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數據走進田間 智慧農業提升生產決策精準度

115/08/26 瀏覽次數 8
資料顯示,自動灌溉一年可節省1,218小時管理工時,用水量減少約50%。對農民來說,科技帶來的改變,就從每天反覆進行的農事工作開始。(圖片提供:Shutterstock)

資料顯示,自動灌溉一年可節省1,218小時管理工時,用水量減少約50%。對農民來說,科技帶來的改變,就從每天反覆進行的農事工作開始。(圖片提供:Shutterstock)

在桃園一處種植葉菜的農場裡,約2.5公頃土地上分布著75棟溫室。過去若要逐棟查看灌溉情況,管理人員得在溫室之間來回奔走;導入感測器、物聯網與智慧灌溉後,75棟溫室的狀態都能呈現在手機上,管理者可以查看哪一區需要給水、何時停止灌溉,發生異常時再派人處理。對農民來說,科技帶來的改變,就從每天反覆進行的農事工作開始。

前農業部農業試驗所副所長、台灣農業設施協會蔡致榮理事長認為,傳統農業走向智慧農業,最重要的關鍵就是數據如何被使用,「你怎麼用數據讓現場的工作能夠做到精準的操作?」才是智慧農業真正要處理的問題。臺灣農業同時面對氣候條件愈來愈難掌握、農村勞動力減少及高齡化,許多長年累積在田間的經驗也可能隨著老農退休而流失。科技因而開始協助農民留下資料、分析現況,並提供下一步操作的依據。

數據驅動田間決策 農業管理走向精準化

智慧農業與機械化、自動化之間仍有明顯差別。機械化主要利用機器減輕體力負擔;自動化則可依照預先設定的規則執行工作,例如每天固定時間灌水10分鐘;智慧系統則會參考當天的天氣與現場數據調整灌溉時間。蔡致榮理事長以灌溉為例,遇到陰天,系統判斷作物需要的水分較少,因此便會縮短原本設定的灌溉時間。

要做出這樣的判斷,農場必須先知道田間正在發生什麼事。土壤感測器、氣象資料、無人機影像等工具,就像替農場增加感官,持續蒐集與生產有關的資訊。氣象資料需要長期掌握,無人機則可依作物需求,每隔一段時間記錄生長影像。取得資料之後,再結合作物不同生育階段、過往栽培紀錄及曾經遭遇的災害經驗分析,才有可能把資料轉成可以採取的行動。蔡致榮理事長強調,「如果蒐集了大量數據,卻無法轉化成現場可用的操作建議,這些數據就失去意義。」

病蟲害管理也可藉由數據提早判斷。蔡致榮理事長舉例,影像資料經AI分析後,有機會在肉眼看見症狀的數天前發出提醒,農民便能提早採取防治措施。這類應用能讓病蟲害防治提早展開,農民可在症狀尚未明顯前採取措施,並依田間實際情況安排用藥與後續管理。

數位分身整合田間資料 農民經驗納入決策模型

臺灣智慧農業持續前進,蔡致榮理事長將技術發展分為連結性、數位分身與自主種植等階段。連結性著重蒐集氣候、土壤及作物等現場資料;數位分身則進一步整合即時數據、歷史資料與栽培經驗,建立能反映作物生長變化的數位模型,協助判斷與調整管理方式。再往前發展至自主種植,系統可透過AI分析與遠端控制,自行調整溫室環境及栽培操作,減少人力直接介入。

蔡致榮認為臺灣目前大致走到數位分身階段。經過多年感測與資料累積之後,下一步需要把特定作物的生長歷程與農民知識整理成可供系統判讀的模型。不同地區的氣候、環境與栽培條件各有差異,同一套方法換到另一個地方,結果可能不同,因此每一種作物都需要累積自己的資料與操作知識。

數位分身的重要功能之一,是將農民長期累積的田間經驗轉化為可記錄、分析與延續應用的知識。系統記錄作物在不同氣候與生育階段的變化,再與過往的田間資料比對,遇到相似情況時,就能提供幾種可能的處理方式。對剛接觸農業的新人而言,即使缺少數十年的栽培經驗,也能從累積下來的資料開始學習。蔡致榮理事長提醒,「資料量多寡並沒有固定答案,要看農場面對什麼問題、種什麼作物,再決定哪些資訊真正值得蒐集。」

數據愈來愈多,長年在田裡工作的農民仍然是重要的一環。蔡致榮理事長形容,「有經驗的農民其實是AI演算法的『黃金教練』」。老農看到葉色、天氣與作物生長情況,往往很快就知道該怎麼處理;對缺乏長期田間經驗的年輕農民而言,系統可整理前人的操作紀錄與栽培經驗,遇到相似情況時提供參考建議,再由農民依現場狀況做出判斷。

