溫室環境監控系統 農作物質量俱佳

環境監測一般多作為防災用途，近年來精緻農業概念興起，環境監測與控制開始結合，應用於農業種植，透過環境監控，農作物無論在品質與收成量，都有更佳成果。

環境監測系統在各類產業的應用已久，一般多應用於防災，像是大樓裡的溫度、煙霧偵測，或是國土安全中的雨量、土石流監控等，除了防災外，近年來興起的智慧農業，也大量建置物聯網架構，透過其感測網路，監測農作物生長的各類環境數據。

農業在台灣經濟發展史中曾扮演著重要的角色，近20年來，隨著經濟轉型，台灣農業產值一度走下坡，為突破困境，台灣農業開始大量援引IT技術，建立智慧種植與養殖系統，其中智慧化溫室環控系統就是透過自動化技術，精確控制栽種環境，降低人為疏失，提高作物產值與產量。

目前全球先進國家的農業多已走向精緻化的包括美國、日本、法國、荷蘭等國家，早已使用先進的溫室設備來栽種蔬果花卉，邁向成熟的高附加價值精緻農業，台灣現在多處農場也以溫室栽培方式種植，能減少甚至完全不用農藥使用，不但能提高收益，經過景觀設計的溫室也能轉型為複合式的休閒農場吸引遊客觀光。

然而，一般溫室植栽往往需要耗費人力去執行，不論是溫濕度控管，或是光照調整與施肥，都需要農民細心照顧，若是溫室佔地廣大，則必須僱用多名員工輪班加以照顧，龐大的人力成本降低了溫室投資的經濟效益。

智慧化溫室環控系統 管理效率再提升

台灣農業在全球屬於技術領先者，農委會近年來也積極研發精緻農業智慧化，將溫室管理導入環境監控技術，除能以機器取代人力，減少疏失，還能夠將溫室作物生長的詳細資料進行完整紀錄與分析。

以台灣產的草菇為例，需要在攝氏35~40度的高溫與相對濕度90~95%的環境下生長，尤其培養土的水溫調節對產量與品質有很大的影響，舊式的溫濕度調節需仰賴人工逐一量測各站溫濕度，再以手動的方式啟動加熱器或灑水；新式的溫室栽培自動化系統則採用自動化控制器，對溫室進行全面自動化管理。

目前溫室環境控制器多使用RS-485網路，並搭配遠端模組，連接現場端各式感測器，取得溫室的即時溫度與濕度值，當溫度或濕度因季節或日照產生變化時，系統會自動開啟天窗、外遮網或啟動風扇，並可設定自動定時灑水與定時施肥，RS-485網路的通訊距離長，配線容易成本低廉，被許多工業環控系統所採用，能滿足範圍較大或分布廣泛的監測區域，一般在同一RS-485網路內，可可連接最多16個RS-485設備，除相關設備外，現在也有廠商建置RS-485監控模組解決方案，由於會使用這類系統農產者，其區域內都有多個溫室的大型農場種植管理系統，因此監控系統多使用Modbus TCP通訊通訊協定，以利於管理者整合各項資訊，並據此對供熱鍋爐、散熱系統或採光進行控制，有效監測栽種環境，使農產品品質、產量、供應時機都達到最理想的狀態。

紀錄保存與異常即時告警同時並行

為了便於管理者即時取得溫室資訊，資料接收端可以選擇可攜式行動裝置與中控電腦兩者同時運作，當溫室環境發生異常，系統內建的訊息接收名單成員都可立即收到告警訊息，同時自動將訊息傳送到後端電腦以利後續的分析與應用，因此前端控制器必須定時將所記錄到的感測器數據如溫濕度、光照量、土壤水分等以FTP檔案傳輸或是E-mail附件回傳給管理者，即使管理者不能隨時待在控制中心，仍然可使用行動通訊裝置收發電子郵件，讀取溫室即時現況資訊，管理者因而能同時掌握多個溫室的即時狀態。

農業生產過程中，溫度、濕度、光照、雨量、土壤水份等因素，對作物生長狀況與產品品質皆有關鍵性的影響，前端控制器需具備資料記錄(Data Logger)功能並支援Modbus TCP通訊協定，並儲存在記憶卡(如SD、CF卡)的監測資料，並可透過設定，定時傳送到後端電腦或管理人員的行動通訊裝置，溫室中的各項數據可藉由中控電腦長期累積監測資料，掌握更有效的生長關鍵，以改進生產作業程序，提高農產品品質。

溫室環控系統中控電腦的主要任務，是監控溫室作業環境並進行資料收集與歷史紀錄分析，而實際自動化程序是由現場端控制器、遠端模組、感測器與環控設備構成，除透過IF-THEN-ELSE 邏輯進行I/O控制外，一般前端控制器還會提供萬年曆介面的排程(Schedule)設定功能，讓系統在管理光照或定時灑水等程序更加方便；當數據資料不足以判斷時，可透過CGI指令與溫室內的網路攝影機連接及互動，即時擷取影像。

近年來氣候變遷快速，要提高對溫濕度極為敏感的草菇產量，控制系統必須根據監測資料以彈性調整溫室環境，一般以C語言或VB程式語言開發的控制系統，需要編寫控制邏輯程式，維護上有一定的門檻，如果要變更生產作業流程，需花費人力與開發工時，並不經濟，因現在控制器的設計趨勢是內建控制邏輯(IF-THEN-ELSE)引擎，提供直覺的網頁開發介面，使用者只需透過網頁瀏覽器與滑鼠的點選動作，即能完成控制邏輯的規劃與執行，過程完全不需要撰寫任何程式，也無需安裝任何軟體開發工具。即便使用者不具備技術背景，只要稍微有IT基礎，透過簡單的教學，很快就能上手，E-mail發送功能也只需在網頁上輸入郵件地址即可完成。

掌握環境資訊 聰明管力用電

溫室監控系統除了監測環境外，能源也會是重點之一，目前在農業人工環境控制中，最大的難題在於人工光源的選擇，一般的溫室或植物工廠等環控農業系統所使用的人工光源，不外乎螢光燈或高壓鈉燈等傳統燈源，除了發光效率低，耗費大量電力，造成沉重成本壓力外，更會產生大量額外的熱能，對植物產生不良影響，因此建立空調降低來自燈具所發出的熱能，就成了主要解決方案。

不管是燈光或空調，都會帶來高昂的電費，這部分的電費控制，一般是透過智慧電網系統偵測各節點的用電量，匯集成數據資料庫，進一步分析並制定妥善的用電策略，這部分與環境控制無涉，不過環控系統仍可透過散置於各點的感測器，累積出溫室中的環境數據，藉以調整各端點的用電資訊，例如由溫度感測器偵測每日上、中、下午各時段太陽照射角度，調整溫室各區段的溫度，另外也可紀錄四季的日出日落時間，自動開啟光源，這些作法都可減少電費的支出。

除能源管控策略依據外，溫室的環境監控系統也被用於農產品產銷履歷，近年來台灣的黑心食品風波一直未見停歇，消費者對各類食品的安全意識日益提高，環境監控系統所累積的作物成長數據，將可作為日後販售時產銷紀錄，提升食品安全，並成為農產品行銷的利器。