(農業試驗所特刊第193號)104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集

全文

(1)104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集，台中市，2015. 下雨感測器之性能評估陳令錫行政院農委會臺中區農業改良場副研究員. 摘要受氣候變遷的影響，強降雨、乾旱與氣溫升高等氣候變異已經干擾糧食生產，威脅糧食安全，在提升我國糧食自給率政策指導之下，設施生產面積逐年增加。台灣的氣候型態春季梅雨、夏季高溫高濕還有颱風、冬季寒流，設施栽培講求夏天降溫與冬天保溫並重，夏季炎熱多雨問題，需要適度的自然對流通風、遮陰或噴細霧，因此具有遮雨透氣功能的活動式天窗逐漸受到重視，設施屋頂裝設捲收塑膠布或氣窗(天窗)的溫室日漸增多，下雨時人不在溫室該怎麼辦？若沒有設備輔助，只能趕赴現場關窗了。而有了應用工業技術開發的下雨感測器，配合機電控制技術就可以在下雨時自動關窗。試驗之下雨感測器概略分成三種：重量式、電阻式與光學式，2015 年 1 月 13 日彰化縣大村鄉實測結果顯示，光學式反應最靈敏，電阻式次之且會有誤動作，重量式需在累積足夠雨水之下才會動作；當雨過天晴時，下雨訊號停止也是光學式反應最靈敏，重量式與電阻式都需經過一段時間讓雨水蒸發後，訊號才會改變。價格方面光學式較貴，進口的重量式次之，電阻式最便宜。關鍵詞：下雨、感測、設施栽培、天窗。. 一、前言雨水，滋潤大地生物得以成長，生生不息，久旱逢甘霖對動物與植物都是活命的機會。農業供應人們三餐溫飽，穩定的農糧供給是社會安定的基礎，農業發展與水源供應是密切關連的，這也就是古文明發達的地方都沿著河流兩旁發展的原因。近年氣候極端化在世界各地輪翻上演，時而那裡乾旱鬧飢荒，時而那裡洪水為患，時而那裡森林大火，農業損失慘重，引發國際糧食價格上漲的民生問題。四、五十年前的農村水稻收穫期最怕連續下雨的天氣，當時還沒有水稻聯合收穫機和乾燥機，人工割取稻株、脫粒、裝袋、搬運、拆袋、舖平、日曬乾燥、翻攪、風選、裝袋、搬運、儲藏、出售等繁鎖作業流程已經被繳交濕穀政策所取代，讓稻農省事不少。當時日曬乾燥稻穀，每間隔一段時間必須翻攪讓上下乾溼稻穀換位或混合，促進溼氣散發，期間的乾燥過程最怕下雨，輕者拉長乾燥時間，重者水稻發芽或發霉失去商品價值，幾個月辛勞可能血本無歸，農業可說是”看天吃飯”，祈求老天爺「風調雨順」才能「國泰民安」。台灣特殊的地理位置與氣候，春季梅雨、夏季高溫高濕還有颱風、冬季寒流，造就今日農業設施產業與技術的進步。因此，台灣的設施生產講求夏天降溫與冬天保溫並重，夏天降溫時間比冬天保溫時間長，因此直接引入外國溫室在台灣是不適用的，除非針對台灣 43.

(2) 的氣候，參照台灣設施發展經驗進行設計變更。關於夏季炎熱多雨問題，自然對流通風很重要，因此具有遮雨透氣功能的活動式天窗溫室設施逐漸受到重視，設施屋頂裝設捲收塑膠布或氣窗(天窗)的溫室日漸增多。工業發達的今日，在工業幫助農業的前提下，發展或應用下雨感測技術，當農業設施生產遇到下雨天候，及時關閉屋頂塑膠布或屋頂氣窗的動作變成必要的工作。下雨時，人不在溫室該是如何？沒有設備輔助，只能趕赴現場關窗了。有了下雨感測元件，配合機電控制技術就可以在下雨時自動關窗。本研究之目的為評估下雨感測器之性能，讓台灣日漸增加的天窗溫室得以適時關窗，避免雨水進入溫室內。. 二、材料與方法 1.下雨感測器：下雨感測器概略分成三種：重量式(Normal open type, Rain Bird, USA)、電阻式(文華電木1088檢定板12條水平焊道間隔約3mm，臺灣)與光學式(3cm*2cm玻璃光學感測板，臺灣)。 2.訊號擷取單元：桌上型個人電腦(HP Compaq dc7800, Windows XP)安裝NI Labview編寫的環境監控軟體，此軟體透過網路線與ADAM 6066數位輸入模組連線，三種下雨感測器分別接在數位輸入模組之編號0、2與4號通道接點上。 3.試驗方法：下雨感測訊號擷取系統由上述下雨感測器與量測單元組成，平時維持開機運轉，隨時偵測擷取下雨之感測訊息。根據實際下雨和雨停狀況，分析各式下雨感測器之性能。下雨感測訊號擷取系統裝設於彰化縣大村鄉臺中區農業改良場試驗溫室，三種下雨感測器放置於空心磚上，空心磚放置於溫室旁空曠之草地上。. 三、結果與討論 2015年1月13日彰化縣大村鄉實測數據顯示，1月13日晚上降雨，該日累積雨量3 mm，次日累積雨量6.5 mm，三種下雨感測器感測到下雨的時間分別為電子式在晚上21:29；電阻式在21:40，延遲11分鐘；重量式在14日02:31，延遲5小時2分鐘。至於下雨結束訊號方面，電子式在14日上午6:56，電阻式在14日上午10:31，延遲3小時35分鐘；重量式則在14日晚上 20:40結束下雨訊號。其中電阻式在1月14日晚上20:38至1月15日早上08:09之間有誤動作，該期間沒有下雨。表1 各乾燥設備消耗功率表下雨時間. 比較. 雨停時間. 比較. 電子式. 21:29. -. 6:56. -. 電阻式. 21:40. 延遲 11 分鐘. 10:31. 延遲 3 小時 14 日晚上 20:38 至 1 月 15 35 分鐘日早上 08:09 之間有誤動作，該期間沒有下雨。. 重量式. 02:31. 延遲 5 小時 2 分鐘. 20:40. 延遲 8 小時 44 分鐘. 44. 其他.

(3) 圖1 三種下雨感測器(左：電子式；中：電阻式；右：重量式). 圖2 電子式下雨感測器在2015年1月13日21:29發出下雨訊號至14日上午6:56結束. 圖3 電阻式下雨感測器在2015年1月13日21:40發出下雨訊號至14日上午10:31結束(1月14日晚上有誤動作) 45.

(4) 圖4 重量式下雨感測器在1月14日02:31發出下雨訊號至20:40結束根據實測結果，下雨感測訊號擷取系統運作正常，適當的下雨感測器可適時產生訊號，發出下雨警示，啟動關窗動作，避免雨水進入溫室，淋濕作物。下雨感測訊號擷取系統由桌上型個人電腦為訊號擷取主機，雖然放置在溫室旁的獨立作業室，但是夏天晴天高溫常導致主機當機，影響試驗之進行。桌上型個人電腦不適用在農業高溫高濕環境下作監控使用，除非裝設空調維持桌上型個人電腦的運作溫度在良好條件。. 四、結論根據以上試驗資料顯示，下雨時光學式反應最靈敏，電阻式次之且會有誤動作，重量式需在累積足夠雨水之下才會動作；當雨過天晴時，下雨訊號停止也是光學式反應最靈敏，重量式與電阻式都需經過一段時間讓雨水蒸發後，訊號才會改變。價格方面光學式較貴，進口的重量式次之，電阻式最便宜。本試驗評估結果光學式性能最佳，其常開接點可連接泛用的控制系統，作為數位輸入訊號，經過控制系統的邏輯規則運算，做出控制輸出，適時關閉溫室天窗，側窗，甚至可作為離地介質耕之灌溉滲漏液監控之用，進行高效率的灌溉水管理，避免灌溉過量之水資源浪費，以及灌溉水量過少造成介質鹽分累積之不良後果發生。建議未來選用適合農業高溫高濕環境下作監控使用之監控主機，性能等級須提高，獲得監控之穩定性。. 五、參考文獻 1. 士林電機廠股份有限公司。2013。雨滴感測裝置-新型專利M458553。專利證書。 2. 姚銘輝。2012。開頂溫室效能評估—以文心蘭為例。設施園藝講座II。農業試驗所、臺灣大學生物資源暨農學院、嘉義大學園藝系及工業技術研究院主辦。 3. 蔡致榮。2012。溫室節能措施與操作。設施園藝講座II。農業試驗所、臺灣大學生物資源暨農學院、嘉義大學園藝系及工業技術研究院主辦。 4. 戴廷恩。2012。APEC 設施園藝作物栽培技術研討會出國報告 p.16-17。 46.

(5) Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015. The Evaluation of Raining Sensor Performance Chen Ling-Hsi Associate Agricultural Engineer, Taichung District Agricultural Research and Extension Station, COA. Abstract Torrential rain, drought and higher temperature are threaten food security due to climate change. Protected culture acreage is increasing in the enhance food self-sufficiency rate policy in Taiwan. Taiwan’s climate patterns are rainy spring, high temperature and high humidity as well as typhoons in summer, and cold wave in winter. Local greenhouse emphasizes both reduce temperature in summer and insulation in winter, and also require moderate natural ventilation, shading or misting in the rainy and hot summer. So the activity roof-window that can protect crop from rain and vent in the sunny day has be taken seriously. Greenhouses mounted with activity roof-window are increasing. The activity roof-window has two kinds, retractable and rolling plastic cover, all need to be closed the roof-window when rainy. Rain sensor with electromechanical control technology can automatically close the roof-window when it rains. There are three types of rain sensors: weight, resistive and optical. The experiment was conducted in Tacun Township, Changhua County on 13th January, 2015. The best performance of rain sensor is optical type and weight type has the least sensitivity because it need take time to soak rain drop. The optical type is expensive, followed by imported weight type, and then resistive type. Keywords: Rain, Sensing, Protected Cultivation, Roof-window.. 47.

