用環境監控技術打造綠色及植物工廠

環境監控系統日趨成熟，可望帶動植物工廠的發展。DIGITIMES攝

在環保議題已經成為顯學的今天，各國不僅對於進出口產品本身，以及使用的原料的環保訴求，有著相當嚴苛的規定，對於製造過程所可能產生的汙染問題，也開始加以關注，讓「綠色技術」已經成為製造業永續發展願景中，不可或缺的核心理念。

為了因應國際的綠色環保潮流趨勢，製造業勢必要導入污染預防技術、汙染控制技術、汙染管理系統等「綠色技術」的觀念與實務做法，以協助產業界能於既有的製程生產、產品及服務過程爭，有效預防汙染的發生，以及妥善處理其產生的汙染物，減輕對環境的衝擊，以提升產業的綠色生產力。

而在眾多「綠色技術」中，環境監控技術將有著相當關鍵的作用，舉凡廢水、廢氣、臭味、土壤及節能等控制技術，都與環境監控技術息息相關，才能有效控制或減量，最終達到綠色生產的目標。

以IWSN(工業？產業無線感測網路)為例，透過在工廠安置各式感測器，就可幫助工廠省下照明、空調、工業用水等費用，亦能幫助製造業在產線的偵測與控制，進而讓製程自動化，達到智慧工廠目標。

如智上科技整合雲端技術、環境監測與廠務管理所研發的廠務監控系統Facility Guardian，則是一套結合網路、電壓感測、電流感測、溫溼度感測、接觸感應器、警報告警及用電管理為一體的智慧型環境監測控制系統。

不同於傳統環控系統，僅著重於水電異常的監控，Facility Guardian可以將所有與環境相關的監測項目及基礎防盜裝置(門窗開啟感應器、移動偵測器等)均納入管理項目，更帶入綠色概念，將用電管理的功能也包含於系統內，只需要安裝一套系統，即可監控建物、設施及設備的安全狀況，免去複雜的安裝及導入工程。

Facility Guardian具備強大的智慧型workflow功能，支援網路(發送電子郵件)、市話及GSM連線，一旦系統發生異常，系統即會以電話、簡訊及電子郵件通知管理人員或維修人員，環境發生異常及異常數值，維修人員在接獲通知，確認將前往處理時，只要利用手機按鍵，按下預設回覆鍵，即可用電話或簡訊回覆其他人員，已有專人會前往現場處理，避免重複派工或無人處理的狀況，而人員的各項回覆也會儲存於雲端記錄中，方便釐清日後責任歸屬。

環境監控技術催生植物工廠

環境監控技術不僅有助於製造業建立「綠色工廠」，也與目前正廣受矚目的「植物工廠」有著相當密切的關係。因為植物工廠的目標，在於建立一個可依照計畫允許全年無休量產植物的場所，而量產植物需要的條件，包括可控制的生長環境、減少植物生長的逆境等，都需要環境監控技術，如在溫室中的光量可以透過監控系統加以控制，必要時以遮蔭網遮掩過多的陽光，或是透過人工補光方式，補足陽光的不足，溫濕度的調控，當然更是需要。

植物工廠主要分為人工光源型及太陽光型，目前也有太陽光與人工光源並用型，也因此衍生出不同的環境監控系統要求。人工光源型植物工廠所使用的系統，主要由感測器與控制器所組成，其工廠內部分為育苗室、栽培室、機械室、出貨室等4部分。

一般來說，育苗室與栽培室等於是工廠的產線，也是自動化系統的主要設置地點，為了避免外界的環境干擾，其屋頂與牆壁都會使用隔熱材質，內壁漆成白色，若使用燈管式光源，則會在燈管兩側或床架邊貼上反光材料，以使光線做最有效利用。

太陽光型植物工廠則通常以玻璃或塑膠布等透明材質作為建築外體，另外也會選擇隔熱性高、可吸收反射光線效果的被覆材料。就發展現況來看，太陽光型的關鍵技術包括隔熱材質、自動化設備、空調設備等。

但無論是人工光源型或太陽光型，都需要植物地上與地下兩部分的環境控制，而這些技術都是透過感測器與自動控制設備的整合，前端感測器24小時偵測溫濕度、光線、水涵氧量等植物環境，當環境變化達到設定參數值時，立即啟動自動化設備加以調整，若環境未有大幅變化，則將訊號數據定時傳輸至後方系統，累積為龐大數據庫，除了栽培參考外，也作為生產履歷的依據。

如在水資源部分，工廠內植物與栽培液蒸騰出來的95%水分，可以被回收當成灌溉之用，相較於一般溫室的水再利用率只有2%，是全人工型植物工廠的1/48；栽培過程中含有肥料的水，一般不會排出系統外部，而是在系統內循環再使用，這使得肥料的使用量可以降至最低，也不至污染外部水源，達到環保目的。

此外，為了配合環境監控所需要的控制能力，自動化技術也成為植物工廠不可或缺的技術，就環境調節設備來看，常見的有遮蔭網、風扇、水牆、加溫機、噴霧噴頭等，肩負環境內光量、溫度、相對濕度的調節工作。至於自動控制設備則指各種感測器、控制器與使用的控制策略，負責控制環境調節設備的運作。

植物工廠環境監控市場  台灣業者有機會

日本在2009年就已成立50家植物工廠，其中人工光源型有34家，太陽光搭配人工光源型有16 家。植物工廠生產的蔬菜成本，雖然與傳統栽培的蔬菜相比仍是偏高，但隨著投入植物工廠的國家及業者愈來愈多，生產成本下降指日可待，而極端氣候對於農業生產的威脅日增，更讓建立在環境監控技術上的植物工廠有相當大的發展契機。

事實上，植物工廠若想要降低製造成本，台灣資通訊產業就具有非常好的優勢，許多植物工廠需要的環境監控產品，不管是空調設備、節能燈具、無線網路感測系統等，都已有不少台灣廠商建立相關的關鍵設備與技術，只要能將這些技術加以整合，系統造價絕對會比日製系統便宜許多。

如為了因應環境需求的高強度及穩定性，以及因應不同設備連結的相容特性，植物工廠的環境監控系統，勢必要選用工業等級的設備，而台灣許多工業等級的科技產業，如工業電腦的穩定度本就已不是問題，只要在強固設計方面，能夠因應更嚴苛的室外或自然環境重新設計強化，應該就有很大的機會，可以切入植物工廠的環境監控市場。

至於相容性方面，目前的環境監控系統少有台灣業者推出整體解決方案，大多仍倚靠系統整合商尋找市面合適產品再行整合，因此系統中各設備的相容性就可能造成問題，如何設法整合不同工業規格的通訊模組介面，提高系統的相容性，便成為業者的主要挑戰。