
农业大数据学报 ›› 2026, Vol. 8 ›› Issue (2): 224-234.doi: 10.19788/j.issn.2096-6369.000129
孙雨潇1(
), 李峰1, 李斌2, 李艳丽1, 代峰3, 郝志强1,*(
)
收稿日期:2025-08-22
接受日期:2025-10-10
出版日期:2026-06-26
发布日期:2026-06-26
通讯作者:
郝志强,E-mail:haozhiqiang@caas.cn。作者简介:孙雨潇,E-mail: sunyuxiao@caas.cn。
基金资助:
SUN YuXiao1(
), LI Feng1, LI Bin2, LI YanLi1, DAI Feng3, HAO ZhiQiang1,*(
)
Received:2025-08-22
Accepted:2025-10-10
Published:2026-06-26
Online:2026-06-26
摘要:
农业物联网数据安全挑战加剧,制约规模化应用,且领域内缺少系统性安全能力提升指导框架、数据安全风险碎片化、研究体系不健全,基于此,本文旨在明确农业物联网数据安全治理核心方向,为产业实践提供切实可行的理论支撑与路径参考。研究围绕农业物联网三层架构,融合多方法建立完整研究体系。首先,结合文献梳理法,系统梳理农业物联网技术架构、应用场景及现有安全标准;其次,结合各层架构功能特性,运用多维度风险拆解法,系统识别数据全生命周期安全风险维度;最后借助德尔菲法构建量化评价体系。整体形成“风险识别—体系构建—防护设计”的研究路径,提炼出五大数据安全风险维度、一套量化评价体系及四维协同防护体系。研究填补了农业物联网领域内“重定性轻量化、重架构轻治理”的空白,所提出的五大数据安全风险维度为风险识别提供了清晰框架,含5项一级指标、20项二级指标的量化评价体系及“技术—管理—标准—人才”协同防护体系可直接为数据安全评估与防护实践提供指导,但研究存在一定局限,如评价体系试点范围窄。未来研究将重点扩大评价体系试点研究,并探索与人工智能融合的农业物联网数据安全智能防护模式。
孙雨潇, 李峰, 李斌, 李艳丽, 代峰, 郝志强. 农业物联网数据安全指标体系构建与治理研究[J]. 农业大数据学报, 2026, 8(2): 224-234.
SUN YuXiao, LI Feng, LI Bin, LI YanLi, DAI Feng, HAO ZhiQiang. Research on the Construction and Governance of Data Security Index System for Agricultural Internet of Things[J]. Journal of Agricultural Big Data, 2026, 8(2): 224-234.
表3
农业物联网数据安全指标评价体系参考"
| 基础类别 | 一级指标 | 二级指标 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 类别 | 权重(%) | 指标 | 权重(%) | 指标 | 权重(%) |
| 基础安全能力 | 25 | 设备身份认证 | 8 | 设备唯一标识符等 | 3 |
| 双向认证协议覆盖 | 3 | ||||
| 设备固件签名验证机制完备性 | 2 | ||||
| 数据加密保护 | 9 | 数据传输层加密率 | 4 | ||
| 敏感数据静态加密 | 3 | ||||
| 密钥管理规范性(如密钥轮换周期、HSM硬件支持) | 2 | ||||
| 访问控制 | 8 | 基于角色的访问控制策略 | 3 | ||
| 多因素认证在管理平台的应用 | 3 | ||||
| 接口调用权限最小化原则 | 2 | ||||
| 数据传输与 存储安全 | 30 | 网络通信安全 | 10 | 通信协议漏洞(如弱密码、明文传输)检测 | 4 |
| 边缘节点与云端数据同步的完整性校验 | 4 | ||||
| 网络流量异常实时监测覆盖 | 2 | ||||
| 数据完整性 | 10 | 哈希算法在数据校验中的应用 | 3 | ||
| 区块链技术用于关键数据防篡改覆盖 | 4 | ||||
| 数据备份与恢复机制完备性 | 3 | ||||
| 边缘计算安全 | 10 | 边缘节点数据本地化处理 | 4 | ||
| 边缘云协同任务分配的安全隔离策略完备性 | 4 | ||||
| 边缘设备固件升级漏洞修复及时 | 2 | ||||
| 隐私保护与 合规性 | 20 | 用户隐私管理 | 10 | 匿名化/假名化技术在个人数据中的应用 | 4 |
| 数据采集知情同意书签署 | 4 | ||||
| 《通用数据保护条例》(GDPR)/《中华人民共和国个人信息保护法》等合规性审计通过率 | 2 | ||||
| 数据生命周期管理 | 10 | 数据留存周期合规性 | 4 | ||
| 数据共享第三方时的脱敏处理 | 4 | ||||
| 日志审计记录的完整性与可追溯性 | 2 | ||||
| 物理与操作 安全 | 15 | 设备物理防护 | 10 | 农田边缘设备防拆卸/防篡改设计覆盖 | 4 |