(6) 104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集，台中市，2015. 遙測技術在農作物災害監測之研究與應用評估林福源 1、張素貞 2、馮玉瀅 3、陳昱為 4 1. 行政院農委會苗栗區農業改良場行政院農委會苗栗區農業改良場 3 行政院農委會苗栗區農業改良場 4 行政院農委會苗栗區農業改良場 2. 助理研究員研究員計畫助理替代役. 摘要本研究選擇苗栗地區水稻及柑橘作物，設置 200 公頃遙測面積，進行不同生育期空中影像拍攝，並同時進行遙測地區區作物別、生育期、地籍地段經緯度座標及水稻倒伏面積等實地實務的調查。建立水稻及柑橘遠端空拍地理資訊系統辨識技術、實務調查相關性之基本資料、資通技術之天災危害作物程度之辨識系統，進而評估應用於農作物災情調查。利用遙控技術建立農作物生長情形資訊，並比對現場實務調查結果，該技術應用在農作物災損監測上之可行性。關鍵詞：監測、農作物、天然災害。. 一、前言臺灣位處於亞熱帶季風帶，易發生颱風，近幾年農業生產災損發生頻繁。本研究擬利用輕型無人飛行載具飛機（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）空拍高解析度農作物生長情形，本年度以苗栗縣內水稻及果樹為主。空拍影像以開發軟體解析，可得作物倒伏率、辨識病害之危害程度、及果實著果情形等之三度空間影像（3D image），拍攝中期、後期、颱風前及颱風後，地面解析度5X5 cm以下，彩色正射圖電子圖資自動辨識側錄影片，影像波段資訊主含紅光、綠光、藍光(R、G、B)或其他波段圖檔，作農作物生長情形資訊，並比對現場實務調查結果，該技術應用在農作物災損監測上之可行性。建立遠端監測技術使用之近端實務調查相關性之基本資料及建立水稻白葉枯病發病率影像辨識系統，取代傳統人為調查判定，以提升效率。建立遠端監測技術使用之近端實務調查相關性之基本資料，具3D 解析辨識再生稻及移植稻，倒伏面積或單位面積內倒伏率及以柑橘園為主所空拍3D影像，並配合軟體辨識落果損害率之影像圖檔，並套疊於Google Earth平台。本研究選擇苗栗地區糧食作物水稻及果樹柑橘作物，設立200 ha遙測面積，進行不同生育期作物生長空拍及影像監拍、遠端土壤水分監控資訊蒐集，並同時進行實地實務的調查，如病蟲害發生情形及產量等。利用該等相關資料，評估該技術在作物生產量及農損率之應用可行性。選定2-3處白葉枯病發病田區，比較影像辨識系統計算之發病率，與傳統人為判斷的發病率，準確率是否一致。 48.

(7) 二、重要工作項目及實施方法 1. 樣區選定(如圖1): 苗栗縣苑裡鎮上館里位於火炎山下豐饒的沖積扇平原上，海拔高由西北向東南遞增，為有機米(鴨間稻)的重要栽植區。卓蘭鎮矮山區位於枕頭山與大安溪的交會口，由於地勢較低，加上坡度較為平緩，為苗栗縣重要觀光果園區域。本計畫選擇苗栗縣苑裡鎮縣道140線及卓蘭鎮507高地周邊約周邊約各100 ha區域作為水稻田和果樹空拍影像資料取得及辨識的拍攝地點。 2. 無人飛機載具: 採用輕型無人飛行載具飛機（Unmanned Aerial Vehicle, UAV）搭載高清晰度的相機，地面解析度GSD5*5 cm以下。GNSS測量儀器Trimble R8，配合Trimble TSC2 Controller控制器進行施作。經GCP地理對位幾何改正後影像成果，套疊地籍圖坵塊，經緯界空間位置誤差小於3m。採用定翼式無人飛行載具飛機（Fixed wing Unmanned Aerial Vehicle, Fixed wing UAV）執行航拍任務，搭載使用高清晰度的相機，搭配導控系統及導航級GPS進行定點或定距自動拍攝。空拍高解析度農作物影像成果之地面解像單元 (Ground Sampling Distance, GSD) 為5*5 cm以下，飛行有效航高(Effective flight height)約 200m，縱向重疊度約60%，旁向重疊度約60%。相機規格：(1)Samsung NX1000相機+16mm 鏡頭2030萬畫素，APS-C, NIR。(2)Samsung NX1000相機+16mm鏡頭2030萬，APS-C,RGB。 3. 影像處理流程(如圖2):影像幾何對位(Geo-referencing)、正射化及影像幾何改正(Geometric correction)採全數值化處理(digital photogrammetry)。利用Pix4D mapper進行航拍原始影像之地理對位及影像正射化處理，產製高解析正射影像及數值表面模型(Digital Surface Model, DSM)；再經幾何改正程序，套疊地籍圖資料之影像成果，即賦予地籍座標系統下之絕對座標，可供後續地面調查及整合套疊的圖資，進行分析應用(圖3-5)。航拍相片之拍攝有效航高約為200m，攝影比例尺(Aerial photograph scale)約為1/5000。. 圖1 遠端遙測技術在農作物災害監測之研究與應用評估試驗位置. 49.

(8) 4. 作物調查 :以拍攝日期前後3天內完成調查，座標點GCP為中心4象限範圍之50m內。苑裡區作物有水稻、芋頭、玉米、大豆及田菁；卓蘭區作物有柑橘、梨、枇杷、楊桃及溫網室，作物種類。生育期、行株距、株高、雜草、週邊作物、環境等資訊。水稻倒伏調查，品種為月光米，進行8塊倒伏區域面積量測工作。影像參數計算及判釋. 影像鑲嵌處理. 影像幾何對位及正射處. 現場拍攝. 地面佈標及施測. 航拍計畫. 地點選定. 圖2 影像處理流程圖. 三、結果與討論 1. UAV空拍正射影像將3次拍攝影像再行正射影像處理之影像成果，進行作物種類辨識及現地調查作物品種以供比對驗證。苑裡區水稻呈現細緻綠色區塊、芋頭呈現稀疏綠色網點、部份作物呈現條狀栽植，道路呈現灰色、建築物呈現紅色或白色等其他物體顏色。卓蘭區之水稻呈現細緻的綠色區塊可以清楚辨識。果樹色澤與次生林顏色相似，但可以依栽植密度及行株距，進行作物與次生林之區別辨識。高接梨呈現帶狀栽植，各株樹行距無法清楚辨識。柑橘各株呈現圓形區塊，若柑橘為防果實灼傷，噴灑碳酸鈣者，果實呈現灰白色，以天然彩色影像可清楚辨別。利用Pix4D進行幾何校正作業。 2. 常態化植生指數(NDVI)之應用 NDVI原理系健康的綠色植物會強烈吸收紅光（Red，波長約0.67μm），強烈反射近紅外光（NIR，波長約0.75–1.35 μm），利用可見紅光與近紅外光波段的特性，產生一幅兩波段間的比值影像，特別適合用來土壤、水體以及植生間的差異辨識。不同的天候陰影會造成 NDVI的干擾。各種地被對於光譜中吸收和反射的波段均不相同，導致不同的地表覆蓋物呈現有所差異。以綠色植物而言，因吸收藍光、紅光及強烈反射紅外光之特性，故應用多光譜資訊於植物之探測，可分辨植生地被、水體或裸露地之差異，常態化植生指數標準差NDVI 之原理檢視之試驗成果。雖然所有植物呈現紅色，但依各物種不同，苑裡區水稻呈現細緻紅色、芋頭因有露出水體，呈現紅與黑的質地，並可反射水體為黑色，道路和建築和裸地呈現深灰色(圖3-1)。卓蘭區可明顯看出右上角為鯉魚潭水庫，水體呈現大面積黑色。搭配 NDVI辨識出作物品種，亦可由植物俯視呈現的樹冠幅度、栽植密度及現地調查基礎資料比對，以提高作物品種辨釋率。 3. 影像辨識結果苑裡區(如圖3)之訓練樣區農田邱塊總計560個，供影像判釋達561塊，建立作物誤差距陣表，結果顯示判釋準確度達99.11%。訓練樣區面積總計700,655 m2，供影像判釋696,077 50.

(9) m2，結果顯示判釋準確度達99.30%。卓蘭區(如圖4)之訓練樣區農田坵塊總計102個，供影像判釋達94塊，建立作物誤差距陣表，結果顯示判釋準確度達92.16%。訓練樣區面積總計 1,112,659 m2，供影像判釋1,093,044 m2，結果顯示判釋準確度達98.24 %。 4. 地籍圖資料套疊與Google Earth影像套繪選取試驗範圍影像、套疊苗栗縣苑裡鎮及卓蘭鎮的農田坵塊圖邊界向量圖檔與「Google Maps」結合應用，再匯入AcrGIS圖層，並建立野外調查屬性資料庫，包括各地段、地號、面積、周長、二度分帶坐標。UAV空拍搭配行政單位所提供之地籍圖層後，套疊Google Earth 可迅速查詢正確坐標位置及面積，而所建立的基礎資料，可提供詳細作物品種明細。 5. 水稻倒伏辨識結果利用AcrGIS劃出實際倒伏區域(圖5)，再利用程式計算倒伏面積。結果8塊倒伏區域實際栽植面積在650.1526–1995.4680 m2。倒伏區域經人員實際調查與影像判釋結果，倒伏面積差異比平均91.48%，最高值為97.8%，最低值為68.9%。推測造成差異結果有2種原因，包括完全倒伏與未完全倒伏之人員判釋標準誤差及影像判釋僅用NDVI及DSM造成誤差。未來可增加光譜波段及搭配文理分析以提高成功判釋率。. 圖3 苑理區作物判釋結果. 圖4 卓蘭區作物判釋結果. 圖5 水稻倒伏面積AcrGIS判釋 51.

