城市農(nóng)場(chǎng)中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
城市農(nóng)場(chǎng)與物聯(lián)網(wǎng)兩者可說(shuō)是相輔相成,城市農(nóng)場(chǎng)因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的協(xié)助加速了信息的透明、傳遞與再利用,物聯(lián)網(wǎng)因?yàn)槌鞘修r(nóng)場(chǎng)得以更加無(wú)遠(yuǎn)弗屆。對(duì)于強(qiáng)調(diào)安全與減少剝削的城市農(nóng)場(chǎng)而言,如果可以利用物聯(lián)網(wǎng)來(lái)協(xié)助進(jìn)行生產(chǎn)、流通、銷售與推廣,便可以達(dá)到重建人與人、物與物及都市糧食網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系,讓城市與農(nóng)業(yè)進(jìn)行有機(jī)融合。
城市農(nóng)場(chǎng)
“城市農(nóng)場(chǎng)”或“都市農(nóng)業(yè)”(Urban Agriculture),一個(gè)在臺(tái)灣不常聽(tīng)到的名詞,在許多國(guó)家確已經(jīng)推動(dòng)與實(shí)施多年。城市農(nóng)場(chǎng)可以簡(jiǎn)單定義成在城市內(nèi)或外圍進(jìn)行的農(nóng)業(yè)活動(dòng),包含作物生產(chǎn)、動(dòng)物眷養(yǎng)、加工處理與流通等活動(dòng)(參1)。其與傳統(tǒng)鄉(xiāng)村農(nóng)業(yè)(Rural Agriculture)最大差別在于高度整合都市的經(jīng)濟(jì)活動(dòng),例如使用都市有機(jī)廢棄物做堆肥,用都市廢水進(jìn)行灌溉,直接與都市內(nèi)生活的人息息相關(guān),沖擊到食物供給鏈、土地的利用與競(jìng)爭(zhēng),并隨時(shí)受到都市政策與計(jì)劃之影響,是整個(gè)都市活動(dòng)中不可或缺的一環(huán);未來(lái)將可以看到越來(lái)越多像圖1這樣整合生活、工作、綠化與生產(chǎn)的建筑在都市中出現(xiàn)。
圖1、城市農(nóng)場(chǎng)建筑示意圖
當(dāng)人們開(kāi)始意識(shí)到農(nóng)業(yè)不再只是單純的生產(chǎn)出食物,還包含環(huán)境保護(hù)、生態(tài)平衡與健康安全時(shí),農(nóng)業(yè)將帶給人們力量與尊嚴(yán);因?yàn)榭梢园俜种俅_定食物與環(huán)境的安全,值得您為自己、家庭與社群(Community)付出,特別是城市農(nóng)場(chǎng)已經(jīng)是一個(gè)不可避免的趨勢(shì)。
城市農(nóng)場(chǎng)的概念最早來(lái)自于小區(qū)支持型農(nóng)業(yè)(Community Supported Agriculture,CSA)的想法,此想法源于1960年代的德國(guó)、瑞士和日本,關(guān)心的是食物安全和農(nóng)業(yè)土地都市化的問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)全國(guó)永續(xù)農(nóng)業(yè)運(yùn)動(dòng)的共同主席伊莉薩白。韓德森(Elizabeth Henderson)女士的解釋:“小區(qū)支持型農(nóng)業(yè)的本質(zhì)是人、土地與區(qū)域的互動(dòng)。土地生產(chǎn)喂養(yǎng)人們,而人們保護(hù)土地作為回報(bào),并共同承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)與享有生產(chǎn)報(bào)酬。也就是田地、農(nóng)務(wù)、生產(chǎn)不再是農(nóng)人(生產(chǎn)者)的事情,而是緊緊與消費(fèi)食物的人聯(lián)系在一起,大家共享收獲與承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)(參2)?!?/P>
1996年英國(guó)的狂牛癥、1997 年香港禽流感、1998年?yáng)|南亞豬腦炎、2001年歐洲爆發(fā)口蹄疫、2003年SARS與日本O-157事件及雪印奶粉事件等,對(duì)各國(guó)產(chǎn)生了重要的影響,也影響國(guó)際貿(mào)易。其它諸如:重金屬、農(nóng)藥、化肥等殘留于植物體內(nèi),抗生素、激素等殘留于禽、畜、水產(chǎn)品體內(nèi),食品加工與儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中病原微生物控制不當(dāng),食品加工過(guò)程中使用劣質(zhì)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(guò)程中使用不當(dāng)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(dāng)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(dāng)原始材料如引起眾多爭(zhēng)議的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品等,讓全球食品安全亮紅燈,因此國(guó)際間吹起一陣食品安全管控風(fēng)潮。
