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【CES 2019 台湾新创团队】每池鱼塭都该装的水质监测器: 精準揪出水中有毒


2020-06-12

【CES 2019 台湾新创团队】每池鱼塭都该装的水质监测器: 精準揪出水中有毒

养殖渔业是攸关民生、经济的重要产业。然而,多数养殖户仍是「靠天吃饭」,缺乏科学辅助,当遇到环境变化导致水中有毒物质浓度过高,往往就整池鱼群暴毙。

「禾生科技(GINTEL TECHNOLOGY)」针对养殖渔业研发的水质监测器,结合探测、大数据分析技术,测得的参数量在世界上可说是数一数二多,再搭配 24 小时监测、连线回传资料及云端数据分析,还能预警可能发生的状况,协助养殖户即时解决水质问题,降低灾损,更减少对鱼群投放药物的必要。

在先前亚洲开发银行(Asian Development Bank,ADB)于越南举办的会议中,禾生科技受邀带着水质监测器上台演讲,随即获得越南养虾大盘商的关注,买下 6 台水质监测器试用;历经近半年的使用,日前该大盘商从越南飞来台湾,洽谈逾千台的订单。

【CES 2019 台湾新创团队】每池鱼塭都该装的水质监测器: 精準揪出水中有毒

太空与海洋工程专业的谢金原博士,在一次解决鱼菜共生箱中有毒物质浓度过高问题时,开始有了运用自己过去所得数据开发水质监测器的想法。

小小鱼菜共生箱,解决鱼塭大问题

禾生科技创办人兼执行长谢金原是太空与海洋工程博士,在大学担任资讯科学院系教授,同时也是获奖无数的创新发明家。在几年前,教育部向谢金原求助解决鱼菜共生箱有毒物质浓度过高的问题,开启了水质监测器这段故事。

鱼菜共生看似一个简单的生态平衡循环箱,但实际上,鱼和菜的数量随时在变化,当菜没办法完全过滤粪便、剩余饲料产生的有机质时,这些过剩的有机质就会在水里产生化学反应形成毒素,造成环境毒物浓度过高,甚至导致鱼和菜的死亡。

为了解鱼菜共生箱水质状况,谢金原需要精确的水质监测工具,但市面现有工具只能测得水中 PH值、温度、盐度、总溶解固体量、溶氧量等基本参数,根本无法透过这些数值,看出哪项毒素含量过高,推断哪个环节出了问题。真正对养殖渔业水质监测有帮助的参数,是当粪便太多会造成的铵离子、亚硝酸浓度过高,还有像是常导致鱼虾死亡的弧菌数。

于是谢金原带领团队开发更实用的水质监测器,能够检测出超过 50 种养殖渔业需要的水质参数,除了上面提到的之外,还包含总细菌浓度、大肠桿菌、磷酸盐、蓝细菌、浮游植物、腐植酸、总氨氮浓度等。

了解水质的各项参数,找出正快速变化、超标的有毒物质,推断其产生原因,就能藉由物理还原方式解决水质问题,降低有毒物质浓度,例如增加氧气、调节水温、汰换水体等;而非像过去在不清楚哪个环节出错的状况下,只能靠投放大量药剂、抗生素,避免鱼群在恶劣的水质状况下死亡。

这台水质监测器分为携带型和固定型,若把固定型装在渔塭里,更能够24小时全天即时监测,并透过连线回传数据,云端分析,针对浓度异常上升中的有毒物质,向养殖户发出预警。

「养殖户终于敢睡觉,不用再怕鱼群突然暴毙。而当这个行业能够赚钱、有前景,年轻人也会愿意回来,就能进一步活化农村。」谢金原在完成水质监测器的开发后,脑中想到的画面是养殖渔业的收入稳定,农村的活化,以及土地和自然的正向循环。

【CES 2019 台湾新创团队】每池鱼塭都该装的水质监测器: 精準揪出水中有毒

 每种物质对各波段的反应不同,运用物质浓度高低差异使得回传波段讯号强弱不同的原理,谢金原博士打造出可以即时检测水质状况的监控仪器。

从电磁波反射测得物质与讯号,大数据还原真相

禾生科技的水质监测器,又是如何独步全球,检测超过 50 种水质参数呢?

其基本原理是利用水中每种物质对电磁波的反应不同,藉以测量各项物质;而当物质浓度不同,反射回来的讯号强弱也会不同。因此透过一根放入水里的探测棒,发射光波、微波、无线电等不同频率的电磁波,再去接收反射回来的讯号,就能得出各种不同物质及其浓度。

至于哪项物质该用哪个频率的电磁波测量,讯号跟浓度之间的关联为何,这才是水质监测器核心的关键。要获得这些数据,需仰赖一次又一次的实验,以及持续的大数据分析校準。

而禾生科技拥有的数据除了靠自己研究,更多是来自全世界多所大学的实验室。谢金原担任两个国际期刊的编辑委员,时常审论文的他,总能第一手看到最新研究,当他发现能够应用的数据时,就会与该实验室谈使用授权,这也就是为什幺禾生科技的水质监测器能超越其他产品,检测出如此多种参数。

谢金原感恩的说道,这项产品的贡献应该是来自全世界专业实验室,没有他们的数据,基本上不太可能做出这样的产品。

目前禾生科技的水质监测器乃针对养殖渔业所须监测的参数而开发,但同样的原理,也可以应用在各类水质监测,像是饮用水水质监测、河川水质监测、农业灌溉用水水质监测、工业废水监测等。

【CES 2019 台湾新创团队】每池鱼塭都该装的水质监测器: 精準揪出水中有毒

最初水质监测器发想主要以养殖渔业为主要的问题解决对象,在未来还可应用到饮用水水质监测、河水水质监测、农业灌溉用水水质监测以及工业废水监测等。

赴美参加 CES 展,水质监测器要探进全球养殖渔业

禾生科技在水质监测器的创新研发,也让它获得教育部、经济部、工研院的奖项及补助,总金额约达 300 万元。不过谢金原更想吁请农委会协助台湾养殖渔业布广泛设置这项产品,他以切身经验,点出养殖渔业和新创产业的需求:

「近年来,气候改变快速,恶劣天气出现的频率变高,生活中化学物质使用过量也造成水质隐忧,台湾养殖渔业已经不能像过去单纯的靠经验养鱼;而时常面临灾损,养殖户也愈来愈穷,穷到连投资购买新产品的钱都没有,便会造成恶性循环。若不试着用科学方法监测水质参数,养殖渔业的困境只会更惨,在这样的环境下,正是政府出面协助的时刻。」

另一方面,政府也应该协助新创企业完成概念验证(Proof of Concept)阶段。当新产品进入概念验证,代表团队已经实现他们的想法,产品已完成,然而要铺到各个应用场景测试却需要相当大的经费,这阶段最需要政府的资源挹注,要不然等产品验证完可以卖到市场,谁还需要政府帮忙?

而这次带着这台水质监测器赴美国参加 CES 展,禾生科技希望能跟开发美国、欧盟、中南美洲的养殖渔业客户,以及与水产有关的企业合作,让水质监测器大量应用在不同养殖渔业的环境,大量测试,藉此再进一步修正数据,并透过线上更新,优化使用中的水质监测器。

【CES 2019 台湾新创团队】每池鱼塭都该装的水质监测器: 精準揪出水中有毒

 目前透过台湾所蒐集到的数据,成功开发出可商用的水产养殖水质监测器,在未来希望可以与美国、欧洲及中南美洲的养殖业者合作,整合各区域的数据,开发出更符合各市场需求的水质监测器。


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