农业中的物联网数据安全：利用区块链技术实现安全的智能农业

随着现代农业领域的迅速数字化，智能传感器和物联网设备在农田与云端之间不断进行数据交换。从土壤湿度到空气温度，从灌溉控制到施肥跟踪，每天都有数以千计的数据点被收集和处理。然而，这些数据的安全性如何？指令的准确性如何保证？您的数据是否受到保护，免受未经授权的访问？

随着智能农业技术的普及，数据安全已成为农业物联网系统中最关键的问题之一。特别是在无线通信协议上传输的大量敏感数据的安全存储和处理，对于农民和技术提供商来说都至关重要。在这一点上，区块链技术具有彻底改变农业物联网系统的潜力。

农业物联网数据的重要性及安全风险

智能农业系统依靠全天候监控农田状况的无线传感器运行。土壤湿度、pH 值、电导率 (EC)、空气温度和湿度、风速等数十个参数被持续测量并传输到中央系统。这些数据构成了从灌溉决策到施肥规划的所有农业操作的基础。

然而，这种丰富的数据流也带来了重大的安全问题。在中央系统中收集的数据构成了网络攻击的单一易受攻击目标。数据篡改、未经授权的访问和系统中断等威胁直接影响农民的操作效率。

物联网系统中面临的主要安全问题

• 中央数据存储漏洞：所有数据集中在单个服务器上，为黑客提供了一个极具吸引力的目标。
• 数据传输安全：无线通信过程中数据被截获的风险。
• 指令验证问题：阀门开启/关闭等关键指令被未经授权的人员发出。
• 数据篡改：传感器数据被更改，导致做出错误的决策。
• 系统访问控制：多用户环境中的权限管理挑战。

区块链技术：去中心化的安全解决方案

区块链是一种革命性的技术，通过将数据转化为不可更改的区块并存储在分布式网络中。每个区块都包含前一个区块的加密摘要，得益于这种链式结构，更改任何数据几乎都是不可能的。

在农业物联网系统中使用区块链，为数据的安全收集、验证和存储提供了独特的优势：

区块链为农业物联网提供的优势

• 数据完整性：一旦记录，数据就无法更改，这保证了传感器数据的原始性。
• 去中心化架构：没有单点故障，系统变得更加坚韧。
• 透明度：所有操作都是可追踪和可审计的。
• 智能合约：当满足特定条件时，自动执行指令。
• 可追溯性：记录每个数据的来源和时间戳。

Esular 的安全物联网基础设施：LoRaWAN 与加密

Esular 是一家智能灌溉系统提供商，其基础设施与区块链兼容，可将农业物联网系统中的数据安全保持在最高水平。该系统的核心是行业标准的安全协议和无线通信技术。

LoRaWAN：安全的无线通信协议

Esular 系统使用 LoRaWAN（低功耗广域网）技术，实现长达 10 公里的数据通信。LoRaWAN 具有以下安全特性：

• 端到端加密：从传感器到云服务器的所有数据流都受到 AES-128 加密保护。
• 双层安全：在网络层和应用层均设有加密层。
• 唯一设备标识：每个物联网设备都配有唯一的标识和加密密钥。
• 低能耗：在保证高安全性的同时保护电池寿命（5-10 年电池寿命）。

Esular 中央通信站：数据安全的核心

中央通信站 (Gateway) 是系统的“大脑”，负责收集和处理来自无线传感器和阀门控制单元的数据。该站通过太阳能电池板自行供电，并配备了以下安全特性：

• 本地数据处理：即使互联网连接中断，也能运行预定义的安全方案。
• 多种连接选项：通过 GSM、Wi-Fi 和以太网进行安全连接。
• 数据验证：每个传入的数据包都会经过身份验证。
• 异常检测：检测异常数据模式并发出警报。

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集成区块链的农业物联网架构

区块链技术在农业物联网系统中按以下方式应用：

1. 数据采集与验证阶段

当无线传感器（土壤湿度、温度、pH、EC）进行测量时，每个数据点都会被标记时间戳和传感器 ID。在传输到中央通信站之前，这些原始数据会在设备内部通过哈希值进行摘要处理。这样，数据完整性在源头就得到了保证。

2. 创建区块链记录

到达中央站的数据将作为一项交易 (transaction) 记录在区块链网络中。每项交易包括：

• 传感器 ID 和位置
• 测量值（土壤湿度、温度等）
• 时间戳（精确到秒）
• 前一个区块的哈希值
• 数字签名（用于数据完整性）

3. 通过智能合约实现自动化

在区块链上运行的智能合约在满足特定条件时自动执行指令。例如：

• 灌溉触发：当土壤湿度低于 30% 时，自动发出开启阀门指令。
• 安全控制：只有授权用户才能发出指令。
• 能源优化：在电价较低的时段规划灌溉。
• 警报管理：在达到关键数值时通知所有相关用户。

