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害蟲現形!誰危害了作物 智慧型影像監測分析抓元凶

資料來源:國立臺灣大學生物機電工程學系

秋行軍蟲危害玉米田、荔枝樁象吃掉龍眼、荔枝的嫩芽,還有誰偷偷吃掉你的作物?害蟲危害是作物種植的一大問題,耗費許多人力、物力,甚至引發農藥殘留問題,戕害人體健康,遺毒自然環境。然而農村人口老化,缺工嚴重,傳統的溫室蟲害管理,常得仰賴人工以黏蟲紙定期監測,不論是害蟲大小數量的計算,或是種類蟲相的分析,都非常耗時費力,還可能因為沒有及時察覺蟲害而造成農業損失。臺灣大學生物機電工程系研發一套「智慧型害蟲自動影像偵測與辨識系統」,可監控作物場域的蟲害及環境情況,宛如是害蟲的「照妖鏡」,不但每天即時偵測,還可用一支手機遠端執行,提供防蟲作戰資訊給農民即時應對。

本系統不再需要人工作業,而是藉由嵌入式系統之高速運算與通訊能力,結合雲端系統與機器學習演算法,直接用影像來監測黏蟲紙上的害蟲數量與種類;它所設計的整合型影像感測與環境感測模組,可即時取得影像與環境資訊,再透過無線訊號傳輸,把資料傳遞到遠端伺服器進行分析。透過大數據分析及行動裝置的隨時監測與控制,可建立預警系統,以即時因應蟲害數量及環境的改變,降低蟲害風險。感測模組收集到的環境溫濕度與照度資訊,也可以連結到溫室的環境控制系統,對於溫室的風扇、降溫系統、遮陰網等進行智慧化控制與管理,大大提升農民或溫室管理者的管理效能。

目前本系統著重在四種較重要的作物害蟲,分別為粉蝨、薊馬、蚊蚋、黑翅蕈蚋,實驗場域分布於南投、雲林、嘉義及臺南。它對害蟲的監控頻率,可從以往每兩週一次人工計數縮短為即時監控。另外,還建立害蟲警訊系統,將每日增加害蟲數量的嚴重程度分4個層級來呈現,使管理者能夠及時應變。這套系統不只可以做為溫室內的害蟲監控,在改良防水及耐用程度後,未來更可全面應用於室內外的蟲害監控。在控制方面,本系統利用感測模組收集到的資訊,還建立一套溫室內的自動控制系統,使風扇、遮陽簾幕等場域設備,可依環境狀態自動調控。而場域內的狀況則可以透過手機APP監控,甚至是開關設備。同時透過大數據的分析與結合即時環境資訊,更可改善溫室或露地栽培管理環境,進而減少農藥與資材使用,達到保護環境的效果。

本系統可以說是讓害蟲即時現形的「照妖鏡」,一旦推廣到產業界,不但大幅改變目前人工採樣監測的方式,更可精準且即時提供防蟲戰情給農業生產現場,農民只要一支手機等行動裝置就可以迅速取得管理資訊,及時降低栽培作物損害。

圖1、溫室內無線感測模組硬體設計。圖1、溫室內無線感測模組硬體設計。
圖2、戶外型感測模組硬體設計。圖2、戶外型感測模組硬體設計。
圖3、系統架構示意圖。圖3、系統架構示意圖。
圖4、溫室害蟲辨識演算法辨識結果及準確率。圖4、溫室害蟲辨識演算法辨識結果及準確率。
圖5、透過手機APP即時取得場域害蟲及環境資訊。圖5、透過手機APP即時取得場域害蟲及環境資訊。
圖6、使用者可以透過網站來取得害蟲熱點位置,亦可以手機APP取得警訊系統的警報分級。圖6、使用者可以透過網站來取得害蟲熱點位置,亦可以手機APP取得警訊系統的警報分級。
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