智慧農業節點儲能系統
- 電機工程系｜洪崇文 老師
- 2024年2月24日
- 讀畢需時 3 分鐘
已更新：2024年3月25日
主持人｜洪崇文
行動方案有效支援智慧農業所需電力儲能，實現物聯網和人工智慧技術在農業中得到應用，透過物聯網技術即時收集和分析數據，提高農民的種植效率和產量，透過人工智慧圖像辨識技術，自動判辨農田的的害蟲分布密度，動態調整施藥頻率、種類與藥量，進而提高產品的品質和生產效率，並避免殘留與環境問題。
計畫與合作場域聯結說明
為建立本計畫的智慧農業儲能系統，將分二部分進行研究：
太陽能節能系統 電源系統中設計節能電路，所提出的節能電路架構圖，使用超級電容和電池雙重供電的節能電路。當超級電容的電量達到一定程度時，透過開關將供電系統由電池切換到超級電容，從而減少系統對電池的依賴，以延長電池的使用時間。當超級電容的電量不足時，則可以切換回使用電池供電，確保後端微控制器可以正常運作。基於本計畫的需求，參考此架構設計一個符合本計畫需求的太陽能節能電路。
人工智慧與物聯網 人工智慧與物聯網技術在農業生產中的應用包含智慧灌溉和農作物病蟲害檢測，使用感測器監測環境情況，透過人工智慧辨識植物病害情形後，藉由網路發送訊息告知農民，可提高農作物的生產。基於Yolov5，針對害蟲影像辨識，收集圖片執行訓練。本計劃自行收集害蟲樣本與訓練模型，並架設物聯網相關系統，以達成輔助農民之目的。
計畫結合教學創新推動機制與教師社群營造
本因應產業未來發展趨勢，技職體系的教育價值是理論與實務之結合，但學生在學校所學基礎與實務應用尚有落差。為落實國家經濟發展策略及培育產業需求人才，使學生具備工業4.0的重要知識，開設與計畫應用實務實習相關課程，透過實際操作，加強同學對於技術的熟練與瞭解，培育整合專業人才。
執行成果
本計畫利用太陽能作為充電能源，使智慧農業系統放置於戶外的病蟲害估測節點，不受到地理的配電限制，具備自主充電儲能功能。系統以超級電容做為微控制器備用電源，在系統運作時，對超級電容進行充電，開啟樹莓派、相機及環形燈完成捕蟲板拍攝的前置作業，擷取的影像於樹莓派內進行辨識，並將原始影像與結果存入MySQL資料庫後，透過Line Notify傳送訊息提醒農民自動判辨蔬菜品質和大小或是上面的害蟲，動態調整施藥頻率、種類與藥量，及是否需要加強農藥噴灑，進而提高產品的品質和生產效率，並避免殘留與環境問題。，以達成輔助農民之目的。
預期成果或未來可能規劃
藉由太陽能充電搭配電池和超級電容儲電的方式，讓辨識節點可以於戶外運行，在硬體方面使用送洗電路減少電路大小，並整合防水外殼，以利系統於不同天氣下運行。使用者獲得害蟲分布與密度資訊不再需要透過人工的方式對捕蟲板進行計數，只需透過網頁即可獲得害蟲分布與密度資訊，可以協助農民針對害蟲密度較高的地方加強農藥噴灑，從而減少害蟲對農作物的破壞及殘留與環境問題。
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