前言

資訊乃是現代文明的產物，任一企業缺少了資訊，其生存的時間是指日可數的，現代生活中切身有關的商流、物流、金流、資訊流、土石流均有專家進行研究。目前企業朝國際化的型態發展，內部有效的使用資訊是必備條件之一，在跨國空間結合無線通訊傳輸的前提之下，如何爭取最佳的時效，資訊化可以幫我們達到目的，發揮企業最大的管理效能，以現代化的標準旨在「以最少的時間，得到最佳的效能」，農企業經營發展也跟上述五流息息相關，善加運用可避開危險、節省人力、提高作業效率、增加收益與提升生活品質。資訊流為透過網路傳遞資訊，讓資訊需求者獲取其所需的資訊。

台灣農業伴隨資訊工業經過十餘年的發展，在農林漁牧各產業之科技化均有長足進步，尤其地球暖化造成極端氣候在全球各地輪番發生，台灣2009年七月乾旱使得各地水庫儲水量逼近下陷，八月遭逢莫拉克颱風帶來超過2,000mm累積雨量，雖然補注水庫的儲水量，但是造成南台灣嚴重水災。台灣雖然年雨量高，但是下雨時機集中在颱風季節，加上地形呈南北走向，河流呈東西走向，雨水落到地面很快的流入大海，台灣仍受缺水危機嚴重威脅，需要注重提升水資源利用率之研究。農業技術先進國家的灌溉用水占全國總用水高達70 %。以我國經濟部水利署 97年資料顯示台灣地區用水量18,000百萬公噸分配情形而言，農業灌溉用水占全國年度總用水量的72%，與先進國家相當。微灌技術之水分和肥料利用率高，灌溉水利用率可達95%，減少灌溉水量30~40%，因此，節約用水、培育耐旱作物與節水灌溉技術之開發、研究與推廣運用是必要的。國內從事本土化施肥灌溉系統研究已具初步成果，肥灌系統的主要功能是將調配好的高濃度養液經過適當輸出量控制，讓適量的養液與灌溉水稀釋混合後輸送到作物根部區域，提供作物各階段生長所需，減少肥料與水資源浪費，具有節能減碳的功能。本文介紹運用資通訊(ICT)技術建構農業自動施肥灌溉系統，完成自動施肥灌溉系統之設置技術與應用於溫室種植園藝作物之使用成效。

自動施肥灌溉系統

自動施肥灌溉系統之組成單元包括清水桶1只、養液桶5只、隆笙牌FG5型肥灌系統，含注入式養液混合器5組、一只2HP孔徑2英吋離心式幫浦裝設於主管路輸送混合養液至指定田區、一只2英吋孔徑流量計檢測混合液輸出量、5只3/8英吋孔徑流量計檢測養液輸出量，一組PLC控制系統負責執行養液與灌溉水量之參數設定與程序輸出、50 mm管徑累積式機械式水表，解析度0.001立方公尺；連接3/8口徑流量計，運用1只RS-485轉Ethernet轉訊器與網路連接。本系統設計可應付10田區之肥灌需求，每田區之面積按照噴/滴頭種類，計算總噴/滴頭數量來決定幫浦流量。

自動施肥灌溉系統性能為設定作物生長階段，各階段指定適當之養液輸出量、灌溉作業時間、灌溉次數、灌溉開始與結束時間等參數，系統自動依據設定執行定量灌溉水與養液之輸出，將水肥送到作物根部。

自動施肥灌溉系統之架構簡圖如圖1，包括水槽、養液混合主機、田區電磁閥與田區滴灌管路等硬體。養液混合主機包括養液注入器、養液電磁閥、養液混合管與PLC控制器等。PLC控制器經由人機介面與操作者互動，控制軟體具有作業參數設定功能，包括設定作物生長階段，各階段指定適當之養液輸出量、灌溉作業時間、灌溉次數、灌溉開始與結束時間等參數，控制畫面如圖2，系統自動依據設定執行定量灌溉水與養液之輸出，將水與肥送到作物根部。

自動施肥灌溉系統可灌溉10田區，田區面積約0.1~0.2 ha為宜，需要考慮田間採用微噴霧或滴灌管，因其出水流量不同。經驗豐富的農民可根據季節、氣候、作物生長階段等特性歸納出肥灌之階段行程天數，再結合養液配方表，分別在作物移植、營養生長、生殖生長等各生長階段有不同的灌溉水與養液輸出，實現少量多次的省工自動肥灌目標。

圖1、自動施肥灌溉系統之架構簡圖

圖2、自動施肥灌溉系統人機介面之主畫面

資通訊(ICT)技術單元

資通訊(ICT)技術包括ASUS EeeBox電腦1臺，運用NI公司的LabVIEW套裝軟體8.2版開發PC-based網路遠端肥灌監控系統，擷取彰化地區之照度資訊，與肥灌系統操作資訊之接收、儲存、分析、運用與展示。可以設定IP位址連線顯示肥灌系統狀態、修改作業參數、控制肥灌系統操作、記錄作業資訊等。記錄的資訊包括養液幫浦輸出量、主管輸出量、管路壓力、照度、EC、pH、溫度、濕度等資訊之收集。根據紀錄資料，可近端或遠端查詢生產過程之灌溉水與施肥量分析。

PC-based網路遠端肥灌監控系統，系統架構如圖3所示，運用ICT技術完成遠端網路連線系統，操作者可在遠端透過網際網路的資訊流傳輸獲知溫室現場肥灌系統灌溉次數、施肥量與灌溉時間等作業詳情，並且能遠端調整肥灌參數，未來甚至可將環境微氣候資料導入進行更精準的肥灌控制。遠端肥灌監控系統之監控畫面如圖4，具有設定IP位址連線、遠端顯示設備連線與狀態、全區狀態、資料管理、曲線圖等主要畫面，充分掌握全區狀態、肥灌系統狀態、修改作業參數、控制肥灌系統操作、記錄作業資訊等功能，記錄的資訊包括養液幫浦輸出量、主管輸出量、管路壓力、照度、EC、pH、等資訊之收集。PC-based網路遠端肥灌監控系統除即時顯示肥灌系統狀態之外，其資料記錄與顯示功能更能提供農民了解肥灌系統當日或一段期間的運轉資料，比對灌溉次數、灌溉時間、養液輸出量、管路壓力等是否運轉正常之依據。

運用開發的PC-based肥灌監控系統透過乙太網路收集的灌溉紀錄如圖5資料庫畫面，肥灌系統收集資料為ACCESS資料庫格式，以EXCEL格式匯出，在EXCEL作統計分析與繪圖。除即時記錄養液流量等之試驗資料之外，遠端監控肥灌系統之監控畫面如圖6，按下畫面左側的電磁閥、田區與幫浦的按鈕圖形物件即可啟動與停止該物件之控制。

圖3、PC-based網路遠端肥灌監控系統之ICT系統架構概念圖

圖4、遠端肥灌監控系統網路之PC-based監控畫面