生活用水設備之用水型態分析與應用（1/2）

本計畫針對家庭生活用水行為，進行家庭用水設備(馬桶、洗衣機、水龍頭、蓮蓬頭)之用水流量歷線分析，蒐集各項用水設備之單一使用及組合使用的用水流量歷線資料。透過用水流量歷線資料的彙整、歸納與解析，建立家庭生活用水設備之用水流量歷線標準型態與家庭生活用水行為之判讀技術，藉由示範場域的驗證測試，進行比對分析及差異性比較，作為智慧水管理後續各種應用之評估。
本年度之工作項目如下：(1)國內外家庭生活用水設備之用水型態研究的文獻蒐集與整理、(2)家庭生活用水設備之用水流量歷線蒐集(至少20種組合)、(3)建立家庭生活用水行為判讀技術、(4)示範場域驗證測試(至少1案)及(5)家庭生活用水資料智慧應用之探討。
在文獻蒐集與整理方面，同步整理了以智慧水表為主的流量值計量及壓力計為主的壓力值計量。智慧電子水表的綜合優勢，提供各種面向之研究及應用的支撐，也是用水型態判讀分析的主流感測設備。
針對單一用水設備之用水流量歷線或其標準型態的研究相當少，本案透過實驗室取得之成果相當珍貴。對於家庭生活用水流量歷線之蒐集，單一設備完成馬桶類16個案例、洗衣機類5個案例、水龍頭類7個案例及蓮蓬頭類7個案例，合計35個案例，多個(組合)設備完成7個案例，總計42個案例。
在家庭生活用水行為判讀技術方面，近年來已朝向新興的技術或方法，如：人工智慧(AI)、機器學習(ML)、類神經網路(ANN)及深度學習(DL)等，本計畫提出判讀技術建議，包含了模式的架構、資料的輸入/輸出單元、設定參數及學習方式等。
完成一個案次的家庭示範場域的硬體(水表)建置、流量歷線之判讀驗證測試及用水結構分析等。使用ANN模式的用水設備型態判讀，單純使用流量歷線圖像之網格模式，學習成功率約89%，驗證成功率約75%。再導入特徵量提取之網格模式，學習成功率約94%，驗證成功率約81%。
在家庭生活用水資料之智慧應用上，針對漏水偵測、用水行為及居住安全(保全)三個面向，進行初步探討，同時論述家庭生活用水分析網頁的建置步驟及用水資料的量測解析度對用水型態解析項目的對應關係。在實際推廣及應用上，價格仍是最大的挑戰與困難，而對家庭效益是否足以投入費用，成為另一項關鍵。