鐵道的舖設，也是相當枆費人工。然而想一想，這些工作與農業生產上的自動化機具有什麼差別？在溫室中使用軌道搬運車，移植使用移植機，覆土使用覆土機具。我們在大嘆德國工程師能夠將鐵道舖設轉化為自動化程序之時，回想我們過去十年在農業上的機具發展，也是用盡腦汁啊。
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Wednesday, April 13, 2011
Tuesday, May 15, 2007
水稻育苗中心搬運作業自動化
水稻育苗中心搬運作業自動化
Automation on seedling productions for rice nursery centers
台灣大學生物機電系 馮丁樹
10/05/2001
一、前 言
水稻育苗作業是稻作機械化的第一步，也是插秧作業之伊始。在農業機械之發展過程上﹐育苗中心與農機代耕制度是同時架構本省農業機械化層面之兩大支柱。故惟有建立良好的育苗制度，才有完善的稻作機械化後續發展。目前本省水稻育苗中心之營運，由於競爭劇烈﹐已盛極而衰。每個育苗場均已徘徊於是否再擴大投入與即將面臨人力缺乏的困擾﹐很難作適當的抉擇。然而農業若不思改變﹐必然將如黃昏晚霞﹐終難起色。而如何重新整頓﹐再次出發﹐創造第二春﹐則是今後吾人必須積極思考的問題。
閱覽全文。。。
Automation on seedling productions for rice nursery centers
台灣大學生物機電系 馮丁樹
10/05/2001
一、前 言
水稻育苗作業是稻作機械化的第一步，也是插秧作業之伊始。在農業機械之發展過程上﹐育苗中心與農機代耕制度是同時架構本省農業機械化層面之兩大支柱。故惟有建立良好的育苗制度，才有完善的稻作機械化後續發展。目前本省水稻育苗中心之營運，由於競爭劇烈﹐已盛極而衰。每個育苗場均已徘徊於是否再擴大投入與即將面臨人力缺乏的困擾﹐很難作適當的抉擇。然而農業若不思改變﹐必然將如黃昏晚霞﹐終難起色。而如何重新整頓﹐再次出發﹐創造第二春﹐則是今後吾人必須積極思考的問題。
閱覽全文。。。
Thursday, May 10, 2007
自動化害蟲誘捕裝置
‧台大生機系 江昭皚 盧福明吳宗修 林詩翔‧
‧台北科技大學電機系 曾傳蘆 林冠璋 廖誌聖‧
‧台北科技大學電子系 李仁貴‧
一、前言
每年報章中常有關於蟲害猖獗的報導，使作物深受其害，被害之作物產生畸型、腐爛、提早落果，致失去商品價值或減產，影響農民收益甚鉅，其中以十字花科作物的害蟲—小菜蛾以及廣佈於亞太地區的東方果實蠅之危害更為顯著。有鑑於此，如何以有效的方法去防治蟲害的發生，便成了技術發展的趨勢。在行政院農委會農糧署研究經費補助下，由台灣大學生物機電系及台北科技大學電機系共同研究發展，已成功應用機電整合技術配合GSM簡訊服務無線通訊，發展出「自動化害蟲誘捕裝置暨無線通報系統」，可供農民方便監控作物區之害蟲密度控制與防治之工作。
二、設計概念
本系統透過結合GSM手機網路、網際網路技術、機電整合與無線通訊技術，架構出全自動化之無線通報系統，其系統架構如圖一所示，分為兩大部分遠端平台與主控平台。遠端平台收集量測點的周邊環境資訊與地理位置資訊，並藉由GSM模組以簡訊的方式將資料傳送回主控平台，以達成自動化收集、傳送的目標。主控平台則是利用資料庫與介面程式儲存接收資料並且加以分析，如有異常狀況即發送簡訊給相關管理人員，如圖二所示。本研究另建有網站可透過網頁瀏覽歷史資料。
三、機構及功用
防治東方果實蠅的工作已實施多年，1955年以空中噴藥方法，散布含毒水解蛋白質為毒餌誘殺果實蠅；1975年曾採用釋放經鈷六十照射產生不孕性蠅的方法，並間用含毒甲基丁香油誘殺方法，成為綜合防治。幾將見效之際，因學者專家認為釋放不孕性蠅方法在臺灣島上不宜適用，自1985年秋季開始停止釋放，而僅施用懸掛含毒甲基丁香油之板塊或誘殺器之所謂滅雄技術至今。如圖三所示，本系統之果實蠅誘捕盒便是運用此概念，改裝農化廠誘蠅器而成。應用農化所之甲級丁香油誘引劑，達到誘捕之目的。當所誘捕之果實蠅進入誘捕盒內，利用光感測電路進行計數。
遠端平台的系統架構以德州儀器公司所發展的MSP430F449微控制器為其核心控制晶片，用以處理遠端平台各模組間資料傳輸與指令傳達等功能，利用此微控制器串列埠與各周邊模組進行溝通。配合各種模組包括GSM手機模組、GPS衛星定位模組、周邊環境參數偵測模組以及果實蠅誘捕裝置等模組，即可收集相關資料並傳送至主控平台。主控平台除了發送與接收簡訊的GSM模組外，大致上可分為兩個部份：一是以LabVIEW所撰寫的人機介面監控程式，如圖四所示，負責控制GSM模組的發收接送，並與資料庫連結，將收到的田間資料參數存入資料庫；另一部份為即時動態網頁，能讓使用者經由網際網路直接觀看主控平台所累積的田間參數資料，如圖五所示。
本研究所架設之主控平台可同時監控多台遠端平台。圖六為本系統兩台遠端平台在不同監測地點的實際照片。
四、使用方法及注意事項
本系統使用方法簡單，主控平台端選用圖形化介面的人機介面，可以使農務從業人員快速的熟悉操作方法。遠端平台端搬遷方便，與環境相容性高，只要有適合的電源供應即可正常運作，自動地收集與統計該地區的環境參數以及蟲害情形。茲將使用時注意事項如下所示：
(1)SIM卡：因本系統透過手機網路為傳輸媒介，所以遠端平台端與主控端之手機SIM卡需維持在正常運作的模式，方能順利的進行資料傳輸。
(2)遠端平台的放置：本系統是採用費洛蒙或其他專屬誘引劑誘引害蟲，故在機台的放置上需要注意放置距離，應避免機台與機台間距小於三公尺，以免發生互相影響降低誘引效率的現象發生。
五、結論
本系統可應用至多種害蟲，並已完成測試。以果實蠅為例，已完成果實蠅誘捕之戶外測試，該地區的環境參數以及蟲害密度資訊均可完整的透過無線通訊系統傳回，擁有高度的資料準確度及完整度，其中資料回傳成功率更高達95%以上，可做長期累積追蹤及統計的工作，節省了寶貴的人力資源與促進防治工作的落實。田間害蟲密度偵測若能徹底、廣泛的執行，定能大大的減少蟲害對農作物的影響，進而提昇農民的收入、改善農民的生活、提升國家農業的競爭力，而要能夠徹底廣泛的執行，必定要改變目前以人力執行的方式，所以本系統提供了自動化收集的方法，配合準確的蟲害計數、微氣候監測系統或自動噴藥系統，如此一來，可以明確的掌握田間害蟲的成長密度、害蟲密度是否過高以及適時的噴灑農藥，將防治工作更有效率的執行，降低蟲害的損失與影響。(作者聯絡電話: 02-33665341)
‧台北科技大學電機系 曾傳蘆 林冠璋 廖誌聖‧
‧台北科技大學電子系 李仁貴‧
一、前言
每年報章中常有關於蟲害猖獗的報導，使作物深受其害，被害之作物產生畸型、腐爛、提早落果，致失去商品價值或減產，影響農民收益甚鉅，其中以十字花科作物的害蟲—小菜蛾以及廣佈於亞太地區的東方果實蠅之危害更為顯著。有鑑於此，如何以有效的方法去防治蟲害的發生，便成了技術發展的趨勢。在行政院農委會農糧署研究經費補助下，由台灣大學生物機電系及台北科技大學電機系共同研究發展，已成功應用機電整合技術配合GSM簡訊服務無線通訊，發展出「自動化害蟲誘捕裝置暨無線通報系統」，可供農民方便監控作物區之害蟲密度控制與防治之工作。
二、設計概念
本系統透過結合GSM手機網路、網際網路技術、機電整合與無線通訊技術，架構出全自動化之無線通報系統，其系統架構如圖一所示，分為兩大部分遠端平台與主控平台。遠端平台收集量測點的周邊環境資訊與地理位置資訊，並藉由GSM模組以簡訊的方式將資料傳送回主控平台，以達成自動化收集、傳送的目標。主控平台則是利用資料庫與介面程式儲存接收資料並且加以分析，如有異常狀況即發送簡訊給相關管理人員，如圖二所示。本研究另建有網站可透過網頁瀏覽歷史資料。
圖一 系統架構圖
圖二 平台端功能一覽圖三、機構及功用
防治東方果實蠅的工作已實施多年，1955年以空中噴藥方法，散布含毒水解蛋白質為毒餌誘殺果實蠅；1975年曾採用釋放經鈷六十照射產生不孕性蠅的方法，並間用含毒甲基丁香油誘殺方法，成為綜合防治。幾將見效之際，因學者專家認為釋放不孕性蠅方法在臺灣島上不宜適用，自1985年秋季開始停止釋放，而僅施用懸掛含毒甲基丁香油之板塊或誘殺器之所謂滅雄技術至今。如圖三所示，本系統之果實蠅誘捕盒便是運用此概念，改裝農化廠誘蠅器而成。應用農化所之甲級丁香油誘引劑，達到誘捕之目的。當所誘捕之果實蠅進入誘捕盒內，利用光感測電路進行計數。
遠端平台的系統架構以德州儀器公司所發展的MSP430F449微控制器為其核心控制晶片，用以處理遠端平台各模組間資料傳輸與指令傳達等功能，利用此微控制器串列埠與各周邊模組進行溝通。配合各種模組包括GSM手機模組、GPS衛星定位模組、周邊環境參數偵測模組以及果實蠅誘捕裝置等模組，即可收集相關資料並傳送至主控平台。主控平台除了發送與接收簡訊的GSM模組外，大致上可分為兩個部份：一是以LabVIEW所撰寫的人機介面監控程式，如圖四所示，負責控制GSM模組的發收接送，並與資料庫連結，將收到的田間資料參數存入資料庫；另一部份為即時動態網頁，能讓使用者經由網際網路直接觀看主控平台所累積的田間參數資料，如圖五所示。
圖三 附有自動計數器之誘捕盒照片
圖四 主控端監控畫面
圖五 歷史資料瀏覽畫面本研究所架設之主控平台可同時監控多台遠端平台。圖六為本系統兩台遠端平台在不同監測地點的實際照片。
圖六 田間照片四、使用方法及注意事項
本系統使用方法簡單，主控平台端選用圖形化介面的人機介面，可以使農務從業人員快速的熟悉操作方法。遠端平台端搬遷方便，與環境相容性高，只要有適合的電源供應即可正常運作，自動地收集與統計該地區的環境參數以及蟲害情形。茲將使用時注意事項如下所示：
