11公頃火龍果園靠AIoT和無人機來照顧，清大揭精準農業關鍵技術

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