การประยุกต์ใช้ระบบตรวจสอบโรคกล้วยไม้แบบควบคุมระยะไกล
ร่วมกับเทคนิคการประมวลผลภาพถ่าย
(Application of Remote-control Orchid disease monitoring System
with Image processing techniques)

ประเทศไทยเป็นแหล่งเพาะปลูกกล้วยไม้เมืองร้อนที่สำคัญประเทศหนึ่ง โดยเฉพาะกล้วยไม้สกุลหวายเนื่องจากมีสภาพภูมิอากาศ คือ อุณหภูมิ 25-33 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ 75-80% ซึ่งเราเป็นผู้ผลิต และส่งออกกล้วยไม้สกุลหวายมากที่สุด เรียกได้ว่าปลูกเพื่อเป็นการค้าเลยทีเดียว โดยแหล่งเพาะปลูกที่สำคัญจะอยู่ที่ กรุงเทพมหานคร นนทบุรี นครปฐม สมุทรสาคร ราชบุรี พระนครศรีอยุธยา และปทุมธานี ตามลำดับ ในอดีตที่ผ่านมาการขยายพื้นที่เพาะปลูกยังทำได้ค่อนข้างจำกัด เนื่องจากว่าเกษตรกรที่เข้ามาปลูกกล้วยไม้นั้น จะต้องมีความรู้ความชำนาญมากในการเพาะปลูก ประกอบกับปัจจัยด้านการผลิตมีราคาต้นทุนที่สูงขึ้น เช่น ปุ๋ย และยา ทำให้เกษตรกรไม่มีเงินลงทุนในการดูแลบำรุงรักษา จึงทำให้กล้วยไม้มีคุณภาพไม่ได้มาตรฐาน ด้วยเหตุนี้ทำให้มีการส่งออกได้เพียงร้อยละ 40 ของผลผลิตทั้งหมดเท่านั้น อย่างไรก็ตามกล้วยไม้ยังคงเป็นพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจโดยมีแนวโน้มความต้องการเพิ่มขึ้นของตลาดใหม่แถบตะวันออกกลาง และจีน โดยทุกวันนี้พบว่ามีเกษตรกรผู้ปลูกกล้วยไม้ในประเทศไทยทั้งหมดประมาณ 3,000 กว่าราย ครอบคลุมพื้นที่ปลูกประมาณ 20,000 กว่าไร่ ทำให้มีการส่งออกเพิ่มมากขึ้นเป็นอันดับ 2 รองจากเนเธอร์แลนด์เท่านั้นเอง และก่อเกิดรายได้จากการส่งออกทั้งกลุ่มไม้ตัดดอก และต้น อยู่ที่ประมาณ 3,000 กว่าล้านบาท ทั้งนี้ธุรกิจการเพาะเลี้ยงกล้วยไม้สามารถสร้างรายได้นำเงินเข้าสู่ประเทศได้เป็นจำนวนมาก และการส่งออกกล้วยไม้ของไทยยังคงมีแนวโน้มเติบโตได้อย่างต่อเนื่อง ขณะที่การผลิตกล้วยไม้ในทุกวันนี้ยังคงเผชิญกับปัจจัยเสี่ยงเดิม ๆ อยู่หลายประการด้วยกัน อาทิเช่น ปัญหาด้านต้นทุนการผลิต และต้นทุนค่าขนส่งที่เพิ่มขึ้น ปัญหาด้านโรคและแมลงศัตรูพืช และปัญหาด้านขาดการควบคุมคุณภาพของกล้วยไม้เพื่อการส่งออก (ที่มา: สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์ ข้อมูลออนไลน์ http://www.oae.go.th)

จากปัญหาดังกล่าวงานวิจัยนี้จึงมุ่งเสนอวิธีการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีความแม่นยำทางการเกษตร ร่วมกับเทคนิคการประมวลผลภาพถ่ายดิจิตอล เพื่อเข้ามาช่วยในการพัฒนาระบบการจัดการ และการบำรุงรักษากล้วยไม้สกุลหวาย โดยมุ่งเป้าหมายไปยังการบริหารจัดการการใช้สารเคมี และยาปราบศัตรูพืช ในปริมาณที่เหมาะสม มีความแม่นยำสูง ทันต่อเหตุการณ์ และสามารถตรวจวัดเฝ้าระวังการระบาดของโรคกล้วยไม้ในโรงเรือนปลูกมาตรฐานได้ (เกรียงไกร แซมสีม่วง และคณะ 2557) ซึ่งส่วนใหญ่ในโรงเรือนปลูกกล้วยไม้มาตรฐานจะเกิดโรคใบจุด