(1)SIM卡：因本系統透過手機網路為傳輸媒介，所以遠端平台端與主控端之手機SIM卡需維持在正常運作的模式，方能順利的進行資料傳輸。
(2)遠端平台的放置：本系統是採用費洛蒙或其他專屬誘引劑誘引害蟲，故在機台的放置上需要注意放置距離，應避免機台與機台間距小於三公尺，以免發生互相影響降低誘引效率的現象發生。
五、結論
本系統可應用至多種害蟲，並已完成測試。以果實蠅為例，已完成果實蠅誘捕之戶外測試，該地區的環境參數以及蟲害密度資訊均可完整的透過無線通訊系統傳回，擁有高度的資料準確度及完整度，其中資料回傳成功率更高達95%以上，可做長期累積追蹤及統計的工作，節省了寶貴的人力資源與促進防治工作的落實。田間害蟲密度偵測若能徹底、廣泛的執行，定能大大的減少蟲害對農作物的影響，進而提昇農民的收入、改善農民的生活、提升國家農業的競爭力，而要能夠徹底廣泛的執行，必定要改變目前以人力執行的方式，所以本系統提供了自動化收集的方法，配合準確的蟲害計數、微氣候監測系統或自動噴藥系統，如此一來，可以明確的掌握田間害蟲的成長密度、害蟲密度是否過高以及適時的噴灑農藥，將防治工作更有效率的執行，降低蟲害的損失與影響。(作者聯絡電話: 02-33665341)
Wednesday, May 09, 2007
泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統
‧國立中興大學生機系 萬一怒‧
‧國立嘉義大學生機系 連振昌‧
一、前言
泌乳牛乳房炎（mastitis）是乳腺組織發炎的一種疾病，當乳腺組織受到病原菌感染時，牛乳的體細胞數會增加，因此牛乳的體細胞數之多寡可作為泌乳牛乳房健康或感染的指標，此外由於炎症反應亦會使牛乳的導電度提高，因此可藉由牛乳導電度的變化檢測出泌乳牛是否感染乳房炎。 泌乳牛感染非臨床性乳房炎時，因乳房及乳汁之外觀症狀並不明顯，酪農往往不易及時察覺而延誤防治造成嚴重的損失，乳房炎會造成酪農嚴重的經濟損失，包括牛乳產量減少、治療費用增加、生乳品質降低、牛乳的不能繳交及泌乳牛的提早淘汰。因此提早檢測出泌乳牛罹患非臨床性乳房炎，加以預防治療，對酪農生產事業是相當重要的一環。 在泌乳牛機械擠乳的過程中對牛乳進行線上量測與乳房炎有關參數是乳房炎自動化檢測未來的研究趨勢，研製成電腦控制檢測器在擠乳過程中線上量測分房乳導電度是一種方便且可行的檢測方式，可取代牛乳體細胞數無法線上檢驗之缺點。目前國內雖然相當多的酪農場參加乳牛性能改善計畫但是每月提供乙次的泌乳牛資訊，對泌乳牛乳房炎的防治仍然緩不濟急；乳房炎線上導電度檢測系統能在擠乳過程中即時量測泌乳牛分房乳導電度以獲得分房乳的健康訊息，早期檢測出非臨床性乳房炎，這對乳房炎的防治是有很大的幫助。 二、線上導電度檢測系統 （一）檢測系統 1.泌乳牛乳炎線上導電度檢測系統之示意圖及實體圖如圖一及圖二所示，包括分房乳導電度連線檢測儀、附有導電度及溫度感測器的集乳座、資料及電源傳輸線、RS485-RS232 資料轉換器、電源供應器及筆記型電腦。泌乳牛乳房炎導電度感測器示意圖如圖三所示，四對導電度EC電極量測四個分房乳導電度，一個溫度感測器量測牛乳溫度。
2.乳房炎線上導電度檢測儀顯示螢幕除顯示牛隻編號COW、乳溫TEMP、最大分房乳導電度值MAX、最大分房乳導電度值對應的體細胞數及各分房乳導電度值EC大小外，在顯示螢幕左側有四個LED發光二極體的警告燈對應四個分房乳導電度值EC，右側亦有有四個LED發光二極體的警告燈對應四個等級的導電度比值ECR，如圖四所示。
3.由分房乳線上導電度檢測儀面板上按鍵輸入牛號、導電度門檻高值（H）及導電度門檻低值（L）、設定導電度比值ECR大小、檢測儀設定碼ID。
4.各部分房乳線上導電度檢測儀的RS485訊號以串接方式，由資料及電源傳輸線將此RS485訊號傳至資料轉換器。資料轉換器將此RS485訊號轉換成RS232訊號，再以RS232訊號由筆記型電腦做資料擷取。電腦資料擷取系統自動記錄擠乳過程中的資料點數目、午別、時間、各分房乳導電度、乳溫、牛號、ECR、對應的體細胞數、結束鍵及ID碼等資料。
5.圖五為泌乳牛分房乳線上導電度檢測設備於酪農場之實測圖，當某個分房乳導電度大於設定導電度門檻值時，線上導電度檢測儀左上方對應的LED發光二極體會閃爍且發出警告聲，當分房乳導電度比值超過設定的導電度比值ECR時，線上導電度檢測儀右上方對應的LED發光二極體會閃爍且發出警告聲，以導電度門檻值結合導電度比值ECR使用警示燈及警告聲提醒在現場作業的擠乳工人的注意可能感染乳房炎的泌乳牛隻。
（二）檢測結果
1.健康泌乳牛擠乳過程中各分房乳導電度，在擠乳開始有最大的導電度值。感染泌乳牛各分房乳的分房乳導電度EC比健康泌乳牛較高及很明顯變化外，且有較高的分房乳導電度比值 ECR。
2.實驗結果使用導電度EC門檻值為5.54mS/cm 及導電度比值ECR門檻值為1.12時，使用導電度門檻值配合導電度比值時，健康泌乳牛的特定度為88.3﹪，而感染泌乳牛的敏感度為61.1﹪，正確率可達78.1 ﹪。
四、結語及未來研究
目前裝置泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統的酪農場計有桃園縣大園鄉光泉牧場、新竹市畜產試驗所新竹分所、嘉義縣中埔鄉永榮牧場、彰化縣秀水鄉施純森牧場、嘉義市嘉義大學畜牧場及新竹縣口湖鄉新竹牧場（圖六~十）。
此檢測系統可作為輔導酪農乳房炎防治的工具，以及相關應用系統發展的依據，比如線上量測乳溫，可對泌乳牛的發情的時期做一探討；同時此套乳房炎導電度線上檢測系統將來可依需要逐次研發再加入自動乳量計及乳杯自動脫落等檢測功能，成為一部多功能泌乳牛生產自動化的檢測系統。(作者聯絡電話：04-2857585)
圖七 嘉義縣中埔鄉永榮牧場
‧國立嘉義大學生機系 連振昌‧
一、前言
泌乳牛乳房炎（mastitis）是乳腺組織發炎的一種疾病，當乳腺組織受到病原菌感染時，牛乳的體細胞數會增加，因此牛乳的體細胞數之多寡可作為泌乳牛乳房健康或感染的指標，此外由於炎症反應亦會使牛乳的導電度提高，因此可藉由牛乳導電度的變化檢測出泌乳牛是否感染乳房炎。 泌乳牛感染非臨床性乳房炎時，因乳房及乳汁之外觀症狀並不明顯，酪農往往不易及時察覺而延誤防治造成嚴重的損失，乳房炎會造成酪農嚴重的經濟損失，包括牛乳產量減少、治療費用增加、生乳品質降低、牛乳的不能繳交及泌乳牛的提早淘汰。因此提早檢測出泌乳牛罹患非臨床性乳房炎，加以預防治療，對酪農生產事業是相當重要的一環。 在泌乳牛機械擠乳的過程中對牛乳進行線上量測與乳房炎有關參數是乳房炎自動化檢測未來的研究趨勢，研製成電腦控制檢測器在擠乳過程中線上量測分房乳導電度是一種方便且可行的檢測方式，可取代牛乳體細胞數無法線上檢驗之缺點。目前國內雖然相當多的酪農場參加乳牛性能改善計畫但是每月提供乙次的泌乳牛資訊，對泌乳牛乳房炎的防治仍然緩不濟急；乳房炎線上導電度檢測系統能在擠乳過程中即時量測泌乳牛分房乳導電度以獲得分房乳的健康訊息，早期檢測出非臨床性乳房炎，這對乳房炎的防治是有很大的幫助。 二、線上導電度檢測系統 （一）檢測系統 1.泌乳牛乳炎線上導電度檢測系統之示意圖及實體圖如圖一及圖二所示，包括分房乳導電度連線檢測儀、附有導電度及溫度感測器的集乳座、資料及電源傳輸線、RS485-RS232 資料轉換器、電源供應器及筆記型電腦。泌乳牛乳房炎導電度感測器示意圖如圖三所示，四對導電度EC電極量測四個分房乳導電度，一個溫度感測器量測牛乳溫度。
圖一 泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統示意圖
圖二 泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統
圖三 擠乳座內導電度感測器示意圖2.乳房炎線上導電度檢測儀顯示螢幕除顯示牛隻編號COW、乳溫TEMP、最大分房乳導電度值MAX、最大分房乳導電度值對應的體細胞數及各分房乳導電度值EC大小外，在顯示螢幕左側有四個LED發光二極體的警告燈對應四個分房乳導電度值EC，右側亦有有四個LED發光二極體的警告燈對應四個等級的導電度比值ECR，如圖四所示。
圖四 線上導電度檢測儀顯示螢幕及面板3.由分房乳線上導電度檢測儀面板上按鍵輸入牛號、導電度門檻高值（H）及導電度門檻低值（L）、設定導電度比值ECR大小、檢測儀設定碼ID。
4.各部分房乳線上導電度檢測儀的RS485訊號以串接方式，由資料及電源傳輸線將此RS485訊號傳至資料轉換器。資料轉換器將此RS485訊號轉換成RS232訊號，再以RS232訊號由筆記型電腦做資料擷取。電腦資料擷取系統自動記錄擠乳過程中的資料點數目、午別、時間、各分房乳導電度、乳溫、牛號、ECR、對應的體細胞數、結束鍵及ID碼等資料。
5.圖五為泌乳牛分房乳線上導電度檢測設備於酪農場之實測圖，當某個分房乳導電度大於設定導電度門檻值時，線上導電度檢測儀左上方對應的LED發光二極體會閃爍且發出警告聲，當分房乳導電度比值超過設定的導電度比值ECR時，線上導電度檢測儀右上方對應的LED發光二極體會閃爍且發出警告聲，以導電度門檻值結合導電度比值ECR使用警示燈及警告聲提醒在現場作業的擠乳工人的注意可能感染乳房炎的泌乳牛隻。
圖五 泌乳牛乳房線炎上導電度檢測設備於酪農場之實測圖a
圖五 泌乳牛乳房線炎上導電度檢測設備於酪農場之實測b c（二）檢測結果
1.健康泌乳牛擠乳過程中各分房乳導電度，在擠乳開始有最大的導電度值。感染泌乳牛各分房乳的分房乳導電度EC比健康泌乳牛較高及很明顯變化外，且有較高的分房乳導電度比值 ECR。
