CN112633440B - 一种产地环境监测数据的暗码加密传输方法及系统 - Google Patents

一种产地环境监测数据的暗码加密传输方法及系统 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种产地环境监测数据的暗码加密传输方法及系统，包括监测任务数据传输、采样数据传输、样品流转数据加密及传输、检测数据传输数据解密步骤，实现了样品监测任务、数据加密传输、解密一体化，使得采样任务标准化的同时，实现了数据安全，可以极大降低数据泄露风险及保证数据准确性。

Description

一种产地环境监测数据的暗码加密传输方法及系统
技术领域
本发明属于农业环境技术领域，具体涉及一种产地环境监测数据的暗码加密传输方法及系统。
背景技术
农产品产地土壤重金属污染严重且来源复杂，直接影响农产品质量安全与人体健康，获取准确有效的监测点位信息是明确重金属污染情况主要方式。目前土壤或农产品点位信息获取途径多为采测一体化，各阶段数据互通性较高；监测数据获取主要通过账户登录线上读取或线下读取存储设备。
上述技术方法存在的主要问题有：(1)样品采集、流转、检测等各阶段点位信息互通性高，保密性差；(2)监测数据读取的安全性较低，造成数据泄露或流失；(3)数据获取方式多通过用户密码登录等方式，账号安全性较难保障。
发明内容
本发明利用多重转码加密方式，将采样信息、流转信息、检测信息等多阶段点位信息分离，各工作机构均为单一向获取输出信息，仅任务发布机构掌握解密程序，可进行各阶段点位信息的关联获取。监测数据的加密分离，保障了点位信息流转安全，同时有效提高全程质量控制质量。
本发明的目的是提供一种产地环境监测数据暗码加密传输方法及系统。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，所述方法包括：
(1)监测任务数据传输
所述监测任务数据传输是任务发布机构将监测任务信息推送给采样机构；
(2)采样数据传输
(2.1)采样机构到达采样现场，获取点位样品及采样信息，通过智能终端将采样信息发送到采样数据库D1，同时智能终端根据点位坐标从基础数据库D0读取采样区域信息，同步上传至采样数据库D1，
(2.2)样品袋上采样信息展示，所述采样机构通过智能终端将采样编码和采样时间录入样品袋二维码；将采样编码、采样地点、采样时间、采样机构信息打印成采样标签，粘贴于样品袋；
(3)样品流转数据加密及传输
(3.1)所述点位样品流转至制样机构，通过智能终端记录样品的采样编码，完成制样装袋后，通过将采样编码加密转为流转暗码Fi，发送至采样数据库D1；后台系统根据流转暗码Fi及加密算法，将采样编码转为流转明码Fe；所述流转暗码Fi录入流转样品袋二维码；流转明码Fe、制样目数、制样机构、制样时间、样品重量信息打印成流转标签，粘贴于流转样品袋，
(3.2)所述点位样品流转至检测机构后，检测机构将流转明码Fe转为检测编码M，并发送至检测数据库D2，检测编码M为17位阿拉伯数字，前15为通过选取暗码前5位数据加密获得；流转明码Fe的最后两位为批次流水号；
所述加密算法与获取流转暗码Fi的算法相比，仅采样时间改为制样时间，制样时间改为接样时间；秘钥记为K3；
(4)检测数据传输
检测结束后，按照检测编码M在系统中录入检测结果，并上传检测信息至检测数据库D2，检测信息上传过程同步识别质控样品，判断检测结果是否符合质控规则：符合则正式上传数据，不符合则反馈给检测机构要求修改，所述检测信息包括检测编码、检测结果；
(5)数据解密
任务发布机构分别下载采样数据库D1和检测数据库D2中的数据，拷贝至离线的保密计算机，通过插入密码狗G，执行解密程序，合并两部分数据；
根据解密程序进行数据解密，所述解密程序根据采样编码S、采样时间、制样时间、检测机构接样时间以及密钥K1、K2、K3，建立采样编码S和M的关联关系，最终获得检测数据。
进一步地，所述监测任务信息包含但不限于采样编码、采样地点、点位坐标、采样时限、采样机构代码；
进一步地，所述采样编码S由多位阿拉伯数字组成，包含但不限于点位所属行政区、采样年份、采样类型、采样机构代码、流水号字段；
进一步地，所述采样信息包括但不限于采样编码、点位坐标、采样时间、采样地点、海拔高度、作物类型、当季产量、肥料用量、农药用量、自然灾害及病虫害；
进一步地，所述采样区域信息包括但不限于地形地貌、土壤类型、土地利用方式、日照时长、降水量、蒸发量、平均气温、耕作制度；
进一步地，所述流转暗码Fi计算：
流转暗码Fi为多位阿拉伯数字编码，由采样编码S加密计算而得，且Fi数据长度为采样编码S的三倍，具体公式为：
