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物聯網技術運用於現代農業生產管理概論

資料來源:國興資訊股份有限公司/陳庭朗處長

物聯網技術運用於現代農業生產管理

面對全球化、科技化與氣候變遷的趨勢,臺灣新一代的農民透過農場基礎設施的提升,引進農業物聯網等新科技,並將 TGAP所描述之相關農業栽種規範,如:施肥作業標準、病蟲害防治管理和作物栽培曆等,導入應用於農業生產管理。

在這一波農業數位轉型的過程中,農場管理者可事先針對農地特性、耕種類型、作物、品種、生長階段、預計產量等,制定各項栽培計畫,便於全盤掌握各田區之生產排程。農民可根據預先排定的工作計畫在田間工作或巡視時透過手持行動裝置,以直覺化的方式蒐集田區狀況並同步完成田間工作紀錄的豋打,包含農藥、肥料等資材使用紀錄。

另外結合田間佈建之各種物聯網感測裝置,讓農民可以更方便的進行田區定位、監控及自動感知各種作物的生長情形,讓農民更可以專注在本身的農務工作上。此外,田區管理者,即使人不在農地現場,也能輕鬆的利用手機查詢雲端的相關數據資料,並可根據不同作物生長狀況適時地調整操作行為。這些環境資料、施作模式及當期作物的產量品質等數據,在經過統計分析後,  也可當作下一次種植相關作物時的參考。藉由科技應用得導入,提升農業生產效率及種植收益,逐步轉型為「知識利用型」之現代農業生產型態。

然而,農業設施栽培雖可阻絕雨水,但田間具有的微氣候特性,尤其在高溫或高濕的季節裡,要挑戰並提供給作物最佳生長條件,例如:日照、溫度、水分、空氣、土壤介質與營養等,則必須有賴於充份掌握環境狀態數值,例如: 溫度與日照,與適時適切控制影響設施環境的設備,包括 天窗、內遮陰網、側捲揚、風扇、水牆、滴灌裝置。

一、 農業智慧化環控系統

目前實務上運用在農場管理者現場操作的「農業智慧化環控系統」功能包含自動環境偵測、預警通知、異常通知與控制環境設備,以達到最佳生長的環境條件。功能概述如下:

1. 環境數據自動傳送雲端平台資料庫做紀錄,雲端平台分析環境數據後,系統主動通知提醒栽培工作進行,例如:肥料使用後產生EC值變化情形(如:EC值高於2.0dS/m),結合土壤溫濕度變化,產生施肥灌溉建議訊息。

2. 雲端平台提供依作物生長條件設定環境設備控制執行策略的參數表。

3. 設施內系統電控箱的觸控式顯示器提供近端環境數據顯示查詢,與提供控制環境設備,如:天窗、內遮陰網、側捲揚、風扇…。

4. 雲端平台提供設定環境參數上下臨界值,當環境數據仍高過臨界值,系統主動做異常通知栽培工作者。

5. 雲端平台可遠程環控指令下傳操作,提供即時性改變環境的需求。操作農場區域範圍可以指定單一或多棟(座)設施、單一區或多區設施,產生彈性管理效果。

6. 結合雲端環控平台與行動裝置應用軟體,可以查詢各時段各項環境參數值與趨勢圖表、環境設備的開關紀錄與當下的開關狀態。

7. 環境設備異常警報,例如:感測數據接收異常可能是弱電偵測數值低於50%所導致,會發出警報通知。

二、 未來開發方向

近年來,農業物聯網環境監控技術已經在國內很多新建的農場導入並獲得不錯的使用成效,然而為加速我國農業從自動化邁入智慧化時代,尚有二項應用技術仍待加速開發:

1. 建立各項農業物聯網監測資料傳遞儲存格式標準化

搭配NBIoT及5G傳輸的新世代,各種感測物聯網監測與驅動設備自動化控制之架構都能採更先進的傳輸架構並符合未來各種AI智慧化分析工具之所需,從感測器選用、現場選址安裝、安裝模式、資料取樣及傳輸週期固定或可變、雲端界接模式、斷線續傳、連動裝置、控制邏輯等,都亟待建立一個監測資料傳遞儲存標準化格式。

2. 建立作物栽種達人栽培管理行為模型

根據栽種數據與作物生長關係(如作物生長參數、環境監測數據、肥料施用紀錄、病蟲害防治、產量與品質等),串聯相關農務知識,結合管理行為建立數位分身模型。後續依據標準設備即時回傳數據動態調整作物栽培曆,並透過作物達人數位分身以提供數位化生產決策,此機制後續可以持續系統化保存與優化不同地區農友之栽種管理經驗,將良好智農經驗得以數位化傳承,建立各地之多樣生產決策建議機制。

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