2.實驗結果使用導電度EC門檻值為5.54mS/cm 及導電度比值ECR門檻值為1.12時，使用導電度門檻值配合導電度比值時，健康泌乳牛的特定度為88.3﹪，而感染泌乳牛的敏感度為61.1﹪，正確率可達78.1 ﹪。
四、結語及未來研究
目前裝置泌乳牛乳房炎線上導電度檢測系統的酪農場計有桃園縣大園鄉光泉牧場、新竹市畜產試驗所新竹分所、嘉義縣中埔鄉永榮牧場、彰化縣秀水鄉施純森牧場、嘉義市嘉義大學畜牧場及新竹縣口湖鄉新竹牧場（圖六~十）。
此檢測系統可作為輔導酪農乳房炎防治的工具，以及相關應用系統發展的依據，比如線上量測乳溫，可對泌乳牛的發情的時期做一探討；同時此套乳房炎導電度線上檢測系統將來可依需要逐次研發再加入自動乳量計及乳杯自動脫落等檢測功能，成為一部多功能泌乳牛生產自動化的檢測系統。(作者聯絡電話：04-2857585)
圖六 新竹市畜產試驗所新竹分所圖七 嘉義縣中埔鄉永榮牧場
圖八 彰化縣秀水鄉施純森牧場
圖九 嘉義市嘉義大學畜牧場設施內蔬菜生產遠端監控管理系統
．桃園區農業改良場 李汪盛．
一、前言
傳統之農業生產，憑藉的都是農民的經驗，早期的設施栽培亦是如此，一般都是根據農民經驗操作相關之環控設備，但由於人力有限且環境亦因時因地變化，因此有自動化環控溫室的誕生，可依據生產者的經驗，設定環境因子的控制值後，讓溫室環控設備週期式的循環運轉。本研究主要利用各種溫室環控感測器，如溫度、溼度、照度及石膏塊等感測器及結合多光譜影像系統擷取作物影像，透過無線網路，將各個感測器資料傳遞儲存於資料庫電腦。主控電腦分析資料庫電腦資料後，經過綜合研判而得知目前溫室內栽培作物生長情況，透過與資料庫電腦中之作物栽培資料比較，而採取適當栽培管理措施，如施肥或灌溉等，使設施內蔬菜生產方式，由以往經驗式的生產方式進階到知識化的生產，提升產品質與量。
二、機體結構與功能
設施內蔬菜生產遠端監控管理系統架構圖。如圖一所示。葉綠素計讀值（Chlorophyll meter readings；CMR）量測儀器為日本 Minota公司SPAD-502型葉綠素計，實驗材料為蕹菜，別名空心菜、蓊菜。本試驗蕹菜種子為94年8月購於新社種苗公司。本系統係建構於桃園縣新屋鄉之簡易溫室內，在溫室內靠近屋頂處設置一個U型軌道，多光譜影像系統可於軌道上移動，進行多光譜影像擷取，擷取之影像利用網路儲存至資料庫電腦。主要零組件包含多光譜影像擷取系統及主控電腦之網路伺服器與系統資料庫，其機體結構與功能說明如下：
（一）多光譜影像擷取系統
本系統必須具備可以接受主控電腦命令定時及定點進行設施蔬菜影像擷取、感測器控制及資料傳送。多光譜影像擷取系統全貌及整合控制介面，如圖二、圖三所示。使用者可以透過網路，針對多光譜影像擷取系統各個感測器進行參數設定。
本系統包括田間伺服器控制電腦、集線器、CCD攝影機、濾鏡更換模組、空間及色彩校正框、溫室懸掛式軌道、懸吊支架及驅動馬達等、可程式邏輯控制器、施肥、灑水電動閥控制、耐酸鹼材質塑膠桶及攪拌器、資料收集器、照度計、溫溼度計、石膏塊、WLAN模組等零組件。田間伺服器控制電腦主要用於接受主控電腦控制命令進行影像擷取作業及各個感測器資料收集。懸吊支架係懸掛於U型鋼製軌道上，其繞行速度為2公尺/分，主要作用在於固定CCD攝影機、濾鏡更換模組及空間及色彩校正框。空間及色彩校正框中心點固定於CCD鏡頭中心線位置之正下方處，CCD攝影機鏡頭與空間及色彩校正框校正白板中心點距離為1.6公尺且空間及色彩校正框位置可以上下調整各20公分，以適用於不同種類蔬菜之影像擷取。使用者可以透過網路進行遠端監控上下調整空間及色彩校正框與地面之距離。主控電腦可經由田間伺服器控制電腦，直接控制可程式邏輯控制器驅動施肥、灑水電動閥進行施肥及灑水作業。施肥、灑水電動閥為兩位置控制閥，可進行停止、施肥或及停止、灑水控制。本系統可以利用網路，以定時、定點方式擷取栽培作物之多光譜影像，結合人工量測之葉綠素計讀值資料並進行迴歸分析，建立葉綠素計讀值校正線，用於施肥管理。本系統應用於蕹菜葉綠素計讀值量測之迴歸判定係數為0.7。
（二）主控電腦之網路伺服器與系統資料庫
為建構主控電腦之網路伺服器與系統資料庫(圖四)，首先將預計呈現的網頁建構成實體畫面，並將ASP 程式鑲入網頁畫面中，形成動態ASP 網頁，並將田間伺服器控制電腦所接收的數據資料經過整理後連結至Access 資料庫中(儲存於資料庫電腦)，以方便做為歷史資料的查詢及統計分析運用。最後利用SQL指令，透過ADO 物件，連接ASP 網頁及Access 資料庫，構成一個完整的動態網頁資料庫系統。透過任何能支援瀏覽HTML 之工具，透過Internet 連結伺服器電腦端所建立之動態網頁，並下達讀取最新數據之指令，使溫室所紀錄之即時數據，經由資料庫內提取至伺服器動態網頁上，再透過Internet 傳達至遠端使用者。透過主控電腦開放之遠端登入遙控程式的設定，可使用手動或自動方式操作溫室之施肥及灑水系統。
三、結語
1.本研究以簡易型溫室為實驗對象，主控電腦端可以利用所發展之介面收集及控制多光譜影像擷取系統，利用多光譜影像擷取系統與溫室內部環控設備之結合，透過指令輸出，達到設施蔬菜生產自動化管理目標。本系統由本場自行研發，關鍵技術可以完全掌控。
2.在設施內蔬菜生產遠端監控管理系統主控電腦部分，利用動態網頁及資料庫的建立，可以順利地將多光譜影像擷取系統所接收到的資料，轉換為資料庫的格式儲存，並且在遠端設備透過網路連接主控電腦的伺服網頁時，提供最新的溫室環境現況；另可依照使用者的分級，而給予不同的瀏覽及控制權限。主控電腦端擁有最高管理控制權限，可以隨時中斷遠端電腦的控制。
3.由於本系統尚在建構階段，目前僅完成空心菜最佳肥管理栽培資料及葉綠素計讀值校正線之建置，其他適合溫室栽培之莧菜、萵苣等蔬菜則有待後續建立，因此在應用上受到限制，建議未來可分別針對台灣重要蔬菜作物分別建立栽培管理資料庫及葉綠素計讀值校正線，擴大本系統應用範圍。(作者聯絡電話: 03-4768216轉344)
一、前言
傳統之農業生產，憑藉的都是農民的經驗，早期的設施栽培亦是如此，一般都是根據農民經驗操作相關之環控設備，但由於人力有限且環境亦因時因地變化，因此有自動化環控溫室的誕生，可依據生產者的經驗，設定環境因子的控制值後，讓溫室環控設備週期式的循環運轉。本研究主要利用各種溫室環控感測器，如溫度、溼度、照度及石膏塊等感測器及結合多光譜影像系統擷取作物影像，透過無線網路，將各個感測器資料傳遞儲存於資料庫電腦。主控電腦分析資料庫電腦資料後，經過綜合研判而得知目前溫室內栽培作物生長情況，透過與資料庫電腦中之作物栽培資料比較，而採取適當栽培管理措施，如施肥或灌溉等，使設施內蔬菜生產方式，由以往經驗式的生產方式進階到知識化的生產，提升產品質與量。
二、機體結構與功能
設施內蔬菜生產遠端監控管理系統架構圖。如圖一所示。葉綠素計讀值（Chlorophyll meter readings；CMR）量測儀器為日本 Minota公司SPAD-502型葉綠素計，實驗材料為蕹菜，別名空心菜、蓊菜。本試驗蕹菜種子為94年8月購於新社種苗公司。本系統係建構於桃園縣新屋鄉之簡易溫室內，在溫室內靠近屋頂處設置一個U型軌道，多光譜影像系統可於軌道上移動，進行多光譜影像擷取，擷取之影像利用網路儲存至資料庫電腦。主要零組件包含多光譜影像擷取系統及主控電腦之網路伺服器與系統資料庫，其機體結構與功能說明如下：
圖一 設施內蔬菜生產遠端監控管理系統架構圖（一）多光譜影像擷取系統
本系統必須具備可以接受主控電腦命令定時及定點進行設施蔬菜影像擷取、感測器控制及資料傳送。多光譜影像擷取系統全貌及整合控制介面，如圖二、圖三所示。使用者可以透過網路，針對多光譜影像擷取系統各個感測器進行參數設定。
圖二 多光譜影像擷取系統全貌
圖三 多光譜影像擷取系統整合控制介面本系統包括田間伺服器控制電腦、集線器、CCD攝影機、濾鏡更換模組、空間及色彩校正框、溫室懸掛式軌道、懸吊支架及驅動馬達等、可程式邏輯控制器、施肥、灑水電動閥控制、耐酸鹼材質塑膠桶及攪拌器、資料收集器、照度計、溫溼度計、石膏塊、WLAN模組等零組件。田間伺服器控制電腦主要用於接受主控電腦控制命令進行影像擷取作業及各個感測器資料收集。懸吊支架係懸掛於U型鋼製軌道上，其繞行速度為2公尺/分，主要作用在於固定CCD攝影機、濾鏡更換模組及空間及色彩校正框。空間及色彩校正框中心點固定於CCD鏡頭中心線位置之正下方處，CCD攝影機鏡頭與空間及色彩校正框校正白板中心點距離為1.6公尺且空間及色彩校正框位置可以上下調整各20公分，以適用於不同種類蔬菜之影像擷取。使用者可以透過網路進行遠端監控上下調整空間及色彩校正框與地面之距離。主控電腦可經由田間伺服器控制電腦，直接控制可程式邏輯控制器驅動施肥、灑水電動閥進行施肥及灑水作業。施肥、灑水電動閥為兩位置控制閥，可進行停止、施肥或及停止、灑水控制。本系統可以利用網路，以定時、定點方式擷取栽培作物之多光譜影像，結合人工量測之葉綠素計讀值資料並進行迴歸分析，建立葉綠素計讀值校正線，用於施肥管理。本系統應用於蕹菜葉綠素計讀值量測之迴歸判定係數為0.7。
（二）主控電腦之網路伺服器與系統資料庫
為建構主控電腦之網路伺服器與系統資料庫(圖四)，首先將預計呈現的網頁建構成實體畫面，並將ASP 程式鑲入網頁畫面中，形成動態ASP 網頁，並將田間伺服器控制電腦所接收的數據資料經過整理後連結至Access 資料庫中(儲存於資料庫電腦)，以方便做為歷史資料的查詢及統計分析運用。最後利用SQL指令，透過ADO 物件，連接ASP 網頁及Access 資料庫，構成一個完整的動態網頁資料庫系統。透過任何能支援瀏覽HTML 之工具，透過Internet 連結伺服器電腦端所建立之動態網頁，並下達讀取最新數據之指令，使溫室所紀錄之即時數據，經由資料庫內提取至伺服器動態網頁上，再透過Internet 傳達至遠端使用者。透過主控電腦開放之遠端登入遙控程式的設定，可使用手動或自動方式操作溫室之施肥及灑水系統。