yi＝a1sin(b1xi)+a2sin(b2xi)+a3sin(b3xi)+a4sin(b4xi)+a5sin(b5xi)
其中，yi为采样编码第i为数值对应的值，a1、a2、a3、a4、a5分别为采样时间的月、日、时、分、秒对应数值，b1、b2、b3、b4、b5分别为制样时间的月、日、时、分、秒对应数值，其中a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3、b4、b5均为两位数字，xi为采样编码第i为数值或取yi小数部分前三位，按采样编码数值i的顺序拼接，形成流转暗码Fi；
进一步地，流转明码Fe计算：
流转明码Fe为两位大写字母和两位阿拉伯数字组成，两位大写字母为Fi加密计算而得，两位阿拉伯数字为样品批次流水号，具体计算过程如下：
将Fi从中间分为前后两段数字，将前段数字逐位相加，所得数字除以26取余数，按字母表顺序，读取此余数对应的英文字母，结合任务发布机构在智能终端的编码加密程序中预先输入本次监测的密钥K1，根据经典Vigenere密码找到对应的英文字母，即为Fe的第一位英文字母；
若非质控样品，第二位英文字母获取方式同上，若出现X、P、E则向后顺延一位字母；若为质控样品，根据任务发布机构预先输入的密钥K2，及Vigenere密码规则进行转换，密码样标示为X，平行样标示为P，互检样标示为E；
后两位阿拉伯数字为批次流水号，每个批次从01开始逐样品递增，每个批次20-50个样品；
进一步地，所述流转暗码Fi的分段方式：若Fi为奇数位n，则按(n+1)/2位和(n-1)/2位分段；若Fi为偶数位m，则按m/2位分段；
进一步地，所述K1计算方法：将点位坐标东经、北纬数据加和，整数部分除以26取余数，表示位移量，小数部分加和除以26取余数，即为秘钥K1，若密钥位移量超过26，则从首字母开始循环确定；
所述K2为一个英文单词；
所述Vigenere密码表横排字母为暗码结果，纵排字母为密匙。
一种产地环境监测数据暗码加密传输系统，包括任务发布机构、采样机构、智能终端、制样机构、检测机构，所述任务发布机构将监测任务推送至所述智能终端，所述智能终端获取云端数据库数据并配合监测任务确认采样点位信息，所述采样机构进行采样获取点位样品及采样信息，所述智能终端将采样编码、采样地点、采样时间、采样机构等信息录入二维码，打印成采样标签，粘贴于样品袋，所述智能终端将采样信息传输至云端数据库，所述样品袋中的样品流转至制样机构，完成制样后装袋，智能终端通过将采样编码加密转为流转暗码Fi，发送至云端数据库并根据流转暗码Fi及加密算法，将采样编码转为流转明码Fe，智能终端将流转暗码Fi录入流转样品袋二维码，并将流转明码Fe、制样目数、制样机构、制样时间、样品重量等信息打印成流转标签，粘贴于流转样品袋，然后将流转样品袋中的样品流转至检测机构，同时智能终端获取检测编码M，检测结束后，智能终端按照检测编码M在系统中录入检测结果，并上传检测信息至云端数据库；
进一步地，所述系统还包括密码狗G，所述任务发布机构下载云端数据库中数据并保存在保密计算机中，通过所述密码狗G合并采样数据和检测数据。
本发明的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法及系统，具有以下优点：
1.本发明创造性的将暗码加密用于农产品产地采测数据的获取，且加密过程仅能在智能终端扫描二维码的时候实现，有效防止黑客通过PC客户端或者PC服务器破解加密算法，防止数据泄露；
2.本发明中，采样数据到检测数据多次进行加密，针对不同样品类型(普通样、质控样)提出不同加密算法，进一步增加了加密复杂度，使得加密算法破解的难度增大，安全性更高；
3.采样数据与检测数据通过密码沟进行合并解读，大幅度提高了通过用户密码等方式获取数据的安全不确定性；
4.本发明的一种产地环境监测数据暗码加密传输系统可以即任务发布、样品采集、制样、数据加密于一体，使得采样任务标准化的同时，实现了数据安全，可以极大降低数据泄露风险及保证数据准确性。
附图说明
图1为产地环境监测数据暗码加密传输方法及系统的技术流程图；
图2为研究区域点位分布图；
图3为Vigenere密码图；
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
针对某产地环境监测数据的暗码加密传输：
1.监测任务数据传输
(1)采样机构获取任务发布机构发布的监测任务信息，明确任务信息，其中点位数量为20个，分布见图2；
(2)获取采样编码、采样地点等信息，如3号点位采样编码为120115003，点位坐标为123.254789，42.548005；
