用环境监控技术打造绿色及植物工厂

环境监控系统日趋成熟，可望带动植物工厂的发展。DIGITIMES摄

在环保议题已经成为显学的今天，各国不仅对于进出口产品本身，以及使用的原料的环保诉求，有着相当严苛的规定，对于制造过程所可能产生的污染问题，也开始加以关注，让「绿色技术」已经成为制造业永续发展愿景中，不可或缺的核心理念。

为了因应国际的绿色环保潮流趋势，制造业势必要导入污染预防技术、污染控制技术、污染管理系统等「绿色技术」的观念与实务做法，以协助产业界能于既有的制程生产、产品及服务过程争，有效预防污染的发生，以及妥善处理其产生的污染物，减轻对环境的冲击，以提升产业的绿色生产力。

而在众多「绿色技术」中，环境监控技术将有着相当关键的作用，举凡废水、废气、臭味、土壤及节能等控制技术，都与环境监控技术息息相关，才能有效控制或减量，最终达到绿色生产的目标。

以IWSN(工业？产业无线传感网络)为例，透过在工厂安置各式传感器，就可帮助工厂省下照明、空调、工业用水等费用，亦能帮助制造业在产线的侦测与控制，进而让制程自动化，达到智能工厂目标。

如智上科技整合云端技术、环境监测与厂务管理所研发的厂务监控系统Facility Guardian，则是一套结合网络、电压传感、电流传感、温湿度传感、接触感应器、警报告警及用电管理为一体的智能环境监测控制系统。

不同于传统环控系统，仅着重于水电异常的监控，Facility Guardian可以将所有与环境相关的监测项目及基础防盗装置(门窗开启感应器、移动侦测器等)均纳入管理项目，更带入绿色概念，将用电管理的功能也包含于系统内，只需要安装一套系统，即可监控建物、设施及设备的安全状况，免去复杂的安装及导入工程。

Facility Guardian具备强大的智能workflow功能，支持网络(发送电子邮件)、市话及GSM连线，一旦系统发生异常，系统即会以电话、简讯及电子邮件通知管理人员或维修人员，环境发生异常及异常数值，维修人员在接获通知，确认将前往处理时，只要利用手机按键，按下缺省回覆键，即可用电话或简讯回覆其他人员，已有专人会前往现场处理，避免重复派工或无人处理的状况，而人员的各项回覆也会储存于云端记录中，方便厘清日后责任归属。

环境监控技术催生植物工厂

环境监控技术不仅有助于制造业建立「绿色工厂」，也与目前正广受瞩目的「植物工厂」有着相当密切的关系。因为植物工厂的目标，在于建立一个可依照计划允许全年无休量产植物的场所，而量产植物需要的条件，包括可控制的生长环境、减少植物生长的逆境等，都需要环境监控技术，如在温室中的光量可以透过监控系统加以控制，必要时以遮荫网遮掩过多的阳光，或是透过人工补光方式，补足阳光的不足，温湿度的调控，当然更是需要。

植物工厂主要分为人工光源型及太阳光型，目前也有太阳光与人工光源并用型，也因此衍生出不同的环境监控系统要求。人工光源型植物工厂所使用的系统，主要由传感器与控制器所组成，其工厂内部分为育苗室、栽培室、机械室、出货室等4部分。

一般来说，育苗室与栽培室等于是工厂的产线，也是自动化系统的主要设置地点，为了避免外界的环境干扰，其屋顶与墙壁都会使用隔热材质，内壁漆成白色，若使用灯管式光源，则会在灯管两侧或床架边贴上反光材料，以使光线做最有效利用。

太阳光型植物工厂则通常以玻璃或塑胶布等透明材质作为建筑外体，另外也会选择隔热性高、可吸收反射光线效果的被覆材料。就发展现况来看，太阳光型的关键技术包括隔热材质、自动化设备、空调设备等。

但无论是人工光源型或太阳光型，都需要植物地上与地下两部分的环境控制，而这些技术都是透过传感器与自动控制设备的整合，前端传感器24小时侦测温湿度、光线、水涵氧量等植物环境，当环境变化达到设定参数值时，立即启动自动化设备加以调整，若环境未有大幅变化，则将信号数据定时传输至后方系统，累积为庞大数据库，除了栽培参考外，也作为生产履历的依据。

如在水资源部分，工厂内植物与栽培液蒸腾出来的95%水分，可以被回收当成灌溉之用，相较于一般温室的水再利用率只有2%，是全人工型植物工厂的1/48；栽培过程中含有肥料的水，一般不会排出系统外部，而是在系统内循环再使用，这使得肥料的使用量可以降至最低，也不至污染外部水源，达到环保目的。

此外，为了配合环境监控所需要的控制能力，自动化技术也成为植物工厂不可或缺的技术，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。

植物工厂环境监控市场  台湾业者有机会

日本在2009年就已成立50家植物工厂，其中人工光源型有34家，太阳光搭配人工光源型有16 家。植物工厂生产的蔬菜成本，虽然与传统栽培的蔬菜相比仍是偏高，但随着投入植物工厂的国家及业者愈来愈多，生产成本下降指日可待，而极端气候对于农业生产的威胁日增，更让建立在环境监控技术上的植物工厂有相当大的发展契机。

事实上，植物工厂若想要降低制造成本，台湾资通讯产业就具有非常好的优势，许多植物工厂需要的环境监控产品，不管是空调设备、节能灯具、无线网络传感系统等，都已有不少台湾厂商建立相关的关键设备与技术，只要能将这些技术加以整合，系统造价绝对会比日制系统便宜许多。

如为了因应环境需求的高强度及稳定性，以及因应不同设备连结的兼容特性，植物工厂的环境监控系统，势必要选用工业等级的设备，而台湾许多工业等级的科技产业，如工业电脑的稳定度本就已不是问题，只要在强固设计方面，能够因应更严苛的室外或自然环境重新设计强化，应该就有很大的机会，可以切入植物工厂的环境监控市场。

至于兼容性方面，目前的环境监控系统少有台湾业者推出整体解决方案，大多仍倚靠系统整合商寻找市面合适产品再行整合，因此系统中各设备的兼容性就可能造成问题，如何设法整合不同工业规格的通讯模块界面，提高系统的兼容性，便成为业者的主要挑战。