圖四 網路伺服器與系統資料庫整合控制介面三、結語
1.本研究以簡易型溫室為實驗對象，主控電腦端可以利用所發展之介面收集及控制多光譜影像擷取系統，利用多光譜影像擷取系統與溫室內部環控設備之結合，透過指令輸出，達到設施蔬菜生產自動化管理目標。本系統由本場自行研發，關鍵技術可以完全掌控。
2.在設施內蔬菜生產遠端監控管理系統主控電腦部分，利用動態網頁及資料庫的建立，可以順利地將多光譜影像擷取系統所接收到的資料，轉換為資料庫的格式儲存，並且在遠端設備透過網路連接主控電腦的伺服網頁時，提供最新的溫室環境現況；另可依照使用者的分級，而給予不同的瀏覽及控制權限。主控電腦端擁有最高管理控制權限，可以隨時中斷遠端電腦的控制。
3.由於本系統尚在建構階段，目前僅完成空心菜最佳肥管理栽培資料及葉綠素計讀值校正線之建置，其他適合溫室栽培之莧菜、萵苣等蔬菜則有待後續建立，因此在應用上受到限制，建議未來可分別針對台灣重要蔬菜作物分別建立栽培管理資料庫及葉綠素計讀值校正線，擴大本系統應用範圍。(作者聯絡電話: 03-4768216轉344)
Friday, May 04, 2007
農業試驗所重要農機研究成果
農業試驗所重要農機研究成果
•農試所農工組 梁連勝•
一、前言
本所成立於西元1895年，迄今已歷101年；期間因隸屬改變，所銜迭有更動，目前隸屬於行政院農業委員會。本所農業工程組之前身為農業機械系，設置於民國52年，至民國79年因業務調整，增併農業氣象研究業務，改設農業工程系，後因改隸農委會再度更名為農業工程組迄今。本組農業機械之研究業務，係以政策為導向，研究開發各型農業機械與技術，並受命辦理國產農機性能測定業務；近年來對噴藥技術之研究除著力於新施藥機械技術之建立與開發外，更完成試驗用風洞之建置，藉電腦分析軟體之輔助，進行噴藥技術基礎性理論之探討與研究、農藥施噴性能評估與量測技術之建立等研究。依據所得之基礎理論研究成果資料，本組研究同仁致力於環保型高性能施藥機械之開發，預定近期內推出雛型研究成果。本組農機研究業務為因應農業大環境之轉型，除仍致力於作物生產機械、技術之開發外，已逐漸著墨於生物機電整合與自動化管理、監控系統之研發，及生質能技術之開發與應用。本所近年來農業機械之重要研究、推廣成果輯要如后，謹供識者卓參並惠賜指正。
二、成果
1.農試型果樹樹型整修機(圖一)
台灣經濟果樹栽培，傳統上大致採行放任式田間管理，樹型都未予以限制或整修，導致管理與收穫均倍感困難。為改善此生產管理上之瓶頸，本所配合栽培管理技術之改善與建立，完成果樹樹型整修機之研製。該樹型整修機採用復式剪切刀具，在水果收穫後之適當時期，將部份枝條截斷，營造截頂角錐之矮化樹型，初期果樹之高度介於1.5 公尺1.8 公尺之間，翌年結果後之枝條下垂，其淨高大約1.8公尺左右，收穫時站立園區無需藉助工具即可採摘自如。截頂之錐狀樹型不影響結果面及產量，惟經整修矮化之果樹，必須根據果樹之生理特性配合氣象條件，進行特殊之栽培管理作業，方可達成預期之生產目標。本機配合果樹栽培行型，可採用單側或雙側整修作業，每公頃矮化作業時間約為8工時，傳統人工修剪則須160工時，台灣所栽培可深剪之果樹均可應用本機進行矮化、整修管理作業。為簡化及提高作業效率，新型整修機採用單側作業，刀具為可升降之桁架設計，可因應不同果樹及田間栽培環境作業之需。
2.農試型氣輔桿式噴藥機(圖二)
傳統施藥設備在田間噴施時，因無氣流之輔助，藥霧一般均無法貫穿植冠達到葉背，導致藥霧在葉背之附著度降低，無形中降低防治之效果。本所為改善此傳統施藥作業之瓶頸，藉高速氣流之輔助，導引藥霧達到葉背，並減少藥霧飄移對環境造成污染。農試型氣輔桿式噴藥機具備導引氣囊，將鼔風機提供之高速氣流經由氣囊之引導，將藥霧均勻分佈攜出，因氣流之搖撼，翻動植株之葉片，使葉表與葉背均能曝露於藥霧之中，使葉表與葉背附著相當劑量之農藥。本機噴桿制式作業寬度為6.7 公尺，為配合高莖作物施噴之需，採高架底盤之承載方式，並利用四輪驅動與四輪轉向機構，提高田間作業靈敏性與操控性能。本機輪軸距為120公分，惟使用者可視個人田間之條件予以特別訂製以為因應。農試型氣輔桿式噴藥機因裝置使用特殊規格之膠胎，可在水田與旱作田區作業自如。
3.農試型轉向氣流式噴藥機(圖三)
為因應特殊環境作業條件之限制，並使噴藥能侷限在目標作物作業，減少對環境之污染與資源之浪費，改良鼔風式噴藥機之氣流導引機構，由操作者自行依田區條件調整噴藥管之位置與方向，完成轉向氣流式噴藥機之開發。氣流導管分上、下段設計，上段導管以下段導管截面中心線為旋轉中心，可作360度之迴轉；下段導管則以水平面為界，作180度之旋轉。本型噴藥機可在開放田區及設施栽培區進行作業，亦可作為環境保護消毒之用。
4.農試型氣流導引式噴藥機(圖四)
由於桿式噴藥機在田區轉彎或作業時，操作者必須收起噴桿以免碰觸到電線桿、樹木及土堆等障礙物；作業時又必須及時伸展以施噴農藥，增加操作人員作業困難度及負荷，導致疲勞而發生意外事故。為解決上述問題，開發扇形氣流導引式噴藥機，使其具有橫向噴藥之功能，於行進中利用軸流風機及氣流導板產生強烈氣流攜帶霧粒至目標作物。此種方式可降低霧粒飄移現象，並兼具翻攪葉片與植株之功能，提高藥液在葉背之附著度，增加病蟲害防治效果，減少污染，使農業生產兼顧環保化及永續化。
5.農試型葉菜類蔬菜包裝機(圖五)
葉菜類蔬菜之傳統消費市場已逐漸由生鮮超市小包裝所取代，葉菜在生鮮超市上架銷售前，通常均以人工調理完成定量套袋、包裝作業，除耗費工時外，徒增轉嫁消費成本。本所為因應此消費型態之改變與調理作業需要，與台龍食品包裝機械公司技術合作，完成農試型蔬菜自動包裝機之研製與推廣。利用本機包裝葉菜之前，蔬菜需先經由人工調理、選別與稱重後，再置於包裝機之包裝線上藉輸送帶輸送，經由一組十字交錯之光感測器，自動偵測、調整包裝長度，進行膠膜之熱封與截斷，完成全程包裝作業。每小時之封包作業能力因操作熟練度與前處理供料速度而異，一般作業速度以設定每分鐘卅至四十包為宜。
6.切花套袋機械之開發(圖六)
切花在運銷流程上，為避免摩擦與擠壓所導致之品質劣變，通常在收穫後調理處理過程中，均設法加裝膠袋以為保護。本所為解決切花套袋所遭遇之瓶頸，以研發葉菜類蔬菜包裝機之經驗，著手規劃與研製切花套袋機。切花由輸送帶橫向導入製袋器中，並經由上、下方引入之膠膜進行套裝後，再由二側面之熱熔封滾輪進行花朵部份上、下側之熱熔封裝，最後經迴轉式熱封切刀進行包裝袋前、後兩側之封裝，及切斷分離作業，完成切花袋套之全部作業流程。本機所採之火鶴設計，獲得經濟部智慧財產局之發明專利。
7.農試型茶葉枝梗選別機(圖七)
本所與昇泉公司透過技術合作開發，將已商品化之大型茶葉検枝機之選別機組、風壓輸送裝置與迴圈控制機組等重要機械構進行大幅度之修正，並配合進料裝置完成研製作業。經試驗結果其選別率高達85%以上，且選別精度亦高於89%，每小時可處理60台斤以上之茶葉。本機之特色為使用壓縮空氣經塑膠管輸送之設計，取代傳統皮帶輸送方式，由於氣體具可壓縮、彎曲之特性，大幅縮小因輸送所佔用之機體空間，因此使整台機體尺寸約縮小一半；再加上模組化之設計，使該新型茶葉撿枝選別機具有易於組裝、方便搬運之特性，更具商品化之競爭力。
8.蜂王漿分離機(圖八和圖九)
本所與苗栗區農業改良場合作完成離心式蜂王漿採收機之研製。本機可降低生產成本，提高蜂王漿品質，增加養蜂之收益。試驗結果顯示：以網目0.608mm幼蟲攔截網（線徑0.45mm，24目/吋）與迴轉數1750 rpm作業，其採漿後幼蟲分離攔截網上附著之蜂王漿殘留量佔總重之0.73﹪，王杯內蜂王漿之殘留量為總重之 1.59﹪，幼蟲損傷佔總幼蟲數之 1.45%；使用此採收機9.42分鐘可完成51組王台條之採漿作業全程，與相同數量王台條之人工採漿作業需時74.8分相較，其省工效果極為顯著，深受蜂農歡迎，目前已生產推廣達百餘部。
9.農試型微膠囊量產自動化機械(圖十)
大量飼育天敵為生物防治成功之基礎，在其過程中食餌、寄主昆蟲之飼養佔極大的工作量，因此草食性寄主昆蟲或食餌昆蟲之飼育多利用人工飼料以簡化其飼育。針對本所應用動物組成功開發之人工飼料微膠囊製作機，導入人工微膠囊飼料槽加壓設備、液態飼料恆溫加溫槽、包被物料(蜂蠟)槽之恆溫及超音波液位控制系統自動控制元件。其液位控制系統由超音波感測器、一維滑軌及控制器組成，以程式控制噴針尖端與液面保持固定距離，使之穩定連續噴出顆粒狀人工飼料微膠囊，經低溫氣流冷卻、成型，接著由收集機構底部之收集口出料、封蓋，再予以冷藏保存。本機可產製粒徑大小約500~700μm之人工微膠囊。為提高產製效率，完成多針水平微調設計，以維每組噴針尖端皆可與液面保持固定距離。
10.大蒜氣生鱗莖播種機(圖十一)
大蒜氣生鱗莖可阻絕病毒蔓延，對大蒜無病毒蒜種篩選、品質及產量有正面優勢。由於大蒜氣生鱗莖播種時無方向性限制，適合機械播種。為解決人工播種耗費工時之問題，開發播種機械以取替代人工，提高工作效率。惟氣生鱗莖之粒徑大小差異懸殊，為方便播種作業及日後管理，配合不同種子輸配滾筒使用，需事先予以分級，惟7mm以下者因成長勢弱則廢棄不用。以本機播種，一天工作八小時，可完成一公頃以上之播種作業，而人工播種則每公頃約需三十人工。
11.農試型鳳梨採收、施肥與減震集運機具(圖十二和圖十三)
