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量結(jié)果。電子秤的防作弊系統(tǒng)旨在防止在稱重過程中出現(xiàn)人為或技術(shù)手段干擾的情況。該系統(tǒng)通過加密傳輸、內(nèi)置防篡改機(jī)制和實時監(jiān)控等方法，確保稱重數(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)鎖定和實時監(jiān)控等手段，通過封裝設(shè)計、防止篡改的數(shù)據(jù)傳輸、嚴(yán)格的校準(zhǔn)機(jī)制以及異常操作報警系統(tǒng)，確保稱重數(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、稱重數(shù)據(jù)從傳感器到顯示器之間的傳輸通常會采用加密技術(shù)，以防止在數(shù)據(jù)傳輸過程中被攔截或篡改。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數(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，而沒有帶來預(yù)期的安全性。

技術(shù)實現(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下安裝若干個負(fù)荷傳感器，當(dāng)物體放置在平臺上時，負(fù)荷傳感器實時檢測壓力變化并將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號；

4、s2：通過放大器對負(fù)荷傳感器的電信號進(jìn)行放大，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號被微控制器接收并對其進(jìn)行校準(zhǔn)，以確定輸出信號與砝碼實際重量之間是否存在基礎(chǔ)誤差；

5、s3：對于不存在基礎(chǔ)誤差的稱重數(shù)據(jù)，通過預(yù)先生成的密鑰和加密模式對其進(jìn)行加密，根據(jù)密鑰生成環(huán)境中的密鑰更換頻率波動幅度和加密模式中加密速度對系統(tǒng)整體性能的影響程度，評估加密系統(tǒng)的安全性；

6、s4：根據(jù)評估結(jié)果，將加密系統(tǒng)的安全性劃分為高安全性級別，中安全性級別和低安全性級別，對低安全性級別的加密系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化；

7、s5：對于中安全性級別的加密系統(tǒng)，通過微控制器動態(tài)調(diào)節(jié)加密速度，并對調(diào)節(jié)過程中加密系統(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：將加密后的稱重數(shù)據(jù)通過nb-iot無線通信技術(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上，驗證系統(tǒng)輸出的準(zhǔn)確性，確保所有測量數(shù)據(jù)都在預(yù)期的誤差范圍內(nèi)，確定輸出信號與砝碼實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)字信號轉(zhuǎn)換為實際重量值，通過校準(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)砝碼的實際重量值wstandard，計算測量誤差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幅度生成密鑰更換頻率波動指數(shù)，則密鑰更換頻率波動指數(shù)的獲取方法為：

13、收集密鑰更換頻率的時間序列數(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)對時間序列數(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，計算所有尺度上的細(xì)節(jié)系數(shù)能量的和，即計算得到密鑰更換頻率波動指數(shù)。

14、優(yōu)選的，s3中，根據(jù)加密模式中加密速度對系統(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、獲取加密過程中系統(tǒng)性能指標(biāo)和加密速度的時間序列數(shù)據(jù)，將其分別標(biāo)記為x(t)和y(t)，其中，x(t)表示時間t的系統(tǒng)性能指標(biāo)，加密速度為y(t)；對收集到的時間序列數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，對預(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是時間序列的長度，i是虛數(shù)單位；y(f)；y(f)為y(t)在頻率f處的頻域；計算系統(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，對其進(jìn)行對比分析后，計算加密速度干擾指數(shù)，具體的計算表達(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)測加密系統(tǒng)的安全性分析值標(biāo)簽為預(yù)測目標(biāo)，以最小化對所有加密系統(tǒng)的安全性分析值標(biāo)簽的預(yù)測誤差之和作為訓(xùn)練目標(biāo)，對機(jī)器學(xué)習(xí)模型進(jìn)行訓(xùn)練，直至預(yù)測誤差之和達(dá)到收斂時停止模型訓(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別，中安全性級別和低安全性級別，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別，并生成加密安全信號；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別，不生成加密安全信號；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別，不生成加密安全信號。

20、優(yōu)選的，s5中，對于中安全性級別的加密系統(tǒng)，通過微控制器動態(tài)調(diào)節(jié)加密速度，并對調(diào)節(jié)過程中加密系統(tǒng)的安全性進(jìn)行進(jìn)一步的分析，具體為：

21、將調(diào)節(jié)過程中固定時間段內(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，并計算數(shù)據(jù)集合的標(biāo)準(zhǔn)差和均值，計算安全性分析值的標(biāo)準(zhǔn)差和均值，對其進(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，此時不生成預(yù)警信號；

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)的安全性高但波動大，需要增加加密速度，同時監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性，此時生成三級預(yù)警信號；

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，此時生成一級預(yù)警信號；

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，需要重新評估并顯著優(yōu)化加密算法和參數(shù)設(shè)置，此時生成二級預(yù)警信號。

26、本發(fā)明還提供了一種電子秤的防作弊系統(tǒng)，包括檢測模塊、信號處理模塊、加密評估模塊、安全性劃分模塊，動態(tài)調(diào)整模塊以及數(shù)據(jù)傳輸和可視化模塊；

27、檢測模塊：在電子秤的稱重平臺下安裝若干個負(fù)荷傳感器，當(dāng)物體放置在平臺上時，負(fù)荷傳感器實時檢測壓力變化并將壓力變化轉(zhuǎn)換為電信號；

28、信號處理模塊：通過放大器對負(fù)荷傳感器的電信號進(jìn)行放大，利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大后的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，數(shù)字信號被微控制器接收并對其進(jìn)行校準(zhǔn)，以確定輸出信號與砝碼實際重量之間是否存在基礎(chǔ)誤差；

29、加密評估模塊：對于不存在基礎(chǔ)誤差的稱重數(shù)據(jù)，通過預(yù)先生成的密鑰和加密模式對其進(jìn)行加密，根據(jù)密鑰生成環(huán)境中的密鑰更換頻率波動幅度和加密模式中加密速度對系統(tǒng)整體性能的影響程度，評估加密系統(tǒng)的安全性；

30、安全性劃分模塊：根據(jù)評估結(jié)果，將加密系統(tǒng)的安全性劃分為高安全性級別，中安全性級別和低安全性級別，對低安全性級別的加密系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化；

31、動態(tài)調(diào)整模塊：對于中安全性級別的加密系統(tǒng)，通過微控制器動態(tài)調(diào)節(jié)加密速度，并對調(diào)節(jié)過程中加密系統(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：將加密后的稱重數(shù)據(jù)通過nb-iot無線通信技術(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：

34、1、本發(fā)明通過在稱重平臺下安裝負(fù)荷傳感器，確保了稱重數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；信號放大和模數(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預(yù)生成密鑰和動態(tài)調(diào)節(jié)加密速度，提高了系統(tǒng)的安全性和效率。同時，使用nb-iot技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時監(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)明不僅保證了稱重數(shù)據(jù)的安全傳輸，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被攔截或篡改，還通過評估和優(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，通過動態(tài)調(diào)節(jié)加密速度和參數(shù)，提升了系統(tǒng)的整體性能和運行效率。此外，數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸和實時可視化展示使得用戶能夠方便地監(jiān)控和管理稱重數(shù)據(jù)，提升了用戶體驗和系統(tǒng)的實際應(yīng)用價值。