，编码过程如表5所列。

在数据编码过程中若需要进行模式转换时，则加入新的模式指示符进行转换，并且在数据序列之后添加终止符，产生的位流每8位一个码字，整体构成一个数据的码字序列，必要时加入填充字符以填满版本要求的数据码字数，然后按块生成相应的纠错码字，构造最终序列。将寻像图形、分隔符、定位图形、校正图形与码字模块一起放入矩阵中，之后对图形进行掩模处理，最终生成格式和版本信息，构成符号[11]。危化品QR码编码流程如图1所示。

3 结 语

为了提高危化品仓储管理的信息化水平，结合危化品仓库的实际需求，运用QR码技术作为危化品仓库管理的手段之一，制定危化品仓库QR码技术标准，设计简易的QR码生成过程与扫码客户端。危化品供应商在危化品入库之前登录QR码生成器，根据要求填入正确信息后点击生成QR码，打印出来贴在危化品外包装上。因为CAS号的特殊性，每种危化品均具有唯一的QR码标示符，为危化品仓储的从业人员快速准确地识别危化品性质提供了便利。不仅如此，该客户端也同样适用于整个危化品物流环节。客户端具体的实现操作界面如图2、图3所示。

参考文献

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