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不怕天有風雲! 物聯網和大數據幫你顧農田

不怕天有風雲! 物聯網和大數據幫你顧農田

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國立屏東大學電腦與通訊學系副教授 劉仁俊

「嗶!嗶!嗶!氣溫太高、溼度不足!」阿宗的手機APP傳來訊息,提醒蔬果快被大太陽曬掛了。他不慌不忙按下APP上的按鈕,透過無線遠端控制,啟動農田裡噴水和通風裝置,迅速解除溫度過高和供水不足危機,繼續氣定神閒和朋友在家喝茶聊天。這樣情景很快不再是想像,屏東大學電腦與通訊學系副教授劉仁俊和台大農經碩士蔡和宗合作,利用資訊和行動科技輔助農業,智慧手機在手,管理直通雲端,利用APP軟體和監控設施,即時掌握農地大小事。

「彷彿二十四小時有人看顧農田或果園,精準提醒供水不足或溫度太高,預防種植的蔬果不致因天候或環境異常而枯萎或悶死,節省人力還不用支付薪水,是不是很棒?」劉仁俊說。

科技與農業攜手,節省人力方便管理

當資訊科技遇見農業,會蹦出什麼樣的火花?原本對農業一竅不通的劉仁俊表示,2017年年初和曾在教育部工作、後來轉行從事農業的朋友蔡和宗聊天,談到了想利用科技解決農業的環境管理問題,發現若能開發種植環境自動化監測系統,即時偵測並整合溫度、溼度等各項環境變化數據,自動提醒防範未然,再運用物聯網和大數據概念,將能大幅提升農業生產品質,幫助人手欠缺的台灣小農,更有效率照顧農產品。

「我不懂農業,蔡和宗不懂資訊,聊起天來發現,原來農業對資訊輔助生產的需求竟然這麼迫切。」談到第一次嘗試將資訊科技與農業結合,劉仁俊認為是個很好的藍海市場。

不僅如此,資訊科技的大數據分析,亦可應用在農業生產模式複製上,「若能透過累積農產生產週期的大數據,分析出最佳且適合植物生長的自然環境,再把這些數據變成一套培育模組,就可以分享給更多人參考,種出品質更好、更穩定的農產品。」劉仁俊強調。

劉仁俊在屏東大學所開的實務專題和校外實習兩門課,課程設計原本就很有彈性,但首次與農業結合,對他來說,必須讓自己和學生先懂「農業」,因此他找來蔡和宗擔任業師,上下學期各開一門講座,講解農業現況和市場需求,這在過去資訊相關科系是很少見的。

走出實驗室,成品更要符合業者需求

「過去教學我們多半是在實驗室裡設計程式和製作系統硬體,這次參加『校園共創計畫』與業界合作,成品勢必得符合市場要求,實用性和成本控制必須特別講究。」劉仁俊坦承,走出實驗室,將自己的專業運用在不熟悉的農業領域,不光對學生,對自己授課都是挑戰,相較過去教學,投入心力和時間更多,師生和業者相互的討論也更密集,每週至少一次以上。

拿出一張學生繪製的系統示意草圖,劉仁俊指出,要做出軟硬體系統整合,又提供雲端大數據、行動即時示警的APP功能,必須要有扎實的基本功,為此,劉仁俊選擇小班上課,並將學生依系統架構分組,由老師全面控管進度和整合內容,可說是師生攜手共同開發的作品。

九月時,劉仁俊帶著學生來到南投一處準備施作這套系統的農場,觀察農家實際工作情況,了解系統安裝、布建上可能面臨的問題。「最重要的,是如何組裝出農民負擔得起、且願意採用的設備。」劉仁俊說。

「農業用的零件規格特殊,台灣少見、難找,像是PH值水質酸鹼度檢測器,從亞馬遜網站開始找起,為了取得適用的零件,學生花了不少時間。」劉仁俊表示,零件不僅要合適,價格還要有競爭力,例如除原本為了擴充整合偵測部件的系統主控板「樹莓派」,另找了一塊擴充板延伸各種感測器接口,但價格要新台幣五百多元,於是大夥又找了價格不到三分之一的零件取代,這種控管成本的觀念,是過去上課不會太計較的部分。                  

                  


師生在水耕栽植場討論如何架設監控系統。

                      


學生在現場進行系統安裝與測試。

此外,當師生拿著規劃好的安裝設計圖走進農場,才發現實際操作跟想像往往有不小落差,例如農場擺放監控設施和感應器的位置,並未把風向和溼度關係考慮進去,當風往內吹,聚集內部的溼度會偏高,影響溼度感應器靈敏度;還有魚菜共生系統中,也容易因不定時供水而影響溼度感應器監測數據,這都必須一再討論與修正。

看見農業科技應用新商機和就業機會

接觸農業後,劉仁俊發現,學生的思維也開始有了轉變,懂得想怎麼把所學用來幫助農業。有位家中務農的學生覺得稻草人驅鳥效用有限,如果可以加裝監控系統偵測並識別鳥類,即時發出警報或鞭炮聲嚇走鳥類,可讓驅鳥更有效率。也有學生研究透過無人機遠端遙控來噴灑農藥,讓農民不必親臨現場,避免農藥傷身,同時也能節省人力和時間。

劉仁俊指出,農產業者十分看好種植環境自動化監測系統未來發展,建構系統短期可以幫助農民更有效率改善種植環境,掌握農作物品質;長期配合大數據分析,可開發不同農作物的種植環境標準化數據模組,供有興趣的民眾複製模式;更讓師生看到資訊科技應用在農村領域的新商機和就業機會。

►計畫主持人說: 這是我第一次嘗試為農業開發監控系統和軟體,為了實際了解農業,課程規劃破天荒讓學生走出實驗室,進到農場勘查、實作;課堂中也安排農業專題演講,補充農業方面的先備知識,以了解現代農業需求,讓系統開發能更符合需求。一趟從無到有的開發體驗,相信能引領學生看見農業新藍海,未來走進台灣農村或農業貢獻所學,我很期待。​

►農村代表說:曾到日本觀摩農業技術,應用類似監控系統已十分常見,但採用設備成本仍然偏高,未來若台灣能開發農民負擔得起的設備和系統,將可幫助農民(尤其產銷班)從「看天吃飯」轉向「配合天吃飯」,特別是室內裁種的農產品。這套監測系統對一般民眾來說,也能降低跨入家庭或都市農業門檻,有助台灣食農教育普及。~森野有限公司總經理 蔡和宗

►學生代表說:走進農場後,想法越來越多。農村現狀啟發我們更多想法,覺得有很多技術可以應用在農業上。未來,會想貢獻所學,找出最有效率的方式種出最好的農作物,提升農作物產值。科技農業在台灣屬於新市場,一定有很多可以發揮的空間,有些同學已打算畢業後投入科技農業,不用煩惱就業問題。~屏東大學電腦與通訊學系學生楊曜誠

 

enlightened重要活動歷程enlightened

  • 4月 嵌入式信號處理平台架設
  • 5月 智慧農業專題講座
  • 6月 各型環境感測器程式開發設計
  • 7月 雲端伺服器建置
  • 9月 農業場域系統安裝與測試
  • 10月 大數據資料庫建置
  • 12月 完成系統施作與成果分享

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