4. 分布式数据存储

区块链网络中的每个节点都保存所有交易的副本。这样，单个服务器的崩溃或被黑不会影响系统安全。数据保存在地理上分布的服务器中，并持续同步。

Esular SCADA 软件中的数据安全应用

Esular 的农业 SCADA（数据采集与监控控制）软件具有与区块链技术兼容设计的安全层：

多层安全架构

• 用户身份验证：通过双因素身份验证 (2FA) 确保账户安全。
• 基于角色的访问控制：根据不同的用户级别进行权限管理（管理员、操作员、观察员）。
• 加密数据传输：通过 HTTPS/TLS 协议进行 Web 和移动应用通信。
• 数据备份：通过自动定期备份防止数据丢失。
• 审计记录：记录并可追踪每个用户的操作。

有关 Esular SCADA 软件的详细信息：农业 SCADA 软件

数据集成与可追溯性

系统中收集的每个数据点都通过基于区块链的可追溯性进行记录：

• 哪个传感器在什么时候传回了数据
• 哪个用户在什么时候发出了什么指令
• 阀门开启/关闭的时间和原因
• 系统故障和干预记录
• 能源消耗和用水量

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现实世界应用：MAREM 研究中心

土耳其领先的农业研究机构之一 MAREM（果树栽培研究中心） 正在使用 Esular 的安全物联网基础设施进行现代农业研究。在该系统中：

• 数百个无线土壤湿度传感器在不同深度（30-60-90 厘米）收集数据。
• 所有数据通过加密的 LoRaWAN 协议传输到中央系统。
• 研究人员可以在没有数据篡改的情况下访问原始测量值。
• 灌溉决策通过基于区块链的记录以可审计的方式进行管理。

有关 MAREM 项目的详细信息：MAREM 智能灌溉项目

区块链 + 物联网将为农业带来的未来

区块链技术与农业物联网系统的集成将为行业带来深刻变化：

1. 食品安全与可追溯性

生产过程中的每个阶段都记录在区块链中。消费者可以通过扫描二维码了解所购产品是在哪个农田、什么时间、什么条件下种植的。用水量、化肥量、收获日期等所有信息都存储在不可更改的记录中。

2. 可持续农业认证

有机农业、良好农业规范 (GAP) 等认证过程将通过区块链实现自动化。审计员可以通过访问实时传感器数据来验证化肥和农药的使用情况。

3. 智能保险系统

当天气状况、土壤湿度、温度等数据记录在区块链上时，农业保险可以自动触发。在发生霜冻、干旱或极端降水的情况下，智能合约会立即启动赔偿支付。

4. 数据市场

农民可以通过区块链分享匿名化的农业数据来获取收入。研究机构和农业公司可以通过购买这些数据进行区域分析。

5. 碳信用跟踪

通过精准灌溉和化肥管理减少的碳足迹将被记录在区块链中。农民可以通过获得碳信用证书来赚取额外收入。

使用 Esular 产品实现安全的智能农业

Esular 凭借其与区块链技术兼容、安全且无线的物联网基础设施，在土耳其各地提供智能农业解决方案。系统的主要组件包括：

无线土壤湿度传感器

电池寿命长达 5 年，可在 10 公里范围内进行安全数据传输。通过 LoRaWAN 加密和唯一设备标识确保最大安全性。 https://store.esular.com/store/ProductEmbed?slug=kablosuz-pilli-toprak-nem-sensoru-0

气候与气象站

为从农业霜冻预测到灌溉规划的关键决策提供可靠的气象数据。所有测量值通过加密通道传输到云系统。

详细信息：气象站

自动液体施肥系统

通过 pH 和 EC 传感器持续测量并记录肥料浓度的系统。每次施肥操作都记录在区块链中，使其变得可审计。

产品详情：Smart Agro 施肥系统

数据安全中需要注意的事项

为了将农业物联网系统中的数据安全提升至最高水平，请考虑以下建议：

硬件安全

• 使用符合 IP68 防护标准的设备。
• 为了物理安全，将设备放置在锁定的防护罩内。
• 定期进行硬件维护和固件更新。
• 首选原装和认证产品。

软件与网络安全

• 使用强且唯一的密码。
• 激活双因素身份验证。
• 定期关注软件更新。
• 限制用户访问权限。
• 通过 VPN 连接提供远程访问。

数据管理

• 建立自动备份系统。
• 定期导出并归档数据。
• 保护审计记录。
• 注意遵守 KVKK（个人数据保护法）。

结论：依靠安全数据实现可持续农业

农业中物联网技术的普及使数据安全成为一个关键课题。区块链技术凭借其去中心化结构、不可更改的记录和智能合约，为弥补农业物联网系统的安全漏洞提供了一种革命性的解决方案。

Esular 凭借 LoRaWAN 加密、安全的无线通信协议和与区块链兼容的基础设施，正在构建土耳其智能农业的安全未来。系统中收集的每个数据都是可验证的，每个指令都是可追踪的，所有操作都是可审计的。

未来的农业不仅是智能的，而且是安全的。在您保留对数据的控制权的同时，区块链技术将保证这些数据的完整性和可靠性。为了实现节水、增产和可持续农业的目标，现在是选择具有安全数据基础设施系统的时候了。

如需安全的智能灌溉系统，请联系 Esular

有关区块链兼容、安全且无线的智能灌溉解决方案，请咨询 Esular 专家。将您农田的数据安全提升至最高水平。

网站： esular.com
商店： store.esular.com

注： 本文章中提到的价格为发布日期的列表价格。有关当前价格和优惠活动，请访问 Esular 商店。产品特性和库存状况可能会发生变化。