字級:
小字級
中字級
大字級

智慧農業開發系統開創農業新契機

資料來源:行政院農業委員會桃園區農業改良場/賴信忠

近年來,為降低人力成本及提升產品品質,不少業者陸續採用自動灌溉設備,並且搭配時間排程控制。唯植株生育苗齡、品種生長態勢及天候變化等多重因子,均會影響植株需水量,缺乏彈性的時間排程無法依據植株需求適時給水,並非最佳灌溉模式。導入資通訊、物聯網、機器學習技術於設施蔬菜及盆花生產管理後,可建構設施農業無線通訊感測系統及自動化灌溉管理系統,透過感測器監測作物栽培環境,及機器學習分析作物灌溉管理預測模型,形成控制模組開啟、關閉田間管理設備,成為具有學習能力之作物栽培智慧化管理系統。

綜上,因而開發「智慧農業開發系統」,系統目的在於推動農業生產管理智慧化,藉由整合資通訊、物聯網、機器學習及栽培管理技術,並依農業操作習慣設計而成,採跨平台響應式網頁操作介面。主要功能包括監控數據紀錄、田區及監控裝置設置、作物生理指標設定、視覺化管理程式編輯、R語言建模及使用者操作管理介面、API(Application Programming Interface,譯為「應用程式介面」)介接中央氣象局資料庫等功能,透過MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,譯為「消息隊列遙測傳輸」)進行訊息拋轉至雲端儲存及運算,達到即時監測及管理田間設備。

本系統主要用於溫室設施之生產,運用網頁程式積木可依作物種類的需求來設定最適值,藉由傳感器分別對光線、環境溫度、土壤和環境濕度、風速,將感測數據回傳至雲端進行統計分析,再比對所設定的數值,進而控制設施設備進行調整作業,如遮陰網、人工燈照、風扇、水霧器、灌溉及風速計等設備。藉由使用此系統,農民可依作物種類、生育條件、栽培環境、設備需求等,自行設定田區、監控裝置及管理條件,啟動智慧管理,如規劃所需感測器監測環境資訊、依試驗數據分析或經驗設定管理條件、自行編輯管理程式、透過程式自動化執行監測及管理田間設備運作等。本系統將免費提供農業專家及農民使用,除協助農業專家開發農作物智慧管理模式,另一方面也讓農民依照作物需求調整管理條件,能透過智慧型手機或電腦,遠端監測、控制作物生長環境。

未來如能統一傳輸協議,同時結合本系統之串接服務,國內業者所開發之環境感測器、控制器及資訊系統,即可採用MQTT通訊協議串接至該系統,匯集各家監控設備,提供使用者更多資源。藉此可協助國內設施業者及農業自動監控業者智慧化、降低開發成本與提升產業競爭力。進一步更可透過網路遠距監控及智慧化管理模組,拓展全球農業的新契機。

圖1、 智慧農業開發系統運作架構

圖2、設施作物智慧栽培管理運用於草莓栽培


圖3、自動灌溉試驗

►研發團隊:行政院農業委員會桃園區農業改良場
聯絡人:賴信忠
電話:03-4768216分機410
E-mail:shinjong@tydais.gov.tw

TOP