城市農場中的物聯網應用

　　城市農場與物聯網兩者可說是相輔相成，城市農場因為物聯網的協助加速了信息的透明、傳遞與再利用，物聯網因為城市農場得以更加無遠弗屆。對于強調安全與減少剝削的城市農場而言，如果可以利用物聯網來協助進行生產、流通、銷售與推廣，便可以達到重建人與人、物與物及都市糧食網絡的關系，讓城市與農業進行有機融合。

　　城市農場

　　“城市農場”或“都市農業”（Urban Agriculture），一個在臺灣不常聽到的名詞，在許多國家確已經推動與實施多年。城市農場可以簡單定義成在城市內或外圍進行的農業活動，包含作物生產、動物眷養、加工處理與流通等活動（參1）。其與傳統鄉村農業（Rural Agriculture）最大差別在于高度整合都市的經濟活動，例如使用都市有機廢棄物做堆肥，用都市廢水進行灌溉，直接與都市內生活的人息息相關，沖擊到食物供給鏈、土地的利用與競爭，并隨時受到都市政策與計劃之影響，是整個都市活動中不可或缺的一環；未來將可以看到越來越多像圖1這樣整合生活、工作、綠化與生產的建筑在都市中出現。

圖1、城市農場建筑示意圖

　　當人們開始意識到農業不再只是單純的生產出食物，還包含環境保護、生態平衡與健康安全時，農業將帶給人們力量與尊嚴；因為可以百分之百確定食物與環境的安全，值得您為自己、家庭與社群（Community）付出，特別是城市農場已經是一個不可避免的趨勢。

　　城市農場的概念最早來自于小區支持型農業（Community Supported Agriculture，CSA）的想法，此想法源于1960年代的德國、瑞士和日本，關心的是食物安全和農業土地都市化的問題。根據美國全國永續農業運動的共同主席伊莉薩白。韓德森（Elizabeth Henderson）女士的解釋：“小區支持型農業的本質是人、土地與區域的互動。土地生產喂養人們，而人們保護土地作為回報，并共同承擔風險與享有生產報酬。也就是田地、農務、生產不再是農人（生產者）的事情，而是緊緊與消費食物的人聯系在一起，大家共享收獲與承擔風險（參2）。”

　　1996年英國的狂牛癥、1997 年香港禽流感、1998年東南亞豬腦炎、2001年歐洲爆發口蹄疫、2003年SARS與日本O-157事件及雪印奶粉事件等，對各國產生了重要的影響，也影響國際貿易。其它諸如：重金屬、農藥、化肥等殘留于植物體內，抗生素、激素等殘留于禽、畜、水產品體內，食品加工與儲運過程中病原微生物控制不當，食品加工過程中使用劣質原料，用病死畜禽加工熟肉制品，用回鍋油加工油炸食品等，食品加工過程中使用不當添加劑，如：面粉、饅頭、包子中添加增白劑，使用礦物油做增亮劑或不當使用添加劑，如：腌制品中超量使用苯甲酸，飲料中超量使用人工甜味劑，與使用不當原始材料如引起眾多爭議的轉基因產品等，讓全球食品安全亮紅燈，因此國際間吹起一陣食品安全管控風潮。

　　追求優質與安全的食品正是人性的基本訴求，生產者如何凸顯其產品滿足消費者的需求，只是營銷的第一步。因此各國積極推動農產與食品可追溯體系的主要目的，就是為了提高農產與食品的安全性，以強化消費者對農漁牧產品的信心，特別是針對生鮮食品的質量與安全兩方面。透過城市農場機制與小區的參與，農夫與小區參與者彼此熟識，并且有機會直接參與農務，共同監督與協助農夫的農務，直接確保了食物的安全性。

　　城市農場已成為城市發展的方略之一，不僅是城市的綠色指標，同時連結了最弱勢的生產和消費，不論其社經地位為何，都有能力和管道享用好的食物。小區支持型農業會視各小區不同的文化、品味、想象、社經狀況和自然條件，發展出適合該小區連結生產者、銷售者與消費者的方式，整體來說是為了解決生產者被層層剝削、食物安全疑慮以及維持環境永續等問題，如圖2所示。

　　物聯網與城市農場

　　物聯網（Internet of Things，IOT）是由國際電信聯盟（International Telecommunication Union，ITU）于2005年所提出，指出除了人跟人之間可以透過網絡相互聯系外，人與物品或物品與物品之間亦可以透過網絡互通信息（參3）。物聯網的架構可分為“時間”（Time）、“地點”（Place）與“物品”（Thing）三個維度，創造出所有物品皆可在任何時間、任何地點相互溝通的環境。對于強調安全與減少剝削的城市農場而言，如果可以利用物聯網來協助進行生產、流通、銷售與推廣，便可以重建人與人、物與物及都市糧食網絡的關系，讓城市與農業進行有機融合。達到生產與流通過程可追溯化、透明化、標準化與規格化（四化），消費者或食用者買的安心與吃的安全（兩安），兩安與四化可以說是物聯網應用于城市農場最終要達成的使命。

