“農(nóng)委會”水產(chǎn)試驗所為保育重要水產(chǎn)生物的遺傳資源、維護遺傳歧異度，以利發(fā)展水產(chǎn)高科技產(chǎn)業(yè)、強化我省漁業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的國際競爭力，于2000年“奉行政院”核定籌建省水產(chǎn)生物種原庫，并列入“政府”中長程公共建設(shè)計劃，2001年度起正式編列預(yù)算實施。于2005年完成省水產(chǎn)生物種原庫鹿港、澎湖兩支庫，并于2007年起接續(xù)建置東港主庫及臺東支庫。為提升本所水產(chǎn)種省原庫種魚管理營運作業(yè)上的效率及精準(zhǔn)性，本所于“農(nóng)委會”“建構(gòu)RFID與二維條碼于農(nóng)產(chǎn)品安全追溯管理之策略研究及應(yīng)用”之E化領(lǐng)域重點優(yōu)先執(zhí)行之科技計劃支持下，規(guī)劃利用非接觸性無線電波傳送識別資料特性，研發(fā)種魚之RFID (Radio Frequency IDentification, 無線射頻識別系統(tǒng))監(jiān)測管理系統(tǒng)，以自動化辨識及資訊化的作業(yè)流程，結(jié)合RFID通信設(shè)備及資料庫管理軟體，建立種魚養(yǎng)殖生態(tài)習(xí)性觀測系統(tǒng)，以利研究者記錄及查詢使用，并逐步擴大推廣于民間種魚場及活魚產(chǎn)銷供應(yīng)鏈之中。 

　　應(yīng)用水下RFID技術(shù)于水產(chǎn)種魚監(jiān)測之先期概念驗證合作案系由水產(chǎn)試驗所企劃資訊組、澹水繁養(yǎng)殖研究中心及工研院辨識與安全科技中心 共同合作進行“水中RFID頻率選擇”、“靜態(tài)讀取距離測試”、“環(huán)形水道魚體標(biāo)簽讀取性能測試”及“魚池天線配置及動態(tài)讀取性能測試”等項目。 

水中RFID頻率選擇 

　　RFID常用的頻率有低頻 (LF，25KHz、134.2KHz，標(biāo)簽如圖1)、高頻 (HF，13.56MHz、433MHz，標(biāo)簽如圖2) 及超高頻(UHF，860－960MHz、2.4GHz，標(biāo)簽如圖3) 等，不同頻率的應(yīng)用范圍與情境各不相同，在水下的效能也有很大的差異性。  

　　為瞭解不同頻段RFID設(shè)備及標(biāo)簽在水中的讀取性能，利用一35 cm長 × 16 cm寬 × 20 cm高之玻璃水缸進行測試 (圖4)，將RFID讀取天線架設(shè)在水缸左側(cè)緊貼玻璃表面，將標(biāo)簽放置在水槽中，正對讀取天線正中心，量測標(biāo)簽之可讀取最大距離，可得表1讀取結(jié)果。 

圖 1 、 LF 標(biāo)簽外型 ( 長 8-23mm 、直徑 2-4mm ，封裝材質(zhì)：玻璃圓管 ) 

 圖 2 、 HF 標(biāo)簽外型 ( 3cm 正方～ 7×5cm ，貼附材質(zhì)：紙或 PVC 等 )    

   
  
圖 3 、 UHF 標(biāo)簽外型 ( 尺寸： 7cm×2cm 以下，貼附材質(zhì)：以紙為主 )   
   

  
圖 4 、 不同 RFID 頻段水中讀取距離測試示意圖   
   
  

表1、RFID各頻段(UHF、HF、LF)之水中讀取距離測試 

　　其中，UHF頻段易受水與金屬的影響，在水中以固定式讀取器及可攜式讀取器均無法讀??；HF系統(tǒng)在水中之讀取距離，由大氣中之10 cm縮小為6.5 cm，受水的影響很大；LF標(biāo)簽在水中的讀取距離大于測試水槽的35 cm，受水的影響最小。就以上的分析與實際測試之結(jié)果，決定採用LF的系統(tǒng)作為水下魚類監(jiān)測之RFID系統(tǒng)。 

低頻(LF)系統(tǒng)靜態(tài)讀取距離測試 

　　為確認(rèn)水中天線計算設(shè)定之電容值可獲得最佳的通訊效果，以量測天線調(diào)頻模組在不同的電容值狀態(tài)下，標(biāo)簽可被讀取得的最遠距離，製作一刻度工作臺，左側(cè)放置感應(yīng)天線，標(biāo)簽 (TI RI-TRP- WRHP-20) 則放置在天線的中心點，延法線方向向外移動，至標(biāo)簽無法被正常讀取，并記錄下標(biāo)簽可被讀取的最遠距離。經(jīng)篩選配對選擇不同讀取器及電子標(biāo)簽組合，以進行最大讀取距離測試，其結(jié)果如表2。由測試結(jié)果得知，以TI (德州儀器) 之讀取器及電子標(biāo)簽組合之讀取距離最大。

 

表2、各廠牌RFID電子標(biāo)簽讀取距離測試結(jié)果 

環(huán)形水道魚體標(biāo)簽讀取性能測試 

　　本項測試先設(shè)計製作一壓克力之橢圓型環(huán)形水道測試平臺 (圖5)。平臺長邊一側(cè)中央設(shè)一插槽，可將製作好的長方框型低頻LF讀取天線固定。同時使用吳郭魚為測試魚種，當(dāng)魚體通過天線時，觀察魚體內(nèi)的標(biāo)簽是否被讀取 (圖6)。另為瞭解標(biāo)簽注射植入魚體中之部位對水中實際讀取性能之影響，將四種不同廠牌型號的LF電子標(biāo)簽以與魚體平行方向分別植入魚體的三個不同部位A、B、C如圖7所示。 

