農工攜手轉動新農業齒輪

撰文/凃心怡

工研院與農委會攜手展開農工跨域合作,藉由打造跨域生態系與數位新科技的導入,探索農業數位轉型的新策略與新價值,共同推動臺灣智慧農業的發展。
工研院與農委會攜手展開農工跨域合作,藉由打造跨域生態系與數位新科技的導入,探索農業數位轉型的新策略與新價值,共同推動臺灣智慧農業的發展。

農業也要數位轉型!為解決農業缺工與氣候變遷調適等問題,工研院與農委會合作,進行跨域產業技術研發,並在第三屆創新農工跨域合作成果發表會中,展出包括快速檢測土壤肥力技術、柑橘日燒感測技術、畜舍專用掃地機器人等多項農工合作成果,以豐沛技術能量,加速農事智慧化。

臺灣農業挑戰不斷,除了嚴峻的氣候變遷以及高齡缺工問題,開放市場的國際競爭壓力也迎面而來,唯有透過轉型升級才能突破瓶頸,提高產業競爭力!

自2019年起,工研院與農委會攜手展開農工跨域合作,藉由打造跨域生態系與數位新科技的導入,探索農業數位轉型的新策略與新價值,共同推動臺灣智慧農業的發展,讓臺灣農業不僅在地發光發熱,也將創新能量輸往全世界。

智慧化發展 達成高值化目標

行政院農業委員會副主委陳駿季表示,自古以來農業就相當依賴氣候環境,然而隨著氣候變遷日益嚴峻,農業損失的痛始終都在;加上臺灣農業人口也逐漸老化,整體農業的經營風險、效率都受到一定程度的影響。早期的農業純粹可用技術支撐產業,如今無論是面對氣候變遷,或者是經營效率問題,都必須尋求他法,「跨域合作將帶來前所未有的新風景,」陳駿季說。

在今年舉辦的創新農工跨域合作成果發表會上,總計展示16項農工合作智慧農業成果。陳駿季表示,在農工跨域合作的機制下,近年來已解決了許多純粹用農業的角度所無法處理的問題。今年度的農工跨域合作中,也開發出許多感測相關的技術,無論是針對環境、病蟲害,乃至土壤的檢測技術,都已經達到足以量產的技術水準。

對當前臺灣農業的諸多挑戰,工研院副院長彭裕民仍選擇樂觀看待,直言困境即是轉機,「只要勇於迎向困難,並大步橫跨,臺灣就有機會創造其他國家所沒有的價值。」彭裕民進一步指出,在農業面臨的眾多困難中,人口急速老化所帶來的缺工問題更為難解,「連半導體產業、科技產業都處於人才供不應求的狀況,農業如何在招募上取得優勢?」

有鑑於此,「智慧化是我們必定要走的路,不僅是專注在大型農場,中小型農場也必須建構起來,形成智慧的網絡,」彭裕民表示,除了以智慧化解決缺工問題之外,高值化更是提升農業的最終目標,「過往工業產品所走過的路,現在農業也要用心地走下去。」

智慧技術跨域整合 使用面向多元

「田間作物微環境感測病害預警示系統」經AI人工智慧統計運算與分析,預測作物的發病機率,提醒農民及早做好防治施藥。
「田間作物微環境感測病害預警示系統」經AI人工智慧統計運算與分析,預測作物的發病機率,提醒農民及早做好防治施藥。

工研院中分院副執行長李士畦指出,2019年至今短短2年多,結合系統、設備、材料等專業,與光電技術、機電技術的整合,如今已看見豐碩的成果,技術研發也橫跨農、林、漁、牧等應用。

尤其在機電技術部分,已經達成整合的目標,將所有電路設計整合在一起。由中分院與農委會高雄區農業改良場共同研發的「田間作物微環境感測病害預警示系統」,即是其中一個成功案例。

此系統將智慧物聯網(AIoT)、材料化學以及預警系統整合,經AI人工智慧統計運算與分析,透過田間作物微環境的變化,預測作物的發病機率,提醒農民及早做好防治施藥,避免病害實際發生造成損失,同時也精準掌控藥劑使用,減少浪費。目前該系統已建置臺灣藜與洋蔥2種作物的病害預診斷雲端服務與病害專家規則庫,並提供3種病害威脅燈號警示模式。