追求優(yōu)質(zhì)與安全的食品正是人性的基本訴求,生產(chǎn)者如何凸顯其產(chǎn)品滿足消費(fèi)者的需求,只是營(yíng)銷的第一步。因此各國(guó)積極推動(dòng)農(nóng)產(chǎn)與食品可追溯體系的主要目的,就是為了提高農(nóng)產(chǎn)與食品的安全性,以強(qiáng)化消費(fèi)者對(duì)農(nóng)漁牧產(chǎn)品的信心,特別是針對(duì)生鮮食品的質(zhì)量與安全兩方面。透過(guò)城市農(nóng)場(chǎng)機(jī)制與小區(qū)的參與,農(nóng)夫與小區(qū)參與者彼此熟識(shí),并且有機(jī)會(huì)直接參與農(nóng)務(wù),共同監(jiān)督與協(xié)助農(nóng)夫的農(nóng)務(wù),直接確保了食物的安全性。
城市農(nóng)場(chǎng)已成為城市發(fā)展的方略之一,不僅是城市的綠色指標(biāo),同時(shí)連結(jié)了最弱勢(shì)的生產(chǎn)和消費(fèi),不論其社經(jīng)地位為何,都有能力和管道享用好的食物。小區(qū)支持型農(nóng)業(yè)會(huì)視各小區(qū)不同的文化、品味、想象、社經(jīng)狀況和自然條件,發(fā)展出適合該小區(qū)連結(jié)生產(chǎn)者、銷售者與消費(fèi)者的方式,整體來(lái)說(shuō)是為了解決生產(chǎn)者被層層剝削、食物安全疑慮以及維持環(huán)境永續(xù)等問(wèn)題,如圖2所示。
圖2、城市農(nóng)場(chǎng)連結(jié)生產(chǎn)者、銷售者與消費(fèi)者的方式
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物聯(lián)網(wǎng)與城市農(nóng)場(chǎng)
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things,IOT)是由國(guó)際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU)于2005年所提出,指出除了人跟人之間可以透過(guò)網(wǎng)絡(luò)相互聯(lián)系外,人與物品或物品與物品之間亦可以透過(guò)網(wǎng)絡(luò)互通信息(參3)。物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)可分為“時(shí)間”(Time)、“地點(diǎn)”(Place)與“物品”(Thing)三個(gè)維度,創(chuàng)造出所有物品皆可在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)相互溝通的環(huán)境。對(duì)于強(qiáng)調(diào)安全與減少剝削的城市農(nóng)場(chǎng)而言,如果可以利用物聯(lián)網(wǎng)來(lái)協(xié)助進(jìn)行生產(chǎn)、流通、銷售與推廣,便可以重建人與人、物與物及都市糧食網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系,讓城市與農(nóng)業(yè)進(jìn)行有機(jī)融合。達(dá)到生產(chǎn)與流通過(guò)程可追溯化、透明化、標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)格化(四化),消費(fèi)者或食用者買的安心與吃的安全(兩安),兩安與四化可以說(shuō)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于城市農(nóng)場(chǎng)最終要達(dá)成的使命。
要達(dá)成上述使命,物聯(lián)網(wǎng)需要有四項(xiàng)核心技術(shù),包括:
1、射頻辨識(shí)技術(shù)(Radio-frequency Identification,RFID)-用于個(gè)別農(nóng)產(chǎn)品、生產(chǎn)單位或小區(qū)人員身分辨識(shí)與產(chǎn)銷履歷記錄。
2、無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network,WSN)-結(jié)合傳感器(Sensor)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò),提供生產(chǎn)與流通環(huán)境數(shù)據(jù),例如溫度、濕度、光量與影像等。這些信息可以讓消費(fèi)者了解從田間到餐桌的完整變化,讓生產(chǎn)者得以分析與改善生產(chǎn)方式。
