农业物联网导论课件 第11章 农业物联网安全及其可靠性

农业物联网安全及其可靠性第11章11.1农业物联网安全11.2农业物联网设备的可靠性11.1农业物联网安全11.1.1农业物联网安全问题为促进农业物联网健康发展，势必要解决农业物联网本身存在的各种问题，其中也包括安全问题。农业物联网信息感知、信息网络传输、信息应用均呈现出多样化的特点，这也使农业物联网安全面临着更为严峻的挑战。1.感知层安全问题农业物联网感知层存在信息种类多、数据量大、节点管理控制难度大、安全防护能力低等问题，易发生安全事故。2.网络层安全问题网络层需稳定、可靠传输海量信息，但多节点集群传输可能影响网络稳定性和数据安全。农业物联网网络层面临非法接入、数据窃取、病毒入侵等威胁，需解决异构网络互联互通、安全认证、访问控制等问题，确保系统正常运行。3.应用层安全问题农业物联网应用层需完善认证机制和访问权限，保护用户隐私，并提高数据处理效率和安全性。同时，需具备意外控制和快速恢复系统正常运行的能力。11.1农业物联网安全11.1.2农业物联网安全保障技术农业物联网安全需成熟技术保障，现有互联网安全机制可借鉴但需个性化技术。横向防御体系要求各层次内部安全防护，纵向防御体系需防止层间安全问题扩散。建立安全管理支撑平台集成安全基础设施，形成全面防护体系。11.1农业物联网安全1.感知层安全保障技术农业物联网感知层需利用安全芯片、安全通信技术等进行安全防护，涉及轻量级密码算法和安全协议。安全协议可保障协议参与方的身份、信息等不被泄露，轻量级安全协议能减少通信次数、流量及计算量，对实现农业物联网感知层的安全意义重大。2.网络层安全保障技术农业物联网网络层需处理多网融合和传感网路由问题，构建统一路由体系、设计抗攻击路由算法。综合运用容侵容错、入侵检测、防火墙、数据加密等技术提升数据传输安全，有效防止恶意控制、窃取和篡改数据。3.应用层安全保障技术农业物联网应用层是业务和安全核心，涉及云平台安全和隐私保护技术。数据安全是关键，需加密、数据隔离、密钥管理等技术保障农业云系统安全。隐私保护技术用于保护设备身份和位置隐私。11.2农业物联网设备的可靠性农业物联网通过传感器模块、物联网关、通信及组网模块、智能控制设备等硬件实现感知、处理、通信、控制等功能。农业物联网是一个非常复杂的系统，不同领域、不同生产流程的环境差异大，较大的干湿度变化、温度变化、腐蚀性气体（盐雾）等环境可靠性因素以及雷击（Surge）、静电放电（Electro-Staticdischarge，ESD）等电磁干扰因素都会对农业物联网生产设备及其生产效率产生影响，因此电磁兼容、环境可靠性和安规的设计对于保障农业物联网设备稳定性、可靠性和数据准确性具有重要意义。11.2农业物联网设备的可靠性11.2.1农业物联网设备电磁兼容性农业物联网设备的电磁兼容性能影响其可靠性和安全性。设备需具备电磁抗扰能力，不干扰其他系统，也不会遭受其他系统的电磁干扰。EMC测试是判断设备电磁兼容性能的主要方式，通过测试设备的电磁敏感性及其所能造成的电磁干扰，与测试标准比照得出结果。电磁敏感性越低，电磁抗扰能力越强。通过EMC测试找出设备的电磁兼容薄弱点并进行改进，进行电磁兼容设计，是提高设备电磁兼容性能的关键手段。11.2农业物联网设备的可靠性11.2.2农业物联网设备的环境可靠性农业物联网设备的环境可靠性是指在特定环境条件下设备正常工作的概率。为确保设备在实际应用中能承受各种气候和机械环境影响，需进行环境可靠性测试和环境适应性设计。环境可靠性测试包括气候、力学和综合环境测试，有助于了解设备性能并进行提升。环境适应性设计通过消解环境影响和提高设备抗干扰能力来增强设备的适应性。农业物联网设备的环境可靠性是产品竞争的核心，建立环境可靠性评价体系标准至关重要。提高农业物联网设备的环境可靠性有助于减少故障和经济损失，保障农业生产和管理。11.2农业物联网设备的可靠性11.2.3农业物联网设备安规农业物联网设备安规涉及产品销售地的法规和产品标准规范，认证项目涉及电流、温度、电磁兼容性等，对设备中使用的材料、元件等有严格要求。安规设计以提升设备安全性和竞争力为目的，防止用户和维修人员遭受伤害，保护使用环境。农业物联网设备需经过安规认证，获得证书并添加标志才能销售和使用，经过认证的设备可靠性和稳定性更强，使用寿命更长。11.2农业物联网设备的可靠性11.2.4农业物联网系统故障诊断农业追求智能化发展，农业物联网系统需科学监控与管理以确保可靠性和安全性。故障诊断方法在减少损失方面发挥重要作用。依据建模方法和处理手段的差异，可以将故障诊断方法分为以下三种类型：（1）基于解析模型：构建数理模型，准确度依赖模型精确度。简单算法，通过模型获得状态信息。（2）基于信号处理：分析目标对象信号，依据特征参数数据，