外夹温度—振动联合判定校园饮水点夜间暗漏

1 · 创新命题

中 面向没有分支水表的学校饮水机与瓶装水补给站，把两个温度探头和一个振动片夹在进水软管外，利用夜间无使用 窗口识别持续流动造成的温度恢复变慢与阀体振动，在 30 分钟内发现低至台架标定阈值的暗漏，而不切管、不记录人声。 EN A clamp-on thermal–vibration sentinel for school bottle fillers that detects continuous overnight flow within thirty minutes, without cutting plumbing, metering students, or recording audio.

2 · 背景与空白

学校饮水点的电磁阀、接头与排水故障可把水直接送入墙内或下水，日间使用噪声掩盖异常。Flo by Moen、Phyn Plus 监控建筑主管；HOBO/Badger 等专业流量记录仪需要管内或昂贵夹装，难以覆盖每个末端。热脉冲流量测量已有成熟理论， 但外夹廉价温度片在细软管上只能可靠判断“有/无持续流”，不宜声称精确计量。空白在：利用学校天然夜间 零需求窗口，把隐私友好的二元流动证据转成末端巡检优先级。与 W01 的马桶故障不同，本题聚焦公共饮水末端和夜间窗口。

3 · 可检验假设

H1 在 3 种常见软管和 10–100 mL/min 的受控漏流设计域内，联合判据对持续漏流召回 ≥ 0.90、每站夜误报 ≤ 0.1 次，并优于单温度或单振动基线 PR-AUC 至少 0.10。H2（采纳）维护员按异常排名巡检所需时间比逐点巡检 降低 ≥ 30%；英文原句：Ranked overnight evidence sends custodians to the right fixture first.

4 · 量化验收标准

1. 【方法学校验 · 硬门槛】 用自建夹具复现 ≥ 30 组量筒计时的已知流量状态， 有/无流判定一致率 ≥ 95%，事件起止偏差 ≤ 10 秒。此条不过，后续全部结论无效。
2. 台架 ≥ 3 管材 × 4 流量 × 3 环境温度，每工况 ≥ 5 次；现场 ≥ 6 个饮水点、≥ 14 夜影子运行。
3. 统计口径：漏水极不平衡，报 PR-AUC、召回、精确率、每站夜误报，明确不报 accuracy；按站点划分防设备指纹泄漏。
4. 随时间漂移需按前 70% 夜晚调参、后 30% 夜晚盲测，并报告随机划分高估幅度。
5. **最容易犯的致命错误：把冷却压缩机或夜间自动冲洗当漏水真值。**必须从设备手册/维护日志核对这些周期。

5 · 数据与工具

用途	来源 / 工具
传感	DS18B20 成对温度探头 + 压电片/加速度计 + ESP32；具体夹具与单价需核实
真值	台架称重；现场仅在获许可点短期串接认证流量计，型号需核实
日志	设备型号手册、清洁/滤芯/自动冲洗记录；去标识化，不记录个人取水行为
对照	Flo by Moen、Phyn Plus 与专业 HOBO 流量记录方案——仅用于校验与对比，不计入数据贡献

能力边界：热—振动只能筛查持续异常，不能给出计费级体积，也不能判断水是否安全。 影响证据采用“发现—人工确认—维修”三级漏斗：传感器异常不直接算作节水，只有经维护员确认且由短期参考表测得的事件才累计体积。访谈至少两名设施人员，记录现行巡检频率、可接受误报和每次复核时间，所有场外推广量均标情景估算。 同时记录安装失败和被撤下的点位，不能只展示工作正常的传感器。

6 · 赛季执行路径

1. 第 1–2 周：做流量真值与传感时延硬校验；第 3 周完成管材/环境矩阵。
2. 第 4 周：冻结规则优先基线；若用模型，限制为可解释逻辑回归并白板解释。
3. 第 5–8 周：取得学校书面许可，6 点影子部署，不发送真实告警。
4. 第 9 周：盲测与设备周期核对；第 10 周做模拟巡检计时实验。
5. 第 11–12 周：隐私说明、维护流程、BOM 与简述；节水只按检测到的实测事件积分。

7 · 新颖性边界

不声称精确流量计量、管内故障定位或水质检测。已有工作：Flo by Moen/Phyn Plus 是主管监测，Badger 与 HOBO 提供专业记录，热式流量计原理成熟。本项目贡献是末端外夹、夜间零需求约束与无音频双模态判据的 跨站点证据。护城河类型：存量改造（C）+ 数据（E）；真正资产是不同设备自动周期和故障振型库，硬件无强壁垒。

8 · go/no-go

第 3 周末：若 10 mL/min 工况 PR-AUC < 0.70，降级阈值为 ≥ 50 mL/min，并明确产品是“大漏优先筛查”。 第 5 周末：若学校许可覆盖 < 6 点，降级为具名 “三型号台架 + 一处维修车间盲测”，保留跨设备验证。 第 9 周末：若联合模型不比单温度基线提升 0.05，删掉振动硬件，转为温度夹单传感器；主结论和工作流不变。