智能环境控制使传统产业蜕变

近1年多以来，举凡「植物工厂」、「工厂化农业」或「科技农业」等名词，开始频繁出现于各个报章媒体，俨然形成一场新农业革命；探究这股新趋势的背后，高科技无疑是一大助力，其间当然也包括了物联网技术。

近来渐趋炙手可热的植物工厂概念，源起于欧美的温室栽培农业，由于成效卓着，且蕴含无穷商机，因此目前包括日本、美国、欧洲、大陆与台湾等地，均已着手发展植物工厂。

所谓植物工厂，系指环境可被控制，且可按计划促使全年无休量产农作物之场所；目前被广为探讨的重点，乃在于透过光线、温度与湿度的控制，借此提高农业产出的稳定性，使得作物之栽培，不再完全需要看天吃饭，惟因成本明显高于传统栽培方式，所以植物工厂多被用以种植高经济价值的农作物，譬如莴苣、罗勒、薄荷、花卉、药用植物等。

截至目前，植物工厂的最大科技亮点，似乎落在LED照明之上，然而除此之外，尚有另一大幕后功臣，即是奠基于物联网的智能环境控制技术，就连LED照明，也是受到智能控制的标的物之一，显见在物联网、机器对机器(M2M)等技术的推波助澜之下，确实足以在人们身处的工商社会环境中，孕育了诸多的可能性，使得原本被视为低值化的传统产业，也顺势蜕变为高值化。

环境感知运算　催生高价值农作物
就在2013年初，台湾大学与英特尔共同发表了「智能生活服务」的研究成果，其中的一大亮点是「智能摩托车尾灯」计划，主要是在车上配置周遭车辆感应器，并纪录行驶动向、预测行车路径，随时警示后方驾驶，以避免发生碰撞，提高行车安全。

至于另一亮点，则是「智能加值农业」计划，一方面可透过线上监测经常遭受虫害的地区，观察虫害发生的周期，继而预测未来可能出现虫害的时机，如此一来，即可避免过度喷洒农药、降低化学残留物，同时也可望在虫害来袭之前，使得果实享有充分日照后、藉由套袋机制进行保护，借此杜绝或大幅减少虫害的冲击，既可提升农业生产力，也可让食用者吃得健康又安心。

二方面则可将无线传感网络布建于温室，针对高经济价值的农作物，设计精密控制温湿度与阳光等自动化控制系统，以期降低人为失误与不确定影响因素，带动农产品产量的提高，其中最具代表性的案例，即是兰花的种植。

据了解，每年台湾的兰花出口产值，平均介于40亿到50亿美元之间，经济价值可谓不低，换言之，若因虫害、病毒等负面因素导致产量降低，即意谓台湾将损失可观出口产值；另值得一提的，兰花算是一种对于生长环境较为敏感的农作物，假使温度、湿度或日照不对，便容易出现夭折(高温持续20分钟)或过早开花(温度不足)，粗估每年因此而折损的兰花产量，约莫在10%之谱，所以即便杜绝得了虫害或病毒，每年仍将酿成近5亿美元的经济损失。

着眼于此，台湾大学与英特尔所共同推动的智能农业研究计划，便将兰花列为一大重点。探究其温室架构，主要含括三个重点组成要素，一是由电池来驱动电力的传感器，布建于兰园苗圃藉以蒐集信息，二是网络监控界面与逻辑运算单元，第三则是云端机房，负责分析并改进生长参数，运用预期性的推理过程，判断兰园里头究竟应维持多少的温度、湿度或照度，才能让兰花生长环境更趋健全。

而此一智能环境控制系统，也具备十足的应变能力，比方说，当系统察觉兰园内部某区域温度稍稍偏离正常数值，但邻近传感器却未发送警讯，便研判该设备可能出现故障，就随即通知相关管理人员，尽速撤换这台传感装置。

再者，如果经由气象预报，得知次日气温可能下降，便可透过系统设定排程，次日一到即开启加热系统，藉以维持正常温度。

不过这个研究计划，也凸显了M2M系统仍有亟待改善的地方，意即传感器必须倚靠电池运作，且耗电情况仍未臻至真正完美的境地，所以研究人员为了降低电池更换频率，有时只好选择关闭某些传感器；倘若业界能研发设计省电能力更强的传感装置，理当更能契合植物工厂的永续运作需求。

总结来说，在探究植物工厂议题时，所涉及的环境控制标的，不外是风、光、水、养、气等五项。「风」包括了空气的温湿度、风速、分布的均匀度等项目；「光」包含了光源的光量、光质、光周期，及给光的均匀度等项目；「水」包括了水质、灌溉时机、灌溉量等项目；「养」则含括了水体内营养成分、营养浓度、酸硷度、电导度、溶氧量等项目；至于「气」，则是空气当中的二氧化碳浓度。

凭藉温度传感　辅助水产养殖
除了农业以外，经济产值同样不低的水产养殖业，亦可援引智能环境传感技术，带来莫大效益。此乃由于，亚洲水产养殖产量占全球高达九成，而台湾更是水产种苗的先驱，是亚洲众多国家的种苗供应中心，具有举足轻重的地位，实在不宜沿用传统「粗放式」饲养方式自我折损经济效益。

一般来说，养殖业者意欲创造理想的营运绩效，主要关键在于，必须倾全力将养殖环境维持于高品质，尤需避免因含氧量、温度、混浊度不佳导致鱼只死亡，不仅如此，亦需要设法降低营运成本，譬如电费支出，就是当省则省的重要环节。

随着物联网技术的发展，已让过往与高科技八竿子打不在一块的水产养殖业，开始有机会与「智能」二字紧密结合；透过智能传感、智能控制等新兴技术，已有业者发展出智能水产养殖系统，其蕴含了数据或图像的实时采集、无线网络传输、智能运算及预测、预警信息的发送，以及辅助决策等众多功能于一身，藉由对水质参数的检测、相关数据的传输、信息的智能运算，以及最重要的智能化自动控制功能，藉以大幅提升水产养殖的管理效率。

在此前提下，养殖户即可透过智能手机、平板电脑等智能终端设备，实时掌握养殖水质环境的信息，万一出现异常状态，或是水质转趋不良，都可在第一时间获得警讯，以利于及时应变处理；除此之外，养殖户也可以根据水质监测结果，实时调整控制系统，以更有效率的方式，来推动水产养殖的智能化，终至提高产量、增裕营收，而且又能一并实现节能减碳之目标。

譬如位在屏东的龙胆石斑(亦可称为鞍带石斑)鱼塭，便是对于智能传感技术需求孔急之例。可被归类为高经济生物的龙胆石斑，尽管对对环境的抵抗力不算弱，但养殖户以往仍面临一大考验，因为夜间没有阳光，容易导致水中二氧化碳含量飙高，为了解决这个问题，就必须倚靠水车在夜间运转，藉以提高养殖池中的溶氧浓度，然而假使水车叶片因任何缘故而卡住，就可能导致整台设备烧毁，无法继续提高池中溶氧浓度，值此时刻，养殖区内的大批鱼群，便将因为低于溶氧浓度而死亡。

再者，养殖池亦可能因为藻类优养化，导致水中氧气迅速消耗，并使鱼群遭受藻类毒素感染而死亡，因此养殖户亦须全天候关注水质；种种难题，都可藉由智能监控与传感技术加以化解。