2.采样数据传输
(1)依据点位地理信息，于基础数据库D0获取区域信息，如土壤类型为红壤、土地利用方式为水田等，并同步传输到采样数据库D1；
(2)采集样品；同步收集采样点位信息，如海拔高度为2.1km、作物类型为水稻等；所有信息传输到采样数据库D1；
3.样品流转数据加密及传输
(1)样品流转至制样机构，通过智能终端记录所有样品采样编码；完成制样并装袋
(2)通过excel进行采样编码转换：
以3号点位采样编码为例：首先依据3号采样编码(120115003)进行流转暗码Fi转化：019150000019019364000000166，并通过智能终端二维码扫描模块写入流转样品袋的二维码；以3号点位采样编码为例，将流转暗码Fi转化为流转明码Fe：
①将暗码分为两段数据(01915000001901，9364000000166)，计算获得该点位经纬度之和为165.802794，进一步确定偏移量为9，密钥为J；
②计算第一段数据，获得余数，并通过读取Vigenere密码表(图3)确定第一位字母为J；3号点位为普通样，第二位密码通过相同方法获取，为R；3号点位制样流水号记为12；
③流转明码Fe(JR12)、制样目数(100)、制样时间(1005135412)等信息打印为文字标签粘贴于流转样品袋上；
4.检测数据传输
(1)样品流转至检测机构，通过计算获得检测编码为00038307738321412；
(2)检测机构将检测编码录入系统，显示录入成功；检测信息同步传输到检测数据库D2；
5.数据解密
任务发布机构下载采样数据库D1和检测数据库D2于的数据中保密计算机中，通过密码狗合并采样数据与检测数据，并通过计算获取采样编码与检测编码之间的联系。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (10)

1.一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，所述方法包括：
(1)监测任务数据传输
所述监测任务数据传输是任务发布机构将监测任务信息推送给采样机构；
(2)采样数据传输
(2.1)采样机构到达采样现场，获取点位样品及采样信息，通过智能终端将采样信息发送到采样数据库D1，同时智能终端根据点位坐标从基础数据库D0读取采样区域信息，同步上传至采样数据库D1，
(2.2)样品袋上采样信息展示，所述采样机构通过智能终端将采样编码和采样时间录入样品袋二维码；将采样编码、采样地点、采样时间、采样机构信息打印成采样标签，粘贴于样品袋；
(3)样品流转数据加密及传输
(3.1)所述点位样品流转至制样机构，通过智能终端记录样品的采样编码，完成制样装袋后，通过将采样编码加密转为流转暗码Fi，发送至采样数据库D1；后台系统根据流转暗码Fi及加密算法，将采样编码转为流转明码Fe；所述流转暗码Fi录入流转样品袋二维码；流转明码Fe、制样目数、制样机构、制样时间、样品重量信息打印成流转标签，粘贴于流转样品袋，
(3.2)所述点位样品流转至检测机构后，检测机构将流转明码Fe转为检测编码M，并发送至检测数据库D2，检测编码M为17位阿拉伯数字，前15为通过选取暗码前5位数据加密获得；流转明码Fe的最后两位为批次流水号；
所述加密算法与获取流转暗码Fi的算法相比，仅采样时间改为制样时间，制样时间改为接样时间；秘钥记为K3；
(4)检测数据传输
检测结束后，按照检测编码M在系统中录入检测结果，并上传检测信息至检测数据库D2，检测信息上传过程同步识别质控样品，判断检测结果是否符合质控规则：符合则正式上传数据，不符合则反馈给检测机构要求修改，所述检测信息包括检测编码、检测结果；
(5)数据解密
任务发布机构分别下载采样数据库D1和检测数据库D2中的数据，拷贝至离线的保密计算机，通过插入密码狗G，执行解密程序，合并两部分数据；
根据解密程序进行数据解密，所述解密程序根据采样编码S、采样时间、制样时间、检测机构接样时间以及密钥K1、K2、K3，建立采样编码S和M的关联关系，最终获得检测数据。
2.如权利要求1所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，所述监测任务信息包含但不限于采样编码、采样地点、点位坐标、采样时限、采样机构代码。
3.如权利要求1所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，所述采样编码S由多位阿拉伯数字组成，包含但不限于点位所属行政区、采样年份、采样类型、采样机构代码、流水号字段；
所述采样信息包括采样编码、点位坐标、采样时间、采样地点、海拔高度、作物类型、当季产量、肥料用量、农药用量、自然灾害及病虫害；