為改善外銷鳯梨在收穫集貨流程因擠壓導致之品質劣變，本所進行鳯梨收穫集貨機具之研製。本集運機具為高架式底盤，以單缸柴油引擎為動力。收穫時由作業人員將鳯梨置於規格統一之塑膠容器內，並堆積於集運機具之車斗上，車斗具有避震裝置，以降低運送途中之撞擊。收集板裝置於車斗後方，可利用油壓上下調整40公分，於鳳梨採收時可承載盛裝鳳梨之紙箱或塑膠容器。結構為三段式，分中間段及左右兩段，左右兩段可摺疊收起，中間段長1,650公分x寬50公分，左右兩段皆為長1,100公分x寬50公分。本機具除供在田間集貨與運送外，另可供採苗時集送芽苗之用。本集運機具配合田間作業需要，附掛迴轉式施肥機，可提高該機之利用率。
12.荔枝脫粒分級與定量包裝(圖十四)
本機採用圓盤式分級機構與新型脫粒機構整合組裝成荔枝脫粒分級機，其脫粒機構採用相對迴轉之脫粒滾軸，其中一支滾軸削製與軸向平行之為直型齒條，另一支則為光面之滾軸，作為鉆板用，在脫粒作業時與齒條型滾軸亙為刀鉆之關係，以便於節點處切斷果蒂，完成單粒化脫粒作業。使用此荔枝脫粒分級機每小時可處理荔枝80公斤(果粒淨重)，與人工脫粒每小時34公斤相較，已節省人力需求甚多。定量包裝機構採荷重元計量與微量計量兩模式完成單盒定量裝填作業。
13.酸橘去仔機(圖十五)
酸橘去籽機將已剝皮之果粒經擠壓機擠碎後，進入直徑6公分、長度60公分之兩支相對迴轉之不銹鋼製分離滾筒中間；其中一支滾筒為光滑面，另一支滾筒則附有高度0.07公分、寬度0.9公分、節距3公分之軋花突起螺紋，果肉被螺紋夾住向下推送，種子則由滾筒末端排出，達成果肉種子分離之功能，每小時作業能力為120公斤，為一般人工作業量之25倍以上。本機已通過新型農機性能測定，獲農業委員會補助80台推廣予農民使用，並取得經濟部智慧財產局新型第176658號專利。
14.遠端遙控環控肥灌系統(圖十六)
本系統為一套整合無線區域網路與即時視訊之溫室數位環控肥灌系統，含設施環境控制系統、滴灌式自動肥灌系統、即時視訊與遠端遙控系統等軟硬體，經試驗評估證實環控與肥灌性能良好。無線區域網路完全符合規劃之功能，除成功延展與擴大有線網路之基本服務至試驗溫室區外，可傳送即時影像與檔案資料，並進行遙控溫室環控與肥灌之操作，其技術應用不僅與先進國家並駕齊驅甚至已經超越(詳細資料請參考本刊第十九卷第二期報導)。
15.農試型香菇自動切柄機(圖十七)
香菇自動切柄機具有將菇體自動定位、定向及切柄之功能，全機並有安全保護及下腳料回收裝置。本機包含自動單一供料裝置與自動切柄機構二大部份；單一供料機係利用輸送帶之差速與香菇蕈體在輸送帶上之位移差，使蕈體在輸送過程中自然產生間隔，達成單一供料之目標。切柄機具自動定位、定向與切柄功能，其定位功能直接影響切柄成功率，而定位之關鍵為雙向傾斜輸送帶之立體角度扭轉及微小差速；切柄刀盤組為兩相對迴轉之不銹鋼切刀盤，可將菇柄於設定高度切除。
16.葉綠素螢光感測器(圖十八)
螢光偵測本體是以螢光濾片，利用受光元件取得螢光釋放量之訊號，經由控制面板處理螢光訊號而達到偵測之目的。而感測器最大功能為可依據試驗內容及所偵測之逆境類型作修改，包括更換濾片、光源強度及發光頻率等。利用已開發完成之螢光感測計偵測水稻鎘污染葉片，結果顯示，螢光參數qp值可反應葉片之鎘含量，此項研究成果有助於稻田重金屬污染區快速檢測技術。
17.脆梅壓裂機(圖十九)
台灣梅樹栽培面積逾9000公頃，而脆梅為特殊口感之加工食品，製作時選用不論脆度、口感皆屬上乘之6分熟青梅為原料。傳統人工製作時係先將青梅和鹽搓揉破壞原料梅子表皮後，將梅子輕輕拍裂，再將鹽與梅子倒入桶中並加水，浸漬8-10小時，惟拍裂梅子作業頗費工時，亟需研發壓裂機構以解決此瓶頸。本機之作業方式係將表皮經粗鹽軟化處理後之脆梅由盛斗進入輸送帶，於壓裂板下方皮帶暫停，此時壓裂機構往下運動，壓裂梅子，隨後壓裂機構往上提，而梅子則被輸送至承接容器。本機械每小時平均作業量為140公斤，為人工工作量之8-10倍。
(作者連絡電話：02-23041180)
•農試所農工組 梁連勝•
一、前言
本所成立於西元1895年，迄今已歷101年；期間因隸屬改變，所銜迭有更動，目前隸屬於行政院農業委員會。本所農業工程組之前身為農業機械系，設置於民國52年，至民國79年因業務調整，增併農業氣象研究業務，改設農業工程系，後因改隸農委會再度更名為農業工程組迄今。本組農業機械之研究業務，係以政策為導向，研究開發各型農業機械與技術，並受命辦理國產農機性能測定業務；近年來對噴藥技術之研究除著力於新施藥機械技術之建立與開發外，更完成試驗用風洞之建置，藉電腦分析軟體之輔助，進行噴藥技術基礎性理論之探討與研究、農藥施噴性能評估與量測技術之建立等研究。依據所得之基礎理論研究成果資料，本組研究同仁致力於環保型高性能施藥機械之開發，預定近期內推出雛型研究成果。本組農機研究業務為因應農業大環境之轉型，除仍致力於作物生產機械、技術之開發外，已逐漸著墨於生物機電整合與自動化管理、監控系統之研發，及生質能技術之開發與應用。本所近年來農業機械之重要研究、推廣成果輯要如后，謹供識者卓參並惠賜指正。
二、成果
1.農試型果樹樹型整修機(圖一)
台灣經濟果樹栽培，傳統上大致採行放任式田間管理，樹型都未予以限制或整修，導致管理與收穫均倍感困難。為改善此生產管理上之瓶頸，本所配合栽培管理技術之改善與建立，完成果樹樹型整修機之研製。該樹型整修機採用復式剪切刀具，在水果收穫後之適當時期，將部份枝條截斷，營造截頂角錐之矮化樹型，初期果樹之高度介於1.5 公尺1.8 公尺之間，翌年結果後之枝條下垂，其淨高大約1.8公尺左右，收穫時站立園區無需藉助工具即可採摘自如。截頂之錐狀樹型不影響結果面及產量，惟經整修矮化之果樹，必須根據果樹之生理特性配合氣象條件，進行特殊之栽培管理作業，方可達成預期之生產目標。本機配合果樹栽培行型，可採用單側或雙側整修作業，每公頃矮化作業時間約為8工時，傳統人工修剪則須160工時，台灣所栽培可深剪之果樹均可應用本機進行矮化、整修管理作業。為簡化及提高作業效率，新型整修機採用單側作業，刀具為可升降之桁架設計，可因應不同果樹及田間栽培環境作業之需。
圖一 樹型整修機在荔枝園作業2.農試型氣輔桿式噴藥機(圖二)
傳統施藥設備在田間噴施時，因無氣流之輔助，藥霧一般均無法貫穿植冠達到葉背，導致藥霧在葉背之附著度降低，無形中降低防治之效果。本所為改善此傳統施藥作業之瓶頸，藉高速氣流之輔助，導引藥霧達到葉背，並減少藥霧飄移對環境造成污染。農試型氣輔桿式噴藥機具備導引氣囊，將鼔風機提供之高速氣流經由氣囊之引導，將藥霧均勻分佈攜出，因氣流之搖撼，翻動植株之葉片，使葉表與葉背均能曝露於藥霧之中，使葉表與葉背附著相當劑量之農藥。本機噴桿制式作業寬度為6.7 公尺，為配合高莖作物施噴之需，採高架底盤之承載方式，並利用四輪驅動與四輪轉向機構，提高田間作業靈敏性與操控性能。本機輪軸距為120公分，惟使用者可視個人田間之條件予以特別訂製以為因應。農試型氣輔桿式噴藥機因裝置使用特殊規格之膠胎，可在水田與旱作田區作業自如。
圖二 農試型氣輔桿式噴藥機在水田作業3.農試型轉向氣流式噴藥機(圖三)
為因應特殊環境作業條件之限制，並使噴藥能侷限在目標作物作業，減少對環境之污染與資源之浪費，改良鼔風式噴藥機之氣流導引機構，由操作者自行依田區條件調整噴藥管之位置與方向，完成轉向氣流式噴藥機之開發。氣流導管分上、下段設計，上段導管以下段導管截面中心線為旋轉中心，可作360度之迴轉；下段導管則以水平面為界，作180度之旋轉。本型噴藥機可在開放田區及設施栽培區進行作業，亦可作為環境保護消毒之用。
圖三 轉向氣流式噴藥機在設施外作業4.農試型氣流導引式噴藥機(圖四)
由於桿式噴藥機在田區轉彎或作業時，操作者必須收起噴桿以免碰觸到電線桿、樹木及土堆等障礙物；作業時又必須及時伸展以施噴農藥，增加操作人員作業困難度及負荷，導致疲勞而發生意外事故。為解決上述問題，開發扇形氣流導引式噴藥機，使其具有橫向噴藥之功能，於行進中利用軸流風機及氣流導板產生強烈氣流攜帶霧粒至目標作物。此種方式可降低霧粒飄移現象，並兼具翻攪葉片與植株之功能，提高藥液在葉背之附著度，增加病蟲害防治效果，減少污染，使農業生產兼顧環保化及永續化。
圖四 農試型氣流導引式噴藥機5.農試型葉菜類蔬菜包裝機(圖五)
葉菜類蔬菜之傳統消費市場已逐漸由生鮮超市小包裝所取代，葉菜在生鮮超市上架銷售前，通常均以人工調理完成定量套袋、包裝作業，除耗費工時外，徒增轉嫁消費成本。本所為因應此消費型態之改變與調理作業需要，與台龍食品包裝機械公司技術合作，完成農試型蔬菜自動包裝機之研製與推廣。利用本機包裝葉菜之前，蔬菜需先經由人工調理、選別與稱重後，再置於包裝機之包裝線上藉輸送帶輸送，經由一組十字交錯之光感測器，自動偵測、調整包裝長度，進行膠膜之熱封與截斷，完成全程包裝作業。每小時之封包作業能力因操作熟練度與前處理供料速度而異，一般作業速度以設定每分鐘卅至四十包為宜。
圖五 蔬菜包裝機6.切花套袋機械之開發(圖六)
切花在運銷流程上，為避免摩擦與擠壓所導致之品質劣變，通常在收穫後調理處理過程中，均設法加裝膠袋以為保護。本所為解決切花套袋所遭遇之瓶頸，以研發葉菜類蔬菜包裝機之經驗，著手規劃與研製切花套袋機。切花由輸送帶橫向導入製袋器中，並經由上、下方引入之膠膜進行套裝後，再由二側面之熱熔封滾輪進行花朵部份上、下側之熱熔封裝，最後經迴轉式熱封切刀進行包裝袋前、後兩側之封裝，及切斷分離作業，完成切花袋套之全部作業流程。本機所採之火鶴設計，獲得經濟部智慧財產局之發明專利。
圖六 農試型切花套袋機7.農試型茶葉枝梗選別機(圖七)
本所與昇泉公司透過技術合作開發，將已商品化之大型茶葉検枝機之選別機組、風壓輸送裝置與迴圈控制機組等重要機械構進行大幅度之修正，並配合進料裝置完成研製作業。經試驗結果其選別率高達85%以上，且選別精度亦高於89%，每小時可處理60台斤以上之茶葉。本機之特色為使用壓縮空氣經塑膠管輸送之設計，取代傳統皮帶輸送方式，由於氣體具可壓縮、彎曲之特性，大幅縮小因輸送所佔用之機體空間，因此使整台機體尺寸約縮小一半；再加上模組化之設計，使該新型茶葉撿枝選別機具有易於組裝、方便搬運之特性，更具商品化之競爭力。