(10) 四、結論農作物之遙測的研究使用NDVI係根據健康的綠色農作物在近紅外光會有強烈反射，而對紅光有強烈吸收。由於天然彩色正射影像，仍有無法解決的混淆問題，本研究運用NDVI 後處理方式，將誤判像元消除，利用紅光與近紅外光之比值或差值之間的變異擴大或減小進行分析，並將未進行野外調查的區塊進行補遺。本試驗GPS苑里區38個，卓蘭區25個。 GSD小於5 cm。AV空中拍攝三次，拍射面積苑裡區181 ha，天然彩色相片和近紅外光(NIR) 各870張，總計1,740張。卓蘭區458 ha，天然彩色相片和近紅外光(NIR)各988張，總計1,946 張。幾合改正精度小於1個像元。作物辨識精準度苑理區農田邱塊總計560個，供影像判釋達561塊，判釋準確度達99.11%。訓練樣區面積總計700,655 m2，供影像判釋696,077 m2，判釋準確度達99.30%。卓蘭區農田邱塊總計102個，供影像判釋達94塊，判釋準確度達 92.16%。訓練樣區面積總計1,112,659 m2，供影像判釋1,093,044 m2，判釋準確度達98.24%。災損率判釋倒伏面積差異比平均91.48%，最高值為97.8%，最低值為68.9%，而果樹結實率低於60%，推測造成差異結果有2種原因，包括完全倒伏與未完全倒伏之人員判釋的標準誤差及影像判釋僅用NDVI及DSM易造成誤差。果樹結果為3D立體結構，且果樹結果常有葉身、枝條及果實群聚遮蔽，在UAV空拍俯視下，無法得到全角度的影像，無法達到較客觀的判釋成功率。本試驗結果在有農作物基礎資料後，利用影像判釋可減少人工普查之勞力、時間，亦可輔助人工無法到達的區域，增加作物判釋。就天然彩色影像來做辨別，可清楚區分作物品種如水稻、芋頭、黑豆、柑橘、高接梨等，對於其他作物別可進一步利用影像數值、紋理分析、搭配NDVI等技術，提高精確的判釋率。搭配行政單位所提供之地籍圖層後，套疊Google Earth可迅速查詢正確坐標位置及面積。用NDVI值及反射光譜值可做為判釋水稻生育期、病蟲害情形等，提供農民施作、栽植、除害、施肥等田間工作之參考，並提供行政單位政策執行、輔導、獎勵、宣導等工作依據。建議未來可配合現地調查及增加光譜波段及搭配文理分析，提高成功判釋率。. 五、參考文獻 1. 江昭皚、盧福明、吳宗修、林詩翔、曾傳蘆、林冠璋、廖誌聖、李仁貴。2006。『自動化害蟲誘捕裝置暨無線通報系統』 , 台灣農業機械21卷：6–8。 2. 許明晃、黃文達、楊志維、陳建璋、盧虎生、楊棋明。2006。關渡平原2004年空氣品質及氣象因子影響SPOT衛星遙測水稻生長之灰關聯分析。作物、環境與生物資訊。 3. 許明晃、黃文達、楊志維、陳建璋、楊佳豪、吳志文、盧虎生、楊棋明。2005。關渡平原2004年爆發大規模水稻病蟲害與黑穗過程與原因之調查。科學農業53：123–137。 4. 黃毓斌、高靜華、江明耀、鄭允、李木川。2008。東方果實蠅小面積區域防治防治模式研究(二)柑橘園之測試。臺灣農業研究 57：63–73。 5. 楊志維、許明晃、黃文達、楊智旭、蔡養正、楊棋明、張新軒。2004。水稻營養生長期農藝性狀與衛星遙測植生指數NDVI之灰關聯分析。作物、環境與生物資訊1：199–206。 6. 盧福明、江昭皚、張輊祥、陳義祥、歐陽丞修、曾傳蘆。2004。使用簡訊技術之田間資 52.

(11) 料傳送性能分析。九十三年生機與農機論文發表會。頁273–274。 7. 歐世璜。1971。熱帶地區之水稻白葉枯病。邱人璋編著「稻作病害」，pp. 99–112。中國農村復興聯合會水稻病害研討會論文集。台北。 8. 蕭國鑫。劉進金。游明芳。陳大科。徐偉城。王晉倫。2006。結合空載LiDAR與航測高程資料應用於地形變化偵測。航測及遙測學刊 283–295。 9. 蕭國鑫、劉治中、徐偉城。2004。不同影像分類方法應用於水稻辨識之探討。航測及遙測學刊 9：13–26。 10. 顏厥正、蕭國、陳敏祥、黃英婷。2008。國土利用調查成果展示方式與出圖系統建置。地籍測量。27：2 2008.06[民97.06]。頁28–46。 11. Hsu MH, WD Huang, ZW Yang, JC Chen, JH Yang, MY Huang, HS Lur, CM Yang.2006 Grey relational analysis of the effects of climate factors and air qualities on the rice growth monitored by SPOT satellite remote sensing normalized difference vegetation index (NDVI) after operation of Beitou Garbage Incinerator. 12. Huang WD, JC Chen, MH Hsu, ZW Yang, JS Yang, SS Chang, YZ Tsai, KY Huang, LC Lu, CT Chen, CM Yang.2006 Effects of climate factors on the satellite remote sensing normalized difference vegetation index (NDVI) of vegetation in the Mt. Huangzui area of Taiwan. Bot. Bull. Acad. Sin. 13. Huang WD, JC Chen, MH Hsu, ZW Yang, SS Chang, YZ Tsai, KY Huang, LC Lu, CC Chen, CM Yang.2003a Grey relational analysis of the effect of climate factors on the satellite remote sensing brightness index of carpetgrass in Mt. Huangzui. (in Chinese) Chinese Agron. J. 13: 59-66.. 53.

(12) Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015. Evaluation for Application of Sensing Technology to Monitor on Agricultural Loss Fu-Yuan Lin1, Su-Chen Chang2, -Yu-Ying Feng3, and Yu-Wei Chen4 1 2 3 4. Assistant Agricultural Engineer, Miaoli District Agricultural Research and Extension Station, Council of Agricultural,Executive Yuan, COA Senior Agricultural Engineer, Miaoli District Agricultural Research and Extension Station, Council of Agricultural,Executive Yuan, COA Assistant , Miaoli District Agricultural Research and Extension Station, Council of Agricultural,Executive Yuan, COA Substitute Services,, Miaoli District Agricultural Research and Extension Station, Council of Agricultural,Executive Yuan, COA. Abstract The purpose of this project is to study the growth and economic yield loss of grain crops and fruits after nature disaster by UAV (Unmanned Aerial Vehicle) techniques for remote monitor in Miaoli area. According to the purpose, we develop technique of remote monitor, communication between near-end and far-end, relative databases of fact-finding. In addition, we establish standard for qualification of pest and disaster prevention to evaluate the data we capture from above and applying to survey of disaster. We try to use UAV remote techniques to establish plant growth model from start to finish when typhoon pass by comparing the difference between growth model and result from fact-finding, and then evaluate the feasibility of this study on agriculture loss. Keywords: Monitor, Crops, Natural Disasters.. 54.

(13) 104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集，台中市，2015. 落花生箱型乾燥機之應用模式探討陳韋誠 1、黃明仕 1、盛中德 2 1 2. 國立中興大學生物產業機電工程學系研究助理國立中興大學生物產業機電工程學系教授. 摘要國內落花生生產採收一貫化收穫，花生鮮莢含水率高達 50%以上，大多以日曬方式乾燥至含水率低於 12%，本研究以目前國內穀物乾燥常用的箱型乾燥機進行試驗，根據落花生乾燥需求及特性，探討其可行的應用模式，並建立落花生莢果之標準化乾燥作業模式，供為落花生業者利用此設備進行落花生乾燥時之重要參考。並在傳統落花生乾燥流程中導入均質作業，以提高乾燥品質兼顧能源效益，另開發具乾燥功能之太空包以提高落花生進出倉的方便性，亦可提高乾燥機之使用效率，改善傳統落花生乾燥對人工依賴度及天候因素造成品質損失等問題，以降低生產成本，促進國產落花生產業發展。關鍵詞：箱型乾燥機、落花生鮮莢果、乾燥、均勻性。. 一、前言台灣因高濕環境，落花生皆採一貫化採收方式，故落花生收穫後之新鮮生莢果含水率相當高，須迅速乾燥至安全水分含量，再作均質等後續的處理，最後將落花生莢果水分含降至安全儲藏含水率12%以下，以確保乾燥品質，並避免發霉，衍生黃麴毒素。傳統落花生乾燥採以人工日曬乾燥方式，或輔以網袋平倉式乾燥機或設施進行落花生鮮莢果乾燥作業，機械化程度不高需要很多人工及勞力配合進行。又春作落花生收穫期約在每年的6-7 月，適值國內梅雨季及多颱風季節，造成傳統日曬方式乾燥落花生的困難，若下雨時來不及覆蓋更會造成農民嚴重的損失。再加上農村人口老化，多數年輕人往城市發展，造成花生田耕作人力不足，進而產生花生田無人耕種問題。而國外的落花生乾燥條件無法直接使用於國內，如乾燥溫度及均質作業效率等，皆需進一步提升改良。落花生乾燥主要是利用加熱之低相對濕度空氣，傳遞熱能至乾燥物料，使物料內部產生溫度梯度與內部蒸氣壓力梯度，讓水分由內部擴散到表面，再透過蒸發或通風的對流作用自落花生表面取走水分，只要內部蒸氣壓力高於表面蒸氣壓力時，水分便能夠蒸發出來 (參考圖1)。由於花生仁質地緊密，所含水份難以液態形式傳遞，一般先要將莢殼表面的水份汽化後再由乾燥的空氣帶走。在乾燥過程中，莢殼表面水份首先被蒸發，而致表面水份含量降低，但果仁水份仍高，於是仁的水份逐漸向外擴散，此種擴散現象與表面水份蒸發的型態不同，其擴散速率非常緩慢，尤其在乾燥末期，此種現象更為明顯。又其乾燥因果仁受其外殼保護，乾燥空氣無法直接與果仁接觸，如此快速水分傳遞的熱傳作用不及果仁， 55.

