أمن بيانات إنترنت الأشياء في الزراعة: الزراعة الذكية الآمنة بتقنية البلوكشين (Blockchain)

بينما يتحول القطاع الزراعي الحديث إلى الرقمنة بسرعة، تتبادل المستشعرات الذكية وأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) البيانات باستمرار بين الحقل والسحابة. يتم جمع ومعالجة آلاف نقاط البيانات يومياً، من رطوبة التربة إلى درجة حرارة الهواء، ومن التحكم في الري إلى متابعة التسميد. ولكن ما مدى أمان هذه البيانات؟ كيف يتم ضمان دقة الأوامر؟ هل بياناتكم محمية ضد الوصول غير المصرح به؟

مع انتشار تقنيات الزراعة الذكية، أصبح أمن البيانات أحد أكثر القضايا حرجاً في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية. إن التخزين والمعالجة الآمنة لكميات كبيرة من البيانات الحساسة المتدفقة عبر بروتوكولات الاتصال اللاسلكي أمر حيوي لكل من المزارعين ومزودي التكنولوجيا. في هذه المرحلة، تمتلك تقنية البلوكشين (Blockchain) القدرة على إحداث ثورة في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية.

أهمية بيانات إنترنت الأشياء في الزراعة ومخاطر الأمن

تعمل أنظمة الزراعة الذكية باستخدام مستشعرات لاسلكية تراقب ظروف الحقل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع. يتم قياس عشرات المعايير باستمرار مثل رطوبة التربة، وقيمة الأس الهيدروجيني (pH)، والموصلية الكهربائية (EC)، ودرجة حرارة الهواء ورطوبته، وسرعة الرياح، وتُنقل إلى الأنظمة المركزية. تشكل هذه البيانات الأساس لجميع العمليات الزراعية، من قرارات الري إلى تخطيط التسميد.

ومع ذلك، فإن هذا التدفق الغني للبيانات يجلب معه مشكلات أمنية مهمة. تشكل البيانات التي يتم جمعها في الأنظمة المركزية نقطة هدف واحدة معرضة للهجمات السيبرانية. تؤثر التهديدات مثل التلاعب بالبيانات، والوصول غير المصرح به، وانقطاع النظام بشكل مباشر على الكفاءة التشغيلية للمزارعين.

المشكلات الأمنية الرئيسية التي تواجه أنظمة إنترنت الأشياء (IoT)

• نقاط ضعف تخزين البيانات المركزي: إن جمع كافة البيانات في خادم واحد يشكل هدفاً جذاباً للمخترقين.
• أمن نقل البيانات: خطر اعتراض البيانات أثناء الاتصال اللاسلكي.
• مشكلات التحقق من الأوامر: إصدار أوامر حرجة مثل فتح/إغلاق الصمامات من قبل أشخاص غير مصرح لهم.
• التلاعب بالبيانات: تغيير بيانات المستشعرات والتسبب في اتخاذ قرارات خاطئة.
• التحكم في الوصول إلى النظام: صعوبات إدارة الصلاحيات في بيئات المستخدمين المتعددين.

تقنية البلوكشين (Blockchain): حل أمني لا مركزي

البلوكشين هي تقنية ثورية حيث يتم تحويل البيانات إلى كتل غير قابلة للتغيير وتخزينها في شبكة موزعة. تحتوي كل كتلة على ملخص مشفر للكتلة السابقة، وبفضل هيكل السلسلة هذا، يصبح من المستحيل تقريباً تغيير أي بيانات.

يوفر استخدام البلوكشين في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية مزايا فريدة لجمع البيانات والتحقق منها وتخزينها بشكل آمن:

المزايا التي يوفرها البلوكشين لإنترنت الأشياء الزراعي

• سلامة البيانات: لا يمكن تغيير البيانات بمجرد تسجيلها، مما يضمن أصالة بيانات المستشعرات.
• بنية لا مركزية: لا توجد نقطة فشل واحدة، مما يجعل النظام أكثر متانة.
• الشفافية: يمكن تتبع جميع العمليات وتدقيقها.
• العقود الذكية: يتم تشغيل الأوامر التلقائية عند تحقق شروط معينة.
• التتبع: يتم تسجيل مصدر كل بيان وطابعه الزمني.

