日本農業(yè)IoT新突破，世界首款多功能土壤傳感單芯片亮相

　　日本半導體廠商研發(fā)出世界首款多功能土壤感測單晶片，整合土壤酸鹼值、導電率和溫度3種感測功能，不只能用于等農業(yè)IoT，甚至也可做為防災環(huán)境監(jiān)控應用。

　　日本神奈川縣一家以晶片研發(fā)為主的半導體廠商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單晶片，不只能用于農業(yè)IoT，甚至也可做為防災環(huán)境監(jiān)控應用，獲得該展覽年度最優(yōu)秀IoT科技大賞。（圖片來源／iThome）

　　【日本橫濱直擊】日本農業(yè)IoT晶片技術有新突破。日前， 來自日本神奈川縣一家以晶片研發(fā)為主的半導體廠商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單晶片，在面積只有5 × 5平方公厘的單晶片大小內，整合酸鹼值（pH）、導電率（EC）和溫度的感測功能，克服了不同感測器訊號干擾的挑戰(zhàn)，而且不只能用于農業(yè)IoT，甚至也可做為防災環(huán)境監(jiān)控應用。這項新IoT晶片技術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單晶片

　　由Lapis這家半導體公司推出的這款環(huán)境土壤感測器，在外觀設計類似于一般市售的酸鹼值檢測計，不過，在這個IoT土壤感測裝置內，主要嵌入了由Lapis所開發(fā)的土壤感測單晶片，在比1元硬幣還小的單晶片內整合土壤酸鹼值、導電率和溫度3種土質感測功能。

　　過去以來，農地土壤品質好壞，很大程度是與土壤酸鹼值和導電率有相當關聯(lián)，過高或過低的酸鹼濃度和導電率都不利于農作物生長。然而，以往如果要獲得精確的土壤檢測，往往得經(jīng)過繁瑣的流程步驟，像是得先采集部分土壤，再送交到由政府或民間設立的農改場， 得由專門人員以檢測計實施檢驗后，再將結果寄送通知，等到申請者收到通知后，往往曠日費時。

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

　　此外，根據(jù)Lapis官網(wǎng)的說明，不同于常見酸鹼值檢測方式是采取玻璃電極， 來測量溶液酸鹼值的作法，每次量測時都得要采集土壤才能開始檢測， 這款土壤感測器則采用離子感測場效電晶體（Ion-Sensitive Field Effect Transistor，ISFET），來做為土壤酸鹼度量測，甚至在晶片測量表面也以親水性物理薄膜構成，可通過電極表面優(yōu)化，來提高量測的精準度。

　　在這個比1元硬幣還小，面積只有5×5平方公厘的環(huán)境土壤感測單晶片內，同時整合土壤酸鹼值、導電率和溫度3種土質感測功能，克服了不同感測器訊號干擾的挑戰(zhàn)。

　　這些從土壤感測器搜集到的數(shù)據(jù)資料，會結合另一個Lazurite硬體模組，透過其內建的RF無線收發(fā)器，來把資料回傳至后端云端平臺分析使用。該模組也具有低功耗特色，只要2個3號電池，就可使用長達1年，亦可支援160～960MHz的無線RF頻段。在鋪設土壤感測器后，可從每月降水量與土質酸鹼及導電率的關聯(lián)性，找出改善農作物生長的嶄新作法。

　　不只農業(yè)能用，還可做為防災環(huán)境監(jiān)控應用

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

　　Lapis商業(yè)開發(fā)部專案經(jīng)理渡邊實表示，每一個土壤環(huán)境感測器可量測周圍約5～10公分范圍內的土質數(shù)據(jù)，當在農地鋪設這些土壤感測器后，經(jīng)過長期追蹤和分析以后，將有助于了解每月當?shù)亟邓颗c農地土質酸鹼及導電率之間的關聯(lián)性，從中找出改善不利于農作物環(huán)境生長的嶄新作法。

　　例如，可從土壤溫度和導電率變化，來決定灌溉澆水或施肥的最佳時機，或是依照每個時期所量測到的土壤酸鹼值，來選擇最合適種植的作物等。甚至，還可從降水量而導致土壤導電率數(shù)值的變化，進一步做為防災環(huán)境監(jiān)控，例如防范山坡地土石流爆發(fā)等。不過，目前這款IoT 土壤環(huán)境感測器仍在開發(fā)測試階段，未來也可望加以商品化推出。

　　***也紛紛搶進農業(yè)IoT應用市場

　　不只有日本業(yè)者在農業(yè)結合IoT，***廠商也紛紛搶進農業(yè)IoT應用市場， 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)應用展上，就展出了最新智慧農業(yè)IoT應用，透過在種植蔬果的區(qū)域范圍安裝感測器后，可取得各項環(huán)境數(shù)據(jù)情報，例如可用于量測天氣變化、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)資料都會傳送至Azure云端平臺加以分析，來改善農作照料情況，例如自動提醒農夫何時該去澆水、施肥或開啟照明設施等。

　　另外，***老字號家電業(yè)者大同公司為了進軍健康產(chǎn)業(yè)，也在其最新打造完成的植物工廠內設置有大量感測器裝置，可隨時監(jiān)測廠內各類種植蔬菜的環(huán)境變化，包括室內溫度、濕度、二氧化碳濃度、土壤導電率、酸鹼值，甚至是水槽水位高低等，這些搜集到的環(huán)境感測數(shù)據(jù)并會統(tǒng)一由一套環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)來集中管理，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)偵測到工廠內環(huán)境數(shù)據(jù)有發(fā)生異常時，就會自動發(fā)出警示訊號，并會以簡訊及電子郵件通知廠內管理人員，盡快將異常狀況排除，而管理人員也能直接從平板或手機上，來追蹤每日環(huán)境監(jiān)控數(shù)據(jù)變化，隨時做最佳化的環(huán)境調整。

　　近年來，***廠商也紛紛跨入農業(yè)IoT市場。像是智上科技透過在種植蔬果的區(qū)域范圍架設感測器，取得各項環(huán)境數(shù)據(jù)情報，可用于測量天氣變化、二氧化碳濃度、土壤溫濕度等數(shù)據(jù)，并傳送至Azure云端平臺分析，改善農作照料情況。（圖片來源／微軟）

　　大同公司為了進軍健康產(chǎn)業(yè)，也在其最新打造完成的植物工廠內設置有大量感測器裝置，可隨時監(jiān)測廠內各類種植蔬菜的環(huán)境變化情形，包括溫濕度、二氧化碳、導電率和酸鹼值等。（圖片來源／大同公司）