本發(fā)明涉及電子秤領(lǐng)域,具體涉及一種電子秤的防作弊系統(tǒng)及防作弊方法。
背景技術(shù):
1、電子秤是一種利用電子傳感技術(shù)進(jìn)行重量測(cè)量的設(shè)備,通常用于準(zhǔn)確稱量物品的重量。它廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)和家庭等領(lǐng)域,提供高精度和便捷的測(cè)量結(jié)果。電子秤的防作弊系統(tǒng)旨在防止在稱重過(guò)程中出現(xiàn)人為或技術(shù)手段干擾的情況。該系統(tǒng)通過(guò)加密傳輸、內(nèi)置防篡改機(jī)制和實(shí)時(shí)監(jiān)控等方法,確保稱重?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。這種防作弊系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于商業(yè)交易和工業(yè)生產(chǎn)中,保障公平和誠(chéng)信。電子秤的防作弊技術(shù)包括傳感器保護(hù)、數(shù)據(jù)加密、校準(zhǔn)鎖定和實(shí)時(shí)監(jiān)控等手段,通過(guò)封裝設(shè)計(jì)、防止篡改的數(shù)據(jù)傳輸、嚴(yán)格的校準(zhǔn)機(jī)制以及異常操作報(bào)警系統(tǒng),確保稱重?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性,有效防止各種作弊行為。
2、現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足之處:
3、稱重?cái)?shù)據(jù)從傳感器到顯示器之間的傳輸通常會(huì)采用加密技術(shù),以防止在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中被攔截或篡改。但是,電子秤加密系統(tǒng)的安全性很大程度上依賴于密鑰的安全管理。如果密鑰管理不當(dāng),攻擊者可以獲取密鑰并解密稱重?cái)?shù)據(jù),從而篡改稱重結(jié)果。在這種情況下,加密反而增加了電子秤加密系統(tǒng)的復(fù)雜性和管理難度,而沒(méi)有帶來(lái)預(yù)期的安全性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種電子秤的防作弊系統(tǒng)及防作弊方法,以解決背景技術(shù)中不足。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種電子秤的防作弊方法,包括以下步驟:
3、s1:在電子秤的稱重平臺(tái)下安裝若干個(gè)負(fù)荷傳感器,當(dāng)物體放置在平臺(tái)上時(shí),負(fù)荷傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力變化并將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào);
4、s2:通過(guò)放大器對(duì)負(fù)荷傳感器的電信號(hào)進(jìn)行放大,利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)被微控制器接收并對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn),以確定輸出信號(hào)與砝碼實(shí)際重量之間是否存在基礎(chǔ)誤差;
5、s3:對(duì)于不存在基礎(chǔ)誤差的稱重?cái)?shù)據(jù),通過(guò)預(yù)先生成的密鑰和加密模式對(duì)其進(jìn)行加密,根據(jù)密鑰生成環(huán)境中的密鑰更換頻率波動(dòng)幅度和加密模式中加密速度對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響程度,評(píng)估加密系統(tǒng)的安全性;
6、s4:根據(jù)評(píng)估結(jié)果,將加密系統(tǒng)的安全性劃分為高安全性級(jí)別,中安全性級(jí)別和低安全性級(jí)別,對(duì)低安全性級(jí)別的加密系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化;
7、s5:對(duì)于中安全性級(jí)別的加密系統(tǒng),通過(guò)微控制器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加密速度,并對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中加密系統(tǒng)的安全性進(jìn)行進(jìn)一步的分析,根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整加密參數(shù)和加密速度,以提高加密效率;
8、s6:將加密后的稱重?cái)?shù)據(jù)通過(guò)nb-iot無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器,當(dāng)遠(yuǎn)程服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后,對(duì)其進(jìn)行可視化展示。
9、優(yōu)選的,s2中,將不同重量的標(biāo)準(zhǔn)砝碼放置在稱重平臺(tái)上,驗(yàn)證系統(tǒng)輸出的準(zhǔn)確性,確保所有測(cè)量數(shù)據(jù)都在預(yù)期的誤差范圍內(nèi),確定輸出信號(hào)與砝碼實(shí)際重量之間是否存在基礎(chǔ)誤差,具體為:
10、將模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際重量值,通過(guò)校準(zhǔn)系數(shù)將模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的原始數(shù)值映射到實(shí)際重量,校準(zhǔn)公式為:;其中,k是預(yù)先確定的校準(zhǔn)系數(shù),記錄放置的標(biāo)準(zhǔn)砝碼的實(shí)際重量值wstandard,計(jì)算測(cè)量誤差error:error=wactual?wstandard;
11、判斷誤差是否在允許的范圍內(nèi),如果誤差大于等于預(yù)定的允許范圍±0.1g,則認(rèn)為存在基礎(chǔ)誤差,根據(jù)誤差調(diào)整校準(zhǔn)系數(shù)k,以減少誤差,調(diào)整公式為:;式中,為調(diào)整后的校準(zhǔn)系數(shù),調(diào)整前的校準(zhǔn)系數(shù)。
