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【智在家鄉】生活智慧化 !FRET技術搭手機驗水管鉛毒、瓦斯外送平台預知用量無縫送達
【智在家鄉】生活智慧化 !FRET技術搭手機驗水管鉛毒、瓦斯外送平台預知用量無縫送達

團隊「FRET Lab」與「WhazzAI」在此次聯發科技智在家鄉數位社會創新競賽中提供優化國內智慧民生新方法。

▲團隊「FRET Lab」與「WhazzAI」在此次聯發科技智在家鄉數位社會創新競賽中提供優化國內智慧民生新方法。

匯流新聞網記者王佐銘、李映萱、胡照鑫、李盛雯、徐以琳、許哲綱、劉宇軒/新竹報導

2021年度聯發科技第四屆「智在家鄉」數位社會創新競賽決賽日前盛大舉行,匯集國內21組優良團隊提供創新構想計畫,期盼為台灣這個美麗寶島帶來更多嶄新變革。其中團隊「FRET Lab」與「WhazzAI」對於國內智慧民生方面提供創新想法,分別針對智慧能源管理系統,還有老舊住宅水質可攜式重金屬鉛感應系統提出計畫以及預期落地成果。

FRET Lab團隊指出,重金屬鉛被廣泛運用在生活之中,如含鉛汽油、鉛電池、含鉛水管等,若管理不慎,鉛毒將使環境受污染,並透過生物累積危害動植物,再經由食物鏈讓人無意間吃下肚,造成腹痛、便祕、頭痛、手腳麻痺、不孕症等,對腦部更有嚴重的影響,如記憶力出問題、智力下降、產生智能障礙等,甚至導致癲癇發作、昏迷或者死亡。目前各國已傳出多起相關案件,顯然鉛污染已經是全球皆相關的問題。

2015年媒體披露,台灣自來水公司與台北自來水事業處轄下50個淨水場,有高達25個供水廠被檢驗出含鉛,雙北地區、新竹縣市、宜蘭縣、花蓮縣等7個縣市,共3.6萬戶民宅都是透過鉛製管線供水。團隊表示,雖然部分縣市已經有在改善外部含鉛供水管,但中南部等地區還是有許多老舊住宅,建築內管線仍有可能也是待替換的含鉛水管。為了防止民眾持續接觸含鉛毒物,對於水質的把關便十分重要,因此團隊決定著眼含鉛水管的問題。

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▲對於自來水是否含有對人體有害的鉛物質,團隊運用新創技術悉心檢測,以保障民眾不受鉛毒影響。

團隊利用螢光共振能量轉移(Fluorescence Resonance Energy Transfer,FRET)原理進行生物感應,取得生物感應的兩組螢光訊號並相除的比值進行數據分析。團隊說,此方法的優點是消除擷取訊號間的誤差及差異,已有許多運用在偵測活體內生物分子或離子的成功案例,但在鉛離子感應的應用則較為罕見。2012年台北榮民總醫院楊德明博士成功以這項概念,建構了全球第一個FRET鉛離子生物感應器,歷經多年後,又優化了此鉛離子感應蛋白。因此團隊延續此技術,改良成感應靈敏的生物晶片,增加對比強度,與其他檢測方法相比,生物感應將減少化學檢測上觸碰到高酸鹼的職災問題,也能縮短檢測過程。

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▲楊德明博士2012年成功構全球第一個 FRET 鉛離子生物感應器。

團隊表示,幾經努力,他們成功透過以FRET技術搭配智慧型手機裝置來檢測重金屬鉛,只要透過人人都有的智慧型手機,再搭配團隊開發的光學元件裝置、活細胞感應及分析程式即可進行水質鉛濃度檢測,這樣彈性的設計及低成本的開法,對於偏鄉地區是非常有幫助的,所以團隊以雲林縣東勢鄉為起點進行自來水及地下水的抽樣檢測,提供快速即時檢測水質鉛汙染系統,使住民了解水質狀況及更換含鉛水管工程的急迫性,並告知住民檢測的結果及預防鉛環境的衛生教育,讓民眾避免飲用到受汙染的水源,遠離有害的鉛環境。