圖七 農試型茶葉枝梗選別機8.蜂王漿分離機(圖八和圖九)
本所與苗栗區農業改良場合作完成離心式蜂王漿採收機之研製。本機可降低生產成本，提高蜂王漿品質，增加養蜂之收益。試驗結果顯示：以網目0.608mm幼蟲攔截網（線徑0.45mm，24目/吋）與迴轉數1750 rpm作業，其採漿後幼蟲分離攔截網上附著之蜂王漿殘留量佔總重之0.73﹪，王杯內蜂王漿之殘留量為總重之 1.59﹪，幼蟲損傷佔總幼蟲數之 1.45%；使用此採收機9.42分鐘可完成51組王台條之採漿作業全程，與相同數量王台條之人工採漿作業需時74.8分相較，其省工效果極為顯著，深受蜂農歡迎，目前已生產推廣達百餘部。
圖八 蜂王漿分離機
圖九 蜂王漿分離機組件9.農試型微膠囊量產自動化機械(圖十)
大量飼育天敵為生物防治成功之基礎，在其過程中食餌、寄主昆蟲之飼養佔極大的工作量，因此草食性寄主昆蟲或食餌昆蟲之飼育多利用人工飼料以簡化其飼育。針對本所應用動物組成功開發之人工飼料微膠囊製作機，導入人工微膠囊飼料槽加壓設備、液態飼料恆溫加溫槽、包被物料(蜂蠟)槽之恆溫及超音波液位控制系統自動控制元件。其液位控制系統由超音波感測器、一維滑軌及控制器組成，以程式控制噴針尖端與液面保持固定距離，使之穩定連續噴出顆粒狀人工飼料微膠囊，經低溫氣流冷卻、成型，接著由收集機構底部之收集口出料、封蓋，再予以冷藏保存。本機可產製粒徑大小約500~700μm之人工微膠囊。為提高產製效率，完成多針水平微調設計，以維每組噴針尖端皆可與液面保持固定距離。
圖十 微膠囊量產自動化機械10.大蒜氣生鱗莖播種機(圖十一)
大蒜氣生鱗莖可阻絕病毒蔓延，對大蒜無病毒蒜種篩選、品質及產量有正面優勢。由於大蒜氣生鱗莖播種時無方向性限制，適合機械播種。為解決人工播種耗費工時之問題，開發播種機械以取替代人工，提高工作效率。惟氣生鱗莖之粒徑大小差異懸殊，為方便播種作業及日後管理，配合不同種子輸配滾筒使用，需事先予以分級，惟7mm以下者因成長勢弱則廢棄不用。以本機播種，一天工作八小時，可完成一公頃以上之播種作業，而人工播種則每公頃約需三十人工。
圖十一 大蒜氣生鱗莖播種機11.農試型鳳梨採收、施肥與減震集運機具(圖十二和圖十三)
為改善外銷鳯梨在收穫集貨流程因擠壓導致之品質劣變，本所進行鳯梨收穫集貨機具之研製。本集運機具為高架式底盤，以單缸柴油引擎為動力。收穫時由作業人員將鳯梨置於規格統一之塑膠容器內，並堆積於集運機具之車斗上，車斗具有避震裝置，以降低運送途中之撞擊。收集板裝置於車斗後方，可利用油壓上下調整40公分，於鳳梨採收時可承載盛裝鳳梨之紙箱或塑膠容器。結構為三段式，分中間段及左右兩段，左右兩段可摺疊收起，中間段長1,650公分x寬50公分，左右兩段皆為長1,100公分x寬50公分。本機具除供在田間集貨與運送外，另可供採苗時集送芽苗之用。本集運機具配合田間作業需要，附掛迴轉式施肥機，可提高該機之利用率。
圖十二 鳳梨採收、施肥與減震集運機
圖十三 鳳梨採收、施肥與減震集運機收集板12.荔枝脫粒分級與定量包裝(圖十四)
本機採用圓盤式分級機構與新型脫粒機構整合組裝成荔枝脫粒分級機，其脫粒機構採用相對迴轉之脫粒滾軸，其中一支滾軸削製與軸向平行之為直型齒條，另一支則為光面之滾軸，作為鉆板用，在脫粒作業時與齒條型滾軸亙為刀鉆之關係，以便於節點處切斷果蒂，完成單粒化脫粒作業。使用此荔枝脫粒分級機每小時可處理荔枝80公斤(果粒淨重)，與人工脫粒每小時34公斤相較，已節省人力需求甚多。定量包裝機構採荷重元計量與微量計量兩模式完成單盒定量裝填作業。
圖十四 荔枝脫粒機脫粒作業13.酸橘去仔機(圖十五)
酸橘去籽機將已剝皮之果粒經擠壓機擠碎後，進入直徑6公分、長度60公分之兩支相對迴轉之不銹鋼製分離滾筒中間；其中一支滾筒為光滑面，另一支滾筒則附有高度0.07公分、寬度0.9公分、節距3公分之軋花突起螺紋，果肉被螺紋夾住向下推送，種子則由滾筒末端排出，達成果肉種子分離之功能，每小時作業能力為120公斤，為一般人工作業量之25倍以上。本機已通過新型農機性能測定，獲農業委員會補助80台推廣予農民使用，並取得經濟部智慧財產局新型第176658號專利。
圖十五 酸橘去仔機14.遠端遙控環控肥灌系統(圖十六)
本系統為一套整合無線區域網路與即時視訊之溫室數位環控肥灌系統，含設施環境控制系統、滴灌式自動肥灌系統、即時視訊與遠端遙控系統等軟硬體，經試驗評估證實環控與肥灌性能良好。無線區域網路完全符合規劃之功能，除成功延展與擴大有線網路之基本服務至試驗溫室區外，可傳送即時影像與檔案資料，並進行遙控溫室環控與肥灌之操作，其技術應用不僅與先進國家並駕齊驅甚至已經超越(詳細資料請參考本刊第十九卷第二期報導)。
圖十六 自動肥灌系統部分實景15.農試型香菇自動切柄機(圖十七)
香菇自動切柄機具有將菇體自動定位、定向及切柄之功能，全機並有安全保護及下腳料回收裝置。本機包含自動單一供料裝置與自動切柄機構二大部份；單一供料機係利用輸送帶之差速與香菇蕈體在輸送帶上之位移差，使蕈體在輸送過程中自然產生間隔，達成單一供料之目標。切柄機具自動定位、定向與切柄功能，其定位功能直接影響切柄成功率，而定位之關鍵為雙向傾斜輸送帶之立體角度扭轉及微小差速；切柄刀盤組為兩相對迴轉之不銹鋼切刀盤，可將菇柄於設定高度切除。
圖十七 農試型香菇自動切柄機16.葉綠素螢光感測器(圖十八)
螢光偵測本體是以螢光濾片，利用受光元件取得螢光釋放量之訊號，經由控制面板處理螢光訊號而達到偵測之目的。而感測器最大功能為可依據試驗內容及所偵測之逆境類型作修改，包括更換濾片、光源強度及發光頻率等。利用已開發完成之螢光感測計偵測水稻鎘污染葉片，結果顯示，螢光參數qp值可反應葉片之鎘含量，此項研究成果有助於稻田重金屬污染區快速檢測技術。
圖十八 葉綠素螢光感測器內部配置17.脆梅壓裂機(圖十九)
台灣梅樹栽培面積逾9000公頃，而脆梅為特殊口感之加工食品，製作時選用不論脆度、口感皆屬上乘之6分熟青梅為原料。傳統人工製作時係先將青梅和鹽搓揉破壞原料梅子表皮後，將梅子輕輕拍裂，再將鹽與梅子倒入桶中並加水，浸漬8-10小時，惟拍裂梅子作業頗費工時，亟需研發壓裂機構以解決此瓶頸。本機之作業方式係將表皮經粗鹽軟化處理後之脆梅由盛斗進入輸送帶，於壓裂板下方皮帶暫停，此時壓裂機構往下運動，壓裂梅子，隨後壓裂機構往上提，而梅子則被輸送至承接容器。本機械每小時平均作業量為140公斤，為人工工作量之8-10倍。
圖十八 葉綠素螢光感測器內部配置(作者連絡電話：02-23041180)
台南區農業改良場農機試驗研究成果
台南區農業改良場農機試驗研究成果
•台南區農業改良場 鄭榮瑞 鍾瑞永•
一、前言
台南區農業改良場於1902年成立於台南市林森路，伴隨台灣農業的發展至今已逾百年以上。本場農業機械試驗研究及示範推廣業務隨著農業發展的階段而調整，早期從民國47年農復會導入小型耕耘機以替代耕牛畜力以來，台南區農業機械示範教育與機械改良利用逐步展開，民國51年並在農復會補助下建造農機實驗工廠一棟，強化農業機械試驗改良工作，此期間農業機械試驗改良主要以水稻育苗、種植及旱作的收穫機械為主，如水稻直播機、稻殼粉碎機、落花生脫莢機、小型玉米脫粒機及甘藷挖掘機等的發展皆有相當的成果。
隨著民國七十年初起政府推行稻田轉作政策，農機試驗工作也配合調整，主要研究重點已由稻作機械轉移至雜糧與園藝作物收穫機械化及設施環控與溫室設施的開發。民國79年以後，隨著政府推動加入關稅暨貿易總協定(GATT)及世界貿易組織(WTO)，為促進農業有效轉型及提升產業競爭力，農機機械化與產業自動化成為重要施政項目，此期間除繼續部份雜糧機械的發展外，配合產業發展需求著重在園藝設施、收穫後處理、廢棄物處理機械及農業自動化生產技術的開發。
隨著環境變遷，原座落台南市的台南本場已不敷試驗需求，於民國92年自台南市遷場至台南縣新化鎮現址，除辦公室與實驗室外並建置有實驗工廠、農機展示館及自動化精密溫室各一棟，對農機試驗研究改良提供良好的環境。
二、成果
以下僅就近年來台南場農機研發成果及進行中之試驗簡介如下，提供業界參考，共同推廣，並請識者不吝賜教。
1.旱作田間管理機(圖一)：發展附掛式動力中耕機及桿式噴藥機等，以10馬力乘坐式水稻插秧機為母機，前者為三連式，自備１2馬力汽油引擎，行距可調整，在自然株高60公分以下，中耕、除草、培土一貫化作業，一次可作業二畦，作業能力0.4～0.45公頃/小時，比較一般中耕機可提高效率1.7倍。後者也為三節式，中間一節200公分，兩旁每節150公分，可豎立收放，最大噴寬500公分，各節可以獨立開關閥控制藥劑噴施，適用於玉米、高梁、落花生、毛豆等作物，在自然株高60公分以內皆可作業，作業能力0.5公頃/小時，本機已輔導康榔機械公司生產製造及示範推廣。
2.乘坐式水稻直播機(圖二)：本機可附掛於乘座式水稻插秧機或曳引機迴轉犁後方，共有八組播種器，一次作業同時播種八行，行株距可依需要調整，水稻直播行距採用30～36公分，株距9公分，播種覆土深度3～5公分，種子量40~50公斤/公頃，水稻旱田直播作業能力0.5公頃/小時以上，播種精度達92％以上，可較插秧方式節省作業成本40～50％。本機已輔導康榔機械公司國產化製造及示範推廣。
3.甘藍收穫機(圖三)：履帶式甘藍收穫機，12馬力，一次採收一行，具拔取、根莖切斷、外葉切除及散裝裝箱一貫作業功能，適用於一畦一行畦距65公分，株距40公分或一畦兩行畦距130公分，行距65公分，株距45公分的栽培方式，收穫產品95％直接出貨上市銷售，作業能力每公頃25小時。與現行人工採收方式比較，工作效率可提高2.5～3.8倍。
