實務專題報告書

自動偵測馬桶漏水感測器之研製

指 導 老 師：蔣忠誠

專題製作學生：

四技電四乙 廖家瑞 BD101063

四技電四乙 洪麒昕 BD101094

中華民國 一百零四 年 十二 月 十三 日

修平科 技 大 學 電機工程系

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERING HSIUPING UNIVERSITY OF SCIENCE ANDTECHNOLOGY

摘要

因為傳統的馬桶，在使用完如有漏水，難以察覺，進而使水資源

就這樣無聲無息的浪費掉，當發覺的時候可能已經有一段時間了，

或是等到水已經都溢出來的時候才發現，為了避免這種漏水不易

發現的這種情況，本技術「自動偵測校園馬桶異常漏水之物聯網」，

針對漏水時的數據加以監控，而每次的沖水都會有相對應的數值，

只要數值顯示漏水的狀況，可以有相關人士立即的反應。

本作品提出建構一自動偵測校園馬桶異常漏水之物聯網，藉

由該感測單元感測該供水管當次供水之水總量，以判斷馬桶系統

是否故障漏水，當該馬桶系統故障漏水時，該 HT32F1765 晶片所

組成處理器使該閥門關閉，對該馬桶系統強制停止供水。當該馬

桶系統漏水故障時，該處理器強制使該閥門關閉，並同時將漏水

資訊透過物聯網傳送至總務處水資源管理資料庫建立校園節水，

大數據，藉此充分掌握校園內每一個馬桶運作狀態，避免因馬桶

系統故障而有浪費寶貴水資源的情況發生。

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目錄

內容報告

作品介紹 ---------------------------- -------------------------4

工作原理 ---------------------------- -------------------------6

使用元件 ------------------------------------------------------ 8

傳統馬桶 -----------------------------------------------------12

智慧型感測管 -------------------------------------------------12

漏水判斷邏輯 -------------------------------------------------13

傳統馬桶與智慧型馬桶的差異 -----------------------------------16

參考文獻------------------------------------------------------24

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圖目錄

圖 1馬桶示意圖--------------------------------------7.12

圖 2動作流程圖----------------------------------------8

圖 3 HT32 USB 方塊圖-----------------------------------10

圖 4電路板 --------------------------------------------11

圖 5元件電路圖-----------------------------------------11

圖 6 裝置構造圖-----------------------------------------12

圖 7裝置位置--------------------------------------------13

圖 8漏水判斷邏輯圖--------------------------------------13

圖 9馬桶有無異常-------------------------------------14.15

圖 10感測裝置-------------------------------------------17

圖 11藍芽檢測漏水 APP圖示----------------------------18-21

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內容報告

作品介紹

校園節水抗旱大作戰，學校是個密集的用水場所，它的用水對象

主要是人，所以人為的行為主導了用水的量，學校之用水主要為

廁所沖水及洗手檯用水佔絕大多數，教育部調查，校園水費暴增

最大原因是「漏水」，提醒學校除了節約用水，如發現水表度數異

常，可請自來水處的「節水風水師」到校園抓漏。新北市政府已

行文各級學校，每天定時抄記水表度數，如果用量比前一天異常

增加，立即檢討改善。

有部分學校發現，清明節四天連假師生都放假，但用水量仍是上

課日的一半，有人認為是校園對社區開放，民眾跑到校園用水有

關，但也有可能是校園馬桶因老舊或人為使用不當導致的，大部

分公共場所(如公園或學校)的抽水馬桶或因水箱設計不良，落水

頭蓋常常會三不五時會卡住或勾住其他零件，或因馬桶吸盤彈性

疲乏，沖馬桶之後無法回到原來的位置而未能密合，造成水箱一

直漏水，常須人為手動修復；因一般人不會主動掀開馬桶水箱檢

視調整落水頭蓋的位置，等到公共場所的設備維修人員主動發現

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維修，皆已經數日以後，期間已經浪費許多寶貴的水資源。因馬

桶漏水較易被依般人疏忽，然而一旦漏水，24 小時內可能漏到

2-3 噸。

自來水公司表示，校園內較常發生的情形是抽水馬桶漏水、水塔

浮球或逆滲透淨水器等用水設備故障導致持續打水。此外，根據

大陸供水部門數據調查，抽水馬桶漏水量已高達大陸居民家中漏

水比率的 48%。至於，抽水馬桶最常出現的漏水型態有下列四種：

不用水時水持續在流動、進水器(或浮球)損壞、落水頭蓋磨損或

卡住而未能密合、進水管線漏水，此時應立即掀開馬桶水箱，檢

視是否浮球失靈，或落水頭蓋磨損或卡住未密合，另可觀察管線

接頭是否漏水。

該 HT32F1765 晶片所組成處理器，係與該感測單元及該閥門連接，

當該流量計感測到該供水管當次供水之所需水總量超過流量預設

值時即判斷此時，馬桶系統為故障漏水或當該計時器感測到該供

水管持續供水之時間超過時間，預設值時，亦判斷此時馬桶系統

為故障漏水，例如，以馬桶水箱為用水裝置為例，馬桶沖完水後，

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一般而言，供水管供水時間約分鐘後，水箱就能達到滿水位，而

