污水下水道資料整合雲平台（上）—訊號傳輸上雲關鍵成果

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背景概述及業主面臨問題與痛點

為因應國土管理署第六期管理目標，跟進世界潮流下水道 e 化雲端管理及Water4.0 概念，信諾團隊協助擬定公共污水廠永續營運管理策略，以落實全國108 座污水廠資料數位化與資訊整合的智慧管理目標；然而，遇到廠內傳統營運舊有問題而面臨挑戰，此次信諾也根據以下兩個問題痛點，希望建構一個能兼顧中央與地方需求的智慧管理工具：

一、缺乏全面性統合資料庫

污水廠內因權責差異、傳統人員填報作業品質勾稽需耗費大量人力，且各廠格式又存在差異等舊有問題而導致資料分散，營運經驗難以傳承，在本身的管理、操作、維護、檢驗面皆尚有改善空間的情況下，便無法累積、整合出具全面性與統合性的資料庫來因應推行智慧管理計畫的需求。

二、傳統水資中心圖控受限廠內檢視

傳統水資源回收中心處理程序與設備各異，且各廠儀控訊號受區域限制僅可於廠內檢視，必須靠抄表或現場檢視才能取得所需資訊，過程耗時又費工，又無法實際掌握即時營運現況，可見傳統的營運模式無法實際因應污水廠的營運需求。

信諾為業主制定的數位轉型、AI賦能解決方案

為滿足其營運管理需求，我們從營運績效，也就是其營運管理與績效的呈現，以及風險預防、智慧輔助三大塊著手，期能滿足這三方面的業務需求，務實的建構各污水廠皆適用的雲平台。從108年計畫初始至現在112年，在108至110年前期計畫的階段，信諾透過跨領域整合，偕同環興科技、中興工程顧問社，以及學界指標性顧問台科大周瑞生教授和台大于昌平教授完成了人工填報系統精進的開發，並建立訊號自動傳輸雲端的創新機制，同時亦挑選兩個廠做驗證。而信諾的電子人工填報系統於111年7月正式啟用，取代舊有的「全國公共污水處理廠資料管理系統」（以下簡稱CPC系統），且訊號傳輸上雲的成果從原本兩座驗證廠，推廣落實到112年底時已超過35廠，未來系統仍會進行持續優化，預計在115年做到「全面推動」。下為信諾開發產出的符合國際標準的雲端物聯網整合管理架構設立過程與推動進程：

計畫前期完成現況調查，建立訊號傳輸機制

在計畫前期，信諾針對污水廠現場完成現況調查，掌握訊號的集成關係與傳輸層次，透過三層次、五階段做釐清，正確紀錄傳輸路徑與集成關係，過程中皆有完整考慮訊號傳輸路徑與集成類型。如下圖所示：

建構各廠通用資料結構，建立全國一致性規範和架構

每個廠在污水處理的實務面存在些許差異，對此信諾就專業環工學理，將原本複雜的現場佈置透過系統化思維，將之轉化為可執行且各廠通用的管理工具。透過四張核心架構圖，逐層建構各廠通用的資料結構，建立設備諸元與訊號資料，逐步制定出全國一致性規範及架構。這段的關鍵成果在於，此傳輸機制是以工業區廢水和空氣排放監測架構為範本著手設計，由各廠依其特質自行客製數據採擷處理單元，所以既有圖控系統不會受到影響；而這些從各廠中央圖控抓出來的訊號，便通過信諾團隊提供的自動傳輸模組，按照信諾規範出來的通用格式上傳到雲端，且首次完成設定之後就都會自動傳輸，不影響現有人力，也不會造成污水廠負擔。這架構不僅符合國際標準，亦落實了資訊傳輸安全與資料品質保證制度，至終產出符合國際標準的雲端物聯網整合管理架構，建構過程可見下圖說明：