3、移動(dòng)技術(shù)-為配合都市生活腳步,讓信息可以在任何時(shí)間與任何地點(diǎn)相互溝通,那就需要移動(dòng)技術(shù),例如手機(jī)、平板電腦等,目前這些都已具備移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊與信息處理分析的能力。
4、微型化技術(shù)-為了讓整個(gè)過(guò)程能無(wú)聲自動(dòng)進(jìn)行與方便操作,傳感器、RFID、移動(dòng)裝置等,都需要配合進(jìn)行尺寸縮小或微型化。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于城市農(nóng)場(chǎng)之整體運(yùn)作架構(gòu)如圖3所示,利用RFID技術(shù)在生產(chǎn)、流通與銷售階段標(biāo)定個(gè)別物品(可以是農(nóng)場(chǎng)、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(gè)生命周期的環(huán)境狀況,透過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將上述數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于云端數(shù)據(jù)庫(kù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)分析可以協(xié)助生產(chǎn)者快速正確知道農(nóng)場(chǎng)的環(huán)境及生產(chǎn)對(duì)象的狀態(tài),幫助建立有效的生產(chǎn)與作業(yè)規(guī)畫(huà);讓消費(fèi)者能透過(guò)網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)裝置快速知道物品是在哪里被如何生產(chǎn)的信息,進(jìn)而安心的采購(gòu)與食用;再者協(xié)助發(fā)生食品安全問(wèn)題時(shí)得以追溯到問(wèn)題根源;最后可以結(jié)合社群網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行串連與擴(kuò)散式營(yíng)銷。這些信息最大的意義,并不是要教育社會(huì)大眾生產(chǎn)知識(shí),而是要讓消費(fèi)者感受到生產(chǎn)者負(fù)責(zé)的態(tài)度,完成“兩安”與“四化”的使命。
圖3、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于城市農(nóng)場(chǎng)之架構(gòu)圖
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應(yīng)用上問(wèn)題
城市農(nóng)場(chǎng)與物聯(lián)網(wǎng)兩者可說(shuō)是相輔相成,城市農(nóng)場(chǎng)因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)的協(xié)助加速了信息的透明、流通與再利用,物聯(lián)網(wǎng)因?yàn)槌鞘修r(nóng)場(chǎng)得以更加無(wú)遠(yuǎn)弗屆。以往許多研究與報(bào)告也都提到過(guò)物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用,但多半指的都是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境,首先要面對(duì)的就是網(wǎng)絡(luò)與電力兩個(gè)大問(wèn)題;但當(dāng)環(huán)境改變成都市農(nóng)場(chǎng)時(shí),上述兩個(gè)問(wèn)題就不存在,便可以將重心放在物聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)結(jié)議題上,思考怎么樣可以讓信息連結(jié)的更完整、更快速、更廣泛與有效再利用。
但如果要將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用在都市農(nóng)場(chǎng)上,仍然存在著幾點(diǎn)待突破的瓶頸,包括有:
1、無(wú)法保證100%辨識(shí)-物聯(lián)網(wǎng)主要透過(guò)RFID技術(shù)進(jìn)行個(gè)別物品辨識(shí),但RF的訊號(hào)容易受到含有金屬和水份(農(nóng)場(chǎng)環(huán)境特別是)的環(huán)境所干擾,尤其是在超高頻頻段。實(shí)際的應(yīng)用效果總是不如預(yù)期的自動(dòng)化,阻礙了應(yīng)用的普及,導(dǎo)致設(shè)備成本仍然居高不下,此部分仍有待硬件技術(shù)上的突破與克服。