(14) 果仁的乾燥機制主要為利用擴散將水分由果仁傳至外殼，空氣再由外殼將傳出的水氣帶走，而熱量亦是依此模式進行，如熱量先傳給外殼，再由外殼將吸入的熱量傳給果仁，此種質熱傳特性，基本上限制了乾燥速度，增加通風量乾燥速率的提昇有限，而增加乾燥溫度雖可有效提昇乾燥速率，但對果仁的品質傷害很大，果仁的外殼同時也具有保護黃麴毒素侵入的機制，且田間採收回來之落花生鮮莢果之果仁與莢殼間尚未分離，故落花生的乾燥一般是整顆鮮莢果進行。落花生乾燥美國設定為落花生莢果含水率在10%，而有些研究顯示乾燥完成的設定應為落花生仁含水率在13%以下，通常黃麴毒素以在13~18%時發育最為旺盛，故此有利長期貯藏，對供油炸用途的落花生，因油炸作業的需求，貯藏期可能長達1年，故一般可以莢果濕基含水率10%為安全貯藏含水率的參考標準;但是食用落花生則多認為以不超過六個月較為適當，故最好不要低於12%，因若低於12%則裂果會增加，尤其維吉尼亞種(Virginia Variety) 對過乾特別敏感，裂果率很高。落花生在貯藏期間的品質受含水率的影響相當大，所以乾燥作業乃成為品質保持最重要的一項工作。為因應未來落花生乾燥中心作業特性與需求，本研究乃針對目前國內常用的箱型乾燥機進行試驗，將均質作業導入國內落花生乾燥流程，利用已開發之去除土粉機械進行去土，另開發快速進出料之落花生莢果太空包式乾燥容器；同時建立落花生莢果乾燥標準化作業模式，提昇落花生鮮莢乾燥效率及乾燥的均勻性，改善傳統落花生乾燥對人工依賴度及易因天候因素造成品質損失等問題。. 二、材料與方法 (一)試驗材料：落花生鮮莢果，由雲林產地採收後直接運送至乾燥場所。 (二)試驗設備： 1.去土設備落花生鮮莢去土設備，由中興大學研製，包括進料、雙層式去土振篩機(上層去除大土塊及藤蔓、下層去除小粉粒)及輸送設備(如圖2)。. 圖1 落花生莢果水分之轉移情形 56.

(15) 2.箱型乾燥機箱型穀物乾燥機(3x3公尺通風底板)，包括平面式乾燥機、具熱風回收乾燥機及槽座式乾燥機等(圖3)。 3.乾燥容器包括一般小網袋、具乾燥功能太空包(含通風底座，圖4)及散裝方式。每個太空包長、寬、高尺寸分別為90、90及120公分，落花生鮮莢果充填高度為80公分約200-250公斤。 (三)試驗方法：落花生機械化乾燥試驗流程及所需設備器材(參考圖5)。乾燥模式包括小網袋裝、太空包裝及散裝式。乾燥條件：(1)以50℃熱風乾燥12小時，以快速去除花生莢水分。(2)均質(覆蓋帆布靜置)6小時。(3)以45℃熱風乾燥12小時。(4)均質6小時。(5)以40℃為上限乾燥到結束。. 圖2 落花生鮮莢果去土設備. (a)平面式. (b)具熱風回收式圖3 國內穀物乾燥常用之箱型乾燥機 57. (c)槽座式.

(16) 三、結果與討論本乾燥試驗的取樣點依相關研究，規劃為落花生堆置的上層，使用太空包容器時取中間及4個角落共5點，使用小網袋容器時因乾燥的落花生不能踩踏，故取前方左右共2點，用以觀察乾燥期間落花生的含水率及溫濕度變化及判定乾燥終止時間(參考圖6)。. 圖4 具乾燥功能太空包及通風底座. 圖5 落花生機械化乾燥流程及設備器材. 圖6 取樣點說明 58.

(17) 乾燥期間落花生的含水率變化如圖7所示。均質作業的目的即在使乾燥機上下層的含水率趨於均勻，並使水分由花生仁向殼移動。試驗結果均質會使上層(取様點)落花生含水率略上升，並較均勻，達到預期效果。導入均質作業的乾燥模式總乾燥時間並不會增加，因均質期間利用帆布覆蓋的餘熱仍有乾燥效果。由圖7可知總乾燥時間在2天內(42小時)即可將茖花生的含水率乾燥至10%以下。乾燥期間各量測點溫度變化如圖8所示。開機前先行通風以防熱累積約8小時。均質期間上層落花生溫度有上升的現象，或先上升後下降，此為均質初期落花生莢吸收水分時之放熱現象，部分未及吸收且溫度較高之分分會附著在覆蓋帆布下方。由圖8亦可看出，乾燥過程上層落花生的溫度會逐漸上升，最後會趨近熱風設訂溫度，代表落花生莢果外殼水分已被帶走，此時即應該進行均質作業。箱型乾燥機三種應用模式之進出倉特性：(1)平面式乾燥機搭配網袋。小網袋包裝之裝袋與鋪置於乾燥機內均需耗費一定的人力，進出倉可用一些輸送設備輔助。進出倉人力需求中等。(2)熱風回收式乾燥機作散裝乾燥。散裝方式乾燥進倉容易，惟出倉主要仰賴人工，目前可用的進出倉輔助機具有限，如皮帶輸送機。出倉人力需求高。(3)槽座式乾燥機搭配太空包。利用乾燥太空包乾燥，研發具乾燥功能太空包每個約可裝二百至二百五十公斤濕落花生，進出倉可以堆高機輔助，進出倉效率高，但乾燥倉的通風底板必須有通風的輔助設備。進出倉人力需求低(參考圖9)。第一批太空包式落花生乾燥含水率變化 50度. 45度. 均質. 第一批網袋式落花生乾燥含水率變化. 40度. 50度. 60.0%. 50.0%. 含水率(%w.b.). 含水率(%w.b.). 60.0%. 均質. 左前. 40.0%. 右前. 30.0%. 左後. 20.0%. 右後. 10.0% 0.0%. 均質. 45度. 均質. 40度. 50.0% 40.0%. 左前. 30.0%. 右前. 20.0% 10.0% 0.0%. 0. 6. 12. 18. 24. 30. 36. 42. 0. 6. 12. 18. 時間(小時). 24. 30. 36. 42. 時間(小時). 圖7 落花生鮮莢果乾燥期間含水率變化第一批太空包式落花生乾燥溫度分佈 50度. 45度. 均質. 45 40. 第一批網袋式落花生乾燥溫度分佈 50度. 乾燥溫度設訂. 均質. 45度. 均質. 40度. 乾燥溫度設訂. 45 40. 左前. 35 30 25 20 15 10. 溫度(DEG). 溫度(DEG). 40度. 均質. 右前中間左後右後. 35 30. 左前. 25. 右前. 20 15 10. 0. 6. 12. 18. 24. 30. 36. 42. 48. 0. 時間(小時). 6. 12. 18. 24. 30. 時間(小時). 圖8 落花生鮮莢果乾燥期間各量測點的溫度變化 59. 36. 42. 48.

(18) 圖9 利用堆高機進行乾燥太空包的出倉作業情形利用燃油式乾燥機進行乾燥後落花生(含太空袋及網袋堆疊)，乾燥後的重量為2,154公斤，在落花生乾燥前進行去土作業時，所耗用電量為1.5度，若以電價每度電為2.52元計，落花生去土成本0.0011元/台斤；乾燥過程中所耗電量為187度，換算成落花生乾燥用電成本則為0.13元/台斤；此批落花生乾燥過程中所耗費之油量為280公升，若以當時油價為每公升 26.7元計，換算落花生乾燥用油成本則為2.08元/台斤；因此，以燃油式乾燥機進行落花生乾燥所需之成本，初步概估為2.22元/台斤(此成本未納入人工成本進行計算)。能源效益:燃油式乾燥機之能源效率:每100台斤用電量：5.25度，每100台斤用油量：7.8公升。落花生箱式均質乾燥之SOP：落花生進乾燥場所暫存→去土裝袋→初乾作業(至莢殼含水率低於25%)→乾燥及均質作業(至莢果含水率低於12%)。所擬訂之落花生乾燥標準作業流程已由農糧署公告供農民參考。. 四、結論目前落花生鮮莢果之去土作業，使用本研究開發之去土設備已有大幅度的改進，可有效去除土塊及泥沙，惟對藤蔓及子房柄之去除仍需仰賴人工進行，而此些雜物仍會大幅影響去土作業效率，仍待進一步研究去除機械。本研究導入均質作業於落花生乾燥，實驗證明均質作業可降低上下乾燥層落花生莢果之含水率差異，並縮短乾燥全程所需時間，均質期間不通風更具節能效果，且可避免落花生乾燥過度而花生仁造成脫皮之狀況，維持乾燥成品之品質，值得推廣應用。乾燥均質作業為國內落花生乾燥必需的作業程序，故本研究將均質作業導入，此與國外兩段式收穫最大的差異。惟適合國內落花生乾燥之均質作業所需的時間仍尚未確立，有待進一步研究。均質作業必須注意溫度的維持。均質作業應以完全覆蓋不通風方式進行(參考圖10)。若採用的乾燥機有熱風回收機制，可進行微量通風。. 60.

(19) 圖10 落花生乾燥之均質作業情形. 五、參考文獻 1. 尤瓊琦、陳俊明、雷震寰。1992。落花生乾燥機之基礎研究。農林學報 41(1):67–82。 2. 尤瓊琦、陳俊明、雷震寰。1994。落花生乾燥之研究。農林學報 43(3):43–53。 3. 林維新、梁敦皓、吳信賢、黃子倫、黃柏鈞。2009。落花生乾燥自動化技術。國立虎尾科技大學學報，28卷2期: 11–17。 4. 盛中德。2002。油車合作農場稻殼燃燒爐蒜頭乾燥報告。 5. 黃山內等。1999。落花生專輯。台南區農業改良場技術專刊 98:88–102。 6. 雷震寰。1993。落花生分段式熱風乾燥方法之研究。碩士論文。台中:國立中興大學生物產業機電工程學系。 7. Lewis, M. A. 2011. Optimization of Peanut Drying, Utilizing a Microwave Moisture Meter in the Implementation of a Feedback Controlled System (Doctoral dissertation, University of Georgia). 8. Whitaker, T. B., & Young, J. H. 1972. Simulation of moisture movement in peanut kernels: evaluation of the diffusion equation. Transaction of the ASAE, 15(1):163–166. 9. Young, J. H., Whitaker, T. B., Blankenship, P. D., Brusewitz, G. H., Troeger, J. M., Steele, J. L., & Person Jr, N. K. 1982. Effect of oven drying time on peanut moisture determination. Transactions of the ASAE, 25(2):491–495.. 61.