農民也必須從技術開發初期參與。蔡致榮理事長觀察,過去有些科技研發由技術人員先決定要開發什麼,再交給農民使用,最後常遇到農民不願採用的情況,原因在於產品沒有處理農民真正遇到的困難。他認為,農民與產銷組織應及早提出實際需求,並參與測試,研究人員與科技公司才能依照田間問題設計合適方案。農民累積的知識也能藉此納入模型,讓系統建議更接近實際農事操作。

智慧系統導入茶園 臺灣技術拓展跨國應用

茶園也是智慧農業實踐的案例之一。長期投入茶園管理與機械代耕的公司,早期從日本引進乘坐式採茶機,之後與資策會、農業部茶及飲料作物改良場合作,在農機上加裝感測設備,建立「農機智慧管理系統」。系統可記錄農機行車速度、轉彎方式、引擎油溫、油壓剪壓力值、肥料用量及採收情況等資料,再透過後臺分析,協助判斷農機操作效率、設備狀況及茶園管理是否出現異常。

這套系統後來也受到日本採茶機製造商重視與採用。臺灣團隊先利用感測數據,向日方說明機器在臺灣茶園實際操作時遇到的問題;日本廠商進一步在當地安裝3套系統進行田間試驗,經過一年資料累積與分析後,發現這些數據除了能評估設備效能,也能協助改善機械設計與田間栽培方式。雙方因此在2021年展開跨國應用實證,這套在臺灣茶園累積實務經驗的智慧管理系統,之後也進一步導入日本茶園。

智慧科技也開始處理農場以外的產銷協作。蔡致榮理事長提到,農業試驗所開發的i-PLANT多方協作平臺,可將農民、農企業與消費端的資訊整合在同一套系統中。以農企業管理數百名契作農民為例,過去必須逐一聯絡生產進度,透過平臺後,管理者可掌握農民的生產資料並直接溝通;消費者掃描農產品上的QR Code,也可查到產地、農民及相關生產紀錄。數據於是從單一農場延伸到整個產銷流程。

蔡致榮理事長認為,臺灣發展智慧農業有兩項既有條件,一端是半導體、感測器與資通訊技術,另一端則是長期累積的農業研究與栽培技術。(圖片提供:蔡致榮理事長)

蔡致榮理事長認為,臺灣發展智慧農業有兩項既有條件,一端是半導體、感測器與資通訊技術,另一端則是長期累積的農業研究與栽培技術。(圖片提供:蔡致榮理事長)

整合科技與農業專業 擴大智慧農業實際應用

蔡致榮理事長認為,臺灣發展智慧農業有兩項既有條件,一端是半導體、感測器與資通訊技術,另一端則是長期累積的農業研究與栽培技術。過去臺灣生產許多科技零組件,出口後由國外廠商組成系統,再以較高價格銷售;智慧農業提供了一個機會,讓本地科技與農業知識直接合作,發展符合實際生產需求的完整方案。

然而,設備能不能買得起、投資多久可以回收,依然是農民最直接的考量。不同廠牌之間的感測器與管理系統目前也可能彼此無法相容,農場導入多套設備後,反而需要操作不同介面。另一項問題來自人才,未來的「科技農夫」除了懂農業,也要能使用網路、感測設備及AI工具,畢竟設備到了現場,如果沒有人可以操作,再成熟的技術也很難真正發揮作用。

蔡致榮理事長因此認為,「智慧農業往後較難只靠個別農戶自行投資而擴散。」農民與農會可以先提出生產上的問題並參與驗證,研究機構負責理解農事需求與試驗,科技業者提供設備及系統整合,政府則從政策、基礎建設與設備補助等方面協助。「各方若能共同處理一個農業場域的實際問題,技術才有機會從少數示範案例逐漸被更多農戶採用。」

就目前發展來看,智慧農業真正改變的,是農業做決策的方式。過去許多判斷依賴個人經驗,如今透過感測、紀錄與分析,經驗可以逐步轉化為可累積、可傳承的資料。蔡致榮理事長強調,系統能提供建議,「最後還是『人』做抉擇。」當農民能同時掌握田間經驗與即時數據,面對氣候與生產風險時,就多了一套更精準的判斷依據。從「看天吃飯」走向「看數據種田」,也正是臺灣農業下一階段的重要轉變。

資料來源

前農業部農業試驗所副所長、台灣農業設施協會蔡致榮理事長

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