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智慧科技在設施農業應用

資料來源:行政院農業委員會桃園區農業改良場/賴信忠

 class='img_caption'圖一、依據作物管理需要及產值選用合適農業設施及設備,導入智慧監控系統,穩定生產。

農業生產者希望作物產量高品質佳,藉由栽培管理改善種植環境、施肥、灌溉、病蟲害防治等方式,透過數據紀錄了解栽培環境與生長狀態,改善管理,以數據分析技術建立自動監控管理模式,提高資源使用效率,經營效益最大化。依據作物對栽培環境適應能力及產值,選擇符合經濟性栽培環境,大致可分為露天及溫室,高經濟性作物藉由溫室設施隔離外界氣候影響,架設各種環控設施(灌溉、風扇、水牆、噴霧、遮陰網、補光燈等)維持溫室環境如土壤水分、肥分、溫度、光度等,應用環境感測器則取得各項偵測數據,近年來,物聯網技術發展,各項感測器透過無線傳輸至雲端系統,農民透過手機及平板等行動裝置操作,透過網路傳輸控制命令,自動管理田間設備,可遠端管理農場。

桃園區農業改良場因應氣候及病蟲害帶來農作物損失,經營面臨人力短缺及農耕經驗傳承等困境,為提升設施農業生產效能,以智慧科技取代人力,近年來積極投入智慧農業相關研究,運用物聯網及人工智慧開發設施作物智慧栽培管理模式,建置智慧農業開發系統,開發各種無線傳輸環境感測器及控制器模組,發展設施環控技術,以溫室農機具管理設備提供較佳管理方式,精準管理條件,讓作物穩定良好栽培環境生長。

由於複雜農業環境及作物,再加上管理習慣差異,每個栽培場域智慧環控都需要客製規劃才能達到經濟有效運作,其中包括編寫控制程式及設定條件。因此,為了讓不懂程式語言的農業專家及農民都能自己編寫控制程式,智慧農業開發系統整合視覺化程式積木(圖像式程式編輯器),使用者可自由編輯管理模式。

▲圖二、智慧農業開發系統及其運作架構。

▲圖三、以瀏覽器操作智慧農業開發系統視覺化編輯器,網頁編輯控制程式,自動管理田間設備。

▲圖四、以變數積木累加感測器數值,可應用於灌溉模式。

作物有其適合生育環境,透過感測器即時監測環境,借助AI與IOT整合多種溫室環控設備。AI系統部分採用深度學習建立作物生育期影像辨識模型及R語言編輯作物生長模型演算法,以田間試驗數據建生長模型,預測作物生育期。整合AI系統與智慧農業開發系統,以田間即時影像數據,線上即時影像辨識及預測生育期,依據生育期啟動管理程式,調節灌溉、養液、溫度及光度,提供良好作物栽培環境,穩定產量及品質。智慧農業開發系統擴增電子看板功能,強化農場遠距監控管理,整合地理圖資、田區、作物、監控數據、影像及作物生育預測,以農業戰情室即時掌握農場田區管理資訊。

展望我國智慧農業推廣及發展,結合農業研發、資訊科技與設備業者,共同推動智慧農業,深耕我國農業科技,資源整合,技術升級,降低開發成本,深厚核心技術,以示範農場推廣智慧科技,發展智農產業鏈,服務全球化。

▲圖五、應用作物生育期影像辨識及作物生長模型,智慧化設施環控管理,滿足不同時期作物管理需求。

▲圖六、桃園區農業改良場應用環境感測器及控制器開發都會智慧型農耕技術。

►計畫團隊:行政院農業委員會桃園區農業改良場

聯絡人:賴信忠 副研究員

電話:03-4768216

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