清大團隊不只開發精準農業平臺,也融入區塊鏈技術,紀載農產品產銷細節,包括作物生長狀態細節、物流過程的溫溼度和震度等,供消費者查驗。而針對務農業者和物流業者,系統會根據物流過程的感測器數據,來自動計算物流價格。

圖片來源: 

攝影/王若樸

AIoT風潮不只席捲製造業,也吹進傳統農業。11公頃、全臺最大的單一火龍果園──屏東帝王果園,就利用無人機影像辨識和IoT感測器來把關大片農地的生長狀況,透過NB-IoT和LoRa技術將感測器資料傳輸到智慧農業物聯網平臺,來分析資料、進行產量預測。而農場管理者只要透過手機App,就可掌握果園狀況和農場人員工作動態。而打造這款平臺的幕後關鍵,就是清大電機資訊學院院長黃能富。

黃能富11日公開說明自家團隊研發的精準農業平臺LPWAN,整合了IoT環境感測器、無線傳輸技術NB-IoT/LoRa、無人機、AI影像辨識和區塊鏈等技術,透過數據來精準種植、施肥、收成,甚至輔助包裝出貨的分類作業。

11公頃火龍果園靠它把關品質,精準預測產量

屏東帝王果園,就導入這款平臺來管理龐大的火龍果園。利用不同感測器,來進行疏花、授粉、施肥和採果作業。

這些感測器都是微型環境感測器(Sensor Hub),可量測土壤溫溼度、導電度(亦即施肥狀態),以及空氣溫溼度、光照度。由太陽能板供電,再由長距離、低功耗的網路傳輸技術LoRa或NB-IoT來傳送資料至後臺系統。

另外,黃能富指出,感測器支援藍芽,用手機App就能直接設定感測器的參數,像是GPS定位的傳輸頻率、震動感應的靈敏度、溫溼度數據傳輸的頻率等。

不只如此,還有震動度偵測感測器,內建GPS定位,在採果階段,可用來追蹤大面積農場工作人員的動向路線,除了檢測工作效率之外,還可進行安全照護,以免員工中暑暈倒卻沒人知道。

另一方面,臺灣常見火龍果品種有大紅和蜜寶兩種,相較於夏天收成的大紅,蜜寶則在日照少的冬天收成,需要人工授粉,每15天收成一次。屏東帝王果園是臺灣最大的蜜寶產地,面積達11公頃,要管理這麼龐大的果園,他們也導入清大的影像辨識AI,來進行產量預測和果實分裝。

一開始,清大團隊利用無人機空拍火龍果花朵影像,再切割至一張圖約10朵花的大小,來標記花朵,然後用1,000多張影像來訓練機器學習模型。「之後,就利用這套模型來辨識、統計花朵數量,來預測果實數量,以進行後續人工授粉的準備。」

到了採收分裝時,黃能富表示,一般果園在收成之後,多以人工加機器的方式,透過機器傳送帶運送水果,再根據每顆的重量,送到相對應的藍子中,同時由人工複查。但是,「這種作法已經實行20年了,應該要進化。」

清大利用AI影像辨識,來辨識火龍果的成熟度,方便進行分裝。黃能富指出,團隊收集了4,000張成熟火龍果影像,根據火龍果的鱗片顏色比例來標註成熟度,比如全黃就是完全成熟等,以此來訓練模型、進行水果分類。目前,這套系統仍在測試中,未來,黃能富還要加上蟲害辨識,來挑除品質不佳的火龍果。

他也指出,未來環境感測器將擴充感測的種類,像是水質酸鹼度、溶氧量、PM2.5等,他也期望能透過新型AI晶片,來量測土壤的氮、磷、鉀等微量元素,補足智慧農業最後一哩路。

區塊鏈產銷履歷平臺還能追蹤物流品質,未來想結合保險理賠

除了IoT感測器和AI技術,黃能富團隊還開發了一套農作物溯源的區塊鏈平臺App,來記錄農產品的生產過程,讓消費者可查看如施肥狀態、環境感測器、檢驗報告等數據,甚至在物流過程中,在運送車輛上設有加速規(G sensor)來偵測物流車的震度,以及GPS定位來偵測物流車路線,再加上溫溼度感測錄,來把關農產品品質。若農產品在運送過程中,車內保存溫度若超過設定值,這款App會利用智能合約自動扣減物流費用。

黃能富指出,這款App已實際應用於臺中的天菜豐巢餐廳,來照顧消費者、務農業者和物流業者等三方的權益。目前,他正尋找有意加入此平臺的保險業者,利用智能合約來加速農作物保險理賠。文◎王若樸


Advertisement

更多 iThome相關內容