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邀請您與我們一起關心 農業自動化教學與研

究

國立臺灣大學生農學院農業自動化教學及研究中心

主要目標為培育未來農業自動化系統之生產、製造、推廣、管理與研發人才，減少人力之需求，進而促進我國農業之升級。

成立宗旨

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國立臺灣大學生農學院農業自動化教學及研究中心

國立台灣大學生農學院農業自動化教學及研究中心成立於民國八十一年八月，原名為農業自動化教學中心，負責整合農業自動化教學事宜，達到資源共享之目的。為了促進農業自動化之研究，於民國八十六年五月奉准更名為農業自動化教學及研究中心 ( 以下簡稱本中心 ) 。

中心沿革

中心設諮詢委員會由生農學院院長擔任召集人，諮詢委員會由生農學院各系所推薦助理教授以上一人擔任；由諮詢委員中聘請乙名為中心主任，另置教學及研究組組長一人，及相關專長之教師及研究人員若干名，負責教學課程及研究計畫之推動。

組織架構

生農學院

農業自動化教學及研究中心

諮詢委員會

中心主任教學及研究組長教師及研究人員助教及技術人員

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農業自動化學程，分為“農業自動化系統（軟硬體）設計與研發學程”及“農企業自動化規劃與管理學程”。前者著重於將自動化“技術”應用於農業上，使學生具備有農業自動化系統使用、設計與研發的能力；後者則著重於灌輸自動化企業的經營管理，及決策與評估的知識，使學生在具備成本效益的觀念，有能力判斷與評估合理化的農業自動化系統，以做出適當的決策及有效地經營管理。其中農業自動化系統設計與研發學程基於性質上的差異，可進一步分為機電整合與資訊應用兩類。而各個學程均具有基礎、進階及專業三個階段課程。

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農業自動化學程

基礎課程 進階課程 專業課程

共同基礎科目

農業自動化系統設計與研發

農企業自動化規畫與管理

農統業設自計動與化研系發

機電整合類

基礎課程

農企業自動化規畫與管理

農統業設自計動與化研系發

資訊應用類

基礎課程

基礎課程

機電整合類

進階課程

資訊應用類

進階課程

農企業自動化規畫與管理

進階課程

專

業

課

程

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現有機電整合教室及兩間電腦教室。在未來農業科技大樓中，規劃三百坪空間有十間實驗室、教室與辦公室。

  機電整合教室放置機電工程、自動化系統設計與模擬及影像處理等實習設

備供學生上課實習之用。主要設備包括自動化系統設備量測儀器、機電整合系統、機電介面模組、感測器實驗模組、圖控軟體、工廠自動化網路作業系統、各式控制器及模組、萬用燒錄器、電子電路設計與模擬、高速資料傳輸介面、系統測試儀、機器視覺設備等。

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實驗室與儀器設備

電腦教室包括三十二部個人電腦及軟體，以乙太網路與網路伺服機相連，並可透過光纖與國內外網路系統連接。其他輔助教學設備還包括單槍式大銀幕投射器、幻燈機、錄放影機、電視機、壁掛螢幕及六套資訊與機電實習設備供多媒體教學、實習及專題討論之用。

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提供農業自動化教學之環境與設施，每年利用本中心空間或設備所開授的正規課程與研討會及訓練班超過二十五門或場次，學生利用中心實習的情況相當踴躍，設備利用率一直維持在八成以上。

教學與研究

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目前亦負責整合農業自動化教學改進或研究計畫的推動。執行的計畫有教育部農業自動化科技教育改進計畫、自動化師資訓練計畫與農委會之稻穀收穫後處理自動化示範、畜牧廢水自動監控系統之改進及推廣與農業網際網路應用之研究與發展計畫等，未來將強推動農業自動化建教合作與推廣及服務的工作。除此之外，本中心設有網頁，提供教學與研究的相關網路資源，網址為 http://www.ecaa.ntu.edu.tw/ 。

 

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近年來臺灣由於生活富庶，工、商及服務業蓬勃發展，待遇優渥，工作環境良好，以致於青年下鄉務農的越來越少，造成農村勞力嚴重短缺與高齡化的現象。加上最近即將加入世貿組織WTO ，農產品一旦開放進口，將面臨強大的競爭壓力。有鑑於此，為了協助農民解決農村勞力不足的困境，改善工作環境、降低生產成本與提高產品品質。台灣政府於 1990 年 7 月起大力推動農業自動化，稻穀收穫後處理就是當中重要的一項。根據 1998 年農委會統計資料顯示台灣每年生產稻穀 180 萬公噸左右，除少量外銷之外，大部份均在國內自行加工儲藏。由於稻穀收穫後處理作業牽涉的範圍很廣，所需人力甚多，近幾年來推動的自動化，除解決勞力短缺的問題外，同時可以降低成本、提高品質，達到農業產業升級之目標。截至目前為止農委會已輔導 32家農會設置稻穀收穫後處理自動化中心，同時也得到民間碾米廠的肯定，而紛紛跟進設置。

