日本半導(dǎo)體廠商研發(fā)出世界首款多功能土壤感測(cè)單晶片，整合土壤酸鹼值、導(dǎo)電率和溫度3種感測(cè)功能，不只能用于等農(nóng)業(yè)IoT，甚至也可做為防災(zāi)環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用。

　　日本神奈川縣一家以晶片研發(fā)為主的半導(dǎo)體廠商Lapis Semiconductor，在日本橫濱IoT Technology 2015 and Machmaking Program展覽上，展出了世界首款多功能土壤感測(cè)單晶片，不只能用于農(nóng)業(yè)IoT，甚至也可做為防災(zāi)環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用，獲得該展覽年度最優(yōu)秀IoT科技大賞。（圖片來(lái)源／iThome）

　　【日本橫濱直擊】日本農(nóng)業(yè)IoT晶片技術(shù)有新突破。日前， 來(lái)自日本神奈川縣一家以晶片研發(fā)為主的半導(dǎo)體廠商Lapis Semiconductor，在日本橫濱IoT Technology 2015 and Machmaking Program展覽上，展出了世界首款多功能土壤感測(cè)單晶片，在面積只有5 &TImes; 5平方公厘的單晶片大小內(nèi)，整合酸鹼值（pH）、導(dǎo)電率（EC）和溫度的感測(cè)功能，克服了不同感測(cè)器訊號(hào)干擾的挑戰(zhàn)，而且不只能用于農(nóng)業(yè)IoT，甚至也可做為防災(zāi)環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用。這項(xiàng)新IoT晶片技術(shù)更一舉獲得該展覽年度最優(yōu)秀IoT科技大賞。

　　世界首款多功能土壤感測(cè)單晶片

　　由Lapis這家半導(dǎo)體公司推出的這款環(huán)境土壤感測(cè)器，在外觀設(shè)計(jì)類(lèi)似于一般市售的酸鹼值檢測(cè)計(jì)，不過(guò)，在這個(gè)IoT土壤感測(cè)裝置內(nèi)，主要嵌入了由Lapis所開(kāi)發(fā)的土壤感測(cè)單晶片，在比1元硬幣還小的單晶片內(nèi)整合土壤酸鹼值、導(dǎo)電率和溫度3種土質(zhì)感測(cè)功能。

　　過(guò)去以來(lái)，農(nóng)地土壤品質(zhì)好壞，很大程度是與土壤酸鹼值和導(dǎo)電率有相當(dāng)關(guān)聯(lián)，過(guò)高或過(guò)低的酸鹼濃度和導(dǎo)電率都不利于農(nóng)作物生長(zhǎng)。然而，以往如果要獲得精確的土壤檢測(cè)，往往得經(jīng)過(guò)繁瑣的流程步驟，像是得先采集部分土壤，再送交到由政府或民間設(shè)立的農(nóng)改場(chǎng)， 得由專(zhuān)門(mén)人員以檢測(cè)計(jì)實(shí)施檢驗(yàn)后，再將結(jié)果寄送通知，等到申請(qǐng)者收到通知后，往往曠日費(fèi)時(shí)。

　　而當(dāng)改成直接在土壤內(nèi)安插土壤感測(cè)器的方式，只要將裝有感測(cè)器裝置前端埋入土壤中，就可以開(kāi)始追蹤監(jiān)測(cè)，不只是省去過(guò)去復(fù)雜的檢驗(yàn)步驟，甚至可做到每分鐘量測(cè)土壤的酸鹼值、含水量和溫度變化。

　　此外，根據(jù)Lapis官網(wǎng)的說(shuō)明，不同于常見(jiàn)酸鹼值檢測(cè)方式是采取玻璃電極， 來(lái)測(cè)量溶液酸鹼值的作法，每次量測(cè)時(shí)都得要采集土壤才能開(kāi)始檢測(cè)， 這款土壤感測(cè)器則采用離子感測(cè)場(chǎng)效電晶體（Ion-SensiTIve Field Effect Transistor，ISFET），來(lái)做為土壤酸鹼度量測(cè)，甚至在晶片測(cè)量表面也以親水性物理薄膜構(gòu)成，可通過(guò)電極表面優(yōu)化，來(lái)提高量測(cè)的精準(zhǔn)度。

　　在這個(gè)比1元硬幣還小，面積只有5&TImes;5平方公厘的環(huán)境土壤感測(cè)單晶片內(nèi)，同時(shí)整合土壤酸鹼值、導(dǎo)電率和溫度3種土質(zhì)感測(cè)功能，克服了不同感測(cè)器訊號(hào)干擾的挑戰(zhàn)。

　　這些從土壤感測(cè)器搜集到的數(shù)據(jù)資料，會(huì)結(jié)合另一個(gè)Lazurite硬體模組，透過(guò)其內(nèi)建的RF無(wú)線收發(fā)器，來(lái)把資料回傳至后端云端平臺(tái)分析使用。該模組也具有低功耗特色，只要2個(gè)3號(hào)電池，就可使用長(zhǎng)達(dá)1年，亦可支援160∼960MHz的無(wú)線RF頻段。在鋪設(shè)土壤感測(cè)器后，可從每月降水量與土質(zhì)酸鹼及導(dǎo)電率的關(guān)聯(lián)性，找出改善農(nóng)作物生長(zhǎng)的嶄新作法。

