歷年來研究成果

台大生機系 方煒


  近幾年來「生物環境控制與系統分析實驗室」之研究範疇主要著重於生物系統之系統設計與環境因子之監測與控制,此處所謂的生物系統包括園藝、水產與畜產等三個領域。環境控制則包括物理與生化環境,地上、地下與水下環境等諸多環境因子的監控,所建立的監控系統多可透過電信網路或區域網路進行遙測、遙控與數據傳輸,進一步擬結合網際網路達到真正的遠程監控之目標。

  主要對象物包括:玉米(穀倉)、蝴蝶蘭、彩色海芋、萵苣、全民造林所需林苗(溫室)、金線連、馬鈴薯、蝴蝶蘭、甘藷(組培室),乳牛、乳羊(畜舍)與吳郭魚、神仙魚、鰻魚、海(室內超集約水產養殖)

  以下簡述於1993 1998的研究成果:

n          於種苗改良繁殖場之玉米乾燥中心安裝玉米種子乾燥模糊控制系統,經多年之測試確定可大幅降低所需之耗油量並提高種子之發芽率。 請參見〔靜置式厚層玉米種子乾燥之模糊控制〕

n          組織培養室與組培瓶環境控制的研究正進行中,試驗所需之硬體包括環控室與二氧化碳之補充與控制系統等均已發展完成,有關光環境之模擬,人工光源光譜之分析與合成與二氧化碳監控技術已有成果發表。進一步針對金線連組織培養苗自營生長進行調查,確定在培養基中不加糖,透過使用透氣膜並進行二氧化碳施肥(1000ppm)的生長速率為一般栽培法的2.1(3.73%/vs. 1.78%/)。 請參見〔應用環控技術於金線連組培苗之生產

n          使用光譜量測儀(spectroradiometer)量測30種有色的固態與液態透明資材在不同波段範圍的穿透率(透光率)並分析其調整光質之能力。固態透明資材包括有色玻璃紙、有色農用膜、三層共擠壓PEP膜、光選擇性膜等,液態透明資材則為不同濃度與厚度的硫酸銅溶液。 請參見〔調整光質的方法及其對波士頓萵苣種苗栽培之影響〕〔使用有色固態與液態透明資材調整光質〕

n          與林務局新竹林區管理處、林試所及種苗改良繁殖場合作的林苗生產自動化計畫亦進展順利,目前已在竹東建立200坪的溫室、200坪的作業室與100坪的綠化區。同時完成穴植管介質裝填與播種之自動化系統。目前主要針對高山育林與全民造林所需低海拔林苗之發芽促進方法進行探討,樹種包括:台灣杉、烏心石、肖楠、樟樹、長葉木薑子、楓香、台灣、香桂、大葉楠、杜英、木荷與光臘樹。  更多的內容請參見〔林業方面研究篇〕

n          畜產之研究尤其著重於探討由環境因子所造成的動物生理逆境與對策之尋求。乳牛夏季熱緊迫紓解之對策研究也已成熟,發展出側遮蔭自走風機、高壓管路噴霧與淋浴吹風等多管齊下的策略。透過本系統可降低乳牛體溫5-6C,降低溫達1.2C,增加泌乳量1-1.5公斤//日,同時已確知在繁殖障礙上有明顯的改善,確切的量化數據之取得則有待進一步探討。目前已舉辦過兩次示範觀摩會,頗獲好評正積極推廣中。更多的內容請參見〔畜產工程篇〕

n          超集約循環水養殖水質監控的研究也於86年度行政院自動化中做過技術發表並已完成技術彙編的撰稿工作。初步研究成果包括:

      1. 完成水質與環境因子的監控,監控項目包括:水中溶氧、水溫、水位、酸鹼度、導電度、氧化還原電位、空氣溫度與濕度等,另有量測項目包括:BOD氨態氮、硝酸鹽與亞硝酸鹽等。
      2. 完成溶氧控制系統的改良,可降低純氧的消耗,進而降低生產成本,加快補充溶氧的反應時間、降低溶氧過飽和的發生機率與縮短缺氧緊迫時間,進而培育更健康的鰻魚。
      3. 完成停偵測的機制與控制策略,可降低FCR,提高飼料利用率,降低生產成本,降低生物過濾系統的負荷。目前與產業界合作擬建立整廠水質與環境因子監控與飼自動化系統。目前進行順利並已發展出飼料自動填充的關鍵零組件,系統發展完成可大幅降低人工的需求,可精確控制餵飼量並可進一步進行少量多餐的不同飼模式的探討。更多的內容請參見循環水養殖工程篇

1999-2000工作項目:

  1. 養殖工程方面:
  2. 園藝工程方面:
  3. 畜產方面:
  4. 其它方面:

 

1999-2000 年報

智慧型投

在水產養殖中飼料成本通常養殖成本的30-40%,投入水中未被魚群吃掉的殘與排物是造成水質污染的主因。避免投入過多料為養殖工程人員多方研究自動餵飼的重點。傳統的方法多為偵測排放水是否混濁,或觀察水下是否有多餘殘,此些均屬後知後覺的方法。本研究群研發成功適用於水產養殖使用浮料進行餵飼的自動停偵測系統,可偵測鰻魚是否群聚搶食,若因水質差或魚群處於緊迫狀態而無群聚動作或已吃飽而散開時,控制系統累計30秒內所測得的反射光線的脈衝次數,若連續三次低於某一設定值即可確知應該停止供。前述各操作參數均為可調。此系統在水質受到污染前即可停止供為優於其它系統之處。此系統在飼料的節省,水質污染的減輕等方面均有明顯的成效。

使用有色固態及液態資材調整光質

針對各種有色固態與液態資材探討其調整太陽光光質的能力。本研究使用光譜量測儀 (spectroradiometer) 30種有色的固態與液態透明資材在不同波段範圍的穿透率(透光率)並分析其調整光質之能力。當光線以光量子數單位(μ mole//s)表示時,正午時陽光光譜中紅光與遠紅光的光量比(R/FR值)在0.971.20之間,藍光與紅光的光量比(B/R值)在0.540.75之間。此些數值可透過有色的固態或液態透明資材來調整,進而改變在資材下方的作物的光形態發生(Photomorphogenesis),從而影響其生長與分化。測試結果發現各式固態資材阻隔紅光或藍光的效果視顏色別與材質各有不同,阻隔遠紅光(紅外光)的效果則普遍不佳。硫酸銅溶液可用來阻隔遠紅光(穿透率低),其減少紅光的程度較少,減少藍光的程度更少,造成R/FRB/R值均提高,溶液濃度與厚度增加均會增加效果。玻璃紙可用來阻隔紫外線,以橙色的效果為最佳,其同時允許同色光穿透;三層共擠壓PEP膜也可阻絕紫外線,但可提高R/FR值。部份光選擇性膜可擋紫外線,紅色光選擇性膜則可加強紅光,但不影響遠紅光(或稱紅外光),造成R/FR值的提高。簡言之,使用測試的固態資材可調整R/FRB/R值的範圍分別達97.2%∼23%與-96%∼1083%,使用硫酸銅溶液可調整R/FRB/R值的範圍分別達37%∼501%與19160%,此些研究成果可提供植物光形態發生研究與研發光選擇性膜之參考。

2000-2001 年報

2002 年報

研究成果

2003 農機/生機論文發表會

2003 年報

研究成果

2004 農機/生機論文發表會 (宜蘭)

2004 年報

研究成果[pps]


2005 農機/生機論文發表會 (屏東

1.          方煒。2005生物機電之閉迴路循環觀點

2.          方煒、陳育瑋。2005雙效型冷凍空調熱泵及其在生物產業的應用

3.          方煒、林清源。2005發光二極體在生物產業之應用

4.          方煒、李登華、姚文隆。2005發光二極體光盤人機界面之設計

5.          李登華、姚文隆、方煒。2005發光二極體光盤控制電路之設計

6.          饒瑞佶、方煒。2005GPS, GIS, FS 應用於作物生產履歷建立與田間生產管理

7.          周志遠、蔡富忠、方煒、雷華德。2005建構雞隻重量測系統以利於飼料換肉率評估

8.          方煒、蔡富忠、雷華德。2005荷重元與介質水分感測器應用於灌溉控制的初探

9.          徐菁輿、方煒、謝宗勳。2005電解強酸水基礎研究與其殺菌效果之探討

10.      徐菁輿、方煒、謝宗勳。2005電解次氯酸水基礎研究與其殺菌效果之探討

11.      方煒、林詠勝。2005田間伺服器與無線感測網路應用於環境監測與控制

12.      方煒、蕭仲興。2005田間伺服器應用於溫度與土壤水分感測

13.      周志遠、方煒、蕭仲興。2005結合GSM與感測控制之現代化雞舍風險管理

14.      饒瑞佶、方煒。2005GPSPDA 與條碼應用於作物生產履歷資訊系統之建立

15.      張明毅、方煒、朱元南。2005高亮度LED在觀賞水草養殖之應用

16.      張明毅、朱元南、方煒。2005以循環水道池進行白蝦高密度養殖生產模式之研究

 

2005 年報

 

 

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