　　要達成上述使命，物聯網需要有四項核心技術，包括：

　　1、射頻辨識技術（Radio-frequency Identification，RFID）－用于個別農產品、生產單位或小區人員身分辨識與產銷履歷記錄。

　　2、無線傳感網絡（Wireless Sensor Network，WSN）－結合傳感器（Sensor）與無線網絡，提供生產與流通環境數據，例如溫度、濕度、光量與影像等。這些信息可以讓消費者了解從田間到餐桌的完整變化，讓生產者得以分析與改善生產方式。

　　3、移動技術－為配合都市生活腳步，讓信息可以在任何時間與任何地點相互溝通，那就需要移動技術，例如手機、平板電腦等，目前這些都已具備移動網絡通訊與信息處理分析的能力。

　　4、微型化技術－為了讓整個過程能無聲自動進行與方便操作，傳感器、RFID、移動裝置等，都需要配合進行尺寸縮小或微型化。

　　物聯網應用于城市農場之整體運作架構如圖3所示，利用RFID技術在生產、流通與銷售階段標定個別物品（可以是農場、作物、牲畜、加工品等）與記錄物品履歷信息，搭配WSN搜集物品整個生命周期的環境狀況，透過無線網絡將上述數據儲存于云端數據庫。這些數據經過分析可以協助生產者快速正確知道農場的環境及生產對象的狀態，幫助建立有效的生產與作業規畫；讓消費者能透過網絡或移動裝置快速知道物品是在哪里被如何生產的信息，進而安心的采購與食用；再者協助發生食品安全問題時得以追溯到問題根源；最后可以結合社群網絡，進行串連與擴散式營銷。這些信息最大的意義，并不是要教育社會大眾生產知識，而是要讓消費者感受到生產者負責的態度，完成“兩安”與“四化”的使命。

　　應用上問題

　　城市農場與物聯網兩者可說是相輔相成，城市農場因為物聯網的協助加速了信息的透明、流通與再利用，物聯網因為城市農場得以更加無遠弗屆。以往許多研究與報告也都提到過物聯網在農業上的應用，但多半指的都是傳統的農業生產環境，首先要面對的就是網絡與電力兩個大問題；但當環境改變成都市農場時，上述兩個問題就不存在，便可以將重心放在物聯網的聯結議題上，思考怎么樣可以讓信息連結的更完整、更快速、更廣泛與有效再利用。

　　但如果要將物聯網應用在都市農場上，仍然存在著幾點待突破的瓶頸，包括有：

　　1、無法保證100%辨識－物聯網主要透過RFID技術進行個別物品辨識，但RF的訊號容易受到含有金屬和水份（農場環境特別是）的環境所干擾，尤其是在超高頻頻段。實際的應用效果總是不如預期的自動化，阻礙了應用的普及，導致設備成本仍然居高不下，此部分仍有待硬件技術上的突破與克服。

　　2、建置成本高－因為無法保證100%辨識，普及性不佳，致使現階段相關設備與系統的價格仍偏高，讓多數的應用還停留在實驗室階段與計劃性質。

　　3、環境條件變化大－農業環境常常是溫濕度變化大的環境，如何能確保系統能在這樣惡劣的環境中長時間使用是ㄧ大問題，導致于客制化比率過高。

　　4、標準尚未完全統一－若要將物聯網技術應用于農產品的生產與流通追蹤上，部分的技術標準尚未完全確認，使用上仍有整合的問題。

　　5、使用上多數需要加上傳感器－多數農業上的應用需要是與傳感器整合，目前最大問題仍在于傳感器的尺寸與精度、訊號如何有效的傳送、使用壽命等問題。

　　6、尺寸大小與擺放方式－農業上需要面對很多的活體，例如豬或海鱺等生物，如何在此些活體上標定RFID標簽仍然還在研究階段。這些活體都會活動與成長，如何透過物聯網技術進行有效的辨識、追蹤與數據紀錄，則還有待研究與突破。

　　7、頻率問題－美國食品暨藥物管理局（Food and Drug Administration，FDA）試驗使用超高頻讀取器，連續對一瓶裝滿胰島素的藥瓶連續讀取1小時，發現溫度升高1 °C.這樣的實驗沒有任何結論，只是一個事實的陳述。就像大家討論與爭辯已久的大哥大電磁波，到底有沒有害？目前尚未有一個定論。但農業應用的場合上多數是有活體的環境， RFID到底對此些活體有沒有影響？仍有待進一步實驗證實。

　　未來展望與結論

　　物聯網在城市農場上的應用，可強化供應鏈的管理、有效提升物流管理效率，幫助農業轉型與發展農業品牌。例如推動中的農產品產銷履歷，若完善導入物聯網，除了對于節省人力資源與提升效率相當有幫助外，完整的個體紀錄，對于農產品的安全也可望嚴格把關，協助建立現代化城市農場。

　　然而，物聯網應用于城市農場上仍存在著一些障礙，包括居高不下的成本、初期投資費用高、RF技術無法100%辨識、技術標準尚未統一，與設備及數據管理等問題。此些問題讓目前的應用仍停留在計劃示范階段，尚未真正導入實際運轉應用。但隨著技術與標準的精進及環保意識抬頭，未來物聯網真正落實在城市農場上是指日可待。