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【科技新知】農業生產經營新模式-農業物聯網
壹、前言及背景
近幾年來，農業因世界糧食以及食品安全的問題持續的被關注，世界各個國家無不在考量農業可以如何使用更有效率以及安全的方式生產，解決農業糧食問題，並使消費者安心消費。自從物聯網的概念被提出後，應用的層面擴及醫療、交通、水資源，目前物聯網的應用也延伸至農業上，能即時掌握產地資訊以及運送過程，讓我們對於農業有了更多的想像。
貳、 農業物聯網介紹
農業物聯網與物聯網所運用的概念相同，只是特別專注在農業的應用上，主要分成三個部分。舉農業種植為例，首先在感知層的部分，透過 RFID 及 WSN 等傳感器，來獲取農業場域中溫濕度、光照、風向、土壤濕度等各類訊息。緊接著，在網路層這個階段，在感知層所獲取的資訊及數據，會被傳遞到資料中心及管理中心，做進一步的整理。最後在應用層，根據整理好的資訊及數據，可以在農業場域即時做出回應，像是自動灌溉、施肥以及噴藥等控制，以及訊息異常時自動的警示。
而農業物聯網目前主要運用的方向有三個。第一為農業標準化生產監測，透過即時蒐集農業生產中關鍵的溫度、濕度、二氧化碳含量、土壤溫度、土壤含水率等數據訊息，掌握農業生產的各種數據，即時做出應對。第二為動物產銷履歷應用，透過農業物聯網，可以使動物生產到消費過程中，養殖、防疫、檢疫、和監督的各個環節有效結合，對動物疫情和食品安全準確的掌控。最後，則為水文監測，農業物聯網可以為水質監控提供統一的數據採集、數據傳輸、數據發佈平臺，並使傳統近岸污染監控、地面線上檢測、衛星遙感和人工測量結合為一體，為實驗與驗證湖泊觀測和成災原因研究的良好工具。
參、 農業物聯網應用案例
農業物聯網的概念被運用在許多國家的農業產業中，以達到提升農業生產效率，掌握生產過程，以及提供減低農、畜及養殖產品食品安全疑慮的產銷履歷使用。
以下，將介紹三個農業物聯網應用的案例：西班牙 Libelium 公司「智慧葡萄栽培計劃」、中國天津市「農業物聯網區域試驗工程」以及無錫物聯網「中農水產養殖系統」，讓您更了解農業物聯網之應用。
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一、西班牙 Libelium 公司「智慧葡萄栽培計劃」
西班牙 Libelium 公司於 2006 年成立，為一設計與製造無線傳感器硬體的公司。其透過與系統商、工程商以及顧問公司合作，提供可靠的智慧城市解決方案。雖然成立時間不長，目前客戶遍及北美、亞洲及歐洲，並與西班牙電信合作西班牙智慧城市解決方案。
「智慧葡萄栽培計劃」範圍為西班牙西北 Galicias Rias Baixas 地區的葡萄園。此計劃得到 Pontevedra 省議會支持，計劃目標為增加葡萄產量及提高生產品質，讓生產者能夠得利。而顧問公司 Idom 因認為 Libelium 公司的設備種類多、配置彈性高、能適應環境變化，且價格親民、容易裝置，在此計劃中邀請 Libelium 與他們合作。
透過在葡萄園中各處放上傳感器即時蒐集果園中溫度、環境濕度、土壤濕度及葉子濕度等數據，而後將數據傳彙集至網關，資料上傳至雲端，用戶便可即時掌握葡萄園情況，並根據建立的預測模型事先預測疾病的發生，做好預防措施。
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參加此計劃的 1000 位葡萄生產者裡面，最後有 400 人成為慣常使用者。使用這套系統後，除了減少使用控制病害的肥料及農藥達 20% 外，生產量也比以往增加了 15%，達到了增加葡萄產量及提高生產品質，讓生產者能夠得利的目標，也提升了葡萄園的管理效率。
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二、中國天津市「農業物聯網區域試驗工程」
天津市「農業物聯網區域試驗工程」為中國三個試驗區之一，其主要目標為以都市型現代農業建設為基礎，利用物聯網訊息技術，提升農業和水產養殖生產能力，確保農產品品質安全。
