一機掌握儲水情況!桃園水圳物聯網轉型,智慧預測當日水源流量

台灣四面環海,雨季需避免貯水池水量過高破堤,導致下流都市或農田受害影響。本系統透過 AI 、物聯網與雲端做資訊整合,智慧管理與預測貯水量,改善民眾生活品質與環境保育。

台灣農業正在面臨三大挑戰,全球化導致激烈競爭、極端氣候產生農作物生產困難、還有人口老化讓台灣農村人力與效率不足。要解決問題,台灣農業必須及早做好轉型大計,引入 AI、物聯網、5G 等科技技術改善農村因人口高齡化、勞動力不足對產業帶來的衝擊。

桃園大圳的智慧水源調度系統榮獲 2019 智慧城市在智慧農業領域的創新應用獎,就是一個極佳的案例。智慧水源調度系統由安研科技製作,透過物聯網、AI 與雲端資訊整合智慧調配貯水池的水量,避免雨季洪水破堤的狀況,更能間接打造智慧農業灌溉系統,讓農田水利灌溉全面自動化。

物聯網監測系統、雲端平台即時回報,精確調配用水

桃園農田水利會目前轄區內共有 284 口貯水池,用以供給桃園大圳沿線農業、民生與工業用水,若能搭配石門水庫操作與上游集水區降雨狀況進行貯水池蓄水調控,除可於枯旱時期大幅提昇貯水、用水效率,減少缺水事件發生,並可於汛期作為滯洪池使用。

桃園農田水利會藉由 物聯網感測及通訊技術,在所管轄之 61 處貯水池建置即時監測系統,監測貯水池即時蓄水量 ,再以人工智慧模型、水理模型,配合上游集水即時降雨資訊,便可以預測 1~3 小時之水源流量。

首先,在供水源頭,透過裝置超音波、雷達感測器,監測貯水池水位,再經由傳輸系統即時回傳雲端平台,達即時監測、回報貯水池水位、農田狀況,減少農民、管理人員來回奔波時間,也不再需要人工多次實地調查,便能依據灌溉水路水位、流量、水質、雨量等情況,控制給水量,有效減輕勞動強度與農業缺水狀況。

其次,建置成本上,由於通訊費用的下降與普及,及網頁與手機版 app 的上線,農民、管理人員能在家即時更新,使得工時縮短為傳統工法之 1/20,達到高效能低成本。

最後,水資運用上,枯旱時期智慧水源調度系統能大幅提昇貯水、用水效率,減少農業無水可用的事件發生;每年 7 到 10 月颱風豪雨頻傳時,進行貯水池破堤偵測,緊急調配滯洪池,預防破提淹水災害。

監測系統架構圖(圖片來源:智慧城市與物聯網 Smart City & IoT)

未來計畫:節水、動態配水以及防洪三大功效

目前該系統應用在農業、水源上,希望未來可以達成三個方面成效。

1. 節約用水

桃園大圳原採用定流量放水操作,若是未來採用貯水池智慧調控系統系,便動態調整石門水庫供水,達到救旱、節省水源的成效。

2. 動態配水

除了監測存水狀況外,能即時獲得的田間種植區的實際需求量,第一時間執行動態配水。

3. 防洪

倘若遇上突發颱風暴雨、渠道水量過多等等現象,貯水池之水量能即時調度,在颱風降雨時,緊急調配滯洪池,減少水庫潰堤、渠道疏通不順等現象,避免居民遭受淹水之患。

農業是人類維持生命存續的必要活動,也是支持著一個國家經濟永續發展的重要基礎產業,過往我們只能看天吃飯,但透過技術的演進,我們可以透過新的方式來進行對資源的管控和提升農業產品的附加價值。

目前在智慧農業上,利用 AI 和物聯網,結合雲端運算,能大幅提高農產品的產出穩定度和競爭力,並長足推動產業發展,在人口老化的狀況下,吸引更多年輕人投入農業改革相關產業,而智慧農業關係的天然資源管理優化,更可以視為是智慧城市資源規劃的前哨戰,例如在智慧農業上的水源管控概念,能不能放到城市的水資源與電力管控,進行更細微的資源分配?以台灣老舊管線充斥的現況下,依然還有非常大的智慧化升級空間。

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參考資料來源:

  1. 《智慧城市與物聯網 Smart City & IoT》:〈安研科技股份有限公司 – 運用人工智慧與物聯網技術,建構桃園大圳智慧水源調度系統 (獲 2019 智慧城市創新應用獎_智慧農業領域)
  2. 《AnaSystem》:〈台灣米倉的農田水利應用

(本文提供合作夥伴轉載,首圖來源:freepik

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