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農業物聯網如何實現智慧感知、預測？未來發展路徑會怎樣？

2020年2月17日 星期一
來源：RFID世界网 作者：烽云物联

作為整合新一代資訊技術的策略性新興產業之一，物聯網備受各界關注。農業是物聯網技術的重點應用領域之一，也是物聯網技術應用需求最迫切、難度最大、整合性特徵最明顯的領域。

近幾年，物聯網技術已被應用到農業的諸多領域，包括農業環境監測、溫室大棚生產控制、節水灌溉、氣象監測、產品安全與溯源、設備智慧診斷管理等方方面面。

對於物聯網技術在農業中的應用，基礎技術是感測器網路的完善。感測系統的完善與否，直接影響著整個農業物聯網技術的運行。

農業物聯網由感知層、傳輸層和處理層構成。感知層的感測器技術、條碼技術、全球定位等技術採集的數據資訊，透過傳輸層的有線、無線感測器網路技術，和行動通信技術，傳輸到處理層的農業預測、診斷、控制、決策，以及預警等智慧化模組。

一、關鍵技術

1、農業物聯網感知技術

感知層主要包括各類感測器及節點技術、全球定位系統技術和條碼技術等，實現對土壤水分、環境溫濕度、家禽水產健康狀況等資訊的採集功能，是農業物聯網的關鍵技術。

目前，光溫水氣熱等環境感測器應用相對成熟，土壤感測器是研究的熱點，透過電磁波反射或吸收能量水平的大小，可判斷土壤結構，根據離子選擇性膜電極，與被測離子溶液間的點位輸出，可測定土壤裡的特定離子。利用光學和電磁學原理，製成的動植物生命資訊感測器，也是研究的熱點和難點之一。

2、農業物聯網傳輸技術

當前，農業物聯網中的傳輸技術，主要為無線和有線感測網路技術，以及行動通信技術。其中，無線感測網路技術的應用最為普遍，國際上無線感測器網路應用，已經到了實踐階段。

荷蘭的一個農業物聯網項目，將無線感測器網路技術，應用到馬鈴薯生長環境的監測中，生產者可根據監測結果控制疫病，從而實現防患於未然。

農業物聯網的資訊傳輸技術處於試驗階段，有學者建構無線傳感網路監控系統，該系統可對種植環境進行即時監測，園區佈置的感測器節點，可採集土壤與空氣的溫濕度、CO2 的濃度以及光照強度等參數。

3、農業物聯網處理技術

農業物聯網處理層的技術，包括雲計算、雲服務和模組化決策，這個層面是將採集的數據資訊，轉化為實際的操作，利用控制模型和策略，對相關農業設施進行智慧控制，比如打開水龍頭、關閉燈光、自動施肥等。

智慧決策是預先把經驗，和專家知識輸入模組，透過推理模擬思維，為農業生產提供技術參考，比如對農田肥力、灌溉、病蟲防治、動物飼料配方和園藝設施等方面，提供技術支持。智慧預警是以數學模型為手段，對實際不正常狀態進行警示，給出危害提醒。

二、核心應用領域

按照監測對象的不同，物聯網系統可以分為農業生產環境監控物聯網、動植物生命資訊監控物聯網、農機作業監控物聯網、農產品品質檢測，與品質安全追溯物聯網等。

1、農業生產環境監控物聯網

農業生產監控物聯網，主要指利用傳感器技術採集，和獲取農業生產環境各要素資訊，如種植業中的光照、溫濕度，二氧化碳濃度、土壤肥力、土壤含水量等參數，水產養殖業中的酸鹼度、溶解氧、氨、氮、濁度和電導率，畜禽養殖業中的氨氣、二氧化硫、粉塵等有害物質濃度等參數，透過對採集資訊的分析決策，來指導農業生產環境的調控，實現種養殖業的高產高效。

農業感測器
　　
農業生產環境複雜，需要在高溫、高濕、低溫、雨水等惡劣多變環境下，連續不間斷運行，且感測器節點佈置稀疏不規則，布線不方便；而無線傳感器網路組網簡單、無需布線，具有低成本、靈活的優勢，成為當前農業生產環境監控系統主要應用方式。

2、動植物生命資訊監控物聯網

對植物資訊採集的研究，主要包括表觀可視資訊的獲取，和內在資訊的獲取，表觀資訊如作物苗情長勢、病蟲害、果實膨大狀況、生物量、莖乾直徑、葉面積等資訊。內在資訊包括葉綠素含量、作物氮素、光合速率、種子活力、葉片溫濕度等，主要監測手段，為光譜技術及圖像分析等；