بنية Esular التحتية الآمنة لإنترنت الأشياء: LoRaWAN والتشفير

Esular هي مزود لأنظمة الري الذكي التي تحافظ على أمن البيانات في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية عند أعلى مستوى وتمتلك بنية تحتية متوافقة مع البلوكشين. يعتمد النظام في جوهره على بروتوكولات أمنية بمعايير صناعية وتقنيات اتصال لاسلكي.

LoRaWAN: بروتوكول اتصال لاسلكي آمن

تستخدم أنظمة Esular تقنية LoRaWAN (شبكة واسعة المدى منخفضة الطاقة) لتوفير اتصال البيانات من مسافات تصل إلى 10 كم. تتميز LoRaWAN بالميزات الأمنية التالية:

• التشفير من طرف إلى طرف: يتم حماية تدفق البيانات بالكامل من المستشعر إلى خادم السحابة بتشفير AES-128.
• أمن ثنائي الطبقات: طبقات تشفير على مستوى الشبكة ومستوى التطبيق.
• هويات فريدة للأجهزة: يتم تزويد كل جهاز إنترنت أشياء بهوية فريدة ومفتاح تشفير.
• استهلاك منخفض للطاقة: يوفر أمناً عالياً مع الحفاظ على عمر البطارية (5-10 سنوات عمر البطارية).

محطة الاتصال المركزية من Esular: قلب أمن البيانات

تقوم محطة الاتصال المركزية (Gateway)، وهي دماغ النظام، بجمع ومعالجة البيانات القادمة من المستشعرات اللاسلكية ووحدات التحكم في الصمامات. هذه المحطة، التي تنتج طاقتها الخاصة عبر لوح شمسي، مزودة بالميزات الأمنية التالية:

• معالجة البيانات المحلية: تقوم بتشغيل سيناريوهات آمنة محددة مسبقاً حتى لو انقطع اتصال الإنترنت.
• خيارات اتصال متعددة: اتصال آمن عبر GSM، Wi-Fi، وEthernet.
• التحقق من البيانات: تخضع كل حزمة بيانات قادمة لعملية التحقق من الهوية.
• كشف الشذوذ: تكتشف أنماط البيانات غير العادية وتصدر تحذيرات.

https://store.esular.com/uzaktan-kontrollu-kablosuz-akilli-sulama-merkez-istasyonu-e-serisi-3

بنية إنترنت الأشياء الزراعية المتكاملة مع البلوكشين

يتم تطبيق تقنية البلوكشين في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية بالطريقة التالية:

1. مرحلة جمع البيانات والتحقق منها

عندما تقوم المستشعرات اللاسلكية (رطوبة التربة، الحرارة، pH، EC) بالقياس، يتم وسم كل نقطة بيانات بطابع زمني وهوية المستشعر. يتم تلخيص هذه البيانات الخام داخل الجهاز باستخدام قيمة التجزئة (hash) قبل إرسالها إلى محطة الاتصال المركزية. وبهذه الطريقة، يتم ضمان سلامة البيانات من المصدر الأول.

2. إنشاء سجل البلوكشين

يتم تسجيل البيانات التي تصل إلى المحطة المركزية كمعاملة (transaction) في شبكة البلوكشين. تتضمن كل معاملة ما يلي:

• هوية المستشعر وموقعه
• قيم القياس (رطوبة التربة، الحرارة، إلخ)
• الطابع الزمني (بدقة الثانية)
• قيمة التجزئة (hash) للكتلة السابقة
• التوقيع الرقمي (لسلامة البيانات)

3. الأتمتة باستخدام العقود الذكية

تقوم العقود الذكية التي تعمل على البلوكشين بتشغيل أوامر تلقائية عند تحقق شروط معينة. على سبيل المثال:

• تحفيز الري: أمر فتح الصمام تلقائياً عندما تنخفض رطوبة التربة عن 30%.
• التحكم الأمني: يمكن للمستخدمين المصرح لهم فقط إصدار الأوامر.
• تحسين الطاقة: تخطيط الري في الساعات التي يكون فيها سعر الكهرباء منخفضاً.
• إدارة الإنذارات: إرسال إشعارات لجميع المستخدمين المعنيين عند القيم الحرجة.

4. تخزين البيانات الموزعة

تحتفظ كل عقدة في شبكة البلوكشين بنسخة من جميع المعاملات. وبهذه الطريقة، لا يؤثر تعطل خادم واحد أو اختراقه على أمن النظام. يتم الاحتفاظ بالبيانات في خوادم موزعة جغرافياً وتتم مزامنتها باستمرار.