หรือโรคใบขี้กลาก (Leaf Spot) ที่เกิดจากเชื้อรา Phyllostictina Pyriformis Cash & Watson, โรคใบจุดดำ (Black spot) ที่เกิดจากเชื้อรา Alternaria alternate และ Drechslera spp., โรคแอนแทรคโนส (Anthracnose) ที่เกิดจากเชื้อรา Colletotrichum gloeosporioides (Penz.) Sacc., โรคโคนเน่าแห้ง หรือโรคเหี่ยว (Fusarium foot rot, Wilt) ที่เกิดจากเชื้อรา Fusarium oxysporum Fmoniliforme, โรคเน่าเละ (Soft rot) ที่เกิดจากเชื้อแบคทีเรีย Erwinia carotovora (Jones), โรคใบปื้นเหลือง ที่เกิดจากเชื้อรา Pseudocercospora dendrobii และโรคเน่าแห้ง สาเหตุเกิดจากเชื้อรา Sclerotium rolfsii เป็นต้น (ที่มา: เอกสารวิชาการกล้วยไม้ กรมวิชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์) โดยโรคเหล่านี้นั้นสามารถที่จะระบุตำแหน่งบริเวณที่เกิดโรค แล้วทำการฉีดสารเคมีในปริมาณที่เหมาะสม แม่นยำ ซึ่งจะเกี่ยวข้องโดยตรงในด้านของการลดต้นทุนการผลิต การป้องกันความเสียหายแบบทันท่วงที (Samseemoung et al., 2011) และสุดท้ายแล้วเป็นการเพิ่มผลผลิตต่อพื้นที่ปลูกให้มีปริมาณสูงขึ้น ในการออกแบบ และสร้างระบบตรวจสอบโรคกล้วยไม้แบบควบคุมระยะไกล ร่วมกับเทคนิคการประมวลผลภาพถ่าย เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมการใช้สารเคมีและยาปราบศัตรูพืชในโรงเรือนมาตรฐาน พร้อมทั้งระบบอัลกอริธึมของซอฟท์แวร์ประมวลผลภาพถ่ายมุมสูงนั้น พบว่าเป็นการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิต และยังมีข้อดีแก่เกษตรกรเจ้าของโรงเรือนทั้งเป็นการลดเวลาและต้นทุนการประกอบการลง ได้ข้อมูลภาพถ่ายมุมสูงที่มีความทันต่อเหตุการณ์ หรือสถานการณ์ของการระบาดของโรคพืชในโรงเรือนนั้น ๆ โดยภาพไดอะแกรมรายละเอียดของระบบตรวจสอบโรคกล้วยไม้แบบควบคุมระยะไกล ร่วมกับเทคนิคการประมวลผลภาพถ่าย เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมการใช้สารเคมีและยาปราบศัตรูพืชในโรงเรือนมาตรฐานที่จะทำการออกแบบและสร้าง ดังแสดงด้านล่างนี้ โดยจะมีหลักการทำงาน เริ่มจาก ภาพถ่ายที่ได้มาจากระบบถ่ายภาพมุมสูงเคลื่อนที่บนรางที่ทำการออกแบบไว้ (เกรียงไกร แซมสีม่วง และคณะ 2557) เหนือแนวแปลงปลูกในโรงเรือนมาตรฐาน พร้อมระบบควบคุมการถ่ายภาพแบบระยะไกล แบบติดตั้งบนระบบเคลื่อนที่ ที่ความสูงประมาณสองเมตร ระยะทางมากกว่า 10 เมตร จากนั้นนำภาพมุมสูงที่ได้นำเข้าสู่ระบบซอฟท์แวร์ประมวลผลภาพถ่าย จากนั้นทำการรวบรวมข้อมูล นำข้อมูลที่ได้ไปออกแบบระบบฉีดสารเคมีและยาปราบศัตรูพืชแบบอัตโนมัติในระบบโรงเรือนมาตรฐาน โดยเฉพาะข้อมูลด้านค่าการกระจายตัวของโรคพืชในพื้นที่ปลูก โดยผลสัมฤทธิ์ของงานเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการบริหารจัดการการใช้สารเคมี ยาปราบศัตรูพืช และลดความเสียหายที่เกิดจากการระบาดของโรคพืชในระบบโรงเรือนมาตรฐานแบบทันท่วงที