對動物生命資訊的監測，主要包括動物的體溫、體重、行為、運動量、取食量、疾病資訊等，透過相關監測，瞭解動物自身的生理狀況和營養狀況，以及對外界環境條件的適應能力，確保動物個體健康生長，主要監測手段包括動物本體監測感測器、影像分析等。

3、智慧農機物聯網

近年來隨著土地流轉的進行，農機作業範圍不斷擴大，農機作業資訊滯後、時效性差、缺乏有效的監管手段，機收的組織者和參與者對資訊快捷、準確、詳細的要求，難以滿足等問題逐漸突顯。

如何透過技術手段，有效地進行農機作業遠端監控與調度，提高工作效率和作業品質，尤其是保障農機夜間作業品質，和農機裝備的智慧化水平，是農機物聯網發展的迫切需求之一。

農機物聯網主要研究方向，包括農機作業導航自動駕駛技術、農機具遠端監控與調度、農機作業品質監控等方面。

4、農產品質安全追溯物聯網

農產品資訊感知技術，主要包括農產品顏色、大小、形狀及缺陷損傷等外觀資訊，和農產品成熟度、糖度、酸度、硬度、農藥殘留等內在品質資訊。

農產品質安全與追溯，對農業物聯網的運用，集中在農產品倉儲及農產品物流配送等環節，透過電子數據交換技術、條碼技術和 RFID 電子標籤等技術，實現物品的自動辨識和出入庫，利用無線感測器網路，對倉儲車間及物流配送車輛，進行即時監控，從而實現主要農產品來源可追溯，去向可追蹤的目標。

在未來，隨著農業物聯網的發展不斷深入，從政府推動企業變革轉變為企業主動變革，這是未來農業物聯網化的終極趨勢。未來有部分企業，將會依靠大量農業數據的分析、共享，挖掘利用來賺錢，改變農產品的生產方式和消費方式。

影片：https://www.youtube.com/watch?v=j4HBlOf5ZDA

資料來源：https://3smarket-info.blogspot.com/2020/02/blog-post_17.html?m=1&fbclid=IwAR07Hvz7yYgnvPuwMrDayBSKdOoSzoOynnFo_-jBVfYGnEwQE2xOWAiVu3Y

茶葉烘焙方法論述-02 丁得富 撰文



　　關於茶葉烘焙方法，筆者於本刊第29期（第130頁）中，針對烘焙茶葉之起源，焙茶器具的使用及茶葉烘焙理論，已做大略闡述，今再作深入探討。烘茶沒有一定的準則，任何一種茶葉都可以先經過焙火後再飲用，但並非所有茶葉都需要經過焙火才算是好茶品，其取捨端視製茶者、茶行或飲茶者，對市場銷售的判斷或個人口感的偏好而定。

　　茶葉烘焙，據唐代烹飲茶記述，芽葉採收後的處理分為兩種製造方法，其一為蒸青法（註一）；其二為炒青法（註二）。茶葉於製造完成後必須藉高溫烘乾，此謂之「烘焙」。陸羽《茶經》中的「二之具」云：「焙，鑿地深二尺，闊二尺五寸，長一丈，上作短墻，高二尺，泥之。貫，削竹為之，長二尺五寸，以貫茶焙之…。」後文又曰：「貯煻煨火，令煴煴然。江南梅雨時，焚之以火。」可知古人對茶葉的烘焙、貯藏與飲用是非常講究的。

茶葉於製造完成後，必須保持一定的乾燥度，茶品才不容易變質。台灣地區屬於海島型氣候，相對濕度約為百分之八十左右，茶葉極易受潮，對茶葉之保存更應予重視。否則茶葉一旦受潮，容易變質（註：以葉茶為主，普洱茶的餅、磚、沱較不受潮度影響，但以不超過百分之十為佳），受潮的茶葉必須經過烘焙，但再次烘焙時，其茶質中的芳香油以及葉綠素，會因溫熱而部份揮發掉，茶葉中所含的許多元素如胺基酸、葉綠素、咖啡因、茶單寧、維生素Ａ、Ｅ、C、B…等有機元素，亦會於受熱時部分流失，由於茶多酚的轉化，使茶質中的茶黃素、茶紅素相對提高，此時茶湯會轉變成泛紅色。

