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。
▲ 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
禾生科技创办人兼首席执行官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、大肠杆菌、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，就能借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便携式和固定型，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。
▲ 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准。
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，这也就是为什么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。
▲ 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，借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。
▲ 目前透过台湾所搜集到的数据，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。
（图片来源：科技新报。首图图说：首席执行官谢金原解释如何将水质数据转化成可商用的水质监测仪器。）