12、優(yōu)選的,s3中,根據(jù)密鑰生成環(huán)境中的密鑰更換頻率波動(dòng)幅度生成密鑰更換頻率波動(dòng)指數(shù),則密鑰更換頻率波動(dòng)指數(shù)的獲取方法為:
13、收集密鑰更換頻率的時(shí)間序列數(shù)據(jù){f1,f2,…,fi,…,fn},i=1,2,...,n,其中,fi表示第i天的密鑰更換頻率;選擇小波基函數(shù)ψ(i)對(duì)時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行離散小波變換,分解成不同尺度的近似系數(shù)和細(xì)節(jié)系數(shù),表達(dá)式為:;式中,為離散小波基函數(shù),j為尺度指數(shù),k為平移指數(shù),為在尺度j和位置k處的離散小波系數(shù),計(jì)算細(xì)節(jié)系數(shù)的能量,表達(dá)式為:;為尺度j處的細(xì)節(jié)系數(shù)能量,計(jì)算所有尺度上的細(xì)節(jié)系數(shù)能量的和,即計(jì)算得到密鑰更換頻率波動(dòng)指數(shù)。
14、優(yōu)選的,s3中,根據(jù)加密模式中加密速度對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響程度生成加密速度干擾指數(shù),則加密速度干擾指數(shù)的獲取方法為:
15、獲取加密過(guò)程中系統(tǒng)性能指標(biāo)和加密速度的時(shí)間序列數(shù)據(jù),將其分別標(biāo)記為x(t)和y(t),其中,x(t)表示時(shí)間t的系統(tǒng)性能指標(biāo),加密速度為y(t);對(duì)收集到的時(shí)間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,對(duì)預(yù)處理后的系統(tǒng)性能指標(biāo)和加密速度數(shù)據(jù)分別進(jìn)行離散傅里葉變換,得到頻域表示,表達(dá)式為:x(f);x(f)為x(t)在頻率f處的頻域,是傅里葉變換的核函數(shù),n是時(shí)間序列的長(zhǎng)度,i是虛數(shù)單位;y(f);y(f)為y(t)在頻率f處的頻域;計(jì)算系統(tǒng)性能指標(biāo)和加密速度的頻譜能量,作為加密速度干擾指數(shù)的基礎(chǔ),表達(dá)式為:;為系統(tǒng)性能指標(biāo)的頻譜能量,;為加密速度的頻譜能量,對(duì)其進(jìn)行對(duì)比分析后,計(jì)算加密速度干擾指數(shù),具體的計(jì)算表達(dá)式為:;式中,為加密速度干擾指數(shù)。
16、優(yōu)選的,s3中,將密鑰更換頻率波動(dòng)指數(shù)和加密速度干擾指數(shù)轉(zhuǎn)換為第一特征向量,將第一特征向量作為機(jī)器學(xué)習(xí)模型的輸入,機(jī)器學(xué)習(xí)模型以每組第一特征向量預(yù)測(cè)加密系統(tǒng)的安全性分析值標(biāo)簽為預(yù)測(cè)目標(biāo),以最小化對(duì)所有加密系統(tǒng)的安全性分析值標(biāo)簽的預(yù)測(cè)誤差之和作為訓(xùn)練目標(biāo),對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練,直至預(yù)測(cè)誤差之和達(dá)到收斂時(shí)停止模型訓(xùn)練,根據(jù)模型輸出結(jié)果確定加密系統(tǒng)的安全性分析值。
17、優(yōu)選的,s4中,將加密系統(tǒng)的安全性劃分為高安全性級(jí)別,中安全性級(jí)別和低安全性級(jí)別,具體為:
18、將獲取到的加密系統(tǒng)的安全性分析值與梯度標(biāo)準(zhǔn)閾值進(jìn)行比較,梯度標(biāo)準(zhǔn)閾值包括第一標(biāo)準(zhǔn)閾值和第二標(biāo)準(zhǔn)閾值,且第一標(biāo)準(zhǔn)閾值小于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值,將加密系統(tǒng)的安全性分析值分別與第一標(biāo)準(zhǔn)閾值和第二標(biāo)準(zhǔn)閾值進(jìn)行對(duì)比;
19、若加密系統(tǒng)的安全性分析值大于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值,將加密系統(tǒng)的安全性劃分為高安全性級(jí)別,并生成加密安全信號(hào);若加密系統(tǒng)的安全性分析值大于等于第一標(biāo)準(zhǔn)閾值且小于等于第二標(biāo)準(zhǔn)閾值,將加密系統(tǒng)的安全性劃分為中安全性級(jí)別,不生成加密安全信號(hào);若加密系統(tǒng)的安全性分析值小于第一標(biāo)準(zhǔn)閾值,將加密系統(tǒng)的安全性劃分為低安全性級(jí)別,不生成加密安全信號(hào)。
20、優(yōu)選的,s5中,對(duì)于中安全性級(jí)別的加密系統(tǒng),通過(guò)微控制器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加密速度,并對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中加密系統(tǒng)的安全性進(jìn)行進(jìn)一步的分析,具體為:
21、將調(diào)節(jié)過(guò)程中固定時(shí)間段內(nèi)生成的加密系統(tǒng)的安全性分析值進(jìn)行收集,并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)集合,并計(jì)算數(shù)據(jù)集合的標(biāo)準(zhǔn)差和均值,計(jì)算安全性分析值的標(biāo)準(zhǔn)差和均值,對(duì)其進(jìn)行分析后,根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整加密參數(shù)和加密速度,以提高加密效率。
22、優(yōu)選的,若數(shù)據(jù)集合內(nèi)的安全性分析值均值大于等于安全性分析值均值的參考閾值,且安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差小于安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值,加密系統(tǒng)的安全性穩(wěn)定且高,不需要調(diào)整加密參數(shù)和速度,此時(shí)不生成預(yù)警信號(hào);