　　故一般消費者飲用新鮮茶，尤其是台灣烏龍茶、高山茶，大都喜歡引用茶農剛製成的當季茶品，一旦經過再次烘焙，其花香味或葉青味會轉變，在品茗的口感上就有差異了。但是，也有部份好飲茶的老饕，喜選擇烘焙過的茶品，其感覺較不刺激傷胃；另外有部份好飲者，以欣賞的角度來品啜熟火香茶品，別有一番風味。

近十年來，台灣流行喝陳年老茶，陳年老茶乃經過長年的儲藏，其品質變化非常大。目前台灣坊間對陳年老茶的風味，有兩種品飲方式，其一維持原有陳年風味，如梅酸味、沉香味、淡花香味、稠狀的杏仁味…等；其二以溫火除去雜濕，再次呈現茶葉原有的花香，活絡茶質中的有機物質等。以上兩種對老茶的品啜方式，依飲茶者個人之喜好而定。

　　至於如何烘焙茶葉，才能將茶品較佳的一面展現出來；另有關陳年茶的整理與火候問題，筆者願將長年研究焙茶火侯的一些心得，略述於后，提供業者及飲茶同好一些參考意見，不足之處，敬請賜教。



焙茶前先檢視茶品───

　　當我們判斷茶葉必須進行烘焙時，首先必須了解茶葉的品質與屬性，亦即要清楚茶葉的品種、採收季節、茶品的屬性是強、弱、苦、澀，有否潮溼過度或雜味，茶葉中有否留存花香或果香，茶葉發生質變後的優缺點，如何藉烘焙技術達到理想的茶品展現…等問題。筆者以往上課時常告訴茶藝班的學員們：「烘焙茶之前，必先試飲，以了解茶性，再思考如何著手整理，是以輕火焙茶或乾燥即可。欲使茶葉達到最佳狀態，其重點為：如果無法了解對象茶品，不諳對象茶性，則無法掌握此泡茶的茶質在烘焙過程中的變化，若冒然焙茶，可能會失敗，請慎思；若無把握，寧可保持茶的原來風味，此為處理茶葉的較佳方法」。

至於烘焙茶葉的場所與位置，切忌於屋內的入風口處，環境溼氣勿太重，室內循環對流要暢通，焙爐放置於略靠牆壁處，以免風直接穿越。室內溫度以26～30度為宜，焙茶進行中不可開冷氣或電扇，以免焙火聚熱不足，影響焙茶品質。

茶葉焙好後要攤開使其降溫，切忌使用風扇或冷氣加速茶葉降溫，應在自然狀態下回溫，並且勿將有異味或刺激性物品置放於茶葉旁邊，以免茶葉在回溫時吸入外來的氣味包括水份等。俟茶葉回溫後收藏入袋或容器內，袋子或容器必須為不透明材質，防止光線照射產生還原作用。



有關焙茶火候之問題───



　　焙茶之火候，除了能使茶葉乾燥外，如果需要再次烘焙，則依個人的口感喜好而定。

台灣早期剛開始流行品茗時，南投縣鹿谷鄉、名間鄉所生產的烏龍茶，皆採用發酵再經過烘焙的製法，由於茶葉改良場研發新品種茶葉的問市，其茶湯花香味更具特色，廣受消費者的青睞，茶農為供應市場的需求，於製茶過程中降低發酵度（輕萎凋、輕發酵），使茶湯呈清澈碧綠，從此對焙茶工法逐漸省略，除了少數消費者還保持喜歡飲用傳統的焙火茶外，大部份消費者都改飲青花香茶，成為市場的主流。

台灣地區，從一九七六開始舉行春、冬兩季茶葉比賽，參與比賽的茶農為求得名，對茶葉品質的要求更加精緻，茶葉均經過揀剔枝梗、袪黃葉之後再經烘焙，使茶湯展現的色、香、味更趨完美。然各地區的茶葉比賽，對烘焙火候的標準不一，略可分為兩種，其一微入火而強調香高味醇，並且保有青花香，呈現新鮮的口感，最重要的是能凸顯「山頭」韻味；其二經焙火而產生一股蜜果香，或茶質中的桂、茉香；蘭、桂香…等，甚至藉由高溫焙火，使之呈現蜜糖香、蔗糖香、火香…等。

