隨著第五代通訊技術(5th generation mobile networks, 5G)服務正式商轉，其超高速、低延遲、多連結的傳輸特性，可望為人類生活帶來革命性的影響，也帶動各項物聯網(Internet of Thing, IoT)設施與系統的蓬勃發展，舉凡無人自駕車系統、擴增實境(Augmented Reality, AR)、智慧工廠、智慧醫療等各領域應用，都將隨著5G與IoT系統搭配，逐步建構起更為智慧與便利的服務架構。而近年來農業環境不斷變遷，各國也積極投入研究資源，拓展各項農業科技服務內容，加速推動農業生產技術能夠更為精準、更為智慧，以更低的人力成本面對各項產業變遷的挑戰。本期電子報聚焦於整合5G通訊技術與IoT技術，蒐羅各國農業創新應用方案，提供給讀者參考與發想。

精準農業-看見了再噴！

歐盟整合產官學研各界資源，推動資通訊技術應用於農業生產的SmartAgriHubs系列計畫，其中於比利時進行的AI4Agriculture計畫專注於發展更為精準省力的田間雜草管理方案。

其透過無人機搭載高畫質相機進行現地影像拍攝，將取得的雜草影像與定位套疊在地理資訊系統(Geographic Information System, GIS)圖台上，利用雜草影像資料訓練之人工智慧深度學習辨識模組，藉由雲端平台進行運算與分析，辨識並定位出需要噴灑藥劑的雜草，再將已分析完畢的影像數據與作業軌跡地圖回傳給田間的無人自駕拖拉機，當拖拉機抵達定位時，搭載於拖拉機上的智慧噴灑設備便即刻啟動，達成精準作業目標。據試驗結果顯示，最多可減少80%的除草劑用量。而為了傳輸高畫質的雜草影像，則有賴當地電信商Proximus所佈建的5G環境設施，透過5G高傳輸速率的特性，推動快速辨識與精準噴灑技術的精進。

而美國農機大廠亦於今年度首度推出搭載精準辨識─See & Spray™系統的大型商用智慧噴灑機，有別於AI4Agriculture需透過雲端平台計算出軌跡與定位作業地圖外，這款智慧農機採用了邊緣運算技術，透過數以百萬計的雜草相片完成辨識模組的訓練，在作業過程中達成以20km/h的速率行駛於田區，藉由搭載於機械臂上的攝影機檢測田間，並利用邊緣運算技術透過顏色差異分析雜草，接著於0.2秒內啟動智慧噴嘴，而在支援5G傳輸的田間，仰賴高頻寬、低延遲的特性，將能支援更好的邊緣運算作業，達成看見雜草即進行精準施藥的目標。

圖2：智慧噴灑機作業流程
(圖片來源：John Deere)

智慧動物管理方案

傳統的養殖過程中，因管理動物數量眾多，使得畜牧業者難以針對個別動物進行差異化管理，容易導致疾病蔓延，或無法以最小的飼餵成本，達成最高生產效益。隨著各項動物管理物聯網設備與系統的開發，搭配上5G多連結、高頻寬特性，預期能有效降低人力成本需求，達成智慧生產管理。

英國為了加速5G於農業場域應用，推出了5G RuarlFirst計畫，其中便包含透過5G技術發展牧場智慧管理方案，首先改良牛隻智慧項圈，使其支援5G訊號傳輸，達成同時蒐集與連結大量牛隻生理資料，如：活動量、反芻、定位等資料，接著透過雲端平台的運算與分析，提供管理決策建議。而物聯網也讓牛隻能夠連結畜舍，透過牛舍中的感測設施，當牛隻走向擠乳通道時，智慧項圈即刻發射訊號啟動閘門，抵達定位時則關閉閘門並啟動自動擠乳機器人進行擠乳作業，同時打開飼料通道，給予牛隻飼料獎勵，發展無人自動擠乳作業環境。而牛舍中的環境感測器也能夠依據畜舍狀況維持最佳飼養環境，舉例來說，一旦偵測到牛舍過於悶熱，則可透過雲端平台遠端調控風扇，提升牛隻的生活品質，達成畜舍智慧管理的目標。

而5G能夠傳遞大量資料的特性，也為即時動物影像監測服務的發展提供助益。以英國新創公司所開發CattleEye智慧監測系統為例，透過牛舍擠乳通道中的攝影機監測牛隻步行姿態，搭配動物體態辨識系統，利用5G高速率傳輸的特性將監測到的影像即時回傳雲端進行運算，並比對牛隻行走姿態的差異，藉此判斷是否有跛足的情況，達成及早通知畜牧業者，進行場域動線調整、日糧管理、修蹄管理等應變措施，降低疾病造成的經濟損失。

圖4：CattleEye 牛隻跛足姿態影像監測系統
(資料來源：CattleEye)

不斷推陳出新的資通訊科技帶給農業資訊服務持續創新的原動力，而了解不同資訊技術的特長與限制，掌握應用於農業場域的條件則是發展各項服務的基礎。5G通訊技術雖具有高速率、低延遲、多連結的特性，然而其訊號傳輸易受地形或障礙物阻擋、通訊服務建置成本高昂、上傳速率仍未達理想值，以及服務涵蓋範圍多集中於都會區，是目前農業應用中仍有待突破的客觀條件。隨著各式物聯網設備與系統的精進，適時適地搭配光纖固網、5G、4G、LoRa、NB-IoT等不同通訊技術，將更有機會發展出符合農業應用效益的各式資訊服務，創造更為智慧化的農業生產環境。

參考資料：