โดยที่ผลสัมฤทธิ์ของงานวิจัยนี้ พบว่า เกษตรกรเจ้าของระบบโรงเรือนมาตรฐาน จะได้ได้ทราบและเข้าถึงข้อมูลตัวแปรต่าง ๆ ในพื้นที่แปลงปลูกของตนเอง ที่ส่งผลกระทบต่อต้นทุนการผลิต และปริมาณผลผลิต โดยข้อมูลพื้นฐาน และตัวแปรต่าง ๆ นั้น จะหมายถึง ข้อมูลอัตราการเจริญเติบโต ข้อมูลการกระจายตัวของโรคพืชในช่วงเวลาที่เกิดการระบาดแบบทันท่วงที และข้อมูลสภาพความอุดมสมบูรณ์บนแปลงปลูกนั้น ๆ ดังนั้นจะเห็นได้ชัดว่า ข้อมูลพื้นฐานเหล่านี้มีบทบาทที่สำคัญมากในการกำหนดทิศทางปริมาณของผลผลิตที่ได้ต่อโรงเรือนต่อปี และทิศทางในการควบคุมค่าใช้จ่ายในการลงทุน โดยงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อที่จะทำการออกแบบ และสร้างระบบตรวจสอบโรคกล้วยไม้แบบควบคุมระยะไกล ร่วมกับเทคนิคการประมวลผลภาพถ่าย เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการควบคุมการใช้สารเคมีและยาปราบศัตรูพืชในโรงเรือนมาตรฐาน จากนั้นทำการออกแบบระบบอัลกอริธึม และพัฒนาชุดคำสั่งเฉพาะสำหรับการประมวลผลภาพถ่ายมุมสูง สุดท้ายทำการออกแบบระบบฉีดสารเคมี และยาปราบศัตรูพืช (Variable Rate Technology, VRT) แบบอัตโนมัติ

ภาพที่ 1: Instrumentation and overall procedural configuration. VRA spraying system that is a flow-based control system of application rate.

จากปัญหาใหญ่เรื่องประสิทธิภาพของแรงงานคนนั้นมักจะเกิดจากการฉีดพ่นไม่ละเอียดและทั่วถึง ฉีดทิ้งฉีดขว้าง ทำให้เกิดความสูญเสียปุ๋ยและยาเป็นจำนวนมาก ซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่า ราคาต้นทุนเหล่านี้โหดหินมาก เมื่อเทียบกับราคาผลผลิตที่ขายได้ แต่ระบบฉีดพ่นตามเทคนิคนี้ คือ “พระเอกขี่ม้าขาว” ที่จะช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้ให้หมดไป เพราะสามารถกำหนดทิศทางและความช้าเร็วของเครื่องได้ ทำให้ฉีดได้ละเอียดและทั่วถึง และมีประสิทธิภาพ ไม่เกิดการสูญเสียมากเหมือนแรงงานคนส่วนการลงทุนนั้น ลงทุนหลักแสน แต่ลดต้นทุนได้หลักล้าน โดยจากผลการทดสอบที่ได้ พบว่าระบบตรวจสอบโรคกล้วยไม้แบบควบคุมระยะไกล ร่วมกับเทคนิคการประมวลผลภาพถ่ายที่พัฒนาขึ้น สามารถตรวจวัด และประเมินผลการระบาดของโรคพืชเพื่อป้องกันผลผลิตลดต่ำลงได้เป็นอย่างดี ข้อมูลภาพถ่ายจะถูกประมวลผลด้วยโปรแกรมที่ออกแบบไว้ในโปรแกรม MATLAB จากนั้นระบบฉีดสารเคมีจะทำงานสัมพันธ์กับค่าความหนาแน่นของโรคพืช โดยกล้องสามารถบันทึกตำแหน่ง และค่าการสะท้อนแสงแบบใกล้ช่วงคลื่นอินฟราเรดที่ 800nm และช่วงคลื่นสีแดงที่ 650nm ส่งผลให้การจำแนกกล้วยไม้ที่สมบูรณ์กับที่เป็นโรค และการระบุตำแหน่งของโรคใบปื้นเหลือง โรคใบจุดดำ โรคแอนแทรคโนสนั้น สามารถทำได้อย่างแม่นยำ จากนั้นจึงเปรียบเทียบผลที่ได้จากระบบกับเครื่องมือวัดมาตรฐานที่ภาคพื้นดิน และทำการวิเคราะห์ทางสถิติเพื่อหาค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ออกมา