「這樣的整合系統,可說是未來國內在推動智慧農業服務化過程中,相當重要的示範,」李士畦直言,農工合作獲利的不只農民,還有相關產業,一如工研院在「農業環境感測融合」、「AI暨農機整合系統」等領域上的技術已經開始在全臺多處農改場以及畜試所進行驗證,並陸續技轉7家廠商,可望帶動約3,000萬元的投資,衍生出近億元的產值。善用科技,除了帶動農業加速轉型外,無疑也能將臺灣科研能量向外擴散推廣。

隨時隨地知地力:土壤營養源智慧快篩檢測套組

溫度、空氣、水是農作物生長的三大要素,而土壤則決定作物豐收的程度。肥料與藥物的添加無論過與不及,都可能對地力與作物造成損害;而作物的需求也不盡相同,何時施肥、施肥多寡,也將影響該地產能。

過去農民若有土壤肥力診斷需求,可請農業試驗所與各區農業改良場免費協助檢測,然而每年送件量超過3萬件,在人力有限的狀況下,農民往往得過14至30天的時間才能收到檢驗報告,且每個地號1年僅能送件1次,無法隨時配合施肥時效,或因檢測時間過長而錯失施肥良機。

工研院與農業試驗所共同合作,開發「土壤營養源智慧快篩檢測套組」,針對肥料三要素「氮、磷、鉀」進行檢測分析,從取土到檢測成果出爐僅需30分鐘,檢測套組成本更只要30至50元的銅板價,利於農民隨時使用。除了避免施肥不足,也能大幅降低施肥過渡問題,預估可減少20%~50%的施肥量,有效節省肥料成本。

快篩檢測套組採呈色法,為了避免顏色落在色卡交界處而影響到辨識精確度,研發團隊更進一步開發出「土壤氮磷鉀營養源線上判讀系統」,透過手機瀏覽器拍照上傳,即可準確得知土壤肥力狀況。團隊也正在與農試所專家共同導入知識庫,增加施肥建議功能,讓系統更完善。

避免水果曬傷的智慧先知:柑橘日燒預警系統

橘子、柳橙、柚子、葡萄柚、檸檬等芸香科果實,是目前世界上最大的供應果品之一,經濟效益高。但因全球暖化現象日趨嚴重,炙烈的艷陽,經常導致果實表皮燒傷,果農心血便付之一炬。

隨著日燒問題愈演愈烈,工研院智慧微系統科技中心與農委會農業試驗所攜手合作,推出「柑橘日燒預警系統」,藉由微氣象智能感測模組預測日燒模型,並依據日燒閥值,提供農民日燒防治時機,可在大量日燒發生的7天前就先發出警告,讓果農有充裕的時間進行資材防治作業。

此預警系統目前已在雲林、臺中東勢等重要柑橘產區正式啟用,並可延伸至其他芸香科果園。有了這套智慧預警系統,估計可提升柑橘總產量5%,並大幅降低每公頃約4萬元的成本。

人工清糞走向歷史:仔牛畜舍高床清潔機器人

面對臺灣農業的缺工問題,兼具提高生產效能與減少人力負擔,工研院與農委會畜產試驗所針對高床式牛舍,研發出「仔牛畜舍高床清潔機器人」。搭載45公升容量水箱的清潔機器人,於機器前方設有2個灑水孔,行駛過程中可將高床面結塊的畜糞噴濕軟化,並配合機器下方的升降式旋轉刮板將糞便刮至高床下;另一方面,機器人身上的水箱內也可裝填消毒液,在噴灑過程中直接進行殺菌,進而避免牲畜感染疾病。

清潔機器人不僅能取代部分人工,同時也內建無線網路通訊設備,並整合網路攝影機,即使在牧場外,畜牧業者也能及時啟動並監看現場狀況。

第一代仔牛畜舍高床清潔機器人於2015年推出後,已獲得熱烈迴響,後經研發團隊不斷針對牧場需求進行調整,第二代清潔機器人的雛型機於2021年應運而生,考量高床下方的糞便依舊需要人工清理,除了原先可刷除高床上糞便的功能外,第二代機器人同時新增「將高床下的糞便抽吸至糞袋」的功能,讓人工清糞的工序全面走向歷史。此外,第二代清潔機器人也可透過能源管理的調控,提升電池續航力,比起第一代機器人僅2個鐘頭就需充電,第二代機器人可使用將近4個鐘頭,讓畜舍清潔更自動化。

文章轉載自工業技術研究院工業技術與資訊月刊