Published February 11, 2022 | Version v1
Publication Open

Intrusion Detection Using Machine Learning for Risk Mitigation in IoT-Enabled Smart Irrigation in Smart Farming

  • 1. Vikram University
  • 2. University of the Cumberlands
  • 3. Manipur University
  • 4. University of Ghana
  • 5. Saudi Electronic University
  • 6. Pibulsongkram Rajabhat University

Description

The majority of countries rely largely on agriculture for employment. Irrigation accounts for a sizable amount of water use. Crop irrigation is an important step in crop yield prediction. Field harvesting is very reliant on human supervision and experience. It is critical to safeguard the field's water supply. The shortage of fresh water is a major challenge for the world, and the situation will deteriorate further in the next years. As a result of the aforementioned challenges, smart irrigation and precision farming are the only viable solutions. Only with the emergence of the Internet of Things and machine learning have smart irrigation and precision agriculture become economically viable. Increased efficiency, expense optimization, energy maximization, forecasting, and general public convenience are all benefits of the Internet of Things (IoT). As systems and data processing become more diversified, security issues arise. Security and privacy concerns are impeding the growth of the Internet of Things. This article establishes a framework for detecting and classifying intrusions into IoT networks used in agriculture. Security and privacy are major concerns not only in agriculture-related IoT networks but in all applications of the Internet of Things as well. In this framework, the NSL KDD data set is used as an input data set. In the preprocessing of the NSL-KDD data set, first all symbolic features are converted to numeric features. Feature extraction is performed using principal component analysis. Then, machine learning algorithms such as support vector machine, linear regression, and random forest are used to classify preprocessed data set. Performance comparisons of machine learning algorithms are evaluated on the basis of accuracy, precision, and recall parameters.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتمد غالبية البلدان إلى حد كبير على الزراعة في التوظيف. يمثل الري كمية كبيرة من استخدام المياه. يعد ري المحاصيل خطوة مهمة في التنبؤ بغلة المحاصيل. يعتمد الحصاد الميداني بشكل كبير على الإشراف والخبرة البشرية. من الأهمية بمكان حماية إمدادات المياه في الحقل. يمثل نقص المياه العذبة تحديًا كبيرًا للعالم، وسيزداد الوضع تدهورًا في السنوات القادمة. ونتيجة للتحديات المذكورة أعلاه، فإن الري الذكي والزراعة الدقيقة هما الحلان الوحيدان القابلان للتطبيق. فقط مع ظهور إنترنت الأشياء والتعلم الآلي، أصبح الري الذكي والزراعة الدقيقة مجديين اقتصاديًا. زيادة الكفاءة، وتحسين النفقات، وتعظيم الطاقة، والتنبؤ، والراحة العامة كلها فوائد لإنترنت الأشياء (IoT). مع تنوع الأنظمة ومعالجة البيانات، تنشأ مشكلات أمنية. تعيق المخاوف المتعلقة بالأمن والخصوصية نمو إنترنت الأشياء. تضع هذه المقالة إطارًا لاكتشاف وتصنيف الاختراقات في شبكات إنترنت الأشياء المستخدمة في الزراعة. يعد الأمن والخصوصية من الشواغل الرئيسية ليس فقط في شبكات إنترنت الأشياء المتعلقة بالزراعة ولكن في جميع تطبيقات إنترنت الأشياء أيضًا. في هذا الإطار، يتم استخدام مجموعة بيانات NSL KDD كمجموعة بيانات إدخال. في المعالجة المسبقة لمجموعة بيانات NSL - KDD، يتم أولاً تحويل جميع الميزات الرمزية إلى ميزات رقمية. يتم استخراج الميزة باستخدام تحليل المكون الرئيسي. بعد ذلك، يتم استخدام خوارزميات التعلم الآلي مثل آلة دعم المتجهات، والانحدار الخطي، والغابة العشوائية لتصنيف مجموعة البيانات المعالجة مسبقًا. يتم تقييم مقارنات أداء خوارزميات التعلم الآلي على أساس معايير الدقة والدقة والتذكر.

Translated Description (French)

La majorité des pays dépendent largement de l'agriculture pour l'emploi. L'irrigation représente une quantité importante d'utilisation d'eau. L'irrigation des cultures est une étape importante dans la prédiction du rendement des cultures. La récolte sur le terrain dépend beaucoup de la supervision et de l'expérience humaines. Il est essentiel de protéger l'approvisionnement en eau du champ. La pénurie d'eau douce est un défi majeur pour le monde, et la situation va encore se détériorer dans les prochaines années. En raison des défis susmentionnés, l'irrigation intelligente et l'agriculture de précision sont les seules solutions viables. Ce n'est qu'avec l'émergence de l'Internet des objets et de l'apprentissage automatique que l'irrigation intelligente et l'agriculture de précision deviennent économiquement viables. L'augmentation de l'efficacité, l'optimisation des dépenses, la maximisation de l'énergie, les prévisions et la commodité publique en général sont tous des avantages de l'Internet des objets (IoT). À mesure que les systèmes et le traitement des données se diversifient, des problèmes de sécurité se posent. Les problèmes de sécurité et de confidentialité entravent la croissance de l'Internet des objets. Cet article établit un cadre pour la détection et la classification des intrusions dans les réseaux IoT utilisés en agriculture. La sécurité et la confidentialité sont des préoccupations majeures non seulement dans les réseaux IoT liés à l'agriculture, mais également dans toutes les applications de l'Internet des objets. Dans ce cadre, l'ensemble de données NSL KDD est utilisé comme ensemble de données d'entrée. Dans le prétraitement de l'ensemble de données NSL-KDD, toutes les caractéristiques symboliques sont d'abord converties en caractéristiques numériques. L'extraction de caractéristiques est effectuée à l'aide d'une analyse en composantes principales. Ensuite, des algorithmes d'apprentissage automatique tels que la machine vectorielle de support, la régression linéaire et la forêt aléatoire sont utilisés pour classer l'ensemble de données prétraitées. Les comparaisons de performances des algorithmes d'apprentissage automatique sont évaluées sur la base de la précision, de la précision et des paramètres de rappel.