ค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์ระหว่างค่าดัชนีพืชพรรณ NDVI และ GNDVI จะมีความสัมพันธ์กับระดับค่าคลอโรฟิลล์ในแนวโน้มที่เพิ่มสูงขึ้น ดังนี้ R2=0.985-0.992 สำหรับกล้วยไม้สมบูรณ์, R2=0.984-0.998 สำหรับกล้วยไม้เกิดโรค ตามลำดับ และกล้องถ่ายภาพแบบ Web CAM ซึ่งมีราคาถูกมาก จะให้ค่าความแม่นยำในการประมวลผลภาพถ่ายดีที่สุด ที่ระดับความสูง 1.2 เมตร กล้องถ่ายภาพแบบ Digital-camera ซึ่งมีราคาปานกลาง ที่ระดับความสูง 1-1.2 เมตร ส่วนกล้องถ่ายภาพแบบ NIR-camera ซึ่งมีราคาแพงมาก ที่ระดับความสูง 1.6 เมตร ขึ้นไป และพบว่าโปรแกรมประมวลผลภาพถ่ายที่พัฒนาขึ้นนั้น มีคุณภาพที่สามารถยอมรับได้เมื่อทำการสอบเทียบกับการตรวจวัดด้วยคน

บทความโดย
เกรียงไกร แซมสีม่วง. รองศาสตราจารย์ประจำสาขาวิชาวิศวกรรมเกษตรอุตสาหกรรม (Industry Agricultural Engineering) ภาควิชาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลธัญบุรี

เอกสารอ้างอิง
– สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์. 2555. ข้อมูลพื้นฐานเศรษฐกิจการเกษตร ปี 2555. แหล่งข้อมูล: http://www.oae.go.th. เข้าถึงเมื่อ 9 พฤศจิกายน 2557.
– กรมวิชาการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์. 2550. เอกสารวิชาการกล้วยไม้ ปี2550. แหล่งข้อมูล: http://www.library.moac.go.th. เข้าถึงเมื่อ 9 พฤศจิกายน 2557.
– เกรียงไกร แซมสีม่วง, เกียรติศักดิ์ แสงประดิษฐ์ 2557. การออกแบบและสร้างเครื่องหยอดเมล็ดพันธุ์ผักคะน้าประสิทธิภาพสูงสำหรับการเพาะกล้า (Design and fabrication of high performance Brassica alboglabra vegetable seeder for seeding trays) บทความวิจัย วารสารวิชาการเกษตร (กรมวิชาการเกษตร) Thai Agricultural Research Journals ปีที่ 32 ฉบับที่ 2 พฤษภาคม-สิงหาคม 2557, หน้าที่ 178-187, ISSN: 0125-8389.
– เกรียงไกร แซมสีม่วง, เกียรติศักดิ์ แสงประดิษฐ์ 2557. การพัฒนาระบบถ่ายภาพทางอากาศระยะไกลแบบติดตั้งบนเฮลิคอปเตอร์บังคับวิทยุสำหรับการเฝ้าระวังการระบาดของโรคพืชในพื้นที่ปลูกพืชมันสำปะหลัง (Development of Image data acquisition system with unmanned radio controlled helicopter-mounted low-altitude remote sensing (LARS) platform for disease infestation monitoring in cassava plantation) บทความวิจัย วารสารสมาคมวิศวกรรมเกษตรแห่งประเทศไทย ปีที่ 20 ฉบับที่ 1 (2557), หน้าที่ 1-9, ISSN 1685-408x, Available online: www.tsae.asia.
– Samseemoung, G., Hemantha P. W.Jayasuriya and Peeyush Soni, (2011). Oil palm pest infestation monitoring and evaluation by helicopter-mounted, low altitude remote sensing platform, J. Appl. Remote Sens. Vol. 5, pp. 053540 (Aug 04, 2011); doi:10.1117/1.3609843.