現將幾種焙茶火候的問題做以下分析：



漸進式烘焙法───

漸進式焙茶法，可以炭爐或電焙籠為工具，投葉量約五斤～六斤（投葉量厚度不可超過 六公分 ），溫度訂於70～75度，進行烘焙二十～三十分鐘，重覆三次，每次必須翻動，此處理法之重點在除去茶葉的濕氣與雜氣，此時茶葉會逐漸乾燥，再以蓋布做第四次烘焙。從第四次烘焙開始，溫度漸次增加到為80～85度，烘焙兩次，每次烘焙20～25分鐘，每次仍必須取出翻動；再進行第六次～第八次烘焙，逐漸加溫至95～100度，時間為25～30分鐘，取出翻動後再次烘焙。於第九次～第十次烘焙定溫在110度，烘焙時間為20～25分鐘；可再逐漸加溫至120度。（此烘焙時間乃用於春、夏、秋季；冬季氣溫較低，烘焙時間每次必須再加10分鐘）。

漸進式焙茶，是於每階段烘茶溫度逐漸增加，其重點在於茶葉受熱時，漸漸由茶葉內部的有機成分產生變化，而茶葉的內部構造又分為數層，（如以低溫開始烘焙後、其溫度的提昇、滲透入茶葉中的角質層、海棉體，最後進入茶葉內部。）在漸進式的焙茶法裏，最後兩次焙火溫度增加到110度、甚至120度，採用高溫的目的為，係藉著高溫促使茶葉中的多項元素，再次呈現出來，使茶的品質穩定。這種烘焙方法，適用於烏龍茶、金萱茶或高山茶，而微入火的鐵觀音茶亦可採用，其焙火為一～二分火候。

如果要延伸焙茶時間或繼續加溫至130度亦無不可，但時間的控制必須拿捏得宜。這種烘焙方法其茶湯的顏色會呈泛紅，但有一股迷人的火香味及麥香味，此法焙茶之次數，依個人對火候的喜好而定。



循環式焙茶法───

　　循環式焙茶法，其方式為保持恆溫狀態，將茶葉做數次或十幾次循環焙火。此法是在恆溫狀態下，逐漸活絡茶葉中的有機物質，促其產生交互作用，此種烘焙方法其茶湯較柔和溫順，適用於舊茶、烏龍茶、綠茶、紅茶等。

循環式焙茶方法為：投茶葉於焙籠中，溫度定為70度～75度，烏龍茶則定為80度左右，進行烘焙（電焙籠開起內線），第一次～第三次烘焙時間為20分～25分鐘，每次必須翻動，其用意為褪袪茶葉中陳舊氣味，及去除溼氣與雜氣。第四次開始烘焙時，焙籠上要蓋布，但蓋布要留通風缺口，直至第七次～第八次為止，烘焙時間每次為20分～25分鐘，以茶葉散出的香氣清爽，不入火味為原則。若第八次烘焙終了，茶葉香氣仍不理想時，可增加烘焙次數至十二次（冬季烘焙時間約加長10分鐘）；此種循環式烘焙方法，可做為烘焙入火茶的基本處理法。

如果欲以此循環恆溫烘焙法焙製中火茶，其溫度應定在100度～110度，每次烘焙時間為一小時左右，連續烘焙十二次以上，直至茶質熟化及茶多酚轉變，才能達到理想的火候，其茶香氣之掌控，如焦糖香、麥芽糖香、蔗糖香、麥火香等，依個人喜愛而定。

循環式焙茶方法，可廣泛用於多種茶類，烘焙時間可長可短，烘焙次數亦可依個人需要而異，此法焙茶較無固定規範，但有一原則，烘焙後不能有雜味殘留在茶葉中，若有雜氣殘留，可能是焙茶時投葉量太多，因茶葉堆疊太厚，致使高溫氣體積悶在茶堆中，無法得到均勻擴散，因而造成濁雜氣味殘留。



跳躍式烘焙法(鐵觀音烘焙)───

早期香港銷售的鐵觀音茶，其茶湯韻味有多層次變化，飲後會感覺醇厚而回甘，展現「熟火」烘焙的特色。鐵觀音茶的烘焙，其火候不容易定型，依筆者經驗，此種茶葉必須分兩次至三次烘焙（輕焙火，進行一次即可），每次烘焙間隔三個月～六個月，如果以一次完成烘焙中火茶的方式，存放六個月後，其茶湯韻味及火候會逐漸還原，必須分次再焙，茶葉的品質會比較穩定。