4.多用途作業母車及附屬機具(圖四)：由本場與鉅業汽車公司合作研發之多用途高架作業母車，可附掛二行式動力中耕施肥裝置，同時完成施(追)肥及中耕除草等栽培管理作業，一次作業二畦溝，大幅提昇傳統中耕施肥管理之工作效率，與傳統人工作業方式比較，在工時方面可大幅減少約70.6%~82.5%；為提昇畦面施肥效率，完成三畦式畦面施肥機具，使畦面施肥所需開溝、施肥、覆土及鎮壓等作業同時間完成，以達節省工時及合理化施肥之需求；附掛式噴藥裝置加裝一5HP汽油引擎用以帶動高壓噴霧器，貯藥桶容量為200L，一次施藥寬度為五畦面。
5.捲管式田間自動噴灌機(圖五)：由本場與谷林農機公司合作改進自走式田間自動灌溉機，具有桿式及槍型等型式，可適應作物行距在150～240公分無段調整，有效地面距為80公分。出水量可調整每小時4.8～14.7立方公尺，噴灑行進速度可調整控制在6～40公尺/小時。作業時水壓宜控制在8bar以下。桿型及槍型噴灌組合田間溉機性能試驗顯示，前者最大噴灌作業寬度20公尺以上，一次最高可完成0.25公頃；後者噴灌作業區域寬度範圍可達57公尺，一次最高可完成0.85公頃。
6.築畦、塑膠布鋪設機(圖六和圖七)：畦面塑膠布鋪設機結合在曳引機迴轉犁後方，可配合第二次碎土整地、築畦、塑膠布鋪設、覆土鎮壓及噴灌管鋪放與基肥施用、地下害蟲藥劑施放等完成一貫化作業。本機適用曳引機馬85hp以上，以三點連接承載，適用塑膠布最大寬度270cm，本機作業能力每小時0.4公頃以上。與人工作業比較，可提高作業效率42～84倍，節省作業成本81％。本機已取得築畦塑膠布鋪設機新型專利第2162289號，並已技術轉移谷林農機械公司商品化生產，通過性能測定及列入國產新型農機補助機種。
7.蔬菜清洗機(圖八)：本機進料輸送、沖洗、出料輸送一貫化作業。作業能力清洗芹菜2,000公斤/小時，青蔥1,250公斤/小時，青蒜3,000公斤/小時，莧菜、油菜、空心菜500～600公斤/小時，芹菜、莧菜、油菜、空心菜洗淨率達98％以上，青蔥、青蒜洗淨率達95％以上，損傷率1％以下。本機已取得蔬菜清洗機之結構新型專利第126618號，並已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，通過性能測定及列入國產新型農機補助機種。
8.蒜頭剝瓣選別機(圖九)：蒜頭剝瓣選別分級機之主要構造包括進料槽、剝瓣橡膠滾輪裝置、出料輸送裝置及選別分級裝置，剝瓣、選別及分級一貫作業，作業能力1,000公斤/小時以上，蒜瓣損傷增加率2.85％，單瓣率97％以上，夾雜率1.6％以下，分級精度97％以上。本機已取得蒜瓣篩選機新型專利第155925號，並已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，通過性能測定及列入國產新型農機補助機種。
9.蒜瓣去膜機(圖十)：由儲料預熱、雙邊進料、轉盤、定位、去膜、排膜、出料、氣壓控制及控制箱等機構組合而成。去膜作業前蒜瓣先預熱20～30分鐘，預熱溫度40～50℃，使適合去膜蒜瓣含水率在52～62％之間。進料量及去膜時間可隨定量及定時自動調整。作業能力100公斤/小時以上，去膜率96％以上，去膜損傷率1％以下，與人工比較節省作業工時99％，節省作業成本95％。本機已取得全自動蒜瓣脫膜機新型專利第160548號，並已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，通過性能測定，並列入國產新型農機補助機種。
10.菱角清洗選別機（圖十一）：本機分為清洗及分級兩大部份：清洗機採用刷滾輪對向轉動達到翻動、搓洗效果及螺旋設計達到輸送移動功能；選別機則由選別水槽、上下層輸送帶、集料括送板等裝置所構成。根據性能試驗結果，本機每小時作業能量為600公斤，以2人共同作業，若以每公頃產量12,000公斤計算則約需5人日，其作業成本每公斤約為1.1元，與人工作業方式比較，在作業效率上可提高4倍，在處理作業成本上可降低34%，本機已取得菱角清洗分級機新型專利第195116號，未來將申請技術移轉廠商進行商品化生產及示範推廣。
11.套管式蔬果嫁接機(圖十二)：套管式嫁接機由台灣大學、宜蘭技術學院生物產業機電工程學系及本場等單位共同合作開發，由砧木自動夾持切斷定位機構、穗木自動夾持切斷定位機構、套管自動導入切斷機構、套管插入導正機構與控制機組所組成，主機體約長55公分、寬76公分、高130公分，兩側附有旋轉式置苗架，若置苗架全展開，機體總長為115公分、總寬為215公分。使用110V電源、6kg/cm2空氣壓力、20號手術刀片與內徑約3mm之膠管，可一人操作，雙手取苗與掛苗，進行機械嫁接作業。經初步測試結果顯示，平均嫁接速率約360(株/每小時)； 嫁接成功率約92%；嫁接存活率約97%。
12.穴盤蔬菜栽培自動穴盤排列及小穴格裝填機(圖十三)：本機適用於60x30x128格穴盤，主要構成包括成雙迴轉配出式穴盤自動排列機構及螺旋分離爪式小穴格自動供給裝填機構，並將兩者結合在同一作業平台，可以達到穴盤排列及小穴格裝填一貫化、自動化作業。試驗結果顯示，其作業能力每小時可達到225盤，缺0格不良率為5.87%，重複填入不良率為0.55%。作業效率可較人工作業方式提高3~5倍以上，可減少人力2～4人，本機已取得穴盤栽培之自動排箱及小穴格裝填機第I型及第II型新型專利第180020及200233號，未來將申請技術移轉廠商進行商品化生產及示範推廣。
13.穴盤蔬菜栽培小穴格移植機(圖十四)：配合穴盤蔬菜栽培小穴格移植商品機之規劃設計，委託產學合作廠商洹豪科技有限公司進行八行式穴盤蔬菜栽培小穴格移植機之製造，本機一次可同時移植四個栽培箱，規劃設計作業能力每小時可移植2560個四小格穴盤以上，即可移植320個栽培箱。
14.芽菜薄層立體自動化栽培系統（圖十五）：適於各類可食用種子如豆芽類、豌豆苗、苜蓿芽、蘿蔔嬰及小麥苗等之培育生產，具自動化作業排箱、播種、栽培箱上、下架、生育管理、環境自動控制、綠化管理及出料收穫等。全面自動化作業過程可格式化生產均一品質芽苗菜、提昇產品品質、售價及減少管理人力60﹪。
15.農業廢棄物處理機（圖十六）：本機具有打碎、攪拌、脫油水、發酵、分解、脫臭、加溫等功能，可一貫自動化作業。大型者發酵槽四槽，每天處理能量120公斤，減量重量比例為原來的1/15~1/30。農業廢棄物快速醱酵再生處理系統之利用，可快速減量解決廚餘垃圾問題，產出之有機資材經調質後可成良好有機肥利用。本機已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，並已取得飯渣製肥機之改良結構新型專利第168065號，目前有三十餘機關團體購置使用中。
16.畦面塑膠布回收機（圖十七）：畦面塑膠布回收機為曳引機前承載式，回收機動力源以地輪傳動，可以使回收速度與曳引機行駛速度同步。機體長、寬、高分別為200cm x 340cm x 198cm，具塑膠布回收抓持、鎮壓、捲取及排放等功能，適用塑膠布最大寬度270cm，本機作業能力每小時0.4公頃以上。已取得曳引機前承載式塑膠布與噴灌帶回收機新型專利第201998號。
17.綠肥作物翻耕動力圓盤耙(圖十八)：可改善慣行迴轉犁犁耕翻埋綠肥作物時，因過長的植株纏繞迴轉犁軸及迴轉犁切割翻埋效果不佳，影響綠肥掩發酵效果及..造成下期作整地種植的困擾。本機適用曳引機馬力為150馬力以上，PTO轉速為540rpm，曳引機以低速三檔前進時可得最佳翻耕效果，平均犁耕深度可達25公分以上，掩埋覆土率可達95%以上，一次作業犁寬達270公分，作業能力為0.8 ha/hr以上。
18.蔬果產銷班產品調製分級及包裝作業系統之建立（圖十九）：作業系統包括進料暫存輸送機、置物滾輪組、重量式分級機、承料平面輸送帶、滾輪式裝箱台、出料滾輪式輸送機、電子式計量機及空箱供箱機組等。配合作業人數5人，作業能力每小時4800個以上。(作者聯絡電話：06-5912901轉301)
圖十九 蔬果產銷班產品調製分級及包裝作業系統
•台南區農業改良場 鄭榮瑞 鍾瑞永•
一、前言
台南區農業改良場於1902年成立於台南市林森路，伴隨台灣農業的發展至今已逾百年以上。本場農業機械試驗研究及示範推廣業務隨著農業發展的階段而調整，早期從民國47年農復會導入小型耕耘機以替代耕牛畜力以來，台南區農業機械示範教育與機械改良利用逐步展開，民國51年並在農復會補助下建造農機實驗工廠一棟，強化農業機械試驗改良工作，此期間農業機械試驗改良主要以水稻育苗、種植及旱作的收穫機械為主，如水稻直播機、稻殼粉碎機、落花生脫莢機、小型玉米脫粒機及甘藷挖掘機等的發展皆有相當的成果。
隨著民國七十年初起政府推行稻田轉作政策，農機試驗工作也配合調整，主要研究重點已由稻作機械轉移至雜糧與園藝作物收穫機械化及設施環控與溫室設施的開發。民國79年以後，隨著政府推動加入關稅暨貿易總協定(GATT)及世界貿易組織(WTO)，為促進農業有效轉型及提升產業競爭力，農機機械化與產業自動化成為重要施政項目，此期間除繼續部份雜糧機械的發展外，配合產業發展需求著重在園藝設施、收穫後處理、廢棄物處理機械及農業自動化生產技術的開發。
隨著環境變遷，原座落台南市的台南本場已不敷試驗需求，於民國92年自台南市遷場至台南縣新化鎮現址，除辦公室與實驗室外並建置有實驗工廠、農機展示館及自動化精密溫室各一棟，對農機試驗研究改良提供良好的環境。
二、成果
以下僅就近年來台南場農機研發成果及進行中之試驗簡介如下，提供業界參考，共同推廣，並請識者不吝賜教。