　　不只農(nóng)業(yè)能用，還可做為防災(zāi)環(huán)境監(jiān)控應(yīng)用

　　該公司還推出的另一款Lazurite硬體模組，而從這些土壤感測(cè)器搜集到的數(shù)據(jù)資料，都會(huì)經(jīng)由該模組內(nèi)建的低功耗RF無(wú)線收發(fā)器LSI，將資料回傳至后端的云端平臺(tái)，做為持續(xù)性追蹤和資料分析之用。這個(gè)Lazurite模組也具有低功耗特色，只要2個(gè)3號(hào)電池，就可使用長(zhǎng)達(dá)1年，而在資料傳送上亦可支援 160∼960MHz的無(wú)線RF頻段。

　　Lapis商業(yè)開(kāi)發(fā)部專(zhuān)案經(jīng)理渡邊實(shí)表示，每一個(gè)土壤環(huán)境感測(cè)器可量測(cè)周?chē)s5∼10公分范圍內(nèi)的土質(zhì)數(shù)據(jù)，當(dāng)在農(nóng)地鋪設(shè)這些土壤感測(cè)器后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期追蹤和分析以后，將有助于了解每月當(dāng)?shù)亟邓颗c農(nóng)地土質(zhì)酸鹼及導(dǎo)電率之間的關(guān)聯(lián)性，從中找出改善不利于農(nóng)作物環(huán)境生長(zhǎng)的嶄新作法。

　　例如，可從土壤溫度和導(dǎo)電率變化，來(lái)決定灌溉澆水或施肥的最佳時(shí)機(jī)，或是依照每個(gè)時(shí)期所量測(cè)到的土壤酸鹼值，來(lái)選擇最合適種植的作物等。甚至，還可從降水量而導(dǎo)致土壤導(dǎo)電率數(shù)值的變化，進(jìn)一步做為防災(zāi)環(huán)境監(jiān)控，例如防范山坡地土石流爆發(fā)等。不過(guò)，目前這款I(lǐng)oT 土壤環(huán)境感測(cè)器仍在開(kāi)發(fā)測(cè)試階段，未來(lái)也可望加以商品化推出。

　　臺(tái)灣也紛紛搶進(jìn)農(nóng)業(yè)IoT應(yīng)用市場(chǎng)

　　不只有日本業(yè)者在農(nóng)業(yè)結(jié)合IoT，臺(tái)灣廠商也紛紛搶進(jìn)農(nóng)業(yè)IoT應(yīng)用市場(chǎng)， 像是智上科技這家IoT新創(chuàng)公司，在日前微軟Azure物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用展上，就展出了最新智慧農(nóng)業(yè)IoT應(yīng)用，透過(guò)在種植蔬果的區(qū)域范圍安裝感測(cè)器后，可取得各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)情報(bào)，例如可用于量測(cè)天氣變化、二氧化碳濃度、土壤養(yǎng)分吸收和溫濕度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)資料都會(huì)傳送至Azure云端平臺(tái)加以分析，來(lái)改善農(nóng)作照料情況，例如自動(dòng)提醒農(nóng)夫何時(shí)該去澆水、施肥或開(kāi)啟照明設(shè)施等。

　　另外，臺(tái)灣老字號(hào)家電業(yè)者大同公司為了進(jìn)軍健康產(chǎn)業(yè)，也在其最新打造完成的植物工廠內(nèi)設(shè)置有大量感測(cè)器裝置，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)廠內(nèi)各類(lèi)種植蔬菜的環(huán)境變化，包括室內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤導(dǎo)電率、酸鹼值，甚至是水槽水位高低等，這些搜集到的環(huán)境感測(cè)數(shù)據(jù)并會(huì)統(tǒng)一由一套環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)集中管理，包括匯整成歷史資料、操作歷程、異常履歷等。

　　而一旦這套環(huán)境系統(tǒng)偵測(cè)到工廠內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)有發(fā)生異常時(shí)，就會(huì)自動(dòng)發(fā)出警示訊號(hào)，并會(huì)以簡(jiǎn)訊及電子郵件通知廠內(nèi)管理人員，盡快將異常狀況排除，而管理人員也能直接從平板或手機(jī)上，來(lái)追蹤每日環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)變化，隨時(shí)做最佳化的環(huán)境調(diào)整。

　　近年來(lái)，臺(tái)灣廠商也紛紛跨入農(nóng)業(yè)IoT市場(chǎng)。像是智上科技透過(guò)在種植蔬果的區(qū)域范圍架設(shè)感測(cè)器，取得各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)情報(bào)，可用于測(cè)量天氣變化、二氧化碳濃度、土壤溫濕度等數(shù)據(jù)，并傳送至Azure云端平臺(tái)分析，改善農(nóng)作照料情況。（圖片來(lái)源／微軟）

　　大同公司為了進(jìn)軍健康產(chǎn)業(yè)，也在其最新打造完成的植物工廠內(nèi)設(shè)置有大量感測(cè)器裝置，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)廠內(nèi)各類(lèi)種植蔬菜的環(huán)境變化情形，包括溫濕度、二氧化碳、導(dǎo)電率和酸鹼值等。（圖片來(lái)源／大同公司）