2、建置成本高-因?yàn)闊o(wú)法保證100%辨識(shí),普及性不佳,致使現(xiàn)階段相關(guān)設(shè)備與系統(tǒng)的價(jià)格仍偏高,讓多數(shù)的應(yīng)用還停留在實(shí)驗(yàn)室階段與計(jì)劃性質(zhì)。
3、環(huán)境條件變化大-農(nóng)業(yè)環(huán)境常常是溫濕度變化大的環(huán)境,如何能確保系統(tǒng)能在這樣惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間使用是ㄧ大問(wèn)題,導(dǎo)致于客制化比率過(guò)高。
4、標(biāo)準(zhǔn)尚未完全統(tǒng)一-若要將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)與流通追蹤上,部分的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未完全確認(rèn),使用上仍有整合的問(wèn)題。
5、使用上多數(shù)需要加上傳感器-多數(shù)農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用需要是與傳感器整合,目前最大問(wèn)題仍在于傳感器的尺寸與精度、訊號(hào)如何有效的傳送、使用壽命等問(wèn)題。
6、尺寸大小與擺放方式-農(nóng)業(yè)上需要面對(duì)很多的活體,例如豬或海鱺等生物,如何在此些活體上標(biāo)定RFID標(biāo)簽仍然還在研究階段。這些活體都會(huì)活動(dòng)與成長(zhǎng),如何透過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有效的辨識(shí)、追蹤與數(shù)據(jù)紀(jì)錄,則還有待研究與突破。
7、頻率問(wèn)題-美國(guó)食品暨藥物管理局(Food and Drug Administration,F(xiàn)DA)試驗(yàn)使用超高頻讀取器,連續(xù)對(duì)一瓶裝滿胰島素的藥瓶連續(xù)讀取1小時(shí),發(fā)現(xiàn)溫度升高1 °C.這樣的實(shí)驗(yàn)沒(méi)有任何結(jié)論,只是一個(gè)事實(shí)的陳述。就像大家討論與爭(zhēng)辯已久的大哥大電磁波,到底有沒(méi)有害?目前尚未有一個(gè)定論。但農(nóng)業(yè)應(yīng)用的場(chǎng)合上多數(shù)是有活體的環(huán)境, RFID到底對(duì)此些活體有沒(méi)有影響?仍有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
未來(lái)展望與結(jié)論
物聯(lián)網(wǎng)在城市農(nóng)場(chǎng)上的應(yīng)用,可強(qiáng)化供應(yīng)鏈的管理、有效提升物流管理效率,幫助農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型與發(fā)展農(nóng)業(yè)品牌。例如推動(dòng)中的農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)銷履歷,若完善導(dǎo)入物聯(lián)網(wǎng),除了對(duì)于節(jié)省人力資源與提升效率相當(dāng)有幫助外,完整的個(gè)體紀(jì)錄,對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品的安全也可望嚴(yán)格把關(guān),協(xié)助建立現(xiàn)代化城市農(nóng)場(chǎng)。
然而,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于城市農(nóng)場(chǎng)上仍存在著一些障礙,包括居高不下的成本、初期投資費(fèi)用高、RF技術(shù)無(wú)法100%辨識(shí)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)尚未統(tǒng)一,與設(shè)備及數(shù)據(jù)管理等問(wèn)題。此些問(wèn)題讓目前的應(yīng)用仍停留在計(jì)劃示范階段,尚未真正導(dǎo)入實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)應(yīng)用。但隨著技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的精進(jìn)及環(huán)保意識(shí)抬頭,未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)真正落實(shí)在城市農(nóng)場(chǎng)上是指日可待。