計劃包含五項主要工程，第一，建立一個能夠整合各類資源，連接各專業物聯網服務子平台農業物聯網綜合服務管理平台。第二，重點建設 12 個物聯網試驗基地，成立大規模、設備好、示範作用強且以設施蔬菜、設施瓜果及淡、海水養殖為主的技術應用試驗基地。第三，建立三個農業物聯網應用展示窗口，提供國內農業接觸國外技術的管道，並讓國內生產者以及水產創新應用技術有平台可以展示及交流。第四，建立設施農業物聯網應用模式，藉由建立企業化運作模式、基層應用服務模式、科研創新模式和工廠化集約養殖模式，讓農業物聯網可以更簡單的被運用。第五，研發可即時蒐集及上傳生產過程訊息蒐集與發佈系統、可達成農產品品質及安全管理農產品生產質量安全管理系統，以及使用者可透過網站、超市互動螢幕、電話查詢及簡訊查詢食物生產過程的質量安全追溯系統。
而目前已完成涵蓋農業生產、市場流通、農產品加工、農資農機服務等領域數據庫 17 個，彙集各類農業應用系統 113 個，並即時匯入 25 個基地的產地資訊天津農業物聯網平台，建設了 10 個農業物聯網技術應用核心基地，核心試驗面積 1.056 萬畝，包含 1262 棟節能溫室、76.5 萬平方米養殖的示範場地。
除此之外，加強了農產品品質安全追溯體系，可獲取 10 個區縣、50 個鄉鎮和 138 個基地儲存倉庫即時訊息，並配置了農殘速測儀、條碼打印機等設備，即時管理蔬菜生產履歷。另外也建立畜產品品質監管平台及水產品安全，即時獲得產地資訊。
在消費端，也建立了天津農產品電子商務平台，讓農民有機會與農企業進行合作，建立會員制、冷藏宅配和與農產超市配合等農產品電子商務模式。
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三、無錫物聯網「中農水產養殖系統」
對於養殖河蟹的養殖戶來說，池塘含氧量是影響河蟹品質重要的關鍵因素。因此為了防止缺氧的情形發生，養殖戶只能透過增加巡塘次數、養殖對含氧量敏感的生物以及事先增氧的方式來控制池塘含氧量。然而，這些方式並不精準，也沒有效率，會使養殖成本及人力成本增加。為了改善此情況，當地引進江蘇中農物聯網科技有限公司水產養殖系統。
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首先透過池中的溶解氧傳感器，採集蟹塘內的含氧量數據。傳感器內裝置無線傳輸設備和太陽能供電電池，平均一台監控 25-40 畝蟹塘。接著搜集到的訊息會通過內置的 3G 無線傳輸設備傳輸至位於岸邊的控制器。
接收到數據的控制器會對訊息進行分析，依水中溶養量來開關增氧機。控制器也有安裝氣象預警監控設備，收集氣象訊息，並將彙集到控制系統進行分析，對天氣變化做出預判，建立預警機制。而採集器也會把訊息傳輸至控制中心，用戶可通過網路登錄對監控設備。除了之前提及系統可自動控制外，也可透過用戶發送手機短信、手機應用程式或登錄系統網站遠程開啟或關閉增氧器。
使用中農水產養殖系統的養殖戶整體收入增加。除了因政府有補助儀器費用，儀器價格不貴（一畝地成本僅 280 人民幣）外，也節省了養殖過程中人力及電力成本。河蟹品質以及存活率也因為對於含氧量掌握的精準而提升。從 2012 年至今，使用此系統的蟹塘超過 20000 畝，蟹農增加效益預估達 2000 萬元人民幣。
目前，中農物聯網科技有限公司也進一步在研發「投餵決策」、「遠程診斷」及「怡興河蟹溯源」等功能，期望能使此水產養殖系統功能更完善。
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肆、農業物聯網之未來方向
在考量台灣農業如何運用農業物聯網概念時，必須考慮台灣農業小規模生產的環境。對於許多小農而言，完整解決方案不見得完全適用，他們主要考量成本與效益。因應此情況，可提供輕巧、實用、成本較低的服務。而如需要花費較多資金時，便可能要規劃相關經費補助措施，或尋找種植高經濟價值作物的農戶合作。綜合以上農業物聯網的功能以及特性，參考西班牙Libelium公司「智慧葡萄栽培計劃」、中國天津市「農業物聯網區域試驗工程」以及無錫物聯網「中農水產養殖系統」的案例後，並將台灣的情形納入考量，才能發揮農業物聯網之效益。
農業物聯網的出現讓農業在生產及消費的過程中透過傳感器即時獲取產地訊息、掌握生產及運送情形，並即時回報給生產者、物流運送以及消費者，除了使農業生產者能夠更有效生產作物外，也讓消費者因掌握生產情形降低對食品安全的疑慮，使農業生產及消費的過程緊密結合在一起，提供最佳的農業服務。
伍、參考資料
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