圖說:運用AI觀測小魚路線動靜,把關水源品質。(圖/京呇科技)
根據世界衛生組織和聯合國兒童基金會統計,全球有6億5000萬人口缺乏安全飲用水,更只有1/3的人隨時有自來水可用。生活在臺灣的我們,能以世界第2低的低廉的價格享有乾淨水源,幸福背後是臺灣自來水公司一群隱身幕後、默默把關的團隊,守護著大家的用水安全。
臺灣降雨量雖然豐沛,但主要降雨集中於短暫的豐水期,且地勢高聳不易留住雨水,加上氣候異常,近來全臺各地水庫蓄水量持續下探,缺水議題也浮上台面。關係到重要的民生用水,臺灣自來水公司除了取用多種水源,還需檢測原水,確保水質無污染之虞,才能進入淨水場供應使用。
觀察小魚就能檢測水質?政府現行管理機制的優勢與風險
以臺灣自來水公司第一區管理處新山給水廠為例,臺灣自來水公司的水質監測系統,承襲自先民的古老智慧,是在各水源取水口及淨水場設置「原水水質監測養魚試驗箱」,飼養大肚魚、朱文錦等臺灣原生種魚類,透過觀察這些小魚的生存狀況,監測原水是否遭受污染。
這套機制的檢測速度快、設備與維護成本低,且幾乎能檢測出所有毒性污染,難怪能從日治時期沿用至今;然而其中長期讓臺灣自來水公司頗感困擾的是,人工觀察方式仍存在風險——原因並非人為失誤,而是出自魚群神奇的自然本能。
圖說:藉由養魚試驗箱觀察魚群監測原水品質。(圖/京呇科技)
原來,臺灣自來水公司的養魚試驗箱是使用流動的水,不同於一般水族箱的循環水,流動時產生的滯留效應,當水質受污染時,會形成沒有毒性的避難區,而魚類天生具有「趨避」的本能,導致魚群暫避於避難區而存活,人為觀測難以辨識。
原水污染雖然不常發生,但一旦發生,影響就很大。例如多年前的員山子分洪道漏油污染事件,就是因為魚類趨避現象,未能即時發現問題,同樣的狀況在高雄後勁溪也發生過。
人工智慧影像辨識搭配生物指標,水質檢測效率大提升
為此,臺灣自來水公司透過經濟部中小及新創企業署「創業家實證計畫」提出需求,與創立於2021年的京呇科技合作,選定位於基隆暖暖的新山給水廠為首發實驗場域,開發「AI原水生物檢測計畫」,把關50萬民眾的用水安全。
京呇科技為在地化的資訊系統整合商,提供在地機關企業資訊系統服務。此次專案的切入系統是以臺灣自來水公司原有的養魚試驗機制為基礎,搭配新創團隊的AI影像辨識專長,透過追蹤小魚的存活情況與游動軌跡,判定原水是否遭受污染,相較於傳統的人工辨識,檢測時間更快,判斷與警示流程全部自動化。
為方便臺灣自來水公司操作,將系統操作方式盡量設計簡單,異常狀況以蜂鳴器發出嗶嗶聲警示,通知現場人員取出原水進行化驗,確認污染情形,並且抽水站會立即停止抽水,待污染解除後才會繼續取水,確保污染不會進入淨水場內。同時,系統還會透過LINE群組自動傳送當下水質數據,提供相關管理人員即時了解狀況,不僅限於現場作業人員,還能回查歷史紀錄,也方便換班交接。
團隊也向海洋大學專精生態毒理學的鄭學淵教授請益,了解到魚類死亡的原因有很多,毒性污染只佔一小部分,使用AI影像數據辨識、分析,未來在水質管理上會更有效率。
水質監測在全世界有很大的商機,國外也有類似設備,但飼養的魚類不是臺灣原生種,AI訓練出來的模型不適用於國內的水質檢測,也有廠商是使用溫度、化學物質等感測器去監測水質,但全套儀器採購價格超過兩百萬,維修費用昂貴,不僅有水土不服的問題,檢測範圍也不如生物指標廣泛。京呇科技此系統售價僅為國外的四分之一,維運費用更低,完全符合政府單位的操作標準,且目前已在八堵抽水站運行超過一年,系統穩定可靠,技術成熟度高。
開發之系統完整沿用臺灣自來水公司現有的養魚箱設備,對於魚種、體型、箱體尺寸、進水流速,以及清潔、餵食等,都遵循現有標準,不增加現場操作人員額外負擔,減少新系統導入現場工作的門檻,也因此能快速完成目標。
圖說:將科技工具導入監測水質行列,提升系統效率之外,更減少人員觀測之誤差。(圖/京呇科技)
由於臺灣自來水公司的需求很明確,只是需要了解有什麼科技工具能協助單位做更快、更可靠的管理。而「AI原水生物檢測計畫」是在養魚箱外設置攝影鏡頭,採非侵入式的觀測,不會增加水質管理的風險,也是提升導入新系統效率的關鍵之一。
新創採購媒合,為企業與政府機關創造雙贏
參與新創採購平台,對新創和公部門可說是雙贏。透過新創採購的媒合與補助,促使公部門更有意願嘗試創新科技產品與服務,並提供新創實證場域與經驗分享,也分攤新創的開發成本,加快落地速度。
京呇科技目前也透過新創採購機制和基隆市政府、國立海洋科技博物館展開新的合作計畫,以AI影像辨識管控潮境保育區的船舶進出,希望減輕人工執法的負擔。
在多元化水源供應已成為關鍵課題的當下,取用伏流水、井水、人工湖、再生水、海水淡化等解決方案,都會增加取水口數量,水質檢測需求也隨之倍增,那麼檢測設備的設置與維護成本將成為重要考量,又如工廠、發電廠的廢水排放,應用AI生物指標檢測也更能節省成本,並涵蓋更多檢測項目,期待這套臺灣自主研發的AI生物水質檢測系統未來有更多應用場域,守護臺灣的用水安全與環境保育。