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農業新世代-大數據啟動科技農業

  多元科技的研發與應用大大的改變了我們的日常生活與工作業務,由於新技術的發展與進步對於各產業的作業形式皆發生了巨大的變化,那麼在農業上呢?許多智慧化的產品陸續地出現在我們的生活中,從手機到家電,智慧化建築甚至到智慧城市,那麼在農業領域上又有哪些智慧化的運用呢?智慧農業如同其他智慧化產業一般,是為了使作業上能更輕鬆簡便,智慧農業主要可協助農民節省勞動力、有系統的記錄農業上的作業資訊與農作物的生長相關數據,藉以提高作物的生產量與品質,創造安全、有效率的農業環境。

  科技技術於農業的結合運用上目前可分為幾項技術:智慧機器人、資通訊技術(ICT)、物聯網(IoT)、人工智慧(AI)及大數據(Big Data)。農業機器人技術可透過其自動操作而節省勞動力,例如自動採收與噴灑農藥等,藉由機器人技術的發展協助農民減少繁重的勞動工作。資通訊技術也已導入農業並多元應用於各種生產資訊之收集,取得環境溫濕度、陽光、土壤水分、鹽分、二氧化碳、氣象等資訊,以輔助農民於各種農事管理。物聯網可運用在農業生產、經營、管理和服務中,使我們能夠了解市場趨勢和消費者需求,並可以更進一步的將生產、物流及銷售連接起來,進而實現農業效率、安全、低風險的目標。人工智慧則可以協助將農民的經驗數位化累積,集結群眾的經驗精進人工智慧的效能,也解決經驗無法具體傳承,仰賴農民個別經驗的問題,以提供穩定品質、數量的作物。

  大數據在農業領域已經成功地運用在選育種、土壤分析、施肥、用藥、病蟲害及市場供需等,可透過數據分析相關資訊,進而規劃合適的耕作行程,調整栽培方式和防治措施,建議適合的作物品種與產量規劃,藉由分析的趨勢預測可能的風險,以此降低損失,提升整體收益。大數據分析為智慧農業成長最快的領域之一,替農產品的生產過程帶來許多的變革,正如以上所述的,智慧農業已多方面的用於提升農業競爭力,在國內外也皆有運用大數據結合其他新技術導入智慧農業的成功案例。

  美國農業部(USDA)協助開發了創新的灌溉管理系統(SWIIM),SWIIM提供了用水數據,協助農民管理監測其田間用水運輸量、用水消耗量及降雨等天氣數據,讓使用者能妥善做出良好的灌溉決策。SWIIM每小時收集60次以上的數據,進行匯總後,透過操作平台提供詳細報告,有助於使用者進行即時決策,並提供實時監控及預警措施來控管用水情形。該系統對於用水稀少的地區帶來很大的幫助,除了節約用水量外,也節省了耕作成本,或可將水資源用至其他方面創造更多收入。

  大數據分析也常使用在農業病蟲害的預測上,英國劍橋大學、英國氣象局、衣索比亞農業研究所、衣索比亞農業轉型局及國際玉米和小麥改良中心(CIMMYT)聯合開發了一套針對衣索比亞地區的小麥銹病預測系統Open Data Kit(ODK)。團隊專家透過現地調查、手機監控數據以及銹病孢子擴散範圍和疾病環境適應性進行預測,藉由氣象數據預估小麥銹病孢子可能擴散的範圍,將風險評估報告提供給政府機關並即時訊息傳送給農民,以提前做好準備,將有限的藥品使用在有需要的區域。Open Data Kit小麥銹病預測系統有效的控制疾病的傳播,透過大量的數據收集與分析,可以將該項預警技術轉移到其他地區,與其他風傳播的病蟲害農作物疾病。

  在臺灣亦有許多農企業透過大數據的運用,針對產業需求進行優化。蕈優生物科技為國內知名之蕈菇生產公司,為提升公司的國際競爭力,投入資源引進自動化設備及智能化生產模組的建置,利用大數據分析菇蕈生物資源、生產資料,構建菇蕈資源環境實時監測、分析及大數據預警服務,藉由數據可視化、趨勢分析及專題分析等形式提供主管部門進行決策,達到農業管理的規範化、科學化、精準化。蕈優生物科技透過營運資訊大數據整合系統,可迅速了解目前場區設備基礎運作狀況,主管亦能針對異常數據快速決策判斷。藉此減少人為疏失的機率,並提升預測產能的精準度,降低庫存成本,以此提高整體營收。

  皇基股份有限公司則是將蝴蝶蘭栽培管理資訊化,建置完成一套產銷智慧管理系統,將研發成果分階段導入溫室現場與契作供應鏈管理,逐步累積大數據提供後續分析。透過智慧裝置如手機或平板在溫室現場進行栽培管理,結合QR Code建立溫室內苗株批號、品種及規格相關溯源資訊,讓栽培人員能隨時管理與掌握溫室苗株生長狀況與數量。集中所有苗株數據結合栽培管理紀錄與及溫室系統數據,作為決策營運及大數據分析之重要基礎。藉此預估可出貨量以及後續銷售流程分析與規劃,在規劃的排程計畫中能達到定時、定量穩定供貨。透過大數據應用的導入,除了為農業業者降低成本、提高營收外,亦可藉由大數據所分析的資訊,做為未來種植規劃或市場經營導向的安排,提供農民在資訊爆炸的時代能夠與時俱進,不斷提升競爭力。

  大數據分析為農業帶來了改變的契機,雖然目前仍有許多尚待解決的問題與挑戰,但毫無疑問的智慧農業將大大減輕農業工作的負擔。如何結合跨界創新技術,推動農業產生新的變革,跟上全球的尖端趨勢,將農業轉變為可持續且更有價值、利潤更高的產業,將是智慧農業迎來的新機遇與挑戰,大數據與其他新科技的結合應用將扮演不可或缺的角色。

 

參考資料

  1. 楊智凱, 施瑩艷, 楊舒涵. 2016. 以智慧科技邁向臺灣農業4.0時代. 農政與農情 289.
  2. 智慧農業入口網
  3. 杜宇. 2014. 農業革新利器—大數據(Big Data). 民報 民意論壇.
  4. SWIIM
  5. International Maize and Wheat Improvement Center (CIMMYT). 2019. Scientists develop an early warning system that delivers wheat rust predictions directly to farmers’ phones. News Press releases.
  6. Allen-Sader, C., W. Thurston, M. Meyer, E. Nure, N. Bacha, Y. Alemayehu, R. O J H Stutt, D. Safka, A. P Craig, E. Derso, L. E Burgin, S. C. Millington, M. C Hort, D. P Hodson and C. A Gilligan. 2019. An early warning system to predict and mitigate wheat rust diseases in Ethiopia. Environmental Research Letters 14.

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