23、若安全性分析值均值大于等于安全性分析值均值的參考閾值,且安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差大于等于安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值,加密系統(tǒng)的安全性高但波動(dòng)大,需要增加加密速度,同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性,此時(shí)生成三級(jí)預(yù)警信號(hào);
24、若安全性分析值均值小于安全性分析值均值的參考閾值,且安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差大于等于安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值,加密系統(tǒng)的安全性低且波動(dòng)大,需要減慢加密速度并優(yōu)化加密參數(shù)以提高安全性,此時(shí)生成一級(jí)預(yù)警信號(hào);
25、若安全性分析值均值小于安全性分析值均值的參考閾值,且安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差小于安全性分析值標(biāo)準(zhǔn)差的參考閾值,加密系統(tǒng)的安全性低但穩(wěn)定,需要重新評(píng)估并顯著優(yōu)化加密算法和參數(shù)設(shè)置,此時(shí)生成二級(jí)預(yù)警信號(hào)。
26、本發(fā)明還提供了一種電子秤的防作弊系統(tǒng),包括檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、加密評(píng)估模塊、安全性劃分模塊,動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊以及數(shù)據(jù)傳輸和可視化模塊;
27、檢測(cè)模塊:在電子秤的稱重平臺(tái)下安裝若干個(gè)負(fù)荷傳感器,當(dāng)物體放置在平臺(tái)上時(shí),負(fù)荷傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)壓力變化并將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào);
28、信號(hào)處理模塊:通過(guò)放大器對(duì)負(fù)荷傳感器的電信號(hào)進(jìn)行放大,利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),數(shù)字信號(hào)被微控制器接收并對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn),以確定輸出信號(hào)與砝碼實(shí)際重量之間是否存在基礎(chǔ)誤差;
29、加密評(píng)估模塊:對(duì)于不存在基礎(chǔ)誤差的稱重?cái)?shù)據(jù),通過(guò)預(yù)先生成的密鑰和加密模式對(duì)其進(jìn)行加密,根據(jù)密鑰生成環(huán)境中的密鑰更換頻率波動(dòng)幅度和加密模式中加密速度對(duì)系統(tǒng)整體性能的影響程度,評(píng)估加密系統(tǒng)的安全性;
30、安全性劃分模塊:根據(jù)評(píng)估結(jié)果,將加密系統(tǒng)的安全性劃分為高安全性級(jí)別,中安全性級(jí)別和低安全性級(jí)別,對(duì)低安全性級(jí)別的加密系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化;
31、動(dòng)態(tài)調(diào)整模塊:對(duì)于中安全性級(jí)別的加密系統(tǒng),通過(guò)微控制器動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加密速度,并對(duì)調(diào)節(jié)過(guò)程中加密系統(tǒng)的安全性進(jìn)行進(jìn)一步的分析,根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整加密參數(shù)和加密速度,以提高加密效率;
32、數(shù)據(jù)傳輸和可視化模塊:將加密后的稱重?cái)?shù)據(jù)通過(guò)nb-iot無(wú)線通信技術(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器,當(dāng)遠(yuǎn)程服務(wù)器接收到數(shù)據(jù)后,對(duì)其進(jìn)行可視化展示。
33、在上述技術(shù)方案中,本發(fā)明提供的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn):
34、1、本發(fā)明通過(guò)在稱重平臺(tái)下安裝負(fù)荷傳感器,確保了稱重?cái)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;信號(hào)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換使數(shù)據(jù)處理更加精準(zhǔn)。加密數(shù)據(jù)的傳輸和密鑰管理通過(guò)預(yù)生成密鑰和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加密速度,提高了系統(tǒng)的安全性和效率。同時(shí),使用nb-iot技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化,顯著提升了數(shù)據(jù)管理的便捷性和安全性。
35、2、本發(fā)明不僅保證了稱重?cái)?shù)據(jù)的安全傳輸,防止數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中被攔截或篡改,還通過(guò)評(píng)估和優(yōu)化加密系統(tǒng)的安全性,降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和管理難度。進(jìn)一步,通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)加密速度和參數(shù),提升了系統(tǒng)的整體性能和運(yùn)行效率。此外,數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和實(shí)時(shí)可視化展示使得用戶能夠方便地監(jiān)控和管理稱重?cái)?shù)據(jù),提升了用戶體驗(yàn)和系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。