农业物联网平台：功能、构成与应用，前景及费用

一、引言

随着信息技术的飞速发展，农业物联网平台正逐渐成为现代农业变革的核心驱动力。它融合了物联网、大数据、人工智能等先进技术，为农业生产带来前所未有的机遇与挑战。

二、农业物联网平台的功能

（一）环境监测
1. 农业物联网平台能够实时监测农田的气象条件，包括温度、湿度、光照强度、降雨量等。例如，在温室种植中，精确的温度和湿度监测可以确保作物生长在最适宜的环境下，避免因温度过高或湿度过低导致作物生长不良或病虫害滋生。
2. 土壤状况监测也是重要功能之一。通过传感器可检测土壤的肥力（如氮、磷、钾含量）、酸碱度、含水量等参数。这有助于农民根据土壤实际情况精准施肥和灌溉，提高肥料利用率，减少水资源浪费。

（二）精准农业作业
1. 平台支持精准灌溉系统。根据土壤湿度和作物需水规律，自动控制灌溉设备的开启和关闭，实现按需灌溉。这不仅节约了水资源，还能防止过度灌溉引起的土壤盐碱化等问题。
2. 精准施肥同样可行。结合土壤肥力监测结果和作物生长阶段，精确计算施肥量和施肥时间，确保作物能够获得充足且均衡的养分供应。

（三）病虫害预警与防治
1. 农业物联网平台可以利用图像识别技术和传感器监测病虫害的早期迹象。例如，监测作物叶片的颜色变化、害虫的活动踪迹等。一旦发现异常，能够及时预警，以便农民采取相应的防治措施。
2. 智能喷雾系统可根据病虫害的分布情况进行精准施药，减少农药使用量，降低农药残留对环境和农产品的危害。

（四）农产品质量追溯
1. 为农产品建立详细的档案，记录从种植、施肥、灌溉、施药到收获、运输、销售等各个环节的信息。消费者通过扫描农产品二维码等方式，可以获取农产品的产地、生产过程等详细信息，增加对农产品质量安全的信任。

三、农业物联网平台的构成

（一）感知层
1. 传感器是感知层的核心设备。包括气象传感器、土壤传感器、生物传感器等。气象传感器负责采集环境气象数据，土壤传感器检测土壤的各种参数，生物传感器则可用于检测作物的生长状况、病虫害情况等。
2. 射频识别（RFID）技术也被广泛应用。例如在农产品追溯方面，通过在农产品或农资产品上粘贴RFID标签，可以方便地识别和追踪其信息。

（二）网络传输层
1. 有线网络和无线网络是实现数据传输的主要方式。无线网络中的ZigBee、蓝牙、Wi – Fi和4G/5G网络等应用较多。在农田环境中，ZigBee等低功耗、短距离无线传输技术常被用于传感器节点之间的数据传输，而4G/5G网络则用于将数据传输到远程的物联网平台服务器。
2. 网络传输层要确保数据传输的稳定性、及时性和安全性，以保证物联网平台能够实时获取准确的数据。

（三）平台管理层
1. 数据存储与管理系统负责存储从感知层获取的海量数据。这些数据需要进行分类、整理和备份，以便后续的分析和应用。
2. 数据分析与处理模块采用大数据分析技术和人工智能算法，对数据进行深度挖掘。例如，通过分析历史气象数据和作物产量数据，建立预测模型，预测未来的作物产量和可能面临的风险。
3. 用户管理与权限系统则对不同用户（如农户、农业企业管理人员、监管部门人员等）进行管理，设置不同的权限，确保平台的安全使用。

（四）应用层
1. 为农户提供农业生产管理的应用界面，农户可以通过手机、电脑等终端设备查看农田环境数据、控制灌溉和施肥设备等。
2. 为农业企业提供供应链管理、质量追溯等功能的应用。同时，监管部门也可以通过应用层对农产品质量安全进行监管。

四、农业物联网平台的应用

（一）种植业
1. 在大规模粮食种植中，物联网平台可以实现对大片农田的集中管理。例如，通过无人机结合物联网传感器进行田间巡查，快速获取农田的整体情况，及时发现作物生长异常区域，并采取相应措施。
2. 在特色水果和蔬菜种植方面，如草莓种植的温室中，物联网平台精确控制温湿度、光照等环境条件，提高草莓的品质和产量，同时保证全年稳定供应。

（二）畜牧业
1. 在养殖场中，物联网平台可用于监测牲畜的健康状况。例如，通过佩戴在牲畜身上的传感器监测体温、心率等生理指标，一旦出现异常，及时通知养殖户进行诊治。
2. 还可以实现饲料的精准投喂。根据牲畜的生长阶段、体重等因素，精确计算饲料的投喂量和投喂时间，提高饲料利用率，降低养殖成本。

