技術文章: 無線水質監測系統

飲料生產、製藥廠、廢水處理廠等多項產業都依靠水質監測系統對重要水質指標進行測量和控制。定義水的物理、化學和生物學特性的參數可作為水質指標。例如：
物理：溫度和濁度
化學：pH值、氧化還原電位(ORP)、電導率和溶解氧
生物學：藻類和細菌

本文重點將討論歷來不可或缺、但因不可靠而造成實施負擔的化學測量參數。電化學是化學的一個分支，透過測量電子從一種反應物到另一種反應物的轉移來表徵還原-氧化反應的行為。電化學技術可以直接或間接用於檢測和測量上述水質指標。......
https://www.analog.com/cn/design-center/landing-pages/002/tech-articles-taiwan/wireless-water-quality-monitoring-system.html

在農業運用範疇，許多農作物為了收集種植場域地表、土下、作物等環境微氣候數據，可以透過許多已經發展完整的感測器，如電導度計(Electric Conductivity, EC)、pH電極、氣溫感測器、相對濕度感測器、風速計、風向計、雨量計、氣壓感測器、光量子計等，用以記錄及分析植栽生長狀態；而在養殖業的田間應用，也可以取得溶氧計(Dissolved Oxygen, DO)、鹽度計、氧化還原電位電極(Oxidation Reduction Potential, ORP)、濁度計、葉綠素計、離子選擇電極等感測器，用以瞭解水質情況⋯⋯

水產養殖 AI、物聯網將成發展關鍵

04:092019/11/24 工商時報 工研院智慧微系統科技中心執行長朱俊勳

台灣的水產養殖技術在國際上頗具盛名，但因氣候變遷、疾病、勞動人口老化、養殖經驗傳承不易等多重影響使發展受限。近年隨著人工智慧（AI）、物聯網等新科技興起，也讓台灣水產養殖業發展找到新利基，有機會重新贏得「養殖王國」美譽。

根據聯合國糧食及農業組織預測，未來10年由於人口增加，每年將增加約1.2％漁產消費，到2030年，包括魚類或相關製品將增加3,000萬噸、至2億噸。不過，全球捕撈漁業產量長期穩定在9,000萬噸，而且近三分之一的海洋魚類被過度捕撈，可預期在全球海洋資源枯竭下，水產養殖漁業是未來最有潛力與經濟價值的產業之一，吸引世界各國爭相投入。

水產養殖容易受到外在氣候環境干擾，在設施化水產養殖環境中，許多業者已逐步邁向智慧化科技改善養殖環境，以減少災害損失並且提高產量、品質外，也能提供標準化且有效管理的產銷履歷，台灣養殖業者以小農居多，關鍵技術大多仰賴小農自行整合，面對全球化行銷及國際競爭的壓力，未來多面向資源整合及導入新技術，將是必然趨勢。

水產養殖的最大關鍵之一即是保持水質的穩定度，工研院近年運用科技協助養殖業者，透過水產試驗所多參數的水質監測儀，加上改善及監測水質的技術，打造水產養殖用的智能養殖系統，目前已開發專屬石斑魚的水質監控平台，這個平台利用微型化的感測器及AI，提供業者水質相關參數如溶氧量、酸鹼度、氧化還原電位、水溫、鹽度等數據，預測出可能的水質惡化方向、判斷換水的時機，不僅能提早通知業者改善，也可避免水資源及電力的浪費。

此外，結合AI的精準餵食監測系統，也是未來智慧水產養殖可研發的方向之一，水產動物相對於畜禽動物有較佳的「飼料轉換率」（換肉率），但對許多水產養殖業者來說，餌料投放仍是養殖業最大的成本，份量必須精準拿捏，過多投餌不僅浪費，更可能造成水質惡化導致魚群死亡，投餌太少魚群吃不飽，則可能導致生長慢、養殖周期過長，現在透過AI及大數據的演算，來掌握魚群的成長曲線、飼料用量及餵食時機相關性，甚至在不同養殖環境下，工研院技術可在水底下建置影像辨識系統監控魚群活動力，藉以提供餌料投餵的建議，打造最適合魚群生長的養殖環境。

AI現也開始在白蝦養殖上使用，現行蝦苗進貨作業，養殖業者無法有效確認蝦苗數量，只能粗略預估育成率，工研院開發的流水式通道影像擷取系統，藉由流水影像計算蝦苗數量，可提供放苗以及收成時的育成率參考，並有效掌握實際蝦苗進貨量。此外，有業者導入智慧化白蝦養殖生產管理系統，可建立蝦苗進貨資訊、視覺輔助、數據科學化紀錄與養殖溯源的應用服務功能，業者透過資通訊的加值與輔助建立標準化的作業流程、應用行動化的便利性，即時且準確的掌握養殖工作與回報，並提供給各養殖階段人員。

過去台灣水產養殖業多是家族傳承經營，對智慧化的接受度向來不高，再加上養殖管理、水質環境的污染，以及國外市場的競爭造成養殖成本提高，養殖產業過去一度面臨人才荒，所幸在市場逐漸重視產業潛力，以及陸續有第二代新血加入，近來有更多業者主動探詢新科技在智慧養殖的應用，也啟動台灣在智慧養殖技術研發的多樣性。未來台灣能否重返獲得「養殖王國」的稱號，透過AI深度學習的水產養殖技術將是關鍵，對於台灣以中小型為主力的養殖戶，更端賴業者的決心來負擔建置系統的運算資源，並訓練人力承接AI分析及解讀演算法與感測工具的數據。（工研院智慧微系統科技中心執行長朱俊勳）

附圖：中油冷排水養殖高經濟魚類，被漁民稱之為鑽石水。圖／中油提供

資料來源：https://www.chinatimes.com/newspapers/20191124000300-260204…