所述采样区域信息包括地形地貌、土壤类型、土地利用方式、日照时长、降水量、蒸发量、平均气温、耕作制度。
4.如权利要求1所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，所述流转暗码Fi计算：
流转暗码Fi为多位阿拉伯数字编码，由采样编码S加密计算而得，且Fi数据长度为采样编码S的三倍，具体公式为：
yi＝a1sin(b1xi)+a2sin(b2xi)+a3sin(b3xi)+a4sin(b4xi)+a5sin(b5xi)
其中，yi为采样编码第i为数值对应的值，a1、a2、a3、a4、a5分别为采样时间的月、日、时、分、秒对应数值，b1、b2、b3、b4、b5分别为制样时间的月、日、时、分、秒对应数值，其中a1、a2、a3、a4、a5、b1、b2、b3、b4、b5均为两位数字，xi为采样编码第i为数值或取yi小数部分前三位，按采样编码数值i的顺序拼接，形成流转暗码Fi。
5.如权利要求1所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，流转明码Fe计算：
流转明码Fe为两位大写字母和两位阿拉伯数字组成，两位大写字母为Fi加密计算而得，两位阿拉伯数字为样品批次流水号，具体计算过程如下：
将Fi从中间分为前后两段数字，将前段数字逐位相加，所得数字除以26取余数，按字母表顺序，读取此余数对应的英文字母，结合任务发布机构在智能终端的编码加密程序中预先输入本次监测的密钥K1，根据经典Vigenere密码找到对应的英文字母，即为Fe的第一位英文字母；
若非质控样品，第二位英文字母获取方式同上，若出现X、P、E则向后顺延一位字母；若为质控样品，根据任务发布机构预先输入的密钥K2，及Vigenere密码规则进行转换，密码样标示为X，平行样标示为P，互检样标示为E；
后两位阿拉伯数字为批次流水号，每个批次从01开始逐样品递增，每个批次20-50个样品。
6.如权利要求1所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，所述流转暗码Fi的分段方式：若Fi为奇数位n，则按(n+1)/2位和(n-1)/2位分段；若Fi为偶数位m，则按m/2位分段。
7.如权利要求5所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法，其特征在于，所述K1计算方法：将点位坐标东经、北纬数据加和，整数部分除以26取余数，表示位移量，小数部分加和除以26取余数，即为秘钥K1，若密钥位移量超过26，则从首字母开始循环确定；所述K2为一个英文单词；
所述Vigenere密码横排字母为暗码结果，纵排字母为密匙。
8.一种产地环境监测数据暗码加密传输系统，其特征在于，包括任务发布机构、采样机构、智能终端、制样机构、检测机构，所述任务发布机构将监测任务推送至所述智能终端，所述智能终端获取云端数据库数据并配合监测任务确认采样点位信息，所述采样机构进行采样获取点位样品及采样信息，所述智能终端将采样编码、采样地点、采样时间、采样机构等信息录入二维码，打印成采样标签，粘贴于样品袋，所述智能终端将采样信息传输至云端数据库，所述样品袋中的样品流转至制样机构，完成制样后装袋，智能终端通过将采样编码加密转为流转暗码Fi，发送至云端数据库并根据流转暗码Fi及加密算法，将采样编码转为流转明码Fe，智能终端将流转暗码Fi录入流转样品袋二维码，并将流转明码Fe、制样目数、制样机构、制样时间、样品重量等信息打印成流转标签，粘贴于流转样品袋，然后将流转样品袋中的样品流转至检测机构，同时智能终端获取检测编码M，所述检测编码M是由流转明码Fe通过加密获取，检测结束后，智能终端按照检测编码M在系统中录入检测结果，并上传检测信息至云端数据库。
9.如权利要求8所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输系统，其特征在于，所述系统还包括密码狗G，所述任务发布机构下载云端数据库中数据并保存在保密计算机中，通过所述密码狗G合并采样数据和检测数据；所述智能终端为一个或多个。
10.如权利要求8所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输系统，其特征在于，所述系统运行权利要求1-7所述的一种产地环境监测数据暗码加密传输方法进行检测数据暗码加密并传输。
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