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台灣稻穀收穫後處理自動化

稻穀收穫後處理作業一般包括 :過磅、 測量含水率、品質檢定、 乾燥、 礱穀、 精米、 包裝等程序，其中乾燥、礱穀與精米過程還包括有集塵與集殼之作業，而稻穀在任何階段之處理，如有必要可以先行儲藏起來，後續再做處理。從稻穀收穫後處理整體架構看來大致可分為兩部分：稻穀收購管理自動化系統及稻穀加工自動化系統。分述如下：

稻穀收購管理自動化系統可以根據農民代號、身份證字號或姓名，從資料庫裡叫出農民基本資料與收購相關資料，再加上數位磅秤與含水率測定計傳來的重量和含水率之資料，自動計算出農民繳穀所得，扣除加工處理費用後，經由農會信用部將應付款項存入農民存款帳戶，並可產生交易憑單或稻穀檢驗報告。同時藉由電腦處理，作統計分析並列印報表以供決策和管理之參考。

稻穀加工自動化系統內之可程式控制器收集裝設在機器設備上的各式感測器之訊號，將其運轉狀態顯示在監控電腦或監控面板上，同時根據事先寫好的程式做邏輯判斷與運算，以決定控制之訊號，完成監視與控制雙重目的。隨著國民生活水準的提高，食品的品質逐漸受到重視，因此稻米分級也漸形重要，樣品乾燥機與全自動檢定裝置為建立米質分級之工具，由其鑑定分級之結果可直接輸入收購管理系統，作為計價之依據。

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稻米分級自動化檢測系統 本研究所研製之米質判定系統，主要由一取樣圓盤、傳動及分類機構所組成，利用 CCD攝取取樣圓盤上之稻米影像，由電腦運算分離稻米與背景影像，求其面積大小、外型尺寸、色澤參數平均值及其標準差等參數，色澤參數包括色調 (H) 、飽和度 (S) 及亮度(I) ，再配合倒傳遞類神經網路 (Back propagation neural network) 之學習模式 ¸建立判斷模式 ¸並求取評估參數 ¸藉以準確判斷稻米品質。 經由 CCD取像 ¸以電腦影像處理程式分析之，結果證實：本系統可有效判別稻米品質，在稻穀部分包括完整粒、發芽粒、病蟲害粒及未熟粒 ¸其鑑別率高達 85% 以上。在白米部分包括完整米、變色粒、白粉質粒及碎米粒其鑑別率高達 95% 以上。

數位影像處理技術目前已廣泛應用在工程、醫學、生物、大氣物理及太空探測上，有鑒於影像處理技術的進步，機器視覺的發展已愈趨成熟，再加上電腦的計算速度不斷的提昇，價格不斷地降低，除了學術研究外，日常生活中的應用也日漸廣泛。本研究即利用機器視覺技術配，合類神經網路，發展一套米質自動鑑定系統，提高米質判別之客觀性、正確性及鑑別速度。

稻米分級自動化檢測系統，主要由一取樣圓盤、傳動及分類機構所組成，利用 CCD攝取取樣圓盤上之稻米影像，由電腦運算分離稻米與背景影像，求其面積大小外型尺寸、色澤參數平均值及其標準差等參數，色澤參數包括色調（ H ）、飽和度（ S ）及亮度（ I ），再配合倒傳遞類神經網路﹙ Back propagation neural network﹚之學習模式，建立判斷模式，並求取評估參數，藉以準確判斷稻米品質。 本稻米分級自動化檢測系統基本上分為硬體及軟體兩部份，硬體部份包括稻米取樣、傳動及分類機構，數位攝影機系統及電腦、可程式控制系統；軟體是以 Borland C++ Builder 於 Windows 98 之作業環境下撰寫的影像處理、及類神經網路判別程式。

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目前國內的養豬戶中已設有廢水處理設備的，多數為三段式的 廢水處理系統，而其中固液分離和厭氣醱酵的操作較為簡便、管理也較為容易。但後續的活性污泥處理程序，由於牽涉到複雜的污泥迴流及排放，操作不當即造成微生物死亡或污泥膨化，導致放流水質變差。

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畜牧廢水自動監控系統

本系統即為針對操作上較複雜的活性污泥程序所發展出的控制系統，其作用原理係利用懸浮固體感測器和個人電腦作廢水處理系統中資料的接收及處理，計算出污泥適當的迴流及排放量，使曝氣槽內混合液懸浮固體維持在一理想的定值。

本系統操作簡便，只要每日輸入曝氣槽的 SV30 (30 分鐘污泥容積指數 ) 即可，很適合不具專業知識的農民使用。而本系統的價格低廉，硬體設備成本約為 16 萬元，每天又可節省約 1小時的人工，具有推廣的潛力。