(20) Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015. The Study of Application Mode for Peanut Fresh Pod Cabinet Dryer Wei-Cheng Chen1, Ming-Shi Huang1, and Chung-Teh Sheng2 1 2. Research Assistant, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chung Hsing University Professor, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chung Hsing University. Abstract Peanut has been harvest consistent production operation in Taiwan. However, peanuts fresh pod moisture content up to 50%, most of the way by the sun to dry to the moisture content of less than 12%. The bin dryer commonly be used in the grain drying in the study. According to the characteristics and needs of peanut drying, we explore its possible application mode and establish the standard operation mode of the peanut drying. The mode offered an important advantage of this device reference for the peanut industry when the peanut drying. In order to improve the drying quality and energy efficient, we introduce uniformity operations during traditional peanut drying process. Further development of the bulk bag with a drying function improves the convenience for peanuts out of warehouses that can improve the efficiency of the dryer. In addition to lower production costs, it can improve the traditional peanut drying to depend on artificial, the weather factors, quality loss and other issues to promote develop the peanut industry. Keywords: Cabinet Dryer, Peanuts Fresh Pod, Drying, Uniformity.. 62.

(21) 104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集，台中市，2015. 半自動蓮子去芯機黃文祿 1,2、盛中德 3、廖唯喻 4、黃弘儒 4、楊舒宇 5、薛竣丞 5 1. 國立嘉義大學生物機電工程學系助理教授國立嘉義大學能源與感測器中心主任 3 國立中興大學生物產業機電工程學系教授 4 國立嘉義大學生物機電工程學系碩士生 5 國立嘉義大學生物機電工程學系大學部專題生 2. 摘要本研究應用 PIA 影像分析系統進行蓮子幾何物性之量測，初期去芯試驗機構，以不同型式去芯針及兩種放置位置，進行去芯試驗與統計分析知，已脫膜蓮子去芯前應分為 10–12 mm、12–14 mm、14–16 mm 三等級，去芯蓮子應放置在第二位置及應用凹孔式去芯針之去芯率為較佳。依此結果再進一步研製半自動蓮子去芯機，主要技術在應用 60°V 形枕角度及其檔板上錐形淺孔結構，促使蓮子芯長軸中心線，自動與去芯針中心線重疊之關鍵條件，即易達到完全去芯之功能。以 Ø3.0、Ø3.2、Ø3.4、Ø3.6 mm 凹孔式去芯針直徑，10、30、 50、80cm/s 去芯針速度及配合 90°、110°、130°、150°錐形孔角度等作為試驗參數，經統計分析後顯示，橢圓粒種及圓粒種去芯率為 98.67%及 99%，已可進行推廣給蓮子農民應用。關鍵詞：蓮子、去芯、半自動、蓮子機械。. 一、前言國內蓮子主要盛產於台南市白河區及桃園市觀音區，由台南市白河區最具規模，農糧署資料顯示，白河區種植蓮面積約300公頃，蓮子產量還是無法滿足國內需求，進而由東南亞或中國大陸引進來補足。加上國內農村人口外移及蓮子收穫後處理過程繁瑣，導致剝蓮子近幾年工資由每台斤八十元漲至一百二十元，國內市售新鮮蓮子價格也從以往的每台斤兩百元漲至三百元以上。勞力成本佔約售價三至四成，如能以自動化或機械化機械取代，將能大幅提升國內蓮子在市場上的競爭力，使得國內蓮農產業可以永續發展。目前蓮子收穫後處理仍仰賴人工，使得勞力成本極高。因此，降低收穫後處理作業成本的最佳途徑，即是開發機械化或自動化蓮子相關機械。蓮子去芯的傳統作業方式皆以手工，利用針狀物將蓮子芯去除，而本研究係針對蓮子進行幾何物性量測及分析，進而研製初期去芯機構進行去芯試驗，以其試驗因子之結果為基礎，研製半自動蓮子去芯機構，再以不同試驗因子進行試驗，尋求較佳的去芯條件及去芯率，完成實用型之半自動蓮子去芯機。. 63.

(22) 二、材料與方法 2.1 試驗材料本研究之試驗材料是由田間採收之蓮蓬(含蓮子)，貯存於冷藏庫中，試驗前取出蓮蓬回溫後，從蓮蓬中取出蓮子，作為蓮子剖面幾何形狀尺寸之特徵量測及去芯試驗的材料。 2.2 影像分析系統蓮子剖面幾何特徵之量測，應用一組電腦、Power Image Analysis system (PIA)軟體及掃描器(Epson 1270)，進行蓮子及剖面蓮子各部位尺寸量測，並進行統計分析。 2.3 試驗設備 2.3.1 初期去芯試驗機構本蓮子去芯試驗機構，如圖1所示，是由一只60° V形枕與檔板、去芯針座及穿刺氣壓缸所組成，機構設計主要重點是利用V形枕及蓮子短軸外形為圓形之特性，予以定位欲去芯之蓮子，使蓮子橫置於V形枕上，避免蓮子在去芯過程中，些微偏移的現象，因此，V形枕角度設計為60°，使蓮子定位更穩定；V形枕上檔板用以抵檔蓮子於去芯時，使蓮子與蓮子芯分離，此檔板與蓮子接觸端面上，有鑽一錐形淺孔，當蓮子合點膜凸脊抵住此淺孔時，此孔可使蓮子芯長軸中心線，自動與去芯針中心線重疊，因此，去芯針去芯作業即能順利將蓮子芯移除；去芯針座係依去芯針直徑大小成配對，每一尺寸去芯針即有配對的去芯座，安置於穿刺氣壓缸作動桿上。傳統去芯時使用去芯針型式為尖頭型，本試驗蓮子去芯針型式可分為平頭型(Taper Type)、凹孔型(Concave hole Type)及尖頭型(Needle Type)三種如圖2所示，用以比較何種去芯針型式適用於蓮子去芯作業。穿刺氣壓缸去芯針座去芯針. 檔板. V形枕蓮子. 圖1 初期去芯試驗機構示意圖(左)去芯機構正視圖；(右)V形枕側視圖初期去芯試驗機構示意圖(左)去芯機構正視圖；(右)V形枕側視圖圖1. A. Taper Type. B. Concave hole Type. 圖2 去芯針型式去芯針型式圖2 64. C. Needle Type.

(23) 2.3.2 半自動去芯機構依初期去芯試驗機構所試驗之結果，設計半自動蓮子去芯機構，此機構係由一只 60° V 形枕與其檔板、蓮子推桿機構、穿刺去芯機構、可程式控制器(PLC)與電路元件，三組 5/2 單穩態電磁閥、四個磁簧開關及支撐各機構與元件之機體總成所組成。如圖 3 所示。半自動蓮子去芯機構之動作順序：1.將蓮子置於 V 型枕上，如 4(a)圖所示。2.推桿氣壓缸推動(A)，推桿會將蓮子合點膜凸脊抵住淺孔，此時，蓮子芯中心線即自動與去芯針中心線重疊，4(b)。 3.去芯針進行去芯(B)，同時蓮子芯被推出孔口外，4(c)。4.去芯針縮回(C)，亦即推桿氣壓缸縮回(D)。經去芯之蓮子即受 60o V 形枕基座底部之兩側吹氣口的高壓氣體吹起，該蓮子即被吹至收集桶內，而完成一次去芯作業之循環。在蓮子推桿氣壓缸及穿刺氣壓缸尾端皆設置一可調整之六角銅柱，可進行蓮子長軸尺寸及去芯針行程作調整。 2.3.3 蓮子去芯中心線之校正蓮子去芯中心線之歸零校正，如圖5所示，係以一圓柱體置於V形枕上，使圓柱體內孔徑與去芯針外徑配合，在穿刺氣壓缸及V形枕固定座上皆可進行高低與左右方向的調整，待圓柱體內徑與去芯針外徑完全配合(±0.01mm)後，再將其鎖固。本試驗使用短軸直徑為 12–14mm範圍內之蓮子進行試驗，試驗時，校正圓柱體尺寸為Ø13mm進行校正。. 1.磁簧開關；2.輔助氣缸滑動板；3.蓮子推桿板；3.蓮子推桿 4.凹口式去芯針；5.出料吹氣口；6.去芯出口 7.擋板；8.V形枕；9.去芯針座； 10.穿刺氣壓缸；11.可調整六角銅柱；12.推桿氣壓缸；13.機體。體。圖 33 半自動蓮子去芯機俯視圖. 圖 44 半自動蓮子去芯動作示意圖. 圖 55 蓮子去芯中心線之歸零校正. 65.

