政大大學報

空拍機融大數據測含水量 減農民烘稻成本

2020/09/30 22:23:32

【記者蕭淳云綜合報導】稻穀含水量是影響買賣價格的重要關鍵,每多1%含水量,大約會增加二倍烘穀成本。為提升稻作品質與效益,國立中興大學土木工程學系系主任楊明德帶領團隊研發出「陸空協作之水稻最佳收穫模式」,將無人機結合大數據運算,得出稻穀的含水量變化,協助農民規劃最佳收割時間。該發明在2020未來科技展中獲得「未來科技突破獎」。

國立中興大學研究團隊研發「陸空協作之水稻最佳收穫模式」在2020未來科技展中獲得「未來科技突破獎」肯定。 圖/許鈺群提供

團隊利用無人機空拍,大面積蒐集稻穀在不同含水量呈現的特徵變化。團隊成員中興土木工程學系博士生許鈺群表示,機身上裝設的感測器對於植物體內葉綠素與水分變化十分敏銳,能精準測定含水量。而蒐集到的大量數據會再經由DNN演算法(註),利用穀粒外觀、葉綠素變化等資訊,歸納出含水量數值,建立最佳採收期評估系統,農民上網就可查看分析結果。

註:DNN演算法又稱深度學習演算法,巨量資料透過多個處理層的轉換,自動抽取出具代表性的資料,可以節省人工計算所花費的時間。
團隊在無人機上裝設感測器,大面積蒐集稻穀的含水量數據,為農民規劃最佳收割路線。 圖/許鈺群提供

然而,空拍機造價高,並非所有農民都能負擔,因此,團隊另開發LINE APP測定模式,不需使用到空拍機,農民只要加入LINE好友,拍攝單株稻穗圖片上傳,即可獲得穀粒含水量等相關資訊。楊明德提到,水稻並非高經濟產物,因為獲利不高,「農民不會花太多錢去照顧它,所以變成要用很低的成本做(含水量測定),不然成本太高,沒辦法落實。」

一般來說,農民將收成的穀物送至農會後,會取部分稻穀以烘穀機測定含水量百分比。許鈺群解釋,不同於農會普遍使用的破壞採樣方法,團隊開發的技術不管是用空拍機或手機拍照測定,都可以在不破壞穀物的前提下得知含水量,提供農民更科學化與準確的採收時機判斷依據。

此裝置除了可以輔助農民決定收割時間,也可應用於規劃收割機路線。彰化縣伸港鄉水稻農民周秀墨解釋,為節省成本,通常多位農民會合用一台收割機進行採收,然而收割機跨越田埂的成本耗損很高。有鑑於此,團隊利用LINE APP測定模式系統,整合周遭區域的稻作含水量,規劃出花費最少的收割路線。不過周秀墨認為,除非此技術被鄰近農戶廣泛使用,否則即使知道最佳收割日期,還是會為了配合周遭農民而無法落實。

團隊收割稻米,進行樣本採集,並在實驗室蒐集地真資料,檢測樣本的含水量。 圖/許鈺群提供

團隊闡述,他們利用空拍機與大數據研究稻作栽培已邁入第三年,希望透過科學方法降低不必要損失,提升農民收益。楊明德表示,未來將申請科技部的產業落地計畫,期許透過農民的廣泛使用,找出裝置潛在缺失,讓水稻最佳收穫模式能繼續發展與改良。