基于区块链的农业物联网AI大数据平台

摘 要：以人力为主的现有生产模式和新农民年轻化是导致农业生产效率低的主要原因，传统农业还存在食品安全问题。本文将物联网、区块链、大数据等新一代信息技术与传统农业相结合，打造集农业环境感知化、农业过程优质化、农业生产标准化、农业服务智能化于一体的智慧农业物联网云平台，帮助农业从业者构建起“从生产到销售，从农田到餐桌”的农业智能化服务体系。通过分析平台技术原理和创新点，得出农业物联网技术的未来研究重点与发展方向，进一步促进农业增产增收，更好更快实现绿色智慧农田建设。

关键词：物联网；大数据；区块链；AI；数据加密；智慧农业

中图分类号：TP39；F304 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2024）02-0-02

0 引 言

物联网技术[1-3]在我国已发展近10年，是通过互联网连接智能设备、传感器和其他物理设备，实现设备之间互联互通，从而实现智能化、自动化和信息化的技术。随着物联网技术的不断发展，智能设备和传感器被广泛应用于各个领域，如智能家居、智能交通、智能医疗等，为人们的生活和工作带来了巨大的便利和效益。同时，物联网技术也成为了未来智慧农业的重要支撑。

人工智能技术[4]是一种基于计算机和算法的智能化技术，可以实现像人类一样的思维和决策过程。随着计算机算力、数据量和算法的不断提升，人工智能技术成为智慧农业数字化转型和智能化升级的重要支撑。

大数据技术[5]是一种基于分布式计算、云计算和人工智能等技术的数据处理和分析方法，可以帮助企业高效分析数据，从中发现新的业务机会，并做出更科学的决策。大数据技术已经被广泛应用于金融、医疗、制造业等，成为行业数字化和智能化转型的重要支撑。

区块链技术[6-8]是一种去中心化、安全可靠的信息存储和传输技术，它通过密码学、分布式共识和去信任化等技术手段，实现了信息的不可篡改、去中心化和公开透明。区块链技术最初应用于比特币等数字货币的交易，但随着技术的不断发展，其应用范围已经扩展到金融、物流、医疗、版权保护等领域。区块链技术可以有效解决传统中心化系统中存在的信任、安全和效率等问题。

1 平台简介

该平台由临沂城投思索信息技术有限公司和临沂大学联合支持研发。该项目依据物联网、大数据、云计算等新一代信息技术，立足于传统农业痛点，采用“1+2+1+8+N”架构逻辑设计了8大系统。该平台以国家、省、市政府关于“智慧农业”“产业园区”等相关要求为依据，以“云上园区”“物联园区”“数据园区”“应用园区”为理念，以万物互联、数聚赋能、品牌农业、农业生态为亮点，涵盖物联管控、园区管理、农资配送、防伪溯源、产品交易、品牌营销等功能。图1所示为平台的8大系统，涉及产前、生产和销售三个阶段。

2 技术原理

平台采用物联网、大数据、云计算等新一代信息技术，实现农业园区的数据信息采集，为农业生产精准调控提供科学依据，达到增产、增效、改质、调节生长周期等目的。

2.1 物联网应用技术——巡检车

物联网是推动农业信息化与现代化转型的首要切入点，通过物联网技术的应用，可以弥补传统手工农业的劣势，实现科学培养、精准控制、绿色农业等发展目标。巡检车采用蓝牙和NB-IoT双通道通信方式，通过自主研发微信小程序实现远程控制，设置固定路线巡检实现农作物图像信息采集。

自主设计的电路板拥有多拓展接口；四驱驱动可实现巡检车原地掉头；巡检车通过摄像头进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。

2.2 大数据技术

通过物联网设备获取农业数据，在数据中台进行数据分析，进一步指导农业生产，提高生产效率，为企业带来更多的商业价值，为农业行业带来创新和改变。

将农业产业链各环节和不同主管部门之间的数据合理有序地存储在一个公共开放的数据云空间，进一步打通不同区域、不同部门之间的数据通道，解决区域、部门之间信息不匹配等问题，促进农业生产要素的流动，以大数据手段合理优化农业生产要素的配置方式。

2.3 区块链技术

区块链作为一个去中心化的分布式共享账本和数据库，综合其优势形成了一个分布式新型应用模式。采用IPFS+以太坊的分布式存储结构，构建基于交易体的智能合约以保证数据存储安全，进而提升食品安全，解决消费者对于产品的信任危机。交易体结构如图2所示。

2.4 数据加密技术及身份认证

通过数据加密[9-10]、数据聚合，实现对用户信息的加密保护，提高用户信息安全程度以及用户对平台的满意度。采用独特的三因子加密技术流程，确保数据安全。三因子加密技术流程如图3所示。

首先通过AES算法生成密钥对，通过私钥和椭圆曲线算法ECC对数据明文（Data Plain Text， DPT）进行加密，生成数据密文（Data Cipher Text， DCT）。

通过MD5哈希算法密文记录数据校验生成数据校验值（Check Value， CK），之后将密文上传星际文件系统IPFS。

数据交易完成后得到公钥、校验值CK并更新授权清单（Authorization List， AL），进入数据解密流程。

通过MD5哈希算法对数据密文DCT进行数据校验和校验值比对，若一致，则说明数据密文DCT未被修改。

通过公钥PK和椭圆曲线算法ECC对数据密文DCT进行解密生成数据明文（DPT）。

3 项目创新点及市场

3.1 智慧物联

利用物联网技术改造传统农业，对农业生产要素进行数字化设计、智能化控制、精准化运行、科学化管理。通过物联网设备对苗情、虫情、土壤墒情、气候等进行数据采集并在云平台进行分析。通过水肥一体机、卷帘机、风机等自动化设备进行水分、肥料的补充和温湿度调节，实现农作物产量的提升，加快智慧农业建设，推进农业现代化发展。

3.2 数聚赋能

引领数字技术创新，数聚赋能实现农业现代化。通过多途径汇集历史气象、土壤、产量、价格、质量等信息，利用计算机视觉、图像识别以及智能分析等人工智能技术训练农业大脑，建立气象预测、病虫害预测等模型，通过模型训练控制农作物生产过程智能化；实现作物生产灌溉、施肥、植保等作业过程精准化，从而达到精耕细作的目的。

3.3 品牌农业

基于区块链的全流程安全溯源营销，打造优质品牌农业。完善培育和保护机制，提升品牌知名度、影响力，打造出在全国叫得响、消费者信得过、辐射带动力强的农产品品牌。

3.4 行业生态

围绕农业大数据中心建立农业综合服务生态圈，形成农产品价值链、要素链和供应链。探索以种子链为核心引领、以种植链为关联中枢、以加工流通链为有力增值、以服务链为协同增效的农业全产业链融合发展模式，打造一批现代农业产业集群。

4 结 语

农业产业正在经历着数字化和智能化的转型升级。基于区块链的农业物联网AI大数据平台正是这一趋势的体现，它可以实现从农业生产到产品流通全过程的数字化和智能化管理，提高农业生产效率、保障产品质量和安全，同时还可以实现农业产业链的全面升级和转型。这一技术的发展将为我们创造更加安全、高效和可持续的农业生产环境，为美好未来赋能。

注：本文通讯作者为赵斌。

参考文献

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