大部份茶葉經營者，都使用冰箱式的焙茶機，一次投葉量數十斤，用一～二天的時間連續焙茶，溫度調至90～100度，亦有調至100～110度，若烘焙熟茶有調到110～130度，甚至高達140度者。此種焙茶法，當茶葉焙妥時，其外表烏黑而呈油光面，此時茶質已產生炭化（茶葉硬化無彈性），此法俗稱「武火焙法」。筆者認為鐵觀音茶烘焙的最適溫度從90度開始，逐漸增溫至110度，每次烘焙40分～50分鐘，每次必須翻拌二～三次，連續烘焙13～15次，即可焙成香醇的中火茶，若在密閉式空間焙茶，溫度要略減。



陳年茶的焙火問題───

　　陳年茶的焙火，為保留其陳年的特殊韻味，如梅酸味、蔘香味、木香味、沉香味等，在處理上較複雜。當茶葉經過長期儲存，其含水份會增加，濁雜味會滲透，飲啜時口感較為遜色。但是喜愛飲用陳舊風味的老饕，有喜歡保留其原有的陳年韻味，以及柔軟清甜的口感，不再烘焙。惟陳年老茶如果不經過再焙手續，其茶湯會較為清淡而略帶霉酸味，沖泡次數亦會略減。

就茶葉儲藏而言，每三年翻焙一次，是為了保持其乾燥度，使茶性活絡。故陳年茶飲用前如適度烘焙，將溼氣與雜味袪除，其茶葉原有的香氣會再次活絡起來，品茗時茶韻的轉化會更豐富，且可享受陳年老茶獨特的香醇。

陳年茶的烘焙分兩種方法，其一使茶葉乾燥即可，其方法以文火方式進行烘焙，溫度設定在70～75度左右（電焙籠用內線圈），每次20～25分鐘，連續烘焙六～七次即可。若用木炭焙茶，溫度約在75～80度，每次烘焙25～30分鐘，每次必須取出翻拌，再連續烘焙，共計六次即可。其二適度調整茶葉中的有機質，進行烘焙時亦以文火70～75度烘焙三次，每次約25分鐘，焙籠不要蓋布，藉文火去除溼氣與濁氣，第四次至第六次烘焙，溫度增至85度左右，每次約為25分鐘；第七次至第九次烘焙，溫度增至95～100度，每次烘焙時間約為20分鐘，此三次至為重要，藉高溫除去殘餘濁雜氣味，且不使茶葉入火，保存陳年茶特有的風味。如果陳年茶的濁度與溼度太重時，烘焙亦可增加至12次。冬季因氣溫較低，烘焙時間可略微加長或溫度略增高10度左右；總之，應視焙茶者的經驗而斟酌之。



儲藏與再焙───

茶葉烘焙完成後應予攤開回溫，茶葉回溫時切忌置於地上，因為茶葉在冷卻過程中，很容易吸收外來的氣味與水份。待茶葉回溫後放入鋁鉑袋或甕內封存，保存茶葉的容器或袋子不能透光，防止茶葉因還原而產生菁味，增加口感上的乾澀。

台灣坊間收藏珍貴的茶品，一般皆儲存在甕裡，陶瓷甕的毛細孔透氣度佳，為收藏茶葉的良好容器；但是經長時間儲存，空氣中的溼氣多少會滲入茶葉中，故建議三～五年最好能翻焙一次，用乾燥烘焙的方法即可。如果需要長期貯存，則以重焙火方式，較有利於茶葉品質的穩定。



結論───

烘焙茶葉的技術始自清代，當時在中國閩南地區，常將製好的茶葉經過烘焙後貯存於陶甕內，做為長期品飲之用。關於烘焙茶葉的火候技術問題，自古較少記載於茶藝典籍中或闕如，而茶農製茶只依循上一代的老師傅口耳相授，代代相傳。

關於焙茶火候的技術問題，筆者曾於第九講討論過焙茶的基本原理，對焙茶火候之拿捏，因牽涉到天候、溫度、季節，茶葉的種類、茶品之新舊、以及茶葉文面（外觀的直條或捲曲形狀）等變因，對焙茶時間及溫度的增、減有絕對的關係，很難訂定統一適用的標準，或用文章予以表述清楚；必須靠經驗的傳承及累積，才能完全掌控焙茶的要領。

對於剛入門學習焙茶的茶界同好，筆者建議先以季節性的烏龍茶，溫度訂為75～80度之間，每次以20～25分鐘，採用循環式烘焙法。烘焙茶葉時一定要掌握「清」（去溼、去濁氣）的原則。以上謹以微薄之經驗提供參考，如有需要討論，歡迎接洽本刊編輯部轉知。