一、前言

為響應行政院於2022年3月公布的「2050淨零排放路徑及策略總說明」，水利署在面對水利工程2050年淨零減碳、同仁業務量增加及經驗傳承斷層等眾多大環境衝擊議題下，規劃導入數位科技及智慧技術推動數位轉型，以因應各項議題所帶來之挑戰，逐步建構「綠色」及「數位」雙軸轉型之基礎。於此，水利署擬訂計畫目標，進行智慧工程營建碳排放量估算及減碳資訊平台之建置，並針對施工機具開發智慧綠能IoT行動裝置，導入智慧監造、人工智慧AI應用，輔助設計、監造及施工，詳細評估營建材料的使用量，透過數位化工程管理增加轉型效率，並發展節能營建監控技術以精準掌握施工過程的碳排減量，同時透過數據分析進一步掌控機具施工效率及移動軌跡，落實減碳施工數位轉型，完善水利工程生命週期數位資產，逐步實現水利綠工程及淨零排放目標。

二、推動策略

為達成「淨零轉型」與「數位轉型」的雙軸目標，相關AI導入可行性評估及未來發展策略規劃將以「水利工程數位碳盤查機制研擬」與「AI智慧監造技術導入研擬」兩大主軸進行技術策略規劃。以發展水利工程數位化碳足跡盤查技術為主軸，運用數位科技與IoT行動裝置協助建立工程碳足跡盤查機制。另外，依據智慧化需求，規劃智能監造與人工智慧的技術應用評估。故短期的目標是依循PAS 2080的管理策略，以施工日誌、材料設備檢（試）驗管制總表進行填報，再補充現行盤查範疇外之項目，完備工程碳足跡盤查工作；並收集國內外智慧科技應用於施工監造與營建監控技術。中期目標導入數位科技技術，運用影像辨識技術及IoT感測技術，協助簡化現場盤查工作，建立水利工程數位化碳足跡盤查機制。其中影像辨識技術應用於施工材料貨料單、廢棄物處理單的品項及數量辨識，以利填報相關活動數據；IoT感測技術應用於施工機具運作時間記錄，以利填報與計算耗油量。長期的目標是推動數位查證機制，確保數位化工程碳盤查的成果，逐步優化完善智慧化工程碳盤查，達成水利工程碳管理的目標。

圖1、水利工程雙軸轉型未來發展策略

三、水利工程淨零轉型策略

經考量水利署的既行制度外，實務執行面的配套措施更是政策推行的成敗關鍵，經多次走訪施工現場，深入訪談、了解實際工程碳盤查的困難挑戰後，總結出以下四項解決課題：(1) 每件工程承攬的營造廠商不同，造成施工機具燃料使用紀錄與分配方式不同；(2) 現行工程碳盤查需要大量人力進行造冊紀錄、物料數量核對、碳排係數蒐集、數據統計驗算，對施工單位造成龐大工作量，更無法全面推行；(3) 程碳盤查缺乏統一的範疇基準可循；(4) 現有市場產品碳足跡查驗需求大，查證機構服務量能不足，阻礙工程碳盤查結果檢核。初步擬定三階段執行策略，說明如下。

1. 第一階段：研擬數位碳盤查機制，實現工程全生命週期管理

首先，為呼應公共工程委員會的節能減碳檢核注意事項，達成工程全生命週期的碳管理目標，優先擬定施工階段的碳盤查機制，同時「配合訂定產品類別規則」(PCR, Product Category Rules)，為各項工程類型界定明確的碳盤查範圍與執行標準，一方面有利於未來在統整各案件盤查成果時，能提供相對相同的基準條件，進行有效的比對分析，另一方面也可確保盤查過程的有效性及資料蒐集完整性，提供可信的盤查成果，來評斷是否符合碳預算管理時核定的許可碳排放量。

另外，配合水利署數位轉型政策的推進，碳盤查機制與流程設計，與現有的工程數位轉型平台進行整合，例如：篩選與串接所需的施工日誌填報內容，包含施工人數、機具數量，以及相關材料設備數量…等，或加入數位碳盤查的相關流程設計、擴增所需的填報欄位，使碳排放的活動數據能夠在施工過程中即時記錄、統整與分析。此種「即時化」與「數據化」的管理方式，可為後續的工程碳管理，提供更具時效性的決策基礎。

2. 第二階段：研發AI自動化碳盤查技術，提高實務效率

完成制度面的基本規劃後，接著進一步推動相關配套措施，確保數位碳盤查制度能在實務操作中順利實踐。考量每案工程碳盤查的變化性與繁複性，傳統的人工蒐集方法不僅耗時耗力，更可能成為阻礙水利署推行工程碳盤查的一道隱形阻力，因此結合現代科技動能，發展自動化與智慧化技術應用，儼然成為當務之急。

對此，推動發展「自動化施工活動感測技術」，透過結合手機內建感測元件，開發施工機具行為偵測演算法，在利用便捷的應用程式提供服務給施工現場人員，將施工現場的各項活動數據即時地收集並傳輸至平台，並大幅降低人工盤查的作業成本。此外，也發展「智慧化物料單據影像辨識技術」，透過即時影像分析，可準確、快速將施工物料使用數量進行辨識，並自動建置到數位系統。藉由這些自動化技術的導入，將大幅提高碳盤查數據的準確性與蒐集效率，同時減少了對人力資源的依賴，使整體碳管理系統運行更加順暢，並提升制度長期推行的可行性。

3. 第三階段：取得數位查證資格，驗證制度管理效力

在全面實施碳管理制度與智慧技術應用後，定期檢視執行成果是確保碳盤查機制有效性與適用性的關鍵，透過對盤查結果的深入分析，能清楚「識別水利工程的碳排放熱點」，不僅有助於確定未來減碳重點方向，還能為政策制定提供具體的改進依據。此外，經由盤查係數的比對分析，還可進一步「檢視現有碳指引係數的適用性」，若發現某些工項係數與實際施工中的排放量偏差過大，則應優先列入檢討更新清單，以確保指引係數合乎施工現場情形。同時，為提升水利工程AI智慧碳管理制度的公信力，最終階段需積極爭取第三方公正單位的認可，確保水利署的「碳管理系統符合數位查證資格」，並達到更高的管理標準。

圖2、水利工程智慧碳管理策略架構圖

四、水利工程數位轉型策略

數位轉型的導入需進行各項科技方法導入應用的可行性評估，深入研析水利署工程監造注意事項、工程事務與施工規範中，對於各項材料、設備、施工、檢驗及程序等相關規定，藉由了解各項資料蒐集方法、量測單位、計算系統邊界等基礎前置作業，來輔助評估既有數據的品質與適用性，並掌握水利工程生命週期各階段的既有數據完整率。接著優先聚焦於工程碳足跡與智慧監造技術蒐整工作成果中，相對成熟穩定、應用效果佳或具發展潛力的技術，進一步為水利工程事業量身制訂，設計出未來可能的AI應用情境規劃，並研擬數據收集和分析方法、分析優勢與應用限制。最後，綜合探討AI技術在水利工程監造和碳足跡監測方法導入應用的可行性，從中評估解決課題、歸納出較佳應用策略規劃，作為未來計畫執行方向與研發策略之參考依據。初步列舉鋼筋品管智慧化影像辨識、土方夯實監控智慧化導引系統、混凝土品質評估智慧化影像辨識進行說明。

1. 鋼筋品管智慧化影像辨識

綜整國內外文獻成果與新興技術後，「鋼筋品管智慧化影像辨識」技術發展已具備落地的基礎，在數據蒐集階段可透過LiDAR、RGB-D感測器等技術，將完工後的鋼筋影像或點雲資料上傳至雲端資料庫，在經過深度學習模型濾除雜訊與異常值，進一步演算出距離資訊，達成鋼筋品管的自動檢測分析。此外，也可運用無人飛行載具裝載感測設備進行大規模掃瞄、建模，透過數位孿生技術即時了解施工現況，藉此確認鋼筋間距是否符合契約圖說之規範，並明確標示出缺失位置提供營造單位進行改善，藉此達到鞏固建築結構穩定性、提升結構承載能力與安全性的目標。規劃未來水利工程導入LiDAR、RGB-D感測器、數據分析平台、深度學習和數位孿生等技術，可應用於檢測作業自動化與數位化、即時數據分析與預警系統、結合無人載具提供更完整的量測資訊等應用情境。

圖3、鋼筋間距辨識結果及建立數位記錄

A.檢測作業自動化與數位化：導入LiDAR、RGB-D感測器，可自動蒐集施工現場的點雲數據，搭配數據分析平台、深度學習和數位孿生等技術，可精確量測水利工程結構物的鋼筋、模板等結構元件的位置和尺寸，同時將量測結果數位化，減少現場人員巡檢的需求。
B.即時數據分析與預警系統：將感測資料上傳至深度學習後的數據分析平台，可快速找出施工異常或結構缺陷之處，通報現場人員於施工階段立即改善，避免因工程缺失導致水利工程結構物使用年限縮短的問題。
C.結合無人載具提供更完整的量測資訊：將鋼筋量測裝置搭載無人載具（如無人機、無人船等），可補足大型水利工程巡檢人員較難到達的地方，提升量測資訊的完整性，同時避免巡檢人員發生工安意外的可能性。

