区块链在智慧农业物联网的应用

魏祥 张媛媛

摘要：随着物联网技术的飞速发展，传统农业随之迎来新的变革。农业的不断转型升级，实现农业现代化需要融合现代信息技术发展智慧农业。介绍了区块链技术和物联网技术，将物联网和区块链技术相结合，阐述了区块链技术在农业物联网、农业大数据、农业监管、农产品溯源和供应链方面的应用。

关键词：区块链；物联网；智慧农业

中图分类号：TP393文献标志码：A文章编号：1008-1739（2022）08-68-4

2014年，区块链作为一个关于去中心化数据库的术语进入公众视野。2019年中共中央政治局10月24日下午就区块链技术发展现状和趋势进行第十八次集体学习。中共中央总书记习近平在主持学习时强调：“区块链技术的集成应用在新的技术革新和产业变革中起着重要作用。我们要把区块链作为核心技术自主创新的重要突破口，明确主攻方向，加大投入力度，着力攻克一批关键核心技术，加快推动区块链技术和产业创新发展”[1]。2021年6月，工信部和中央网信办发布《关于加快推动区块链技术应用和产业发展的指导意见》，标志着我国区块链技术和产业发展迎来了历史性新机遇。我国是一个农业大国，农业一直是国家发展的根本，伴随着区块链技术的不断发展，将区块链技术应用于智慧农业物联网对我国农业的发展具有重要意义。

1.1区块链

区块链是一种新型的计算机技术应用模式，主要通过点对点传输、加密算法、分布式数据存储和共识机制来实现。区块链是比特币的一个重要概念，本质上是一个去中心化的数据库。同时，区块链作为比特币的底层技术，用密码学方法相关联产生一串数据块，每个数据块中都包含了一批次比特币的网络交易信息，主要用于验证其信息的有效性和生成下一个区块。

区块链通过哈希（Hash）算法进行运算后会生成一串字符串，字符串会被保存在区块的头部，这样就可以将一个区块通过指向上一个区块Hash值的方式来加入区块链。Hash算法是一种将原始信息换算成对应的加密值的加密算法。通过Hash算法加密后的密文不可逆推，因为Hash算法是一种单向的加密方式，只有加密的过程，没有解密的過程。区块链结构如图1所示，一个区块头部的previous Hash字段保存着上一个区块的Hash值，通过某个区块就可以找到整个区块链的第一个区块。

1.2物联网

物联网是指将无处不在的终端设备和设施，包括内在智能的传感器、工业系统、移动终端、家庭智能设施、数控系统和视频监控系统等，以及外在使能的，如携带无线终端的个人与车辆、贴上射频识别（RFID）的各种资产的智能化物件或智能尘埃；通过各种无线或有线的长距离、短距离通信网络来实现互联互通和应用的大集成，以及基于云计算的SaaS营运等模式，能够在内网、专网、互联网环境下，采用最优的信息安全保障机制，提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、报警联动、定位追溯、预案管理、调度指挥、安全防范、远程控制、在线升级、远程维保、决策支持、统计报表、领导桌面等管理和服务功能，实现对万物的高效、安全、节能、环保的“管、控、营”一体化。物联网在应用中的关键技术有传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术、智能技术及纳米技术，而这些关键技术又是由RFID、传感网、M2M、两化融合作为支撑，物联网四大支撑技术如图2所示。

1.3智慧农业

智慧农业是农业生产的高级阶段，集移动互联网、新兴互联网、云计算和物联网技术为一体，主要依托部署在农业生产现场的各种传感节点（土壤水分、环境温湿度、图像、二氧化碳等）和无线通信网络来实现农业生产环境的智能预警、智能感知、智能分析、智能决策、专家在线指导，为农业生产提供可视化管理、精准化种植、智能化决策[2-4]。

2.1区块链与物联网融合的过程

先进的物联网应用程序开发过程集成了基于区块链的功能，以建立对物联网的信任[5-6]。物联网应用程序中包含区块链概念，消除了第三方认为应用程序可信的需求。区块链技术通过分发公司数据确保物联网应用程序的安全，可以防止任何恶意的人为篡改数据的可能性。此外，与其他应用程序相比，区块链技术可以使应用程序中的设备识别和身份验证更容易。虽然添加区块链功能后，应用程序开发的成本显著增加，但从长远来看，企业可以通过获得客户的信任和保存宝贵的用户数据来获得收益。此外，区块链技术可以防止由于失去互联网连接而导致的任何数据丢失。现在，区块链驱动的物联网应用程序开发使人们能够保存链中的有价值的数据，一旦连接重新建立，就可以将其取回。

