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全球農業面臨極端氣候、原物料價格上漲及勞動力缺乏等挑戰,對糧食生產造成衝擊,因此導入資通訊技術(Information and Communication Technology, ICT)、物聯網(Internet of Things, IoT)、大數據(Big Data)等科技工具,積極輔導我國農業轉型、朝向精準生產、穩定產量與品質,實乃當務之急。農業部自106年起推動智慧農業,由產官學研共同開發產業所需技術,透過技轉導入農業場域應用,並於110年開始運用前瞻基礎建設-數位建設之資源,將智農技術組建成農業物聯網,逐步建構新型態畜禽健康防疫物聯網,提升農糧產銷安全體系,串聯生產飼育管理、作物病蟲害防治、動物疾病診斷及屠宰作業資訊等環節,強化產業價值鏈資訊即時性與串聯速度,使產銷全程現代化更上一層樓,確保產業競爭力與食品安全。此外,農業部亦推動「智慧農業科技服務體系」,使產銷業者迅速尋找到具備技術能力與實務經驗之科技業者,進一步跨域合作共同解決管理痛點。
運用IoT技術連結作物生產、集貨、加工及通路等環節資訊,形成產銷一體之安全網絡,從產至銷分別導入育苗雲端管理系統、作物影像辨識、AR可視化、產量及產期預估模型等技術,協助各類作物邁向精準生產(圖1)。例如大宗蔬菜育苗作業導入雲端數位系統,透過物聯技術串流育苗場播種與植床栽培資訊,管理決策者可遠端迅速獲知數量資訊,提高管理效率20%,並透過無人飛行載具(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)影像辨識技術,搭載不同光譜鏡頭與結合AI深度學習,應用於蔬菜之種類與產量判釋、病害預測及災情評估等。
花卉產業則運用OpenCV影像處理、YOLO v7及卷積神經網路(CNN)等演算工具,建立文心蘭切花數量偵測與產量產期預測模型,提升切花產能5%且減少人力作業成本。同時於市場拓展上,透過AR可視化技術,於2022國際蘭展線上展示300多種蝴蝶蘭之2.5D數位影像與品種細節資訊,亦透過混合實境(Mixed Reality, MR)技術手把手指導與客戶服務,有助鏈結產銷兩端、創造商機。
鳳梨產銷方面,透過鳳梨物聯網資料庫與管理平臺,整合田間管理資訊、果實品質回報、生產訂單管理及國際進出口商情等系統資訊,並應用影像辨識於田間辨識生育階段與集貨場之果品選別分級,掌握生育動態與修正產期預測模型。協助鳳梨生產合作社制訂產銷決策,提升管理效率與精準度,供應符合國際規格之鮮果產品,促進4家合作社輸日年銷量增加300公噸,提升產值300萬元。
作物病蟲害監測上,以黏蟲紙搭配攝影系統,透過5G傳送高解析度害蟲影像至雲端運算中心,應用YOLO v8進行害蟲種類與數目識別。藉此技術建立小果番茄之瓜果實蠅非疫生產點,每場域可省去人為監測與稽核成本60萬元,並縮短發現蟲害到實施防治之時間差,系統亦可彙整統計日報作為出口檢疫所需資料。
畜禽業在物聯網技術加持下,可將環境與管理數據、即時影像遠端監控、專家知識等系統平臺進行串聯,促進飼養資訊透明化、疾病防疫與生物安全智慧化、屠宰衛生檢查即時化,使產銷資訊連結更為完整(圖2)。以肉雞健康監測為例,建立雞隻聲紋分析、反應力影像評估、特徵器官影像監測、可控制高解析度影像系統、禽舍虛擬實境監測等物聯技術,運用5G通訊三大特點(高速度、低延遲、多連結),讓飼養員不用踏入禽舍也能遠端精準掌握雞隻健康狀態,節省每日巡場工時4小時,且可即時發現疾病等異常作處置,進而提升育成率3%(從86%至89%)。
肉豬飼養管理方面,藉由無線射頻識別(Radio Frequency Identification, RFID)耳標系統進行個體識別,於管理平臺登錄豬隻個別資訊,並透過行為影像監測與異常通報等系統,掌握母豬生產效率與豬隻動態等資訊,省去每日資料登打與巡場作業5小時,育成率最佳可提升7%(從83%至90%)。同時牧場內導入獸醫遠距診療與疾病AI診斷系統,相關影像透過5G網路進行線上診療,有助減少獸醫師往返牧場巡診之每案交通成本。
此外,在屠宰衛生檢查上,於5處HACCP屠宰場與9處地區肉品市場,導入屠宰衛生檢查數位管理服務及查核系統,具遠端影像監視與屠體複判作業等功能,提升屠宰流程監管效率,同時使屠宰端即時攔截重大動物疫病,防範非洲豬瘟疫情,而系統所獲查核資料大數據,於加值分析後可作為施政參考依據。目前屠宰衛生查核系統覆蓋率達肉豬年屠宰量343萬頭(占全國總屠宰量4成以上),除保障國人食肉衛生安全,亦成功開拓豬肉國際市場方面,如今(112)年4月獲菲律賓同意我國生鮮豬肉出口,並於9月11日正式封櫃啟航,為口蹄疫區除名後輸往菲國首例。
農業部為有效服務具智慧農業轉型升級需求之農業產銷業者,積極建構「智慧農業科技服務體系」,透過制定相關機構能量登錄機制,引進9大類科技服務機構能量,服務於3大類農業應用(圖3)。自110年推動迄今,已有82家科技服務業者完成登錄,其中9成是設立5年以上、經營穩定之公司,讓產銷業者可安心與其合作。進一步分析體系之服務能量,可服務之產業別家數由高至低為蔬果、水產、畜禽、花卉、菇類、特作及雜糧等領域;技術服務類別以資料收集/管理最高(67.5%),其次為感監測(66.3%)及自動化控制(47.5%)(註1),可滿足產銷業者最需要的服務項目,農業產銷業者亦可透過智慧農業官方網站之技服專區提出申請後,將有專人安排實體/線上媒合,以快速對接農業生產收穫、倉儲運輸、行銷販售等不同層面之智慧化服務,加速產銷效能提升與成功轉型升級。
由上述場域案例可知,物聯網技術有助農業轉型升級已獲得成功經驗,農業部將持續導入科技資源,積極輔導農業生產場域導入微型氣象站與環境監測系統,配合IoT技術將資訊於雲端進行即時分析,並將分析結果透過操作系統介面或儀表板回饋給農事經營者,除有效降低農民之巡視次數與勞動負擔,且能輔助制訂生產計畫,達精準管理之效,同時符合我國農業產銷均衡、食品安全及拓展外銷競爭力之目標。農業部亦於今年發布「智慧農業感測資料格式標準及測試規範」,可降低系統開發成本,實現資料通透性並加值應用(註:相關內容請詳見第68期農業資通訊應用電子報),未來更將接軌科研創新與產業需求,強化產學研橫向連結,藉由擴散機制複製並因地制宜,提升智慧農業等IoT技術於產業運用之永續經營量能。
註1:單一科技服務業者可同時登錄不同服務產業別與技術服務類別:
參考資料: