資源再利用是各國環保政策的重點推動工作，水資源也是其中之一，不過台灣水價過於便宜，幾乎只有瑞士日內瓦的1/10、巴西聖保羅的1/2、香港的3/4，造成此一議題，難以受到多數人重視。

圖1 : 資源再利用是各國環保政策的重點推動工作，水資源也是其中之一。（source：Yale E360）

從整體來看，「水太多」、「水太少」和「水太髒」並列為造成水災害的三大元兇，其中又以水太少的問題最為嚴重，由於水太少會引起缺水和乾旱，甚至造成民眾恐慌及社會問題，最可行且有效的解決方法就是節約用水與中水再利用。

資訊需求增加 中水回收面臨升級挑戰

「中水再利用」意指排放的生活污水、工業廢水和雨水，經過回收處理後，可以再利用的回收水。因為台灣地形起伏變化大，儲水不易的關係，內政部衛生署及教育部紛紛鼓勵學校與企業投入節水行列。

圖2 : 「中水再利用」意指排放的生活污水、工業廢水和雨水，經過回收處理後，可以再利用的回收水。（source：Zening Resorts）

中水回收再利用的應用廣泛，不論是在學校或是一般的工業廠房皆可應用。然而，中水回收設備因空間的考量，往往設置在人煙較為稀少的偏僻角落，若要取得與設備相關的運作資訊，就得派遣工作人員前往現場，不過這種做法會有幾個缺點。

首先是這類系統的終端設備散置各地，巡查所需的時間相當長，浪費人力資源，其次是用紙本抄寫紀錄，不但即時性不佳、容易出錯，而且難以管理，透過物聯網系統，管理者可即時監控並集中管理中水回收設備的運作狀態，也可將資料數位化，不但便於儲存管理，而且所有數位化後的數據可以被延伸應用，創造出更多的價值。

現階段中水回收設備多採用PLC或PAC作為控制系統的核心，該架構能滿足初期中水回收設備達成單純回收再利用的目的，現在的中水回收設備則被要求進一步記錄每個運作狀態的數據資料，用以分析效能及管控，達成最有效率的運作。

然而多數初期建置的系統並無資料記錄的功能，且當時設置的廠商未必有能力協助升級，或者找不到原廠商來協助。若重新建構中水回收設備系統，成本龐大，對單位預算是個挑戰。

針對產業升級的困境，現在已有業者推出專屬的物聯網架構，在可保留原有設備的前提下，透過物聯網的感測網路作為中介傳輸管道，達到資料搜集及儲存的目的，將現有中水回收設備升級為智慧型中水回收設備。

整體解決方案 升級中水回收設備

從架構面來看，現在中水系統所使用的物聯網架構包括通訊、控制、處理軟體與HMI等幾個層面。在通訊方面，這類型架構由於資料傳輸量不高，多會採用低耗電的通訊標準，以無線傳輸方式，將感測數據即時傳送回控制中心的智慧控制器，控制器內則會建有因應特定的資料處理模組，主動擷取中水回收設備的運作與數據，除了將數據轉換為Excel、Access、TXT等格式，並存入資料庫外，也會以HMI顯示各端點設備的運作狀態，打造出可視化架構。

中水回收架構所選擇的通訊標準，必須考量幾個層面，由於終端設備散置各地，難以佈建電源與通訊纜線，因此不僅要低耗電，而且必須採用無線傳輸模式，此外，這類型終端設備並不需要傳回大量資料，因此通訊標準的頻寬不需太高。

對此，5G發展協會國際行動通訊組織（International Mobile Communications；IMT）已對此類應用制定出mMTC（Massive Machine Type Communications）發展情境，不過其標準仍在制定中，各方也認為mMTC仍要好幾年才會成熟，因此發展多年的ZigBee會是目前最適合的通訊標準。

在中水回收架構裡，無線傳輸ZigBee IO模組可以準確偵測雨水採集狀況和蓄水槽的水位。ZigBee無線傳輸模組可將RS-485∕RS-232轉換成ZigBee通訊方式，接收現場端各類ZigBee模組傳回的資料，再將資料送回中央控制中心。

然而，訊號傳回中央控制中心的途中，往往容易受到地形關係而影響，此時可以再加裝無線延伸器（Repeater）來增強訊號。當所有的數據傳回位於控制中心的智慧控制器時，使用者可以再配合控制器中的資料處理軟體，整合及記錄資料。

在控制器中的資料處理軟體又可分為兩種，一種是透過標準Modbus通訊協定或是DCON通訊，主動擷取彙整前端資料，中控中心人員可藉由簡易的HMI，即時查看中水回收設備的現場數據，業主即便不在現場，也可依據終端傳回的數據作即時的判斷，減少問題產生。

另一種類軟體則可透過OPC Client機制，提供完整的資料庫紀錄與管理功能，不僅可以在控制器的儲存元件記錄前端資料，也能同時提供遠端資料庫的登入與存取，隨時隨地都可以查看任何歷史時間的資料或數據；此外，針對異常狀態或是特殊情形，也可以進行另外的記錄和警報。

節能議題發酵ZigBee發展備受期待

圖3 : 透過物聯網的運作，水資源將可被有效管理，讓這些「中水」或「灰水」的水資源可再次利用，達到環境永續目標。（source：NASA Technology Transfer）

這類型的物聯網架構，不只在中水回收系統，更已經被應用於魚塭監測、橋樑監測、隧道監測和家庭自動化監測等各垂直產業，而節能議題已成顯學，各國政府無不積極推動，紛紛投入人力與物力以研發各種有效的節能方案，因此是目前可見的成功案例，透過物聯網的運作，水資源將可被有效管理，讓這些「中水」或「灰水」的水資源可再次利用，達到環境永續目標。