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瞄準傳統水產養殖業三大痛點,張忠誠AI養殖系統全方位提升經營效率
2023-07-04

由於全球捕撈漁產量趨近飽和以及人口不斷增加,漁產需求量持續上升,養殖漁業成為漁產最大的供應來源。海大張忠誠教授團隊創新開發AIoT養殖管理系統,整合七大模組痛擊現行傳統養殖漁業三大痛點,提升漁民獲利...

由於全球捕撈漁產量趨近飽和以及人口不斷增加,漁產需求量持續上升,養殖漁業成為漁產最大的供應來源。

海大張忠誠教授團隊結合AI人工智慧、IoT與養殖專業,建立AIoT養殖管理系統,有助於降低漁民進入箱網養殖經營門檻以及降低魚塭養殖成本,大幅提升漁民獲利,強化臺灣養殖漁業實力,成為世界漁業重鎮。

人力支出、餌料成本、自動化程度低為傳統養殖業三大痛點

目前台灣養殖產業所遇到的問題為:

I. 人力支出高、獲利不穩
養殖工作相當仰賴人力操作,工作時間長且支出龐大,一旦環境發生變化,魚隻成長會難以管控,進而影響收益收成,使養殖業不穩定。

II. 飼料成本高昂
水產養殖業者使用的飼料佔營運成本50%以上,是最主要的成本來源。目前均為業者依據經驗判斷餵食量,容易造成大量的殘餌浪費,而過量餵食又會導致成本增加、破壞環境、降低魚隻存活率等等問題。

III. 導入現有自動化設備後仍無法解決投餌問題
目前自動化養殖系統設備業者在投餌部分的技術不足,無法滿足養殖業者需求。

針對殘餌浪費的痛點,張忠誠教授團隊開發的智慧投餌系統,透過經70萬筆資料訓練的AI演算法以飼料辨識與食餌偵測器結合自動投餌,並藉由影像判斷魚群的食慾與監控魚隻搶食情況,再進行智慧投餌,達到節省人力資源、減少飼料浪費與投餵成本,提高魚隻成長效率。根據實驗結果估算,殘餌率將由傳統人工的40%大幅下降至10%以下,可節省約30%的餌料成本,將近總養殖成本的15%。

※養殖池數據顯示使用智慧投餌系統,可顯著降低餌料的浪費。 (圖片來源:海大張忠誠教授團隊)

使用智慧投餌系統,可顯著降低餌料的浪費。至於智慧化程度不足的問題,魚塭養殖漁戶可透過全域IoT系統進行全面性的監測養殖漁業最重要的三大項水質數據:溶氧量、水溫及pH值,以科學化數據搭配遠端智慧控制水車即時調整,持續優化魚隻養殖環境。

全域AIoT系統可即時監控水質各項指標變化

傳統上,養殖業者必須倚靠經驗或全年無休維持打氧機運作來確保溶氧量,耗費大量用電成本,全域IoT系統則能自動串接打氧機,一年替業者省下每公頃10萬元的電費,還能預警水溫、酸鹼度的變化,增加業者應變處置的空間,間接提升漁產的換肉率與存活率。

張忠誠教授團隊更開發出水下生物身長體重和行為分析系統,根據身長來判斷重量和申長情況。目前養殖業者若想要了解魚隻生長情形,必須使用人力下水觀測或者捕撈出水觀察,除了有大量人力耗費更可能造成魚隻損傷。張忠誠教授團隊發展的演算法,對魚隻的身長、重量量測準確率已經分別高達90%與80%,可以在不損及漁產的情況中,協助業者精準掌握生長狀況。

目前在系統的資料庫中,已經完成對海鱺魚吳郭魚兩大養殖魚種的AI學習訓練,非魚物種則有龍蝦和花枝。值得一提的是,對於任何新魚種,這套系統只要經過大約兩個月的訓練學習,就能進入實際使用。

※整體來說,張忠誠教授團隊創新研發由7大模組整合而成的AIoT養殖管理系統全方位解決方案,供養殖戶自由選配的方案包括:
I. 全域IoT系統
: 整合各種水質感測元件、攝影機、旋翼機、ROV、通訊系統、雲端系統,達到智慧化監控。
II. AI投餌系統: 依照AI人工智慧演算法計算,判斷魚群的食慾,決定是否驅動投餌機進行智慧投餌。
III. 水下生物身長體重分析: AI演算法進行魚體身長及體重估測、魚體異常行為偵測。
IV. 智慧化控制: 此系統突破傳統自助控制的範圍達到智慧化精準控制的水準。
V. 箱網養殖平台: 以雲端系統建置箱網養殖資料平台,並整合中控中心、APP使用。
VI. 智慧化箱網沉降系統: 整合全域IoT收集的環境參數,使箱網能夠智慧化判別沉降時機。
VII. 智慧化防盜系統: 此系統可包含陸上、空中及水下的3D防盜機制,避免人為魚隻損失。 (圖片來源:海大張忠誠教授團隊)


海大張忠誠教授小檔案來源:新創幫網站
現職 國立台灣海洋大學電機系教授
學歷 國立成功大學電機研究所博士
經歷(摘錄) 科技部「AI技術應用於智慧化養殖系統的建置」計畫主持人
海大電資學院院長、圖資處處長
中華民國系統科學與工程研討會大會主席
海洋及水下技術協會學術合作委員會主任委員
IEEE Senior Member
相關專利 台灣:(獲證)發明專利9件、新型專利8件
日本:(已核准)發明專利1件
國家新創獎得獎紀錄 第16屆(2019年):學研新創—農業與食品生技
第17屆(2020年):學研新創—創新防疫科技
第19屆(2022年):新創精進獎

※系列報導:

※本文由生策中心新創幫編輯群採訪撰寫(口述:海大張忠誠教授團隊 執筆:蔣士棋、陳柏翔)。如有引用,請確實註明出處來源。

 

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