研析推動13項管理要點，循序漸進逐步推動

完成符合國際標準的雲端物聯網整合管理架構的建置後，如何推動成為下個階段的要務，除了上述提及已於111年7月取代舊有CPC填報系統，並一直在推動的電子填報系統以外，我們在行政面上也與業主國土管理署配合，進行管理要點的規劃。因應推動需求，信諾團隊與業主機關和專家經多次討論，擬定出13大項管理要點，也確立了雲平台機制的法源依據，有利於機關行政面上的推動。而這13大項管理要點皆屬於重要的介接訊號，且上傳的訊號量也較符合接下來於儀表板上視覺化的範疇，不會導致雲的訊號量太大而影響系統效能。完成管理要點的律定後，朝115年前完成各廠訊號上雲的目標也更邁進一步，下為信諾協助機關律定的13大項必要傳輸項目：

調查傳輸現況，擬定補助原則及改善期程

信諾團隊協助國土管理署確實調查需要經費補助的污水廠，協助擬定相關補助原則和改善期程，使這些污水廠能根據補助計劃中的條件作申請的動作。此外也提供輔導資源，從調查、現場輔導到一些相關作為皆有相應的協助，諸如電話輔導、舉辦說明會等，經過上述必要程序後，又依各廠實際現況，陸續協助各廠完成訊號上雲，截至112年9月為止，已有30廠成功導入。

視覺化的儀控訊號儀表板，一手掌握整廠營運現況

上圖為信諾設計的視覺化儀錶板，功能完備並能清楚顯示設備訊號、設備的啟停故障，以及各重要監測值，例如水質、pH值、污染物濃度等。「數值監測」也是這次的關鍵成果之一，當有異常狀況就會觸發警示提醒，觸發警示條件者，儀錶板會以明顯、具區隔性的顏色區塊及閃動的紅色驚嘆號提示，協助現場操作人員快速掌握狀況。請見下圖所示：

除了上圖中，只要點選「…」按鈕就可查看該單元所有訊號詳細內容的實用功能以外，在觸發警示條件時，系統還會以E-mail通知，能夠協助通知未在現場的縣市政府權責單位做預警因應，詳細說明如下圖所示：

同時，為了確認資料存儲品質，並確實掌握全國各廠訊號傳輸雲平台的傳輸完整度及傳輸現況，信諾團隊有規劃產出「訊號傳輸現況摘要表」以統計相關傳輸品質，確實掌握各廠傳輸現況，見下示意圖：

即時情報不漏接的訊號傳輸五大主動預警通報功能

信諾團隊規劃與建立完善的五大告警通知通報機制與功能，能確保現場人員即便不小心漏看儀表板資訊，仍能透過此機制與功能從E-mail接收警示通知，下為五大告警通知功能的架構與通報機制的展示：

 

當觸發以上這五大警示條件，系統就會自動寄信通報相關人員，而收信對象可由各污水廠自行填入設定，確實依據各廠現場狀況和事務安排通報給必要知情的人員，例如收信者若為縣市政府的話，只須設定收到當日匯總日報即可；若是現場操作人員，當突然全廠斷訊時，他必須第一時間就收到情報，或者監測值出現警示時，也必須即時通報現場操作人員。此自動化且可自定義的通報機制實質的降低了往返溝通的人力需求，有效協助管理單位掌握異常狀況即時應變，進而確保水資源回收中心營運的穩定性。

結語：兼具技術力與學理的數據處理能力，為發展AI智能打下根基

訊號傳輸上雲機制從無到有的建置，到舊有電子填報系統的功能精進及不斷優化，信諾技術成熟且以專業環工學理為基礎的數據處理能力儼然成為研發AI技術加值應用之路不可或缺的養分，至終跨出研析AI創新機制的步伐，落實智慧水務！請點擊下集「污水下水道資料整合雲平台（下）—智慧加值應用及AIoT實廠驗證關鍵成果」，繼續觀看水雲端AI智能加值應用的關鍵成果，如何達成並落實全國108座污水廠資料數位化與資訊整合的智慧管理目標。

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