2. 土方夯實監控智慧化導引系統

水方夯實工項是水利工程中最基礎量大的工作項目，依據水利署施工規範第02300章土方工作進行未來技術開發具備有減碳與智慧管理的雙重效益。安裝加速度計及智慧滾輪即時監測滾壓機械往返次數、滾壓軌跡重疊寬度、滾壓機械行駛速度等項目。同時搭配縮時攝影機，即時辨識是否有凹凸不平、積水、波浪狀、海綿狀等缺陷部分，建立自動化監控與導引技術，藉此提升土方工作效率與品質、減低滾壓機械的移動距離，降低施工階段的能源使用，達到工程碳排減量的目標。規劃未來夯實機導入RADIAN 加速度計、數據分析平台、可視化平台等智慧化夯實技術，可應用於夯實作業智慧化與數位化、提供更安全與有效率的施工品質等應用情境。

圖4、施工機具搭配GPS及RADIAN 加速度計進行夯實資料感測

A.夯實作業智慧化與數位化：導入加速度計，可自動蒐集壓路機的速度、位置、往返次數、滾筒的振幅、頻率，以及夯實計量測值等夯實資訊，將夯實資訊上傳至資料庫建立永久數位記錄。搭配縮時攝影機，立即改善工程缺失。夯實資料蒐集後透過即時數據分析，規劃夯實機應施作的最佳路徑，配合可視化的網頁界面，提升現場施工人員工作效率。
B.提供更安全與有效率的施工品質：因水利工程常有大型施工場址及不規則或高低落差較大的施工地形，透過智慧夯實機可在人力有限的狀況下，完成大面積的夯實作業，降低發生工安意外的機會。針對城市中的水利工程，為避免施工使民眾觀感不佳，導入智慧化夯實可提升工作效率，同時減少施工時間。

3. 混凝土品質評估智慧化影像辨識

混凝土是水利工程中使用量最多的施工材料，綜整國外資訊，「混凝土品質評估智慧化影像辨識」技術，依據水利署施工規範第03310章結構用混凝土進行技術開發，針對混凝土卸料、澆置、成品表面檢測導入AI影像辨識，以常用的拍攝器具如平板、手機或CCTV，在施工各階段進行監控，確保混凝土的工程品質，降低完工品質檢驗不合格的再驗、拆除重做之風險，同時也避免拆除重做的額外碳排放。規劃未來導入預拌混凝土完整驗收管理、混凝土澆置面評估，及混凝土表面品質人工智慧視覺評估等技術，可應用於混凝土作業智慧化與數位化、提供更安全與有效率的施工品質應用情境。

圖5、預拌混凝土完整驗收管理系統

A.混凝土品質辨識智慧化與數位化：透過影像辨識技術結合深度學習資料庫，使用者僅需使用手機、平板、攝影機等常用的電子設備，進行混凝土表面拍照或攝影，資料將會自動上傳至雲端資料庫保存並分析，現場人員可立即獲得混凝土品質分析相關資訊，必要時針對品質不佳處進行修補，提升施工效率與品質。
B.混凝土品質查核雲端化：因水利工程常有較大規模的施工範圍，若以人員現場查核需投入大量人力成本，且部分區域查核人員較難到達，可能造成工安問題，未來可搭配無人載具進行影像辨識，透過雲端資料庫產生查核報告，查核人員可在遠端進行驗收作業，達到節省人力投入及確保人員安全的目的。

五、結論

水利署在工程碳管理方面所推動的階段性策略，不僅展現了具體可行的目標，也為全國公共工程減碳政策提供了實踐範本，透過逐步建立施工階段的數位盤查機制、智慧化輔助技術的導入應用，以及查證資格驗證，水利署正朝向全生命週期碳管理的終極目標邁進，「水利工程AI智慧碳管理策略架構」不僅有助於公共工程的永續發展，亦彰顯了水利署在氣候變遷應對上的決心與行動力，為實現低碳社會的宏觀目標奠定了堅實的基礎。

無論是導入水利工程數位碳足跡盤查機制，亦或是AI智慧監控技術，透過感測器和影像辨識技術可即時收集施工數據，並透過網路上傳至資料庫進行儲存與分析。資料庫根據深度學習的結果進行數據分析，生成永久的數位記錄，方便後續驗收和查核。同時，系統可即時回饋分析結果至現場施工或查核人員，確保施工品質並提升監控效率。

儘管這些新興技術有助於提高工程執行效率，部分應用仍有操作限制，因此在技術導入初期仍應與傳統方法同步比對，以確保檢測結果的可靠性。此外，將施工數據數位化儲存於資料庫中，應加強資訊安全，以防止數據在傳輸或儲存過程中遭受攻擊，避免資料被未經授權的人員篡改或駭客入侵。為此，建議引入資安強化模組，定期檢查資安漏洞並進行安全升級，以保障數據的完整性及安全性，進一步推動水利工程的智慧化與永續發展。

六、參考文獻

1. 113 年度政府科技發展計畫書-「淨零排放 水資源淨零科技」核定版，經濟部水利署，2024。
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