圖5、環(huán)形水道動態(tài)讀取測試平臺 



 圖6、吳郭魚活體通過水中感應(yīng)線圈之情形 

   
圖7、魚體標(biāo)簽植入位置示意圖 

  

表3、動態(tài)測試結(jié)果 

　　由上表之測試結(jié)果可知，標(biāo)簽之植入位置對于讀取效果并無影響；標(biāo)簽在植入魚體后，在魚隻的正?；顒訝顟B(tài)下，均可被成功讀取。 

魚池天線配置及動態(tài)讀取性能測試 

　　本項測試系于小型養(yǎng)殖池 (約長2m × 寬4m) 內(nèi)配置RFID天線兩支于長邊兩側(cè)，如圖8所示。由于目前之讀取器只能于同一時間讀取一個標(biāo)簽，所以魚池內(nèi)只放置一尾在背鰭附近植入TI電子標(biāo)簽的吳郭魚。 

　　測試時使用兩組TI讀取器及天線之內(nèi)部連續(xù)讀取功能，以連線電腦針對同一時間所讀取之兩組資料 (分別經(jīng)由COM1及COM6串列埠介面) 進行紀(jì)錄及儲存，其資料格式可轉(zhuǎn)換為EXCEL檔。 

 圖8、動態(tài)讀取性能測試之養(yǎng)殖池及天線配置圖 

 　　由所記錄的COM1及COM6資料切換的時間差，可得知魚體的移動速度。數(shù)天試驗期間總共記錄數(shù)萬筆資料，由于資料內(nèi)容龐大，因此僅擷取前15筆資料如表4。在近半小時期間，魚體在兩支天線感應(yīng)范圍內(nèi)之移動時間差，可小至數(shù)秒或大至數(shù)分鐘。 

表4、實際測試結(jié)果部分?jǐn)?shù)據(jù)列表  

　　由水中天線原始感應(yīng)數(shù)據(jù)可分析因諸多環(huán)境狀況而影響魚體攝餌期間、悠游期間或日夜間等習(xí)性差異。未來正式建置養(yǎng)殖池RFID監(jiān)測系統(tǒng)后，可進一步分析水產(chǎn)生物活動范圍與活動力是否良好，以作為水產(chǎn)繁養(yǎng)殖選種或配種之參考。 

結(jié)論 

　　本先期概念驗證合作案已順利并成功完成“水中RFID頻率選擇”、“靜態(tài)讀取距離測試”、“環(huán)形水道魚體標(biāo)簽讀取性能測試”及“魚池天線配置及動態(tài)讀取性能測試”等驗測項目，并確認(rèn)RFID技術(shù)證明實際可應(yīng)用于水中活體魚類之動態(tài)監(jiān)測。 

　　現(xiàn)行魚類養(yǎng)殖與配種作業(yè)時，需大量人力配合各種魚類生態(tài)與習(xí)性進行紀(jì)錄，同時為取得正確魚類生態(tài)，也必須耐心、細心的清點與分辨各種魚類，因此影響?zhàn)B殖配種的效率與進度。本所水產(chǎn)種原庫未來將導(dǎo)入RFID系統(tǒng)，藉此改善傳統(tǒng)管理模式，將RFID標(biāo)簽植入或掛載于所需觀察之魚類內(nèi)，在記錄與觀察各種魚類生態(tài)與習(xí)性時，以水中固定式天線及讀取器便能快速清點魚類數(shù)量、觀察魚類的活動能力，使魚種數(shù)量、位置、活動能力，各項魚類相關(guān)資訊均較能正確且快速地被整合于管理系統(tǒng)中，方便專案管理人員隨時掌握魚類資訊，以有效提升水產(chǎn)種原庫的管理及營運效率，并可建立更完善的種魚養(yǎng)殖生態(tài)監(jiān)測與管理系統(tǒng) (圖9)。 

圖9、導(dǎo)入RFID之種魚養(yǎng)殖生態(tài)監(jiān)測與管理系統(tǒng)示意圖 

　　隨著我省農(nóng)漁畜產(chǎn)品產(chǎn)銷履歷制度的立法與推動，最近RFID開始應(yīng)用于TGAP產(chǎn)品的生產(chǎn)管理與流通管理上面。目前有活魚儲運商使用一般流通用高頻13.56 MHz的大型TAG，以尼龍繩結(jié)附在活魚嘴鰓間后直銷餐廳及飯店。該方式之魚體需離水極近距離 (約3 cm以內(nèi)) 讀取資料，與水產(chǎn)試驗所未來研發(fā)以低頻之水中微型TAG直接較長距離感應(yīng)天線技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用有所不同。另國外近年來也曾使用水中低頻RFID于野生及養(yǎng)殖魚類，例如鮭魚于澹水河川中生態(tài)及成長率的監(jiān)測、鱒魚族群估計成長特性、沿岸養(yǎng)殖鯊魚的飼育生態(tài)等監(jiān)測。但其各部分技術(shù)、機構(gòu)、電料模組零組件及成本效益比，亦有許多值得改進之處，而低頻反碰撞、多標(biāo)簽同時讀取、多天線自動切換之技術(shù)研發(fā)，亦為未來水產(chǎn)試驗所RFID研究計劃之研發(fā)重點。