| 设备部署环境的抗干扰能力 | 4 | ||||
| 设备丢失后的远程擦除功能启用 | 2 | ||||
| 人员操作规范 | 5 | 农户网络安全培训覆盖 | 2 | ||
| 运维人员权限分级管理制度执行率 | 2 | ||||
| 安全事件响应流程完备性 | 1 | ||||
| 威胁检测与 应急响应 | 10 | 威胁感知能力 | 7 | 入侵检测系统在边缘节点的部署 | 3 |
| 异常行为告警响应时间 | 2 | ||||
| 安全情报更新频率 | 2 | ||||
| 应急恢复能力 | 3 | 数据泄露事件平均修复时间(MTTR) | 1 | ||
| 灾难恢复计划测试 | 1 | ||||
| 安全事件事后复盘与改进措施落实 | 1 | ||||
| 100 | 100 | 100 | |||
| [1] | 腾讯安全. 全球最大肉类加工商被“黑”停摆,勒索病毒还要荼毒多少行业?[EB/OL]. 腾讯云, 2021-06-03 [2025-06-19]. https://cloud.tencent.com/developer/article/1831226. |
| Tencent Security. The world's largest meat processor was "hacked" and shut down. How many more industries will the ransomware virus harm[EB/OL]. Tencent Cloud, 2021-06-03 [2025-06-19]. https://cloud.tencent.com/developer/article/1831226. | |
| [2] | 上游新闻. 美国佛州供水系统遭黑客入侵调高碱液含量100倍险酿悲剧[EB/OL]. 腾讯网, 2021-02-09[2025-06-20]. https://news.qq.com/rain/a/20210209A047IS00. |
| Upstream News. Florida Water Supply System Hacked, Alkaline Content Increased 100 Times, Nearly Caused Tragedy[EB/OL]. Tencent, 2021-02-09[2025-06-20]. https://news.qq.com/rain/a/20210209A047IS00. | |
| [3] | 张建华, 孔繁涛, 吴建寨, 等. 农业物联网技术发展趋势预测. 农业展望, 2018, 14(9):68-72. |
| ZhANG J H, KONG F T, WU J Z, et al. Development trend of technology of agricultural internet of things. Agricultural Outlook, 2018, 14(9): 68-72. | |
| [4] | 赵春江. 智慧农业的发展现状与未来展望. 中国农业文摘-农业工程, 2021, 33(6):4-8. |
| ZHAO C J. Current situations and prospects of smart agriculture. Chinese Agricultural Abstracts-Agricultural Engineering, 2021, 33(6): 4-8. | |
| [5] |
DWIVEDI M D, KALRA S, DUBEY J, et al. Smart farming: monitoring of field status and control of irrigation using sensors and Esp8266 nodemcu module. Journal of Physics: Conference Series, 2023, 2570(1): 012035.
doi: 10.1088/1742-6596/2570/1/012035 |
| [6] |
GAO G D, XIAO K, CHEN M M. An Intelligent IoT-based control and traceability system to forecast and maintain water quality in freshwater fish farms. Computers and Electronics in Agriculture, 2019, 166:105013.
doi: 10.1016/j.compag.2019.105013 |
| [7] |
FU H T, LI Z, ZHANG W J, et al. Path planning for agricultural UAVs based on deep reinforcement learning and energy consumption constraints. Agriculture, 2025, 15(9): 943.