Translated Description (Spanish)

La mayoría de los países dependen en gran medida de la agricultura para el empleo. El riego representa una cantidad considerable de uso de agua. El riego de cultivos es un paso importante en la predicción del rendimiento de los cultivos. La cosecha en el campo depende mucho de la supervisión y la experiencia humanas. Es fundamental salvaguardar el suministro de agua del campo. La escasez de agua dulce es un gran desafío para el mundo, y la situación se deteriorará aún más en los próximos años. Como resultado de los desafíos antes mencionados, el riego inteligente y la agricultura de precisión son las únicas soluciones viables. Solo con la aparición del Internet de las cosas y el aprendizaje automático, el riego inteligente y la agricultura de precisión se han vuelto económicamente viables. El aumento de la eficiencia, la optimización de los gastos, la maximización de la energía, la previsión y la conveniencia del público en general son todos beneficios del Internet de las Cosas (IoT). A medida que los sistemas y el procesamiento de datos se diversifican, surgen problemas de seguridad. Las preocupaciones por la seguridad y la privacidad están impidiendo el crecimiento del Internet de las cosas. Este artículo establece un marco para detectar y clasificar las intrusiones en las redes IoT utilizadas en la agricultura. La seguridad y la privacidad son las principales preocupaciones no solo en las redes de IoT relacionadas con la agricultura, sino también en todas las aplicaciones del Internet de las cosas. En este marco, el conjunto de datos NSL KDD se utiliza como un conjunto de datos de entrada. En el preprocesamiento del conjunto de datos NSL-KDD, primero todas las características simbólicas se convierten en características numéricas. La extracción de características se realiza mediante el análisis de componentes principales. Luego, los algoritmos de aprendizaje automático, como la máquina de vectores de soporte, la regresión lineal y el bosque aleatorio, se utilizan para clasificar el conjunto de datos preprocesados. Las comparaciones de rendimiento de los algoritmos de aprendizaje automático se evalúan sobre la base de parámetros de exactitud, precisión y recuperación.

Files

3955514.pdf.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:be40cf3216933307ac57e0a447635a51
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
كشف التسلل باستخدام التعلم الآلي للتخفيف من المخاطر في الري الذكي المدعوم بإنترنت الأشياء في الزراعة الذكية
Translated title (French)
Détection d'intrusion à l'aide de l'apprentissage automatique pour l'atténuation des risques dans l'irrigation intelligente activée par l'IdO dans l'agriculture intelligente
Translated title (Spanish)
Detección de intrusiones mediante aprendizaje automático para la mitigación de riesgos en el riego inteligente habilitado para IoT en la agricultura inteligente

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4211139801
DOI
10.1155/2022/3955514

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Ghana

References

  • https://openalex.org/W111228695
  • https://openalex.org/W1963483840
  • https://openalex.org/W2026882991
  • https://openalex.org/W2048296018
  • https://openalex.org/W2060832133
  • https://openalex.org/W2093815159
  • https://openalex.org/W2182756588
  • https://openalex.org/W2287408518
  • https://openalex.org/W2298676361
  • https://openalex.org/W2423793223
  • https://openalex.org/W2557440092
  • https://openalex.org/W2590373591
  • https://openalex.org/W2591983082
  • https://openalex.org/W2619276500
  • https://openalex.org/W2809448769
  • https://openalex.org/W2908948085
  • https://openalex.org/W2922151433
  • https://openalex.org/W2947878980
  • https://openalex.org/W2949951539
  • https://openalex.org/W2950732065
  • https://openalex.org/W2985361684
  • https://openalex.org/W2991463474
  • https://openalex.org/W3090532770
  • https://openalex.org/W3092493650
  • https://openalex.org/W3107826138
  • https://openalex.org/W3134353509
  • https://openalex.org/W3159562783
  • https://openalex.org/W3163247838
  • https://openalex.org/W3174921179
  • https://openalex.org/W3196031017
  • https://openalex.org/W3196550633
  • https://openalex.org/W3210110497
  • https://openalex.org/W3213390689
  • https://openalex.org/W4205164245
  • https://openalex.org/W4206227284
  • https://openalex.org/W4210544472
  • https://openalex.org/W4254602698
  • https://openalex.org/W4285719527