2.2区块链与物联网融合的优势

以下是在物联网设备和应用程序中集成区块链功能的五大业务优势：

①加速数据更改：这是将区块链功能集成到物联网应用程序中的最大好处之一。但是，由于区块链在一定时间内只能处理一定数量交易方面的局限性，最好采用企业级的方式来处理海量数据。

②降低成本：区块链可以消除交易中间人，从而降低运营成本。该技术使用户可以在分散的环境中以对等方式传输数据，从而减少业务支出。分散化为物联网提供了一种经济高效的方式。

③增强安全性：区块链技术可以提供安全的交易，将数据合法化，并确保其来自受信任的来源，实现区块链和物联网结合的企业依赖于设备认证等安全措施。通过基于区块链的物联网应用程序开发，可以有效实施这些措施。

④简化会计流程：这是区块链技术在银行和金融服务领域日益普及的主要原因，它使用户能够简化会计流程。时间戳可以帮助公司随时审计整个交易记录。

⑤提高供应链效率：在许多现代企业中，物联网设备管理和维护着整个供应链。区块链与物联网的结合，消除了中间人的需求，有效提高了供应链效率，进一步提高了交易速度，降低了运营成本。

简而言之，在保障个人数据安全方面，区块链和物联网的结合将在整个工作场所保持令人难以置信的效果。

近年来，数据安全一直是企业部门的头等大事。可以认为，对安全数据存储和访问的需求每年都将继续增长。区块链和物联网应用程序的开发也将随之发展。区块链为物联网应用面临的安全问题提供了强大的解决方案。建议企业咨询信誉良好的物联网应用开发公司，以充分利用这2种技术。

3.1区块链+农业生产

目前，农业生产的信息一般采用中心化管理方式传递给管理人员，使相关管理人员能够根据农业生产信息来掌握农业的实际情况，建立起现代化的农业生产基地。伴随智能设备越来越多地接入物联网，数据中心的软硬件基础设施、维护成本及能源消耗都面临巨大的挑战，因此需要引入新的技术来解决此类问题，而区块链技术的去中心化管理方式可以有效降低农业物联网的投入与维护成本，通过区块链技术与农业物联网技术相结合，使入网的检测设备实现了自我管理与维护，节省了以云端控制为中心的高昂的基础设施建设、维护以及能源消耗费用，降低了互联网设备的后期维护成本，有助于提升农业生产的智能化和规模化水平。

3.2区块链+农业大数据

在区块链与农业大数据的融合中，用户消费数据将会是农业领域又一个巨大飞跃。由于农业的特殊性和农业数据的难以收集性，致使农业的发展依然存在着农业数据管理难、互通难、价值难以体现的问题。大数据时代的主题是数据的共享、处理及有效利用，数据在未来将成为我国的核心资产。区块链是一种数据库存储技术，具有不可篡改、强背书、全历史的特点，保障农业数据提供者的私密性和合法权益、提高农业数据的流通性、增强农业数据所有者的共享动力、动态分享农业数据的信息和状态等都可以通过区块链技术进行解决，实现农业机构之间安全、可控、加密的农业大数据共享。

3.3区块链+农业监管

农业监管在农业生产管理中具有非常重要的作用，传统的农业监管多是依靠人工进行管理，不仅耗时耗力，且难以达到良好的监管效果。在智慧农业背景下，不仅需要注意农作物的生长状况，还要加强农产品信息的管理，将区块链技术应用于其中，以此保障农业生产信息的准确性：收集土壤多元信息，把不利因素进行分析并改良土质指标；检测控制与水质条件，对二氧化碳、重金属含量进行智能调控，保障农作物正常生長。

