导入资通讯技术 优化植物工厂效率

资通讯技术架构出植物工厂的主系统，透过传感与自动化技术的加持，植物工厂的效率更佳，也让其生产履历的建立更全面。

农业的自动化建置，一直以来多偏重在完成品品质的检测与分装，主要作法是在系统中设置重量传感器，在输送带中发现未达标准者，如重量过轻或颜色不佳，由传感系统告知控制系统挑出，或是将重量、大小相同的产品归类，以利后续进行分装。

这种系统的主要功能在于后续的产品品质维护与包装人力成本的降低，然而在IT持续精进的今天，植物工厂系统已将前端产品生成的部分纳入，自动化系统延伸至生产前端，降低人力成本同时提升产品品质。

植物工厂系统应用自动化技术的作法有两种，一种是利用传感网络与自动化技术来控制生产环境，另一种则是利用RFID与条码架构生产履历，以信息充分揭露的方式，让消费者食用更安心，借此提升购买意愿，间接刺激购买慾望。

建置传感网络  充分掌握环境信息

传感网络最大的特色在于，节点本身具备感知、运算与传输等能力，彼此间能相互沟通、调节、自组网络，所以2个以上，且具通讯能力的节点组成网络，就可进行数据传递，因此应用层面与功能皆较广泛。

传感网络主要组成，包括通讯技术、感知器、节点、无线闸道器或协同器，以及数据中心节点上配有类比或数码感知器，具蒐集、处理信息的能力，可用来侦测周遭环境，如温度、湿度、光照、气体浓度、震动幅度、红外线、声音等。

建置传感网络  稳定将是导入重点

从应用面来看，影响农作物的因素中，环境占有极大比例，尤其是密闭空间内的环境更攸关产品品质，因此对环境必须有着严谨的监控，包括其内部必须保持负压环境，让空气只能透过水濂进入；温度和湿度的严格控制等各种不同参数。

无线传感网络系统主要监控温度、湿度、风速、二氧化碳、内部压力等不同指数，并且显现在每座植物工厂的栽培室环境监控系统上，其基本架构除了传感器之外，后端还要有PLC控管。

系统的自动传感必须十分敏锐，当内部温度上升至系统所设定的温度上限时，系统的空调系统就必须自动启动降低温度，这背后的运作，就是由环控系统透过PLC发出信号，开启风扇调节温度。

事实上，其他各种参数也由该环控系统控制，系统在处理由传感器收集而来的环境数据后，会自动将环境控制在系统限定的范围内，比如保持内部负压环境，让空气只能透过水濂进入，因此只要出入口被打开，系统就会自动以抽风的方式调节压力等，这些动作全都由此一环境控制系统监控，并且自动进行。

传感网络是植物工厂的核心系统之一，只要一开始运作，就片刻都不能停下来，并维持其稳定运作。业者指出，曾有某家农场建置传感器时，因后端系统连接网络的厂商疏忽，没有将一个零件锁紧，结果系统误判栽培室的温度过高，造成了作物的品质出现问题，整批作物直接被丢弃。因此传感网络系统必须要有备援的机制，来减少意外发生的可能性。

传感网络目前多以以太网络架构建置，将数据传输至后端系统与PLC上的线路，虽然以太网络会有延迟问题，不过植物工厂内的数据少有实时性需求，当环境指数超过参数要启动自动化设备时，1~2秒的延迟并不会造成损失，仍属于容忍范围，至于环境信息的记录，也不会是不间断回传，而是如5分钟或10分钟的定时回传，在此情况下，目前以太网络的传输速度对植物工厂来说已然够用。

自动化技术  精准控制植物环境

自动化技术在植物工厂的环境控制系统分为两部份，包括环境调节设备与自动控制设备。就环境调节设备来看，常见的有遮荫网、风扇、水墙、加温机、喷雾喷头等，肩负环境内光量、温度、相对湿度的调节工作。至于自动控制设备则指各种传感器、控制器与使用的控制策略，负责控制环境调节设备的运作。

过往台湾温室多使用工业配电箱作为控制器，现在的植物工厂业则进展到数码控制，以搭载人机界面的可程序控制器、单芯片控制器(即微电脑)、或工业电脑进行控制，其中又以PLC或微电脑控制最为常见。

从控制器的架构、价格、功能与控制复杂度来看，可约略区分为开关(On/Off)控制、多段控制、微电脑控制、专用型环控电脑控制、集中型电脑系统控制等五种类型。

1.开关(On/Off)控制：这是工业界最基本、也是使用最广泛的控制设备，由使用者设定一个控制参数，当传感器量测到的数据大于？小于设定参数，环境调节设备就启动？停止运转。

2.多段控制：多段控制其实是将数个开？关控制整合在一起，由单一控制器来指挥多项设备。以装设3组风扇与水墙的温室来看，倘若控制器设定标准温度为28°C，在多段控制情况下，控制器会配合传感器的量测结果，进行多个不同阶段的控制动作，分别是先关闭天窗，依序打开第1、第2及第3组风扇，最后启动水墙帮浦，一旦温度回到标准值，控制器便会停止发布控制命令。

3.微电脑控制：此型控制器以IC为主，利用中央控制器的计算能力、及存储器贮存数据的能力进行控制作业。由于控制器本身具备运算能力，可以对于量测数据进行运算，例如：计算平均值、比较最大？最小值、区别瞬间杂讯等，或者纳入电子时钟设计，提供定时控制之功能。微电脑控制兼容前述开关控制及多段控制的功能，且因为使用数码控制的缘故，其控制精准性又比前述两者更高。

4.专用型环控电脑：专用型环控电脑的结构近似于个人电脑，具有屏幕、主机、专用键盘、CPU、随机存储器等元件，但是并不等同于个人电脑。环控电脑必需经过特殊设计，以强化硬件规格，使其能够承受温湿度的变化，以及瞬间的高压电流；至于个人电脑多只出现于办公室或家中，工作环境相当舒适且稳定。这种使用环境上的差异，造成环控电脑与个人电脑的特性截然不同。

5.整合型电脑控制系统：这是针对大规模生产的需求发展而设计，在各植物工厂栽培室环控系统之外，另外建置一套专门进行温室环控作业的中央控制系统，由中控系统统筹控制各区的环境变化。此类设备通常属于模块化设计，透过输出入(I/O)界面连结外界传感器及控制器，因此扩充性很强，倘若要新建系统，只要扩充界面即可。

利用生产履历  杜绝黑心食品

至于在生产履历方面，植物工厂由于以人工控制方式全程培植作物，生长历程都可被记录，因此相对于其他一般的农作物，其生产履历更容易建立。

就现有的技术标准来看，条码与RFID都是生产履历的选项，不过条码的标准已成熟多时，广为业界接受，RFID则因出货量少，tag价格仍高，因此应用不多。条码部份，一维条码的容量为50 byte，二维条码则有2,593 byte，后者约可存储500个中文字，对生产履历来说较为适用，也因此目前系统整合业者的产销履历多为二维条码。

现在多数植物工厂业者所贩卖的作物产品，都建有生产履历，未来此一技术将会继续沿用，成为植物工厂的必备技术。