doi: 10.3390/agriculture15090943 |
| [8] | 王瑞锋, 王东升. 基于ARM技术的智慧农业网络架构布局分析. 农机化研究, 2021, 43(12):242-246. |
| WANG R F, WANG D S. Analysis of smart agricultural network architecture layout based on ARM technology. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2021, 43(12): 242-246. | |
| [9] | 高浩天, 朱森林, 常歌, 等. 基于农业物联网的智能温室系统架构与实现. 农机化研究, 2018, 40(1):183-188. |
| GAO H T, ZHU S L, CHANG G, et al. Architecture and realization of intelligent greenhouse system based on agricultural internet of things. Journal of Agricultural Mechanization Research, 2018, 40(1): 183-188. | |
| [10] | 周鹏, 田维平. 农业物联网架构及应用研究. 农业网络信息, 2018(3): 3-7. |
| ZHOU P, TIAN W P. Research on the structure and application of agricultural internet of things. Agricultural Network Information, 2018(3):3-7. | |
| [11] | 陈光晓, 陈辉, 问静波, 等. 基于物联网的农产品质量监管与溯源系统设计. 计算机技术与发展, 2023, 33(1):27-33+73. |
| CHEN G X, CHEN H, WEN J B, et al. Design and implementation of agricultural product quality supervision and traceability system based on IoT. Computer Technology and Development, 2023, 33(1): 27-33+73. | |
| [12] | 全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC 28) 物联网信息交换和共享第1部分:总体架构:GB/T 36478.1─2018[S]. 中国标准出版社, 2018. |
| National Information Technology Standardization Technical Committee(SAC/TC 28). Internet of Things - Information Exchange and Sharing - Part 1: Overall Architecture: GB/T 36478.1─2018[S]. Standards Press of China, 2018. | |
| [13] | 全国信息技术标准化技术委员会(SAC/TC 28). 物联网感知控制设备接入第2部分:数据管理要求:GB/T 38637.2─2020[S]. 中国标准出版社, 2020. |
| National Information Technology Standardization Technical Committee(SAC/TC 28). Internet of Things - Perception and Control Device Access-Part 2: Data Management Requirements: GB/T 38637.2─2020[S]. Standards Press of China, 2020. | |
| [14] | 徐义鑫, 李凤菊, 徐磊, 等. 当前农业物联网安全面临的问题. 天津农业科学, 2020, 26(10):70-74. |
| XU Y X, LI F J, XU L, et al. Current Problems of Agricultural Internet of Things Security. Tianjin Agricultural Sciences, 2020, 26(10):70-74. | |
| [15] |
颜瑞, 王震, 李言浩, 等. 中国农业智能传感器的应用、问题与发展. 农业大数据学报, 2021, 3(2):3-15.
doi: 10.19788/j.issn.2096-6369.210201 |
|
YAN R, WANG Z, LI Y H, et al. The application, problems and development of China's agricultural smart sensors. Journal of Agricultural Big Data, 2021, 3(2): 3-15.
doi: 10.19788/j.issn.2096-6369.210201 |
|
| [16] | 曹梦川, 伍丹, 杜朋轩. 基于非对称加密算法的农业物联网数据加密解密模块的研究. 信息与电脑(理论版), 2022, 34(15):224-228. |
| CAO M C, WU D, DU P X. Research on agricultural internet of things data encryption and decryption module based on asymmetric encryption algorithm. Information and Computer (Theoretical Edition), 2022, 34 (15): 224-228. | |
| [17] | 谢晴晴, 董凡. 轻量级区块链技术综述. 软件学报, 2023, 34(1):33-49. |
| XIE Q Q, DONG F. Survey on lightweight blockchain technology. Journal of Software, 2023, 34(1): 33-49. | |
| [18] | 陈锦雯, 罗得寸, 唐呈俊, 等. 基于区块链的农业物联网可信溯源体系. 信息安全学报, 2022, 7(2):139-149. |
| CHEN J W, LUO D C, TANG C J, et al. The trusted traceability system of agricultural internet of things based on blockchain. Journal of Information Security, 2022, 7(2): 139-149. | |
| [19] |
HAS M, KREKOVIĆ D, KUŠEK M, et al. Efficient data management in agricultural IoT: compression, security, and MQTT protocol analysis. Sensors, 2024, 24(11): 3517.