تطبيقات أمن البيانات في برمجيات Esular SCADA

تم تصميم برمجيات Esular للتحكم الإشرافي وتحصيل البيانات الزراعية (SCADA) بطبقات أمنية متوافقة مع تقنية البلوكشين:

بنية أمنية متعددة الطبقات

• التحقق من هوية المستخدم: أمن الحساب باستخدام التحقق الثنائي (2FA).
• التحكم في الوصول القائم على الأدوار: إدارة الصلاحيات وفقاً لمستويات المستخدمين المختلفة (مدير، مشغل، مراقب).
• نقل البيانات المشفر: اتصال تطبيقات الويب والهاتف المحمول عبر بروتوكولات HTTPS/TLS.
• النسخ الاحتياطي للبيانات: منع فقدان البيانات عبر النسخ الاحتياطي الدوري التلقائي.
• سجلات التدقيق: يتم تسجيل وتتبع كل عملية يقوم بها المستخدم.

لمزيد من المعلومات التفصيلية حول برمجيات Esular SCADA: برمجيات SCADA الزراعية

تكامل البيانات والتتبع

يتم تسجيل كل نقطة بيانات يتم جمعها في النظام مع إمكانية التتبع القائمة على البلوكشين:

• من أي مستشعر ومتى جاءت البيانات
• أي مستخدم أصدر أي أمر ومتى
• أوقات فتح/إغلاق الصمامات وأسبابها
• أعطال النظام وسجلات التدخل
• استهلاك الطاقة وكميات استخدام المياه

https://store.esular.com/kablosuz-akilli-vana-kontrol-unitesi-selenoid-vana-uyumlu-2

تطبيق واقعي: معهد أبحاث MAREM

يقوم MAREM (معهد أبحاث الفاكهة)، وهو أحد المؤسسات الرائدة في مجال الأبحاث الزراعية في تركيا، بإجراء أبحاث زراعية حديثة باستخدام البنية التحتية الآمنة لإنترنت الأشياء من Esular. في النظام:

• تجمع مئات المستشعرات اللاسلكية لرطوبة التربة البيانات من أعماق مختلفة (30-60-90 سم).
• يتم نقل جميع البيانات إلى النظام المركزي عبر بروتوكول LoRaWAN المشفر.
• يصل الباحثون إلى القياسات الأصلية دون تلاعب بالبيانات.
• تتم إدارة قرارات الري بطريقة قابلة للتدقيق من خلال سجلات قائمة على البلوكشين.

معلومات تفصيلية حول مشروع MAREM: مشروع MAREM للري الذكي

مستقبل البلوكشين + إنترنت الأشياء في الزراعة

سيخلق تكامل تقنية البلوكشين مع أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية تغييرات جذرية في القطاع:

1. سلامة الغذاء والتتبع

يتم تسجيل كل مرحلة في عملية الإنتاج في البلوكشين. يمكن للمستهلكين معرفة الحقل الذي زُرع فيه المنتج الذي اشتروه، ومتى، وفي أي ظروف، من خلال مسح رمز QR. يتم تخزين جميع المعلومات مثل استخدام المياه، وكميات الأسمدة، وتاريخ الحصاد في سجلات غير قابلة للتغيير.

2. شهادات الزراعة المستدامة

تصبح عمليات الاعتماد مثل الزراعة العضوية والممارسات الزراعية الجيدة (GAP) آلية مع البلوكشين. يمكن للمدققين التحقق من استخدام الأسمدة والمبيدات من خلال الوصول إلى بيانات المستشعرات في الوقت الفعلي.

3. أنظمة التأمين الذكية

عند تسجيل بيانات مثل الظروف الجوية ورطوبة التربة والحرارة في البلوكشين، يمكن تفعيل التأمين الزراعي تلقائياً. في حالات الصقيع أو الجفاف أو الأمطار الغزيرة، تبدأ العقود الذكية بصرف التعويضات فوراً.

4. أسواق البيانات

يمكن للمزارعين كسب دخل من خلال مشاركة بياناتهم الزراعية مجهولة الهوية عبر البلوكشين. يمكن لمؤسسات الأبحاث والشركات الزراعية شراء هذه البيانات لإجراء تحليلات إقليمية.

5. تتبع ائتمان الكربون

يتم تسجيل البصمة الكربونية التي تم تقليلها من خلال الري الدقيق وإدارة الأسمدة في البلوكشين. يمكن للمزارعين كسب دخل إضافي من خلال الحصول على شهادات ائتمان الكربون.

