資料來源：國立虎尾科技大學飛機工程系/ 宋朝宗教授
前言
養蜂產業目前正面臨嚴峻挑戰，環境汙染、棲地破壞、氣候變遷等導致全球蜜蜂數量持續驟減，依照我國行政院農委會農業統計年報的資料顯示，2018年蜂產品(蜂蜜、蜂皇漿)產值達新臺幣40億元，且養蜂戶數年年增加。然而在養蜂戶數持續增加的情況下，2020年蜂產品(蜂蜜、蜂皇漿)產值卻僅有新臺幣16億元，此跡象顯現出我國養蜂產業亦受這些嚴峻挑戰影響。
研究背景
近來國外研發了各種高科技的養蜂產品，可以即時遠端監控蜂箱、達成病蟲害預警等，反觀我國雖擁有領先世界資訊通訊技術，卻仍在使用傳統的方式進行蜂箱養育以及管理，這些傳統蜂箱使得養蜂人無法在不打開來觀察的前提下，顯示出蜂箱內的蜂蜜產量信息和蜜蜂的繁殖情況，使得人們為了獲取這些信息，需要經常打開蜂箱觀察，不僅增加了蜂農的工作量、工時，同時也會對蜂群的生活作息造成嚴重干擾。本研究以獲取溫、濕度、重量及GPS定位等數據為主軸，將傳統蜂箱整合微電腦晶片、感測元件與無線傳輸技術，完成智慧蜂箱系統，並結合行動通訊與雲端技術，利用智慧蜂箱系統蒐集之資料建置蜜蜂生態資訊監測系統，並將此系統實際設置於蜂場內，協助蜂農建立具即時監控系統、網路化及履歷溯源雲端化的蜂產品管理系統，智慧蜂箱系統與蜜蜂生態資訊監測系統網站如圖1所示。
圖 1、智慧蜂箱系統與蜜蜂生態資訊監測系統網站智慧蜂箱設計
此智慧蜂箱有四大面向的功能，溫、溼度感測用以掌握蜂群情況及確保蜂蜜品質；蜂箱定位用以防竊盜，且能讓蜂農方便找尋野放蜂箱的位置，同時紀錄每年每季蜂箱置放的準確位置，分析該位置的自然涵蓋率、採蜜紀錄、蜂群健康狀況等；重量感測可以掌握採蜜進度、紀錄每日養蜂的數據，減少蜂農干擾蜂箱的次數，降低因頻繁翻箱導致蜜蜂病蟲害傳播、發病和產蜜壓力，並降低蜂農的職業危險；無線感測網路，運用無線與物聯網技術，可即時收集蜂箱和蜂群的狀態，並且克服戶外施放收集資料的困難性，完成集體遠端蜂箱監測的功能。在系統零組件及感測元件的選擇上，本團隊以完成系統要求之最佳經濟效益的選擇，降低成本以提升蜂農裝設系統的意願。
蜂箱系統的濕度感測範圍為0~100%，用以判斷蜂箱內積水與否，或是放置地點過於乾燥；溫度感測範圍為攝氏-10~80度，可測量蜂箱放置位置的氣溫，蜂農能視需求將蜂箱放置於更適當位置；重量最大量測範圍為80kg，符合台灣的蜂農選用蜂箱的習慣。由於蜂箱置於戶外環境，智慧蜂箱系統皆有做防塵防水保護，智慧蜂箱的系統規格如圖2所示。
圖 2、智慧蜂箱系統規格智慧蜂箱與蜜蜂生態網路監測資訊系統架構
智慧蜂箱與蜜蜂生態網路監測資訊系統架構如圖3所示，圖3左側為完整系統架構，右側為完整架構圖之簡化架構圖。
圖 3、智慧蜂箱與蜜蜂生態網路監測資訊系統架構下文以圖3左側之完整架構圖對照右側簡化架構圖說明:綠色虛線框起的部分為「無線感測網路(Wireless Sensor Network)」，其對照為「智慧蜂箱」，該感測網路將蒐集蜂箱之溫度、濕度、重量等重要參數，以無線傳輸的方式透過ZigBee及WiFi將資料傳送至「系統監控中心(System Monitoring Center)」，再由系統監控中心把智慧蜂箱蒐集到的資料儲存至「系統資料庫(System Database)」，同時亦透過網際網路將資料傳送至「雲端資料庫」，作為產銷履歷製作用途，並也提供資料予「大數據分析系統」作為病蟲害預測用途。在此將上述「系統監控中心」、「系統資料庫」、「雲端資料庫」及「大數據分析系統」對照為右側簡化架構圖中的「資料庫」。紫色虛線框起的部分為「遠端人機介面(HMI)」，其為蜂箱資訊的顯示軟體，對照為「監控介面」。「監控介面」透過網際網路訪問「資料庫」獲取智慧蜂箱蒐集的資訊，並將其顯示在使用者設備的介面上(如手機、平板、電腦等具連網功能之設備)。智慧蜂箱蒐集之資訊內容及遠端監控介面顯示內容如圖4所示。
圖 4、智慧蜂箱資訊內容及遠端監控介面顯示內容每個智慧蜂箱都會有獨立的MAC識別碼，就像是蜂箱的身分證，而每個蜂箱的溫溼度、重量，還有位置就像是個人的戶籍謄本，這些資料皆會妥善儲存於資料庫，並讓遠端監控介面顯示給使用者，或做為後續產銷履歷製作、病蟲害預測之資料來源。
而監控介面會顯示每個蜂箱的溫度，濕度，重量，也可以查詢歷史紀錄，以及系統警示部分，當溫度太低、濕度過高等狀況皆會發出提醒。
圖 5、完整系統功能示意圖結論與未來研究方向
本研究現階段已完成智慧蜂箱、資料庫與監控介面之建置，期盼智慧蜂箱具備之即時環境監測功能能改善蜜蜂的居住環境，且未來若加入環境控制功能如溫溼度調節等，能讓蜜蜂有個溫暖舒適的家，提升蜂蜜的品質與產量。而監控介面能減輕蜂農的工作負擔，降低蜂農的工時以及提升管理的方便性。而存放於資料庫的資訊，可用作產銷履歷，且亦能運用大數據進行病蟲害的預測，能更有效的控管養育的風險。
▲研發團隊：國立虎尾科技大學飛機工程系生物科技系
聯絡人：宋朝宗 教授
電話：(05) 631-5547
E-mail：ccsong@nfu.edu.tw