(24) 2.4 試驗方法 2.4.1 手工去芯率檢視本檢測係自一般市場購買經去芯之市售蓮子，將蓮子剝開進行市售蓮子去芯率分析，以 30粒為一組，橢圓粒及圓粒種蓮子各分為24組，以了解市售去芯蓮子之去芯率，作為半自動去芯機之指標。 2.4.2 蓮子幾何物性量測蓮子物性量測項目有帶殼之長軸及短軸外形尺寸、帶殼最大短軸真圓度、脫殼膜之長軸及短軸外形尺寸、脫殼膜最大短軸真圓度及合點膜凸脊角度及高度等，量測時，應用游標卡尺及PIA影像系統，此些量測數據主要在了解蓮子各項外形尺寸之分佈範圍，以利於去芯試驗時，用以判定蓮子分級等級及設計機構之基本參考數據，其中短軸最大直徑量測尤為重要，因為，去芯時，蓮子係以橫置方式置於V形枕上，其值大小會影響去芯作業時，是否會偏向或位移，同時，間接影響蓮子去芯率。 2.4.3 剖面蓮子之定義與量測剖面蓮子，如圖 6 所示，應用 PIA 影像計測系統，量測圖示各部位： 1.合點膜凸面脊部之距離(Apical point Membrane Distance & AMD)：合點膜兩脊部間之距離。 2.蓮芯室寬度(Plumule Room Width & PRW)：與穿刺線平行之最大芯室距離。 3.穿刺線與長軸線間之角度(Angle)：穿刺線與長軸線間之夾角。 4.蓮芯直徑(Plumule Diameter)：最大短軸剖面測量線上蓮芯直徑之均值。 5.蓮子合點膜凸脊角度及高度，如圖7所示。 2.4.4 初期蓮子去芯試驗蓮子去芯前手動放置位置，如圖8所示，第一位置是將蓮子放置於V形枕中間位置，第二位置則將蓮子放置於V形枕中間位置後，再將蓮子合點膜端移至與檔板錐形淺孔緊貼之位置，此設計在了解蓮子於去芯過程中，偏斜狀況及其去芯率的影響。. 圖 6 剖面蓮子示意圖. 圖 7 合點膜凸脊角度及高度量測. 66.

(25) First position. Second position. 圖8 蓮子放置位置蓮子初期去芯試驗，係以7cm/s及各型式Ø3.2mm之去芯針速度與直徑，進行去芯試驗，試驗時，以隨機方式取出尚未分級之已脫殼膜的蓮子，放置於V形枕之第一位置及第二位置，再分別應用三種不同去芯針型式進行初期去芯試驗，每組試驗蓮子顆數為60顆，此試驗設計在於尋求蓮子去芯率100％之蓮子的短軸最大及最小直徑之範圍尺寸、均值、去芯率 100％之次數，依此試驗結果，再與蓮子物性尺寸及分佈狀況整合，以尋求及決定蓮子分級的等級及範圍；試驗結果將會顯示何種去芯針型式，具有較高的去芯率。 2.4.5 半自動蓮子去芯試驗半自動蓮子去芯機試驗係使用已脫殼膜後的分級蓮子，放置於V形枕，再進行去芯試驗，試驗時以30顆蓮子為一組，應用凹孔式去芯針，其去芯試驗條件為：不同去芯針直徑、速度及錐形淺孔角度：Ø3.0mm、Ø3.2mm、Ø3.4mm及Ø3.6mm之去芯針直徑，10cm/s、 30cm/s、50cm/s及80cm/s之去芯速度，及90°、110°、130°、150°錐形淺孔角度進行半自動蓮子去芯試驗，尋找半自動蓮子去芯機之較佳去芯條件與分析。. 三、結果與討論 3.1 傳統市售手工去芯率試驗時使用傳統手工去芯後蓮子之檢視，經檢視分析結果顯示橢圓粒種最高去芯率為 98.67%，最低為61%，圓粒種最高去芯率為100%，最低為74.67%，其中橢圓粒種總去芯率 86.41%低於圓粒種總去芯率92.71%，在傳統手工去芯以圓粒較高；傳統人工去芯雖準確度高，但較不穩定，且摻雜多種人為因素存在，會使得去芯率稍有落差，對此些問題，則有賴本試驗去芯之機構予以取代。 3.2 蓮子幾何物性 3.2.1 物性量測與統計試驗蓮子分為橢圓粒種及圓粒種，外表形狀皆屬於橢圓形，幾何形狀尺寸針對帶殼蓮子及脫殼膜蓮子進行量測，經統計之結果，如圖 9、圖 10 所示。顯示在脫殼膜蓮子外形尺寸方面，橢圓粒種長軸直徑範圍在 14.6–19.9 mm，均值為 17.2 mm，圓粒種長軸直徑範圍在 12.7–15.9 mm，均值為 14.4 mm，橢圓粒種短軸直徑範圍在 10.8–16.6 mm，均值為 12.4 mm，圓粒種短軸直徑範圍在 11.9–15.7 mm，均值為 13.2 mm；橢圓粒種短軸直徑分佈在 10–12mm 67.

(26) 範圍內占試驗總粒數的 25.73%，分佈在 12–14mm 範圍內占試驗總粒數的 75.33%，則 14–16 mm 範圍內僅占試驗總粒數 0.67%；圓粒種短軸直徑分佈在 10–12 mm 範圍內僅占試驗總粒數的 1.33%，分佈在 12–14 mm 範圍內占試驗總粒數高達 91.33%，則 14–16 mm 範圍內占試驗總粒數 7.33% 試驗顯示橢圓粒種及圓粒種帶殼最大短軸真圓度各為 94.5%及 93.11%，脫殼膜則各為 93.8%及 92.1%，兩者數據顯現橢圓粒種較圓粒種真圓度高，亦即接近於正圓，對使用 V 形枕作定位即為有利，其次，芯室寬度各為 5.38 mm 及 5.13 mm，橢圓粒種仍較圓粒種為寬，該寬度對去芯針直徑大小，具有決定性的參考價值，對去芯作用力影響大。 3.2.2 剖面蓮子參數與統計蓮子縱剖面及橫剖面尺寸量測主要目的在於了解蓮子內部結構、特徵位置及其相對尺寸，以作為相關機構設計之關鍵參數，經量測統計顯示橢圓粒種及圓粒種合點膜脊部距離 (AMD)均值各為4.01mm及3.66mm，穿刺線與長軸所夾之角度範圍各為2.5–15.8°及3.28– 15.3°，芯室寬度(PRW)均值各為5.38mm及5.13mm，蓮芯直徑(Plumule Diameter)均值各為 3.96mm及4.53mm，此些數據對蓮子去芯機構的設計具有指標性的意義，至於穿刺線與長軸所夾之角度係在包含蓮子外殼之剖面所量測，但若將蓮子脫殼後，蓮子的中心線係在合點膜突出端點(Apical point)至蓮子另一端外緣凸出點，此凸出點因處於蓮子芯中心線上，成為手工去芯者穿刺去芯的最佳位置，即為最佳穿刺起始點，但是，橢圓粒種穿刺線與長軸之夾角(Angle)角度範圍為2.5–15.8°，圓粒種角度範圍為3.28–15.3°，其變異係數值各為34.4% 及30.46%，顯示出蓮子未分級的結果，由此可知，半自動蓮子去芯機欲去芯前，為使去芯針精準對正蓮子芯中心線，應該先進行分級較為有利。 3.2.3 合點膜凸脊角度及高度之量測結果對蓮子合點膜凸脊角度及高度之量測後，經統計結果，顯示橢圓粒種之合點膜凸脊的角度範圍在87.89–139.2°，均值為115.04°，圓粒種則為101.8–130.2°，均值為116.3°；橢圓粒種合點膜凸脊高度範圍在 0.947–3.409 mm ，均值為 2.228 mm ，圓粒種範圍則為 1.139–2.590mm，均值為1.892 mm。因此，對錐形淺孔角度之實驗設計，則採用90°、110°、 130°、150°，淺孔深度為2 mm。. 18.0 15.5. 19. Major axis (mm). Major axis (mm). 20. 18 17 16 15. 15.0 14.5 14.0 13.5 13.0 12.5. 14 10. 11. 12 13 14 15 Major axis (mm). 16. 11. 17. 圖9 已脫膜蓮子分怖與頻度圖(橢圓粒種). 12. 13 14 Major axis (mm). 15. 18. 圖10 已脫膜蓮子分布與頻度圖(圓粒種) 6868.

(27) 3.3 蓮子放置位置及去芯針型式試驗蓮子初期去芯試驗，使用未經分級蓮子及以隨機方式取得，以7 cm/s去芯針速度，應用平頭式、凹孔式、尖頭式等去芯針型式，及Ø3.2 mm去芯針直徑，作為試驗因子，經試驗及統計結果，如表1及表2所示，顯示第一位置較第二位置去芯效率差，主因在於去芯時，去芯針欲穿刺蓮子前，必然使蓮子位移至檔板後，再穿刺進行去芯作動，蓮子即因位移動作而偏位所導致的結果。由表1知，橢圓粒種以凹孔式第二位置去芯100%為41/60次，顯示凹孔式第二位置去芯率83.25%優於其它試驗因子組合，其短軸直徑範圍為14.7–10.7 mm，短軸均值為12.99 mm；由表2知，圓粒種以凹孔式第二位置去芯100%為42/60次，其去芯率80.5%為較高，短軸直徑範圍為14.4–11.3 mm，短軸均值為13.15 mm。此時，若與圖9及圖10短軸頻度分佈圖對照顯示，以Ø13 mm圓柱體校正中心(假設蓮子直徑為Ø13 mm)為基礎，試驗後，將去芯率100%之蓮子，進行蓮子短軸直徑量測，量測結果短軸直徑分佈範圍皆在12–14 mm內，因此，可驗證經脫殼及脫膜後之蓮子可分成10–12 mm、12–14 mm及14–16 mm三等級。表1 初期蓮子位置試驗結果(橢圓粒種). Taper. P1. Minor Max. Range 14.7~12.2. type. P2. 15.2~11.7. 13.22. 14.0~11.1. 12.49. 12.85. 26. 73.50. Concave. P1. 14.4~11.7. 13.58. 14.1~11.5. 13.07. 13.33. 21. 56.18. Hole type. P2. 14.7~11.4. 13.32. 14.3~10.7. 12.65. 12.99. 41. 83.25. Needle. P1. 14.1~12.2. 13.32. 13.6~11.0. 12.41. 12.86. 11. 27.50. type. P2. 14.8~12.1. 13.62. 13.4~11.6. 12.70. 13.16. 12. 39.67. Variety. Size,mm Mean 13.39. Minor Max. Range 14.6~11.3. Size,mm Mean 12.85. Mean mm 13.12. 100%Succeed Removed Times Rate,% 13 59.33. Note: P1, P2: Position of Removing plumule, Testing Times: 60 Times. 表2 初期蓮子位置試驗結果(圓粒種) Variety. Minor Max. Range. Size,mm Mean. Minor Max. Range. Size,mm Mean. Mean mm. 100%Succeed Removed Times Rate,%. Taper. P1. 14.0~12.4. 13.14. 13.6~11.7. 12.55. 12.85. 19. 57.0. type. P2. 14.1~12.2. 13.37. 13.6~11.2. 12.82. 13.10. 37. 77.83. Concave. P1. 14.2~12.7. 13.52. 13.8~11.3. 12.80. 13.16. 36. 78.67. Hole type. P2. 14.4~12.6. 13.52. 13.7~11.3. 12.78. 13.15. 42. 80.5. Needle. P1. 14.3~13.0. 13.47. 12.7~12.4. 12.53. 13.00. 6. 17.17. type. P2. 14.0~12.2. 13.10. 13.1~12.0. 12.60. 12.85. 10. 27.83. Note: P1, P2: Position of Removing plumule, Testing Times: 60 Times 69.