（三）渔业
1. 在水产养殖池塘或网箱中，物联网平台监测水质参数（如溶氧量、水温、酸碱度等）。当溶氧量低于临界值时，自动启动增氧设备，保证鱼类的正常生长环境。
2. 利用物联网平台还可以实现鱼类疾病的早期预警。通过分析水质变化和鱼类行为数据，及时发现疾病风险，采取预防措施。

五、农业物联网平台的前景

（一）提高农业生产效率
1. 精准的农业作业和环境控制能够最大限度地提高作物产量和质量，减少资源浪费。例如，通过精准灌溉和施肥，可使肥料利用率提高30%以上，作物产量提高10% – 20%。
2. 物联网平台实现的自动化管理，可以减少人力投入，降低劳动力成本。特别是在大规模农业生产中，一个人可以通过物联网平台管理大片农田或众多养殖牲畜。

（二）保障农产品质量安全
1. 病虫害预警和精准防治措施可以减少农药使用量，降低农产品的农药残留。同时，农产品质量追溯系统让消费者能够清楚了解农产品的生产过程，增强对农产品质量安全的信心。
2. 有利于打造优质农产品品牌，提高农产品的附加值，促进农业产业升级。

（三）推动农业可持续发展
1. 合理利用水资源和肥料等资源，减少对环境的污染。例如，精准灌溉避免了过度灌溉造成的土壤侵蚀和水资源浪费，精准施肥减少了肥料流失对土壤和水体的污染。
2. 物联网平台有助于发展生态农业、循环农业等可持续农业模式。例如，通过监测和调控农业生态系统中的物质和能量循环，实现农业废弃物的有效利用。

（四）促进农业智能化转型
1. 随着人工智能、大数据等技术的不断发展，农业物联网平台将变得更加智能。例如，未来的平台可能实现作物生长的自动调控，根据作物的实时生长情况和环境变化，自动调整灌溉、施肥、光照等参数。
2. 农业物联网平台还将与农业机器人、无人机等新兴技术深度融合，实现农业生产的全面智能化。

六、农业物联网平台涉及的费用

（一）硬件设备费用
1. 传感器是硬件设备中的重要组成部分。不同类型和精度的传感器价格差异较大。例如，一个普通的土壤湿度传感器价格可能在几百元，而高精度、多功能的气象传感器可能要数千元。如果是大规模的农田或养殖场，需要部署大量的传感器，这将是一笔不小的开支。
2. 数据采集设备、传输设备（如网关）等也需要花费一定的费用。数据采集设备的价格根据其功能和性能不同而有所区别，传输设备的费用则取决于采用的网络技术，如采用4G/5G网络传输模块的价格相对较高。
3. 对于一些需要控制设备（如智能灌溉喷头、自动施肥装置等）的农业物联网应用，这些设备的采购成本也需要考虑。智能灌溉喷头的价格从几十元到上百元不等，自动施肥装置的价格可能更高。

（二）软件平台开发与使用费用
1. 如果是自行开发农业物联网平台软件，需要投入大量的人力和物力。软件开发人员的工资、开发过程中使用的软件工具和技术资源等都构成开发成本。一个功能较为完善的农业物联网平台软件开发费用可能在数十万元到数百万元不等。
2. 如果使用现有的商业化农业物联网平台，需要支付软件使用费用。这些费用通常根据平台功能、使用规模（如连接的设备数量、用户数量等）和使用期限来计算。一般来说，小型农户可能每年需要支付几千元的使用费用，而大型农业企业可能需要支付数万元甚至数十万元的费用。

（三）安装与维护费用
1. 硬件设备的安装需要专业人员进行，特别是在复杂的农田环境或养殖场环境中。安装费用包括设备安装、布线（如果是有线传输）等成本，这部分费用根据安装的复杂程度和设备数量而定。
2. 设备在使用过程中需要进行维护，包括传感器的校准、设备的维修和更换等。维护费用每年可能占硬件设备总费用的5% – 10%左右。
3. 软件平台也需要进行维护，包括数据备份、系统升级、漏洞修复等。如果是自行开发的软件平台，需要自己投入维护人员的成本；如果是使用商业化平台，通常需要支付一定的维护服务费用。

七、结论
农业物联网平台具有丰富的功能、复杂的构成和广泛的应用前景。尽管目前在推广过程中面临一些费用方面的挑战，但随着技术的不断发展和成本的逐步降低，其将在未来的农业发展中发挥越来越重要的作用，推动农业向着智能化、高效化、可持续化的方向发展。