資料來源:農業試驗所/ 黃裕榆助理研究員
設施栽培是種苗主要的生產模式,種苗為高異質性的產品,品質受環境影響極大,栽培管理需要投入大量的勞動力,因此種苗產業普遍進行機械化以降低生產成本,然而環控設備初期投入門檻極高,成為種苗產業發展智慧化的一個瓶頸。育苗場域遠端控制系統開發計畫以推動種苗產業生產智慧化為全程目標,從臺灣民間育苗場評選出適合的示範場域,並導入遠端程控系統,應用感測器、控制器及網路人機介面整合蔬菜種苗設施栽培管理,使異地管理成為可能,並提高育苗管理彈性、減輕勞力負擔。
育家種苗場位於嘉義縣六腳鄉,該場於民國83年成立,主要生產優質的嫁接蔬果種苗,苗場主人呂育家先生除了熟稔種苗嫁接技術外,更嘗試利用生長箱控制種苗的溫濕度生長條件,降低種苗的罹病率,進而提高存活率,並在民國94年獲得神農獎,成果豐碩獲得肯定。此外,育家種苗場應用許多自動化控制設備來生產種苗,設施環控設備齊全,非常適合遠端控制系統的導入。因此,經過種苗團隊現場訪視並開會評選為智慧農業示範場域,並導入本所開發的遠端控制系統。
遠端控制系統是一個透過感測器、控制器及網路人機介面將設施環控設備串連起來的虛擬網路控制系統,模組化設計可根據場域的實際需求進行客製化,實現設施環控設備的虛實整合,並可進行後續功能擴充,來提高實用性。導入育家種苗場的感測器包括外部氣象站(溫濕度、光量子、風速、風向、降雨)與內部微氣候模組(溫濕度、光量子)。控制器介接育家種苗場的環控設備包括內外循環風扇、軸流風扇、遮蔭網、及水牆等環控設備。網路人機介面可提升使用者操作體驗、環控設備溝通效率及手機相容性與執行效率,該介面採網頁設計能跨平台使用,並運作於Google Chrome、Microsoft Edge及Apple Safari等主流瀏覽器。用戶端以不需另行安裝軟體。整個系統的運作原理為利用感測器偵測蒐集設施內外的環境因子,並經由4G行動網際網路傳輸至雲端伺服器,使用者可透過智慧型手機連線至伺服器的網路人機介面,了解場域目前的微氣候概況,並透過網路人機介面設定或傳送操作指令給場域的控制器,進行環控設備的控制,實現遠端控制的目的。
導入遠端控制系統後,呂育家先生人即使在外地,也可直接利用智慧型手機透過網路人機介面,掌握設施內的微氣候概況,或進行控制參數設定的微調,維持設施內的種苗在一個適合生長環境下,可即時的控制環控設備的運作,從此不再需要一名專職人員負責場域設備的操作,可減少人力的支出,也減少因為溝通問題而產生設定錯誤的機率。育家種苗場實際的運作情景如:1.下雨時,設施微內的微氣候會過於潮濕,後果可能導致種苗病害的發生,透過網路人機介面進行濕度的控制,關閉水牆並啟動內外循環風扇與360度軸流風扇,將種苗與環境濕度降低,以減少病害的發生機率。2.出大太陽時,高溫不利於種苗生長,可能導致種苗生長受阻或死亡,透過網路人機介面進行溫度的控制,啟動遮蔭網、水牆、內外循環風扇,當溫度下降至適合的範圍,水牆即自動關閉,系統會讓風扇持續運作一段時間,使濕度也能控制在適合的範圍內,此外,風扇的運作能設定輪流交換,妥善延長設備的使用年限。
遠端控制系統透過智慧型手機可實現異地管理,並提供使用者有較高的操作彈性,降低人力的依賴性。此外,遠端控制系統可自動記錄操作歷程,累積的資料經過整理將可提供使用者控制參考,對於種苗生產智慧化有一定的助力。
▲研發團隊:農業試驗所
聯絡人:黃裕榆 助理研究員
電話:0423317758
E-mail:yuyuh@tari.gov.tw
▲示範業者:育家種苗場
聯絡人:呂育家 先生
電話:053781231