值得一提的是,團隊在至雲林縣東勢鄉進行抽樣檢測時,有位長者詢問:「檢測完了然後呢?如果真的有鉛然後呢?」被問到這個問題讓團隊成員們頓時語塞,畢竟在當下還沒有辦法馬上處理,不過這也讓他們意識到計畫的重要性,決心更致力進行鉛毒預防的衛教,期望能讓更多人重視鉛環境的危機感,共同維護飲食安全水平。

FRET Lab是由就讀國立陽明大學生醫光電研究所、擅於光學、光柵製成、光譜儀開發、分子生物學等領域的學生所組成。透過該所兼任副教授、台北榮總基礎研究科副研究員楊德明的參與及指導,力求鉛感應系統從台灣發跡,讓全球人民的生活不再受到鉛毒侵襲。

隨著近年叫車、外送服務數位化融入民眾生活,團隊WhazzAI認為與台灣多數家庭生活息息相關的傳統桶裝瓦斯產業也該進行數位轉型,因此下定決心要對傳統能源業者進行能源智慧化改革。

團隊指出,目前瓦斯產業掌握了全台高達60%的能源使用比例,是台灣民生必需不可或缺的主要能源之一;瓦斯業必須高頻率且頻繁與顧客接觸,大約每二至三週就要到顧客家更換新的瓦斯;目前全台2800間瓦斯行,平均每間瓦斯每日以隨叫隨送模式服務高達120戶瓦斯用戶,但長期下來這樣服務模式背後所隱含的獨特通路價值卻未被有效利用,因此團隊希望提供能源產業數位轉型方案,開發智能能源管理系統,以能源數據驅動服務,翻轉既有被動配送模式,創造液化石油氣通路價值,提供新型態加值服務。

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▲ 從WHAZZAI 商業九宮格可見,團隊對於成本、客群、通路及軟硬體、平台收益有明確規劃。

WhazzAI以建立智慧能源網路為目標,提出液化石油氣配送創新計畫。初期開發提供瓦斯業者使用ERP管理系統以及基本進銷存管理功能取代傳統紙本作業。再利用物聯網技術蒐集家戶使用瓦斯的情況,並靠AI模型來預測使用量,進而回傳資料與分析結果給瓦斯行,讓業者可以針對用量評估最佳化的路線配置。

團隊認為,這種類似智慧瓦斯表的概念,能讓每一個瓦斯鋼瓶的使用情況輕易被追蹤,未來不僅能讓瓦斯無縫配送到每一戶家庭之中,使使用者洗澡、煮飯不中斷,不需再讓客戶與業者面臨沒瓦斯時得「隨叫隨送」的窘況,還可大幅降低不順路、繞路的配送成本。最重要的是,當能源能量受到控管,民眾生活也多一層保障。若可以有效運用傳統桶裝瓦斯產業的既有外送平台及通路,將可替能源產業開發新的營運模式,創造更多元化產業價值。

團隊指出,在傳統隨叫隨送的模式下,人力與鋼瓶的支出為最大開銷,人力成本即佔據了總成本的50%,鋼瓶管理則為20%,這個產業現象也造成許多中小型瓦斯行時常面臨財務吃緊及人力短缺等經營問題。因此,團隊透過與瓦斯行的訪談及未來效益預估,估算產品能有效幫助瓦斯行減少人力15%及鋼瓶管理 5%的成本(提升鋼瓶週轉率),而多出的成本約有25%,即成為本團隊的獲利空間。

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▲團隊對於 B2B2C 角色及其效益預估分析。

WhazzAI由台北科技大學能源與冷凍空調工程學系李達生教授指導成立,團隊成員組成來自北科學能源所、台北工專五專部智慧自動化科及交通大學資訊管理研究所,整合能源、物聯網程式開發及大數據人工智慧領域專業人才,共同協作開發;其中部分團隊成員更來自瓦斯產業養大的孩子,對於傳統能源產業轉型有很高的使命感,希望應用所學為傳統能源產業轉型盡一份心力。

照片來源:CNEWS攝影團隊拍攝、FRET Lab、WhazzAI團隊提供

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