:::
師生跨域智慧農業 設計研發植物成長環境監測系統
第 189 期【2022-07-01】
【師生研究】
師生跨域智慧農業 設計研發植物成長環境監測系統
資訊工程系於111學年度起正式更名為智慧科技應用系，師生在科技部計畫經費補助支持下，應用智慧科技跨領域將物聯網技術應用於農業種植管理上，自主設計研發一套智慧無線低功耗可可植物成長環境監測系統，現階段與臺中市豐原地區一處可可樹果園合作，在果園裝設監測系統，二十四小時不間斷地監測園區土壤溫度、濕度、酸鹼值等讀值（電子工程學術名詞），藉此建立一套完整的物聯網監測平台。土壤監測裝置整合太陽能電源與電池模組，白天時可用太陽光進行充電，夜晚時使用電池供電，由於裝置的低功耗特性，即使沒有陽光的條件下，也能維持裝置至少半年的運作，協助農民達到最佳節能的農場管理目標。
資工系專任助理教授陳富國博士表示，農業已進入運用智慧與資通訊科技時代，在臺灣，可可樹種植屬於新興農業，可可樹果實具有高經濟價值，只是目前產業鏈尚未完善，在協助科技弱勢的農業考量下，資工專業的師生跨域與他系師生共同提出科技部計畫並獲得補助，計畫名稱為「臺灣可可產區調查及其品質分析與環境資料庫建構—為永續種植做準備」，陳博士、魏榮君博士、系友張承鈞、在校資工系學生傅智城，以物聯網為平台基礎，執行其中一個子計畫「可可履歷溯源系統與智慧農業無線型低功耗監測系統的開發計畫」。
陳博士指出，從去年8月起開始研發製作該套監測系統，工作團隊在可可園區使用LoRa無線網路技術建立起全園區的無線網路，在可可樹附近埋設土壤感測器，監測土壤濕度、溫度與酸鹼度，園區裏所有的感測器的讀值經由數據閘道器，將土壤各項量測數據回傳到中心伺服器，建立起未來大數據分析的基礎；陳博士表示，未來可以複製本研究成果於全國各地可可園，進而建立地一套完整的可可履歷溯源系統，將傳統農業帶提升至「智慧農業 4.0」，建立可可農業的智慧生產與數位服務能量。
「低功耗、低成本、長距離，建立完整資料庫，遠端監看數據，把農民的經驗變成科學數據化」。陳博士說，利用該監測系統不僅減少人力管理，還能全年24小時無休運作。系統紀錄下每筆數值，運算出最適合可可樹生長的環境，萬一環境突然發生異常，便會發出警訊告知園區管理人。在未來，這套技術更可以擴大推廣在每一種農作物的種植管理上，協助農業走向智慧高效管理的時代。
目前擔任工程師的資工系友張承鈞指出，畢業前在學校的專題就做過類似的系統，當時自己撰寫軟體與設計硬體，只是對於農業種植知識一竅不通，因此，在參與設計前做了很多功課，上網查詢資料，並且拜訪可可園區管理人員，深入了解可可樹栽種的條件，設計系統時，與園區管理人員充份溝通協調，最後自主設計出這一套「可可植物成長環境監測系統」。
張承鈞進一步說明，團隊目前在園區內放置了三組土壤感測器，隨時監測可可園區三處的各項土壤讀值，下雨時能在遠端在平板上即時得知土壤的濕度高出多少，平板顯示再次澆水時間；或是施肥後土壤酸鹼度改變狀況，園區管理人員不需要到達現場就能在自己的平板上獲知可可樹的土壤肥沃程度，甚至平板上能顯示下次施肥的時間，提醒園區管理人員注意施肥時間。最特別的是，該套監測系統設有太陽能充電與蓄電池模組，即使在不充電的情況下，感測器也能持續至少半年的運轉，園區管理人員說，這樣的系統對他們的園區管理有很大的幫助。
另一名參與的學生傅智城說，第一次跟著老師、學長做計畫，發現有很多細節不懂，不太熟悉物聯網應用，因此，先查資料再詢問，親手動手操作後，更知道很多東西要設定，「一起執行智慧農業系統的研發，對學習有很大的幫助，也能更深入了解農業履歷溯源。」#
資工系專任助理教授陳富國博士表示，農業已進入運用智慧與資通訊科技時代，在臺灣，可可樹種植屬於新興農業，可可樹果實具有高經濟價值，只是目前產業鏈尚未完善，在協助科技弱勢的農業考量下，資工專業的師生跨域與他系師生共同提出科技部計畫並獲得補助，計畫名稱為「臺灣可可產區調查及其品質分析與環境資料庫建構—為永續種植做準備」，陳博士、魏榮君博士、系友張承鈞、在校資工系學生傅智城，以物聯網為平台基礎，執行其中一個子計畫「可可履歷溯源系統與智慧農業無線型低功耗監測系統的開發計畫」。
陳博士指出，從去年8月起開始研發製作該套監測系統，工作團隊在可可園區使用LoRa無線網路技術建立起全園區的無線網路，在可可樹附近埋設土壤感測器，監測土壤濕度、溫度與酸鹼度，園區裏所有的感測器的讀值經由數據閘道器，將土壤各項量測數據回傳到中心伺服器，建立起未來大數據分析的基礎；陳博士表示，未來可以複製本研究成果於全國各地可可園，進而建立地一套完整的可可履歷溯源系統，將傳統農業帶提升至「智慧農業 4.0」，建立可可農業的智慧生產與數位服務能量。
「低功耗、低成本、長距離，建立完整資料庫，遠端監看數據，把農民的經驗變成科學數據化」。陳博士說，利用該監測系統不僅減少人力管理，還能全年24小時無休運作。系統紀錄下每筆數值，運算出最適合可可樹生長的環境，萬一環境突然發生異常，便會發出警訊告知園區管理人。在未來，這套技術更可以擴大推廣在每一種農作物的種植管理上，協助農業走向智慧高效管理的時代。
目前擔任工程師的資工系友張承鈞指出，畢業前在學校的專題就做過類似的系統，當時自己撰寫軟體與設計硬體，只是對於農業種植知識一竅不通，因此，在參與設計前做了很多功課，上網查詢資料，並且拜訪可可園區管理人員，深入了解可可樹栽種的條件，設計系統時，與園區管理人員充份溝通協調，最後自主設計出這一套「可可植物成長環境監測系統」。
張承鈞進一步說明，團隊目前在園區內放置了三組土壤感測器，隨時監測可可園區三處的各項土壤讀值，下雨時能在遠端在平板上即時得知土壤的濕度高出多少，平板顯示再次澆水時間；或是施肥後土壤酸鹼度改變狀況，園區管理人員不需要到達現場就能在自己的平板上獲知可可樹的土壤肥沃程度，甚至平板上能顯示下次施肥的時間，提醒園區管理人員注意施肥時間。最特別的是，該套監測系統設有太陽能充電與蓄電池模組，即使在不充電的情況下，感測器也能持續至少半年的運轉，園區管理人員說，這樣的系統對他們的園區管理有很大的幫助。
另一名參與的學生傅智城說，第一次跟著老師、學長做計畫，發現有很多細節不懂，不太熟悉物聯網應用，因此，先查資料再詢問，親手動手操作後，更知道很多東西要設定，「一起執行智慧農業系統的研發，對學習有很大的幫助，也能更深入了解農業履歷溯源。」#
