ESP32 · 流量传感 · 宋庆龄发明奖
面向住宅楼宇的 AI 智能节水沙盘
刘同学 · 六年级 · 零一优创学员
宋庆龄发明奖
申报作品
分户监测
节点级数据
AI 异常识别
无监督学习
2025 金鹏晋级市赛
刘同学 · 六年级 · 零一优创学员
刘同学家上个月水费比平时高了三倍，找物业查也查不出原因。他翻总水表是对的，但分到每户、每个龙头之后水流到底是怎么用的，谁也说不清。他想：如果每个用水点都装一个流量计，把数据汇总到一块屏幕上，"水跑哪了"就不再是猜。
他选了住宅楼模型沙盘作为载体——这样能直观演示给评委：洗菜、冲马桶、拖地、淋浴各自的流量；并设计了一套"AI 节水模式"——系统连续学习每户人家的正常用水规律，一旦某个点夜里 3 点突然有持续水流（明显是漏水），就立刻报警。
把"水表"从黑盒做成可视化沙盘——每个用水点的瞬时流量都能看见，AI 自动发现异常用水模式。
— 项目亮点
他一开始用 9 元一个的霍尔流量计，发现读数飘到不可信。后来在每个节点用"两个传感器互校 + 多次采样求中位数"的方式，把误差压到 ±3%。同时他做了一张"流量-真实水量"标定曲线，因为低速段（如龙头慢流）传感器线性度变差，他用分段拟合修正。
一开始他想用"超过 X L/min 就报警"的硬阈值，但每户每个时段的"正常"差别很大。他改成无监督思路：让 ESP32 持续记录每个节点每分钟的流量直方图，连续学习 7 天形成"个人化基线"；之后只对偏离基线 3 个标准差的事件报警。准确率从 60% 升到 91%。
答辩时要让评委 30 秒看懂沙盘逻辑。他在每段水管旁装了 WS2812 灯带，水流通过时灯带亮起并按流量大小变色；中央 OLED 屏滚动显示每个节点的瞬时流量和"今日已节约 X L"。这样不用解释"AI 怎么工作"，看一眼就懂。