doi: 10.3390/s24113517 |
| [20] |
谢人超, 廉晓飞, 贾庆民, 等. 移动边缘计算卸载技术综述. 通信学报, 2018, 39(11):138-155.
doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2018215 |
| XIE R C, LIAN X F, JIA Q M, et al. Survey on computation offloading in mobile edge computing. Journal of Communications, 2018, 39 (11): 138-155. | |
| [21] | 张依琳, 梁玉珠, 尹沐君, 等. 移动边缘计算中计算卸载方案研究综述. 计算机学报, 2021, 44(12):2406-2430. |
| ZHANG Y L, LIANG Y Z, YIN M J, et al. Survey on the methods of computation offloading in mobile edge computing. Journal of Computer Science, 2021, 44(12): 2406-2430. | |
| [22] |
PAN F, ZHANG B D, ZHAO X Y, et al. A lightweight, secure authentication model for the smart agricultural internet of things. Agronomy, 2023, 13(9): 2257.
doi: 10.3390/agronomy13092257 |
| [23] | 刘奇旭, 靳泽, 陈灿华, 等. 物联网访问控制安全性综述. 计算机研究与发展, 2022, 59(10):2190-2211. |
| LIU Q X, J Z, CHEN C H, et al. Survey on internet of things access control security. Computer Research and Development, 2022, 59(10): 2190-2211. |
| [1] | 薛亚东, 秦琳, 黄宁辉, 孟先进, 张水花. 林业数据分类分级方法研究[J]. 农业大数据学报, 2025, 7(2): 213-219. |
| [2] | 张乃静, 纪平, 肖云丹. 林草科学数据安全管理与防护[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(3): 392-399. |
| [3] | 吴云坤, 杨莹, 李豪, 熊健, 陈湘灵. 智慧农业领域大数据安全问题探索[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(3): 380-391. |
| [4] | 姜璐璐, 王鹏尧, 李宗闻, 李成赞, 廖方宇, 周园春. 面向共享的数据存储平台安全体系建设——科学数据银行的建设实践[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(3): 351-362. |
| [5] | 王健, 周国民, 廖方宇, 许哲平, 张建华, 刘婷婷. 基于规则的科学数据安全治理框架:理解数据“保护-利用”失衡及挑战的新工具[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(3): 295-306. |
| [6] | 王健, 周国民, 张建华, 许哲平, 刘婷婷. 科学数据分类分级保护探索:框架与模式[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(3): 307-324. |
| [7] | 符昱, 姜晓轶, 卫徉名, 童心, 徐墨庚, 王漪. 海洋科学数据安全治理体系设计与治理实践[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 286-294. |
| [8] | 张耀南, 张名成, 康建芳. 科学数据中心安全工作实践—以国家冰川冻土沙漠科学数据中心为例[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 278-285. |
| [9] | 王佳荣, 周彩秋, 苑新阳, 朱一鸣, 孙千然, 颜田, 陈刚, 齐法制. 国家高能物理科学数据安全保障体系[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 269-277. |
| [10] | 许琦, 胡晓彦, 邹自明, 佟继周. 空间环境科学数据安全分级概念框架研究[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 259-268. |
| [11] | 刘子龙, 龚浩, 王娟, 熊行创. 计量科学数据可信度研究[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 253-258. |
| [12] | 龚海燕, 麻付强, 张达威, 李晓刚. 区块链与机密计算技术在材料数据库平台中的应用分析[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 241-252. |
| [13] | 陆君言. 数据流通场景下的遥感影像隐形水印技术研究进展[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 220-229. |
| [14] | 魏鑫, 孔丽华, 汪洋. 我国科学数据出境管理对策研究[J]. 农业大数据学报, 2024, 6(2): 156-160. |
| [15] | 李佳乐, 赵鸿鑫, 林佳, 贺子康, 许如意, 虞国平, 周国民, 张建华. 南繁育种基地物联网智慧管理平台设计与应用[J]. 农业大数据学报, 2023, 5(4): 37-46. |
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