3.4区块链+农业供应链

供应链本身就有链路的特性，区块链技术通过去信任、去中心化方式，以点对点传输、共识机制、分布式数据存储、加密算法等技术，来共同维护一个稳定的数据库，主要是针对农产品主体间效率协调等问题。产品供应链涉及从原材料到成品，从生产到销售，最后抵达客户手中的所有环节。产品在供应链过程中的生产日期、价格、质量、产品状态、负责企业及地址等信息都可以通过区块链技术进行分类记账，交易信息会被去中心化和永久性记录，不仅减少了时间延误和人工错误，而且还降低了成本支出。区块链上的数据高效地在供应链不同部门之间进行共享，达到统一凭证、全程记录、及时高效，能够有效解决多方参与、信息碎片化、流通环节重复审核等问题，从而降低物流成本，提高效率。

3.5区块链+农业保险

农业保险的主要特点是品种小、覆盖范围低。当下农业保险最大的问题是经常出现骗保事件。如果在农业保险中应用区块链技术，那么农业保险不仅会在农业知识产权保护和农业产权交易方面有很大的提升空间，而且还会极大简化农业保险的操作流程。另外，因为智能合约是区块链的一个重要概念，所以将智能合约的概念合理地运用到农业保险领域，会让农业保险的赔付更加方便和智能。在此之前，如果发生比较大的农业自然灾害事件，相应的理赔周期可能会比较长。将智能合约运用到区块链之后，一旦检测到农业灾害，就会自动启动赔付流程，使赔付更加高效。

3.6区块链+农产品溯源

农产品溯源是对农产品的整个产业链包括生产、加工、销售等各个节点信息的认证，为生产商、加工商和销售商等提供信用背书。利用区块链去中心化、公开透明、数据不可篡改、数据共享、点对点传输等技术特点，将农产品的整个生产过程加入到联盟链上，每个关键节点上的信息都形成一个信息和价值的共享链条，做到来源可查、去向可追、责任可究。农产品的各个节点信息可通过溯源码进行查找，以此明确责任，保证农产品安全。

对消费者而言，农产品溯源不仅能让消费者看到产品的尺寸、外观，还能通过溯源看到农产品从品种选择，到播种、收获、加工、包装、销售等一系列的生产过程，让消费者放心，而且利用区块链的不可篡改性，可以防止产品被篡改，让产品更加放心。其次，对于生产厂家，要建立农产品种植、生产、流通的追溯信息库，加强标准体系，对各个环节进行全过程的监控管理，进行追溯信息的综合分析利用，提供追溯作业平台，通过网络、客户端等渠道提供综合信息服务等。农产品可溯源就是农产品的第二张脸，消费者通过农产品溯源码了解农产品生产、成长、运输、加工过程中的一切信息，从而提高农产品购买率。因此，对于农产品生产企业而言，无论是从消费者、国家监管或者企业自身来说，实现自身产品的信息可追溯，都是农产品企业发展的必经之路，也是整个农产品市场的最终导向。

综上所述，基于区块链的智慧农业物联网正在加大规模普及应用，在这个过程中需要降低设备的成本投入，增加技术人员研究力度，提升从业人员感知力和认知力。随着智慧农业的不断推广和落实，将区块链技术应用到农业物联网中是发展的一个趋势，从业人员在不断提高技术水平的同时，还要对物联网安全问题进行关注，加大对设备安全检查方法、设备安全机制、数据访问控制及入侵监测机制的研究力度。将区块链技术应用于农业物联网中，不仅能够安全可靠地提高农业生产效率，而且能加快促进我国经济效益增长，不断向实现智慧农业这一发展目标持续奋进。

参考文献

[1]李拯.区块链，换道超车的突破口[N].人民日报，2019-11-04（5）.

[2]尹富龙，蒋锦祯，俞栗涛.基于物联网技术的智慧农业发展策略分析[J].南方农业，2021，15（24）：221-222.

[3]许世卫，王东杰，李灯华，等.我国“互联网+”现代农业进展与展望[J].农业网络信息，2017，1：10-17.

[4]孙志国.区块链、物联网与智慧农业[J].农业展望，2017，13（12）：72-74.

[5]吴晓柯，管孝锋，黄海龙，等.基于区块链技术的智慧农业发展研究[J].南方农机，2020，51（22）：10-11.

[6]王莹.“互联网+”背景下我国智慧农业发展路径研究[J].物流科技，2021，44（2）：131-134.