(28) 3.4 半自動去芯機試驗結果半自動蓮子去芯試驗應用經分級之試驗蓮子，短軸尺寸範圍在12–14 mm，使用去芯針直徑Ø3.0mm、Ø3.2mm、Ø3.4mm及Ø3.6mm之凹孔去芯針直徑，去芯速度10cm/s、30cm/s、 50cm/s、80cm/s以及錐形淺孔角度90°、110°、130°、150°等為參數，進行半自動蓮子去芯試驗，經數據統計顯示，橢圓粒種及圓粒種去芯針的速度越快，則會導致去芯率下降，因為去芯速度過快時，會導致部分蓮子芯在內部被削去，而殘留於芯室內，使得去芯率下降。除此之外，在去芯針直徑越大狀況下，當去芯速度越慢及錐形孔角度越大時，去芯率高；當去芯速度越快及錐形孔角度越小時，則去芯率下降。進行蓮子去芯試驗，經統計分析後顯示，橢圓粒種以去芯針直徑Ø3.6 mm、去芯速度 10 cm/s 及錐形孔角度130°之條件下，去芯率為98.67%；圓粒種則以去芯針直徑Ø3.6 mm、去芯速度10 cm/s 及錐形孔角度150°之條件下，去芯率為99%。. 四、結論經初期去芯機構之試驗、統計及分析後，顯示蓮子可分成三等級，即10–12mm、12–14mm 及14–16mm；應用凹孔式去芯針。半自動蓮子去芯機構試驗結果知，橢圓粒種在Ø3.6mm去芯直徑、10cm/s去芯速度及錐形角度130°之條件下，去芯率為98.67%；圓粒種在Ø 3.6 mm去芯直徑、10cm/s去芯速度及錐形孔角度150°之條件下，去芯率為99%；其去芯率皆較傳統市售手工去芯率為高，因此，本機已可推廣給蓮子農民應用。. 誌謝承蒙行政院農業委員會農糧署『農業機械與自動化研究』科技計畫【101農科-8.1.4-糧 -Z1】、【102農科-8.2.1-糧-Z1(1)】及104年度農業科技產學合作計畫【104農科-1.4.2-糧-Z5】經費的支持，特此感謝。. 五、參考文獻 1. 余群、易啟偉。2010。鮮蓮子自動化剝殼技術及設備。農機化研究(6)：42–45。 2. 余銘仁、林慶福（民94）。專利證號092137374。臺北市：經濟部智慧財產局。 3. 吳宗輝。1998。白河蓮花節八十六年成果專輯。台南縣白河鎮公所。ISBN：9570209712，台南、台灣。 4. 易啟偉、王旺平、張永林。2010。乾殼蓮子剝殼穿心機械化加工技術與裝備。食品與機械26(4)：81–83。 5. 馬秋成、盧安舸、陳鍇、趙扶民、雷林韜、張驚。2014。蓮子機械自動去芯自適應定心技術與樣機試驗。農業工程學報30(21)：17–24。 6. 陳明元（民87）。專利證號86215883。臺北市：經濟部智慧財產局。 7. 陳明元（民88）。專利證號87214438。臺北市：經濟部智慧財產局。 70.

(29) 8. 陳明元（民89）。專利證號088213691。臺北市：經濟部智慧財產局。 9. 陳明元（民92）。專利證號091121813。臺北市：經濟部智慧財產局。 10. 陳明元（民93）。專利證號091124876。臺北市：經濟部智慧財產局。 11. 黃文祿、盛中德。2005。進行蓮子脫膜機之研究。農業機械學刊。14(3)：1–9。 12. 黃文祿、盛中德。2007。蓮子幾何特徵之探討。“出自九十六年度生機與農機論文發表會論文摘要集〞，(2)155–156。台北：台灣生物機電學會。 13. 黃文祿、盛中德。2011。蓮子機械脫膜之研究。“出自一百年度生機與農機論文發表會論文摘要集〞，NO. A27, P28。台北：台灣生物機電學會。 14. 邱永川、黃文祿、黃膺任、吳德輝、廖唯喻。2012。手壓式蓮子脫粒機之試驗。“出自一百零一年度農機與生機論文發表會論文摘要集〞，NO.A06, P24.。台北：中華農業機械學會。 15. 黃文祿、盛中德、廖唯喻。2012。蓮子去芯之試驗研究。“出自一百零一年度農機與生機論文發表會論文摘要集〞，NO.G01,P72.。台北：中華農業機械學會。 16. 黃文祿、盛中德、廖唯喻、陳韋至。2013。半自動蓮子去芯之試驗。“出自一百零二年度生機與農機論文發表會論文摘要集〞，NO.A05,P5.。台北：台灣生物機電學會。 17. 黃文祿、盛中德、廖唯喻、郭忠杰、黃弘儒、康育豪。2014。半自動蓮子去芯之影響因子。“出自一百零一年度農機與生機論文發表會論文摘要集〞， NO.A04.。台北：中華農業機械學會。 18. 裴聖華、洪輝、劉木華。2013。蓮子通芯機研究現狀與展望。中國農機化學報 34(6)： 43–45。 19. 趙小廣、宗力、謝麗娟。2006。乾殼蓮子物理參數試驗研究。食品與機械 22(2): 53–55。 20. 劉木華、吳彥紅、夏忠義。1999。蓮子物理機械特性試驗研究(I)。江西農業大學學報 21(3): 425–428。 21. Du, Z., Zong, L. (2009). Current Studies and Applications on Grader of Lotus Seeds. Hubei Agricultural Sciences. 48(4):978–981. 22. Wang, F., Chen Y. H. (2006). Studies on the machine of lotus seed sheller hollowly. Mechanical Research Application., 19(5):79–80. 23. Huang, W. L. Sheng, C. T. (2011). Breaking and removing lotus seed membranes using water jets. International Agricultural Engineering Journal. 20(1):1–10. 24. Huang, W. L., Sheng, C. T., & Liao, W. Y. (2014, May). INFLUENCE OF REMOVING NEEDLE SPEED AND DIAMETER ON THE REMOVING RATE FOR LOTUS SEEDS. the 7th International Symposium on Machinery and Mechatronics for Agriculture and Biosystems Engineering (ISMAB). Yilan, Taiwan, P235–242.. 71.

(30) Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015. Semi-Automatic Machine for Removing Lotus Seed Plumules Wen-Luh Huang1, Chung-Teh Sheng2, Wei-Yu Liao3, Huaang-Youh Houng3, Shu-Yu Yang4, and Jun-Cheng Xue4 1. Assistant Professor, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chiayi University. 2. Professor, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chung Hsing University. 3. Master, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chiayi University. 4. Undergraduate Student, Department of Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Chiayi University. Abstract This research utilizes PIA image to analyze the counting and examining system. Detect the geometric physical characteristics of the lotus seeds. Go to the removing sprout test organization in initial stage, With different to removing sprout needle model and two kinds put the position, removing sprout test with statistical analysis knowing, the removing sprout which is taking off the membrane lotus should be divided into 10–12mm, 12–14mm, 14–16mm three grade in the initial stage process of proceeding. It means that the removing sprout lotus seeds should be put in second position and the removing rate relatively excellent efficiency will be shown for the needle of Concave-hole type. Develop semi-automatic lotus seeds removing sprout machine further in accordance with this result, The main techniques are to apply V-shaped base and lotus seeds characteristics of the short axis of the circular shape to let the long axis of the center line of the lotus seeds be with overlapping removing centerline automatically. Therefore, Conducting removing needle to remove operations will be able to remove the sprout of lotus seeds successfully. After that, using Ø3.0, Ø3.2, Ø3.4, Ø3.6mm and 7, 10, 30, 50, 80 cm/s for concave-hole diameter to remove sprout of lotus seeds needle and to remove sprout of lotus seeds needle speed. Then Matching 90°, 110°, 130°, 150° toper hole angle to conduct removing sprout of lotus seeds for experiment parameter. According to the statistical analysis, it shows that ellipse and round kinds removing rate is 98.67% and 99%. Can already popularize and application to the lotus seeds farmer. Keywords: Lotus seeds, Removing Sprout, Semi-Automatic, Machinery of Lotus Seeds.. 72.