الزراعة الذكية الآمنة مع منتجات Esular

تقدم Esular حلولاً للزراعة الذكية في جميع أنحاء تركيا ببنيتها التحتية الآمنة لإنترنت الأشياء واللاسلكية المتوافقة مع تقنية البلوكشين. المكونات الرئيسية للنظام:

مستشعر رطوبة التربة اللاسلكي

نقل بيانات آمن من مسافة 10 كم مع عمر بطارية يصل إلى 5 سنوات. أقصى قدر من الأمان مع تشفير LoRaWAN وهويات الأجهزة الفريدة. https://store.esular.com/store/ProductEmbed?slug=kablosuz-pilli-toprak-nem-sensoru-0

محطة المناخ والأرصاد الجوية

توفر بيانات أرصاد جوية موثوقة للقرارات الحاسمة من التنبؤ بالصقيع الزراعي إلى تخطيط الري. يتم نقل جميع القياسات إلى نظام السحابة عبر قنوات مشفرة.

معلومات تفصيلية: محطة المناخ

نظام التسميد السائل الأوتوماتيكي

نظام يقيس باستمرار تركيز الأسمدة ويسجله باستخدام مستشعرات pH وEC. يتم تسجيل كل عملية تسميد في البلوكشين لتصبح قابلة للتدقيق.

تفاصيل المنتج: نظام التسميد Smart Agro

أمور يجب مراعاتها في أمن البيانات

لرفع أمن البيانات في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية إلى أعلى مستوى، يرجى مراعاة الاقتراحات التالية:

أمن الأجهزة

• استخدم أجهزة بمعايير حماية IP68.
• ضع الأجهزة في حاويات مقفلة للأمن المادي.
• قم بإجراء صيانة دورية للأجهزة وتحديثات البرامج الثابتة (firmware).
• فضل المنتجات الأصلية والمعتمدة.

أمن البرمجيات والشبكة

• استخدم كلمات مرور قوية وفريدة.
• قم بتفعيل التحقق الثنائي من الهوية.
• تابع تحديثات البرامج بانتظام.
• قم بتقييد حقوق وصول المستخدمين.
• وفر الوصول عن بعد عبر اتصال VPN.

إدارة البيانات

• قم بإعداد أنظمة النسخ الاحتياطي التلقائي.
• قم بتصدير البيانات وأرشفتها بانتظام.
• حافظ على سجلات التدقيق.
• انتبه للامتثال لقانون حماية البيانات الشخصية (KVKK).

الخاتمة: زراعة مستدامة ببيانات آمنة

جعل انتشار تقنيات إنترنت الأشياء في الزراعة من أمن البيانات قضية حيوية. تقدم تقنية البلوكشين، بهيكلها اللامركزي وسجلاتها غير القابلة للتغيير وعقودها الذكية، حلاً ثورياً يسد الثغرات الأمنية في أنظمة إنترنت الأشياء الزراعية.

تبني Esular المستقبل الآمن للزراعة الذكية في تركيا من خلال تشفير LoRaWAN، وبروتوكولات الاتصال اللاسلكي الآمنة، والبنية التحتية المتوافقة مع البلوكشين. في النظام، يمكن التحقق من كل بيان يتم جمعه، وتتبع كل أمر، وتدقيق جميع العمليات.

زراعة المستقبل لن تكون ذكية فحسب، بل ستكون آمنة أيضاً. بينما يظل التحكم في بياناتكم بأيديكم، ستضمن تقنية البلوكشين سلامة وموثوقية هذه البيانات. لقد حان الوقت لاختيار الأنظمة ذات البنية التحتية الآمنة للبيانات لتحقيق أهداف توفير المياه وزيادة الإنتاجية والزراعة المستدامة.

اتصل بـ Esular للحصول على أنظمة ري ذكية آمنة

تحدث مع خبراء Esular للحصول على حلول ري ذكية لاسلكية وآمنة ومتوافقة مع البلوكشين. ارفع أمن البيانات في حقلك إلى أعلى مستوى.

الموقع: esular.com
المتجر: store.esular.com

ملاحظة: الأسعار المذكورة في هذا المقال هي أسعار القائمة في تاريخ النشر. يرجى زيارة متجر Esular للحصول على الأسعار الحالية والحملات. قد تتغير ميزات المنتج وحالة المخزون.