1.旱作田間管理機(圖一)：發展附掛式動力中耕機及桿式噴藥機等，以10馬力乘坐式水稻插秧機為母機，前者為三連式，自備１2馬力汽油引擎，行距可調整，在自然株高60公分以下，中耕、除草、培土一貫化作業，一次可作業二畦，作業能力0.4～0.45公頃/小時，比較一般中耕機可提高效率1.7倍。後者也為三節式，中間一節200公分，兩旁每節150公分，可豎立收放，最大噴寬500公分，各節可以獨立開關閥控制藥劑噴施，適用於玉米、高梁、落花生、毛豆等作物，在自然株高60公分以內皆可作業，作業能力0.5公頃/小時，本機已輔導康榔機械公司生產製造及示範推廣。
2.乘坐式水稻直播機(圖二)：本機可附掛於乘座式水稻插秧機或曳引機迴轉犁後方，共有八組播種器，一次作業同時播種八行，行株距可依需要調整，水稻直播行距採用30～36公分，株距9公分，播種覆土深度3～5公分，種子量40~50公斤/公頃，水稻旱田直播作業能力0.5公頃/小時以上，播種精度達92％以上，可較插秧方式節省作業成本40～50％。本機已輔導康榔機械公司國產化製造及示範推廣。
3.甘藍收穫機(圖三)：履帶式甘藍收穫機，12馬力，一次採收一行，具拔取、根莖切斷、外葉切除及散裝裝箱一貫作業功能，適用於一畦一行畦距65公分，株距40公分或一畦兩行畦距130公分，行距65公分，株距45公分的栽培方式，收穫產品95％直接出貨上市銷售，作業能力每公頃25小時。與現行人工採收方式比較，工作效率可提高2.5～3.8倍。
4.多用途作業母車及附屬機具(圖四)：由本場與鉅業汽車公司合作研發之多用途高架作業母車，可附掛二行式動力中耕施肥裝置，同時完成施(追)肥及中耕除草等栽培管理作業，一次作業二畦溝，大幅提昇傳統中耕施肥管理之工作效率，與傳統人工作業方式比較，在工時方面可大幅減少約70.6%~82.5%；為提昇畦面施肥效率，完成三畦式畦面施肥機具，使畦面施肥所需開溝、施肥、覆土及鎮壓等作業同時間完成，以達節省工時及合理化施肥之需求；附掛式噴藥裝置加裝一5HP汽油引擎用以帶動高壓噴霧器，貯藥桶容量為200L，一次施藥寬度為五畦面。
5.捲管式田間自動噴灌機(圖五)：由本場與谷林農機公司合作改進自走式田間自動灌溉機，具有桿式及槍型等型式，可適應作物行距在150～240公分無段調整，有效地面距為80公分。出水量可調整每小時4.8～14.7立方公尺，噴灑行進速度可調整控制在6～40公尺/小時。作業時水壓宜控制在8bar以下。桿型及槍型噴灌組合田間溉機性能試驗顯示，前者最大噴灌作業寬度20公尺以上，一次最高可完成0.25公頃；後者噴灌作業區域寬度範圍可達57公尺，一次最高可完成0.85公頃。
6.築畦、塑膠布鋪設機(圖六和圖七)：畦面塑膠布鋪設機結合在曳引機迴轉犁後方，可配合第二次碎土整地、築畦、塑膠布鋪設、覆土鎮壓及噴灌管鋪放與基肥施用、地下害蟲藥劑施放等完成一貫化作業。本機適用曳引機馬85hp以上，以三點連接承載，適用塑膠布最大寬度270cm，本機作業能力每小時0.4公頃以上。與人工作業比較，可提高作業效率42～84倍，節省作業成本81％。本機已取得築畦塑膠布鋪設機新型專利第2162289號，並已技術轉移谷林農機械公司商品化生產，通過性能測定及列入國產新型農機補助機種。
7.蔬菜清洗機(圖八)：本機進料輸送、沖洗、出料輸送一貫化作業。作業能力清洗芹菜2,000公斤/小時，青蔥1,250公斤/小時，青蒜3,000公斤/小時，莧菜、油菜、空心菜500～600公斤/小時，芹菜、莧菜、油菜、空心菜洗淨率達98％以上，青蔥、青蒜洗淨率達95％以上，損傷率1％以下。本機已取得蔬菜清洗機之結構新型專利第126618號，並已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，通過性能測定及列入國產新型農機補助機種。
8.蒜頭剝瓣選別機(圖九)：蒜頭剝瓣選別分級機之主要構造包括進料槽、剝瓣橡膠滾輪裝置、出料輸送裝置及選別分級裝置，剝瓣、選別及分級一貫作業，作業能力1,000公斤/小時以上，蒜瓣損傷增加率2.85％，單瓣率97％以上，夾雜率1.6％以下，分級精度97％以上。本機已取得蒜瓣篩選機新型專利第155925號，並已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，通過性能測定及列入國產新型農機補助機種。
9.蒜瓣去膜機(圖十)：由儲料預熱、雙邊進料、轉盤、定位、去膜、排膜、出料、氣壓控制及控制箱等機構組合而成。去膜作業前蒜瓣先預熱20～30分鐘，預熱溫度40～50℃，使適合去膜蒜瓣含水率在52～62％之間。進料量及去膜時間可隨定量及定時自動調整。作業能力100公斤/小時以上，去膜率96％以上，去膜損傷率1％以下，與人工比較節省作業工時99％，節省作業成本95％。本機已取得全自動蒜瓣脫膜機新型專利第160548號，並已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，通過性能測定，並列入國產新型農機補助機種。
10.菱角清洗選別機（圖十一）：本機分為清洗及分級兩大部份：清洗機採用刷滾輪對向轉動達到翻動、搓洗效果及螺旋設計達到輸送移動功能；選別機則由選別水槽、上下層輸送帶、集料括送板等裝置所構成。根據性能試驗結果，本機每小時作業能量為600公斤，以2人共同作業，若以每公頃產量12,000公斤計算則約需5人日，其作業成本每公斤約為1.1元，與人工作業方式比較，在作業效率上可提高4倍，在處理作業成本上可降低34%，本機已取得菱角清洗分級機新型專利第195116號，未來將申請技術移轉廠商進行商品化生產及示範推廣。
11.套管式蔬果嫁接機(圖十二)：套管式嫁接機由台灣大學、宜蘭技術學院生物產業機電工程學系及本場等單位共同合作開發，由砧木自動夾持切斷定位機構、穗木自動夾持切斷定位機構、套管自動導入切斷機構、套管插入導正機構與控制機組所組成，主機體約長55公分、寬76公分、高130公分，兩側附有旋轉式置苗架，若置苗架全展開，機體總長為115公分、總寬為215公分。使用110V電源、6kg/cm2空氣壓力、20號手術刀片與內徑約3mm之膠管，可一人操作，雙手取苗與掛苗，進行機械嫁接作業。經初步測試結果顯示，平均嫁接速率約360(株/每小時)； 嫁接成功率約92%；嫁接存活率約97%。
12.穴盤蔬菜栽培自動穴盤排列及小穴格裝填機(圖十三)：本機適用於60x30x128格穴盤，主要構成包括成雙迴轉配出式穴盤自動排列機構及螺旋分離爪式小穴格自動供給裝填機構，並將兩者結合在同一作業平台，可以達到穴盤排列及小穴格裝填一貫化、自動化作業。試驗結果顯示，其作業能力每小時可達到225盤，缺0格不良率為5.87%，重複填入不良率為0.55%。作業效率可較人工作業方式提高3~5倍以上，可減少人力2～4人，本機已取得穴盤栽培之自動排箱及小穴格裝填機第I型及第II型新型專利第180020及200233號，未來將申請技術移轉廠商進行商品化生產及示範推廣。
13.穴盤蔬菜栽培小穴格移植機(圖十四)：配合穴盤蔬菜栽培小穴格移植商品機之規劃設計，委託產學合作廠商洹豪科技有限公司進行八行式穴盤蔬菜栽培小穴格移植機之製造，本機一次可同時移植四個栽培箱，規劃設計作業能力每小時可移植2560個四小格穴盤以上，即可移植320個栽培箱。
14.芽菜薄層立體自動化栽培系統（圖十五）：適於各類可食用種子如豆芽類、豌豆苗、苜蓿芽、蘿蔔嬰及小麥苗等之培育生產，具自動化作業排箱、播種、栽培箱上、下架、生育管理、環境自動控制、綠化管理及出料收穫等。全面自動化作業過程可格式化生產均一品質芽苗菜、提昇產品品質、售價及減少管理人力60﹪。
15.農業廢棄物處理機（圖十六）：本機具有打碎、攪拌、脫油水、發酵、分解、脫臭、加溫等功能，可一貫自動化作業。大型者發酵槽四槽，每天處理能量120公斤，減量重量比例為原來的1/15~1/30。農業廢棄物快速醱酵再生處理系統之利用，可快速減量解決廚餘垃圾問題，產出之有機資材經調質後可成良好有機肥利用。本機已技術轉移吉利機械工廠商品化生產，並已取得飯渣製肥機之改良結構新型專利第168065號，目前有三十餘機關團體購置使用中。
圖十六 農業廢棄物處理機16.畦面塑膠布回收機（圖十七）：畦面塑膠布回收機為曳引機前承載式，回收機動力源以地輪傳動，可以使回收速度與曳引機行駛速度同步。機體長、寬、高分別為200cm x 340cm x 198cm，具塑膠布回收抓持、鎮壓、捲取及排放等功能，適用塑膠布最大寬度270cm，本機作業能力每小時0.4公頃以上。已取得曳引機前承載式塑膠布與噴灌帶回收機新型專利第201998號。
圖十七 畦面塑膠布回收機17.綠肥作物翻耕動力圓盤耙(圖十八)：可改善慣行迴轉犁犁耕翻埋綠肥作物時，因過長的植株纏繞迴轉犁軸及迴轉犁切割翻埋效果不佳，影響綠肥掩發酵效果及..造成下期作整地種植的困擾。本機適用曳引機馬力為150馬力以上，PTO轉速為540rpm，曳引機以低速三檔前進時可得最佳翻耕效果，平均犁耕深度可達25公分以上，掩埋覆土率可達95%以上，一次作業犁寬達270公分，作業能力為0.8 ha/hr以上。
圖十八 綠肥作物翻耕動力圓盤耙18.蔬果產銷班產品調製分級及包裝作業系統之建立（圖十九）：作業系統包括進料暫存輸送機、置物滾輪組、重量式分級機、承料平面輸送帶、滾輪式裝箱台、出料滾輪式輸送機、電子式計量機及空箱供箱機組等。配合作業人數5人，作業能力每小時4800個以上。(作者聯絡電話：06-5912901轉301)
圖十九 蔬果產銷班產品調製分級及包裝作業系統
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