浮球就會回到上水位而自動關閉供水管進水量，但倘若供水管供

水時間超過 15 分鐘後，還在持續供水，則可判斷此馬桶水箱已

經故障漏水，應立即派人掀開馬桶水箱檢視暨故障排除。一般而

言，該流量預設值係為兩倍至三倍之正常馬桶量，該時間預設值

係為兩倍至三倍之正常馬桶時間，若超出上述範圍，則可判斷為

該馬桶系統漏水故障異常。

工作原理

為達前述目的本作品提出一打造節水大數據-建構自動偵測校園

馬桶異常，漏水之物聯網，係包含下列步驟：(a)自動感測馬桶系

統是否異常漏水：以一感測單元感測該馬桶系統是否異常流量，

該感測單元包括一流量計(或水量計)，該流量計(或水量計)係裝

設於該馬桶系統之供水管上，並用以感測該馬桶系統之供水管當

次供水之所需水總量當該供水管當次供水之所需水總量超過，流

量預設值時，即判斷此時馬桶系統為故障漏水狀態；(b)閥門關閉：

當該馬桶系統異常時，則關閉一裝設於該供水管之閥門，強制對

該馬桶系統停止供水；(c)傳送異常資訊：透過內建藍牙 4.0 無

線傳輸，將已漏水的訊息透過逃生燈的校園 Wi-Fi 系統，建構異

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常漏水之物聯網，將漏水訊息即時傳送至總務處水資源管理資料

庫，可立即派人來查勘修理，避免寶貴水資源的浪費；(d)打造節

水大數據：透過長時間的觀測及資料收集，就可以分析那些馬桶

零件即將汰換，那些廁所是水資源較浪費的區域傳；(e)重置馬桶

系統：當該馬桶系統之異常漏水情形被修復排除後，再度將閥門

開啟，可以正常供水，使該馬桶系統重置至正常使用狀態。

馬桶示意圖

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動作原理

使用元件

HT-32 介紹

HT32系列的 USB設備開發工具包由幾個部分組成，包括 USB設備

韌體庫、類別範例和基於 Windows的 UI 展示。它支援所有具有 USB

設備控制器 Holtek HT32系列微控制器。本應用範例有助於用戶

熟悉 HT32系列的 USB設備開發工具包，創建自己的 USB 應用。類

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別範例代碼包含了所有的 USB傳輸類型，如控制、中斷、批量和

等時。本文檔提供了以下元件的描述：

1.人機週邊設備（HID）範例：控制和中斷傳輸

2.大容量儲存範例：批量傳輸

3.虛擬 COM埠範例：中斷和批量傳輸

4.USB視頻範例：等時傳輸

5.HT32 系列的 USB 設備韌體庫：外設驅動、USB核心和應用層

結構

HT32 USB設備韌體庫可以分為三層，硬體和外設驅動器、USB核

心以及應用。圖 1 顯示了每一層的介面及其交互作用。任何具有

USB控制器的 HT32系列微控制器只需很少修改，就可重複使用 USB

核心層和應用層。對於大多數類別應用，需要修改類別和描述符，

以適應應用的需求。USB 核心層和 USB 驅動層在一般情況下不需要

修改。

每一層的功能：

1.USB外設驅動：USB 外設驅動層提供了基本的硬體初始化，暫存

器層訪問和端點緩衝區訪問功能。

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2.USB核心：USB核心層負責管理主要的 USB協定，包括匯流排事

件、枚舉和標準請求。它提供了一個中斷服務程式來處理所有的

USB 匯流排活動。

3.應用：應用層包括

USB 描述符資料、類別請求和端點資料處理。USB類別的主要功能

設在這一層。

電路圖

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傳統馬桶示意圖

漏水時無法發現

智慧型漏水感測管

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當水流過感測管時，會接觸到鍍銅導電體，進而把感測出的流量

數值透過藍芽傳出，可透過 wifi傳輸至相關單位。

裝置位置

漏水判斷邏輯

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如沖水結束後，沒有漏水的現象，亮綠燈表示無異常。

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當正常沖水結束後，不會有繼續水流過的現象，而在漏水結束後，

會有持續的水流過，發生漏水狀況，系統會亮紅燈

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傳統馬桶與智慧型馬桶的差異

傳統馬桶:每當傳統馬桶有漏水時都是在水箱沒水時或是有異樣

時才會被發現，此時已經浪費掉許多的水資源。

智慧型馬桶:此馬桶可以在第一時間就察覺到馬桶是否有異樣，而

派專人維修，可以避免浪費過多的水資源，近期因台灣有缺水的

現象才有這個構想。

本作品利用所提供的打造節水大數據-建構自動偵測校園馬桶異

常漏水之物聯網，可以獲得的功效在於：藉由該感測單元感測馬

桶系統是否異漏水，當該馬桶系統異常漏水時，則關閉一裝設於

該供水管上之閥門，強對該馬桶系統停止供水，並同時將漏水資

訊透過物聯網傳送至總務處水資源管理資料庫，建立校園節水大

數據，藉此充分掌握校園內每一個馬桶運作狀態，避免因馬桶系

統故障而有浪費寶貴水資源的情況發生。

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感測裝置

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感測器上有藍芽裝置(都有自己的 ID)可以陪合手機的 APP方便維

修人員可以快數找到位置及漏水情況，而漏水的情況會即時的傳

出，使維修人員可以馬上知道目前哪邊是漏最嚴重的。

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實際數據馬桶漏一天水的水費

一天節水量與省的水費

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一天可以節水=10080

一天省水費=124.3

一天節水=1.5 公升

七天節水=9公升

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參考文獻

http://www.holtek.com.tw/chinese/tech/tool/MainPage1.htm

https://www.water.gov.tw/04service/ser_c_main.asp

24

http://www.holtek.com.tw/chinese/tech/tool/MainPage1.htmhttps://www.water.gov.tw/04service/ser_c_main.asp

DEPARTMENT OF ELECTRICAL ENGINEERINGHSIUPING UNIVERSITY OF SCIENCE ANDTECHNOLOGY