(31) 104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集，台中市，2015. 青花菜分切機台開發設計李健 1、鍾瑞永 2、鄭榮瑞 3 1. 行政院農委會臺南區農業改良場助理研究員行政院農委會臺南區農業改良場副研究員 3 行政院農委會臺南區農業改良場研究員兼副場長 2. 摘要青花菜性喜低溫生長的環境，在冬季時特別適合大規模契作栽種，除供應台灣當季生鮮蔬菜需求外，亦可分切成小花後急速冷凍長久保存。除用來供作外銷出口至美、日、港、星及熱帶國家外，亦可冷凍封存後於台灣夏季時出貨販售。唯目前台灣毫無任何自動化青花菜分切設備以供冷凍廠使用，因此需要依賴高度人力密集的小花分切作業;台灣的人口老化及勞力缺乏，是目前限制青花菜發展成大宗蔬菜產業的最大瓶頸。本場開發之青花菜分切機採用人工置放後自動感應分切設計，利用感應光柵欄自動偵測是否置放完成並兼具安全保護設計。其可轉向壓菜碗可針對青花苔外型適應調整角度，此外可置換套環能針對不同品種尺寸差異進行調整。本分切機一分鐘最高可分切 40 顆以上，能解省傳統人工作業 5 倍以上人力，此外亦調查本機分切後小花重量分布與人公分切的差異。關鍵詞：青花菜、分切機、小花、菜莖。. 一、前言我國冷凍蔬果加工廠因加工技術及設備先進，品質要求嚴格，冷凍毛豆、荔枝及芒果等多種冷凍蔬果產品已穩定出口美、日、港、星及大陸等國家，惟冷凍蔬果產品常因製程自動化程度不足，部分生產過程需仰賴人力，使加工成本偏高，影響產品市場競爭優勢。開發製程自動化設備，有助於克服產業發展瓶頸，協助產業向上提升，開創國產蔬果更多的市場，藉由調整大宗蔬菜產業結構給農民更高的收益，促進國內農業永續發展。國內青花菜種植面積約1,394公頃，產量約28,238公噸，主要產地包括雲林縣及嘉義縣等，盛產期為11月-4月，我國近3年冷凍青花菜每年進口量平均約3,554公噸，主要由中國大陸進口，顯示國內需求量甚大。發展國內冷凍青花菜，有助於替代進口產品，加工業者運用國產農產原料，更有助於源頭管理並確保原料品質。. 二、材料與方法青花菜蕊自動分切機械開發研究及冷凍青花菜副產品開發及加工技術研究，前經農糧署研提「整合科技建構冷凍蔬果產業價值鏈」科技計畫，並由臺南區農業改良場執行，為加速設備開發進度，自美國引進青花菜蕊分切設備，並依產業需求進行設備改善，開發過程如下： 73.

(32) 1. 進口原機測試：進口手動分切機已壓縮空氣驅動，需手動按鈕觸發，經實際測試以人工放置每分鐘可處理 40 株青花菜。 2. 自動化性能提升：以光柵欄自動感應執行切割免去手動觸發元件，於加工製程具自動安全保護功能，並將輸送帶設計為可針對作業量調整移動。 3. 依品種尺寸適應調整：設計可更換式槽孔蓋板，依品種尺寸需求，調整最佳槽孔徑及切割深度。 4. 節省人力調查估算：青花菜分切製程耗費人力，為加工製程主要瓶頸，以人力分切時每人每分鐘約處理 5 顆青花菜，導入自動分切設備，以兩台分切機搭配 3 位作業人員，每分鐘約處理 80 顆青花菜，估計平均可節省 5 以上的人力。 . 三、結果與討論臺南場開發之青花菜自動分切機採用人工置放後自動感應分切設計，利用感應光柵欄自動偵測是否置放完成並兼具安全保護設計。其可轉向壓菜碗可針對青花苔外型適應調整角度，此外可置換套環能針對不同品種尺寸差異進行調整，本分切機一分鐘最高可分切40 顆以上，能解省傳統人工作業5倍以上人力。圖1為機台分切機構的運動流程圖，圖2為機台搭配輸送帶後的整體外觀。. 圖1 機台分切機構的運動流程圖. 圖2 機台搭配輸送帶後的整體外觀 74.

(33) 青花菜分切機置放於嘉義縣鹿草鄉下潭村的嘉鹿果菜生產合作社進行試驗，圖 3 為機械分切試驗的情形，機械試驗隨選 14 株青花菜進行分切，並在分切後進行小花重量分佈統計。圖 4 為生產合作社人工分切的情況，一人每分鐘可切約三株菜。最後圖 5 為最佳化機械分切與人工分切的小花重量分佈。. 圖3 機械分切試驗的情形. 圖4 嘉鹿果菜生產合作社人工分切的情況. 圖5 最佳化機械分切與人工分切的小花重量分佈 75.

(34) 四、結論目前開發青花菜分切處理機，主要結構包括切割台、光柵欄保護罩、輸送帶及控制系統，已能夠偵測人工放置完成並自動啟動切割作業，分切最快可達每分鐘20次，並且能在異物突然侵入的狀況下，緊急停止作業，並依照人工放置作業速度，自動調整分切後青花菜於帶上輸送速度，以方便後端人工選別處理，將持續針對國內青花菜品種進行位置分佈及莖部粗細長度等統計調查，以利設備符合加工廠作業需求。本青花菜分切機在適當調整的情況下，其分切重量分佈特徵在100克以下可以接近人工分切結果，然而機械分切後仍然有部分大塊青花苔(100克以上)存在，此需要進一步人工去後處理。整體而言本機台能解省傳統人工作業5倍以上人力。. 五、參考文獻 1. 陳銘鴻、廖珮如、陳吉成、李健、陳曉菁。2014。運用設備研發建構產業加值鏈--青花菜分切設備開發。農政與農情第267期。 2. Broccoli floretting machine AIRBRO。http://www.kronen.eu/en/maschinen/airbro 3. Vegetable Cutting Machines – Broccoli. http://www.aitenet.com/landing/ vegetablecutting-machines-broccoli/ 4. Air-Driven Broccoli Floret Machine. http://charliesmachineandsupply.com/catalog/ broccolifloret.shtml 5. Broccoli Online Floret Unit. http://www.agrabest.com/broccoli_online_unit.html 6. Floreto. http://www.sweere.net/product/idFloreto/floreto.html 7. Cauliflower/broccoli single-row floretting machine RA-01。 http://mega.webapp4u.pl/en/produkt/rozyczkarka-jednorzedowa-ra-01 8. Foodlife CABRO SL。http://www.foodlife.nl/en/machinery/foodlife-cabro-sl/ 9. Vegetable core removal apparatus。美國公告專利US6036989A 10. Broccoli floreting systems and methods。美國公開專利US20090208626A1 11. Broccoli head trimming apparatus and method。美國公告專利US5470602A. 76.

(35) Proceedings of the Symposium on Agricultural Engineering and Automation Project Achievements, 2015. Design and Development of Floret Cutting Machine for Broccoli Chien Li1, Jui-Yung Chung2, and Jung-Jui Cheng3 1 2 3. Assistant Agricultural Engineer, Tainan District Agriculture Research and Extension Station assistant mechanist, COA Associate Agricultural Engineer, Tainan District Agriculture Research and Extension Station assistant mechanist, COA Senior Agricultural Engineer and Deputy Director-General, Tainan District Agriculture Research and Extension Station assistant mechanist, COA. Abstract In the frozen food industry, there is a need for automated apparatus which will reliably and speedily prepare large volumes of broccoli for freezing, by separating the edible portions from the cores, while the broccolis are still in prime condition following harvesting. A commercial requirement for a relatively low-cost machine having a more modest throughput is a goal of the present design, this cutting machine can cut more than 40 head of broccolis in one minute and will save five times labor job. Keywords: Broccoli, Floret, Cutting.. 77.

(36) 104年度農業工程與自動化計畫成果研討會論文集，台中市，2015. 滾筒式炒菁機改良研發黃惟揚 1、蔡憲宗 2、巫嘉昌 3 1 行政院農委會茶業改良場茶葉機械課助理研究員 2 行政院農委會茶業改良場茶作課研究員兼課長 3 行政院農委會茶業改良場茶葉機械課研究員兼課長及通訊作者. 摘要傳統滾筒式炒菁機入料口與外界相通，故在加熱時炒菁機內部溫度高，外界空氣溫度低，使空氣熱對流旺盛，造成炒菁機中間溫度高，外側溫度低。量測炒菁機鍋壁最大溫差為 125℃，空氣最大溫差為 98℃，造成整體炒菁品質不均。針對前述問題，在炒菁機前端增設風門，探討改善炒菁機內部溫度分布不均可行性，結果顯示，增設風門使鍋壁最大溫差從 125 度改善為 49 度，空氣最大溫差從 98 度改善為 31 度。同時，增設風門可避免熱氣外洩，節省瓦斯的用量。由感官品評數據得知，增設風門可提升製茶品質。未來預計將風門概念設計於一般瓦斯炒鍋，提升臺灣農友製茶品質。關鍵詞：炒菁、茶湯品質、茶葉加工技術。. 一、前言食材在乾熱下翻動引起的化學變化，稱為焙炒。焙炒對蛋白質有調性作用；澱粉有糊化作用；糖類有焦化作用。故茶葉焙炒能去除異味，並提升香氣與滋味。適當的高溫對食材也有殺菌效果，提升食品安全性。茶葉需炒菁終止酵素活性，但此過程時間短且不易控制：溫度過高或過久會燒焦，溫度過低或過短無法去除青味。因此控制炒菁機溫度準確性及掌握炒菁時間，是茶葉製造之重要課題。黃 (1989、1990、1991) 改良圓筒式炒菁機，焙炒時可設定時間自動下料，減輕製茶師傅的負擔，并設計不同外觀的攪葉板，探討不同攪葉板對製茶品質影響。黃 (2009) 探討不同加工方法對炒菁綠茶品質之影響，證明焙炒溫度高且時間短其泡出的茶湯滋味與香氣最佳。張 (2010) 探討微波加工炒菁對綠茶品質的影響，證明微波穿透性強可直接加熱到茶菁中心，焙炒程度均勻且穩定，不像傳統炒菁會發生葉緣燒焦的問題。程 (2008、2010) 提到，熱風型炒菁機可設計成焙炒與乾燥一體。程 (2013) 提到熱風型炒菁機容易造成焙炒過乾，而夏、秋茶鮮葉本身含水率低，故易發生燒焦問題，為改善此問題，在熱風型炒菁機內部增設加濕器增加焙炒濕度。但炒菁機演變至今無多大的改變，未探討及量測過內部溫度是否均勻。本試驗量測傳統炒菁機鍋壁與空氣溫度，量測位置如圖1所示。由圖2得知炒菁機內部空氣和鍋壁溫度不均，其炒菁機鍋壁最大溫差為125℃，空氣最大溫差為98℃，故傳統炒菁機在殺菁時會部分茶菁過焦，其餘部分茶菁殺菁不足，造成製茶品質不均。 78.