資料來源：國立臺灣大學生物機電工程學系/江昭皚特聘教授、林弘人博士生

蜂產業具備相當高的產值，除了蜂產品如蜂蜜、花粉、蜂膠外，蜂王乳更是具有相當高的經濟價值。依據統計數據顯示，全球光是蜂產品的經濟價值就高達58.5億美元。除此之外，農作物面臨授粉需求時，亦有將近九成的蟲媒花是藉由蜜蜂完成。也有研究報告指出，全球因授粉行為所帶來的經濟價值高達2150億美元的價值。因此，農業極度仰賴蜂群授粉，此足以顯示蜂產業的重要性。

近年來，全球臺灣蜂蜜市場的需求近幾年也持續上升，除了市場販售的純玻璃瓶裝蜂蜜外，其他食品大廠如星巴克、麥當勞等，也注意到蜂蜜產品於市場的潛力，因而不斷推出蜂蜜相關的產品；亞洲地區手搖飲料的市場近幾年來發展相當迅速，亦帶動了蜂蜜的需求。相對於需求面的提升，生產面卻面臨險峻地挑戰。首先，台灣蜂產業的勞工年齡平均勞力年齡逐步攀升，蜂場管理的繁複且粗重的作業不僅對老農而言是個夢靨，對於有意投入蜂產業的青農也是相當大的阻力。此外，環境中存在著挑戰也是與日俱增。氣候變遷導致極端氣候發生，而如畸翅、微粒子等病害發生的機率隨之提高；農藥中毒近年來亦成為蜂農相當頭痛的問題，在中毒後快則兩、三天內就會造成嚴重損害，蜂農若沒有及時發現，非常容易造成鉅額損失。

因此，具備多點且即時監測的物聯網系統成為了突破困境的最佳解方。物聯網是將多個感測設備放置於想監測的區域，並透過連網的方式進行資料共享，可將資料即時、多點回傳後進行後續資料運算與分析，並做出決策，可獲得即時資訊與降低人力作業。近十年來，科學家們開始對蜂群的聲音產生了興趣，在許多研究中發現在不同情況下─特別是在環境發生巨變或是蜂群因故衰弱時，音頻訊號會有顯著的差異。透過物聯網系統，研究人員可以將所擷取到的音頻訊號利用數學模型等方式進行資料處理，再透過人工智慧的方式進行分類，即可知道目前蜂箱的狀態是否健康，達到即時多點監測的效果。

試想，將物聯網系統安裝於每一個蜂箱之中，某一天半個場域的蜂箱索回傳的音頻都被分析出農藥中毒的結果，蜂農的手機不斷地跳出通知，這時蜂農就知道蜜源附近有農民在噴灑農藥，必須趕緊搬遷蜂群，避免造成更大量的傷害。若沒有這套系統，蜂農可能會在兩三天後發現有成群的蜜蜂死在巢外，此時才意識到是蜂群中毒，而這時已造成難以彌補的重大損害。換言之，如果這套系統穩定運作，且都沒有發出警報通知，蜂農就可以在不用巡邏整個蜂場的情況下，就可以掌握整個蜂場的資訊與情況，如此一來即可大幅減少蜂場管理作業，除了能有效解決缺工與老化的問題外，高度智慧化的管理模式對於有助於吸引青農進入產業，讓產業得以繼續發展下去，滿足國內外對蜂蜜的需求。

蜂群音頻監測系統之架構圖如圖一所示，在蜂箱中加裝以嵌入式系統所組成的音頻感測裝置，並使用邊緣運算（Edge Computing）的技術對音頻進行數學轉換、人工智慧之分類演算法等，並將分析結果透過物聯網技術的方式上傳至雲端伺服器中，再由雲端伺服器回報訊息給各個監測裝置中，達到即時回報的效果。如此一來，蜂場管理人員可以一次掌握整個蜂場的資訊，且任何一個蜂箱有發出警報，管理人員可以快速、精準地前往該蜂箱觀察情況，若有異常則進行緊急處理。

在物聯網的系統中，資料的回傳量與運算是一個相當重要的議題。若要完整地將資料傳送回雲端或是伺服器，除了會占用到非常多的資料儲存空間外，資料上傳時很有可能發生資料阻塞而導致遺失的現象。舉例而言，一個蜂場200箱蜜蜂都同時等著要將音頻資料上傳，很快地就會發生資料無法同時間一次上傳的問題。若這樣的情況遲遲無法緩解，除了資料就逐漸不具有即時性外，存在感測端的資料儲存量有限，就可能發生感測端資料存不完也傳不上去的情況，而最終資料就會遺失。所以，若能在感測端就進行一部分的資料處理，將檔案壓縮、切割、刪除無用片段、提取特徵等等，運用這些方式減少資料的傳輸量，就可以避免資料阻塞的情況。然而，在感測端就開始進行運算，意味著感測端要求的運算能力將會增加，即會造成成本的上升，使得物聯網系統低價建造多點感測的優勢下降。這樣的考量在不同階段會有不同的選擇策略，如在早期，研究資料尚不完備，資料完整回傳為第一優先考量的事情；到後期，演算法模型的資料量已經較為穩定，將可改採用資料傳輸量較小的方式，增加系統穩定度與確保系統即時性。

過去的研究大多都是針對單一現象進行個別研究，所以通常一套裝置只能分辨出一種異常情況。然而，蜂場的情況非常複雜，僅使用單一異常偵測的系統較不符合真實應用的情況。因此，目前國內所開發的系統嘗試將所有的情況整合在一起，如此系統則可以同時分辨多種異常情況。目前，系統正在進行研究如何分辨出正常、失王、農藥與畸翅病毒感染等情境，甚至是在蜂群受到外來攻擊，如胡蜂等天敵時蜂群的音頻反應，有助於蜂農真實應用於蜂場管理之中。

智慧養蜂的推展勢在必行，導入智慧化管理系統對於生產效率以及缺工方面都有顯著的效益提升。未來結合大數據分析，養蜂、授粉等等產業需求將可以達到最佳化的生產效益，解決產業困境，創造產業新價值。

▲研發團隊：國立臺灣大學 生物電磁研究室

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