供水管網(wǎng)，作為城市運(yùn)行不可或缺的生命線，其重要性不言而喻。據(jù)統(tǒng)計，全國城市的供水管道總長度已達(dá)110.3萬公里。近年來，國家對于供水安全運(yùn)行的保障力度持續(xù)加大，住建部更是明確提出，要進(jìn)一步加大供水等老舊管網(wǎng)的改造力度，今年再改造10萬公里以上。同時，住建部與國家發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)公共供水管網(wǎng)漏損控制的通知》更是明確設(shè)定了目標(biāo)：到2025年，完善供水管網(wǎng)設(shè)施，提升控漏水平。

海納云，一直堅守科技興水、數(shù)字強(qiáng)水的初心，針對供水安全，傾力打造集硬件、軟件、算法于一體的“智慧供水安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警解決方案”，保障城市用水的穩(wěn)定、安全。在算法研發(fā)方面，海納云構(gòu)建了“供水安全算法倉”，涵蓋供水管道泄漏監(jiān)測分析、水質(zhì)隱患預(yù)測等諸多關(guān)鍵領(lǐng)域；不僅泄漏點(diǎn)位置計算精度高，爆管影響范圍分析迅速，更能為水務(wù)公司、城市監(jiān)管部門提供全局視角、豐富數(shù)據(jù)以及科學(xué)分析，助力其做出高效、精準(zhǔn)的決策和處置。

本期《智算先鋒》欄目，一起走進(jìn)其中4種“智慧供水算法”，看海納云怎么以科技的力量讓供水更智能、更高效、更安全。

水資源短缺，已成為我國經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)。面對氣候變化、干旱頻發(fā)以及地下水過度開采等多重壓力，眾多城市正深陷供水與需求之間的緊張博弈。尤其是在城市化高歌猛進(jìn)、人口不斷攀升的背景下，水資源供需矛盾更是愈發(fā)尖銳，部分地區(qū)和群眾的水資源分配失衡問題日益凸顯。

然而，有了海納云“城市用水量預(yù)測模型”這把“金鑰匙”，城市管理者便能洞悉水資源使用的規(guī)律，為供水策略規(guī)劃提供有力支撐，實(shí)現(xiàn)資源的科學(xué)調(diào)配與保護(hù)。

海納云通過深入挖掘城市歷史用水量數(shù)據(jù)、節(jié)假日情況、天氣數(shù)據(jù)等多元信息，運(yùn)用時間序列分析技術(shù)精準(zhǔn)捕捉城市用水量的長期趨勢、周期波動及假期影響。同時，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)模型對預(yù)測殘差及天氣因素進(jìn)行深度訓(xùn)練與優(yōu)化，打造出精確度高達(dá)97%以上的城市用水量預(yù)測模型。

有了這一模型，城市供水部門將能夠精準(zhǔn)配置和調(diào)度供水資源，有效避免過度供給或短缺現(xiàn)象，大幅提升供水效率與資源利用率。同時，這一模型還能及時發(fā)現(xiàn)水資源異常狀況，助力城市管理者及時采取針對性措施保護(hù)珍貴的水資源。

城市供水，關(guān)乎千家萬戶的健康福祉。然而，水源污染、設(shè)備老化等諸多問題，使得供水管網(wǎng)的水質(zhì)安全面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，不僅影響居民的生活品質(zhì)，更可能危害他們的身體健康。因此，如何有效提升供水管網(wǎng)的水質(zhì)安全保障水平，已成為供水企業(yè)亟待解決的重大課題。

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方式，雖能發(fā)現(xiàn)部分問題，但只能針對特定位置進(jìn)行，難以全面反映整個管網(wǎng)的水質(zhì)分布情況，更無法預(yù)見未來的水質(zhì)隱患。這種事后的、被動的管控措施，顯然無法滿足現(xiàn)代城市對供水水質(zhì)的高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。

海納云研發(fā)出了基于水力學(xué)模型和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模型的“供水管網(wǎng)水質(zhì)預(yù)測”耦合模型。這一模型，深入結(jié)合了管網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系、供水用水模式以及水質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)，構(gòu)建了一個全面、精準(zhǔn)的水質(zhì)預(yù)測體系。通過歷史水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的校核，不斷優(yōu)化模型參數(shù)，使其更加貼近實(shí)際、更加精準(zhǔn)可靠。

當(dāng)水源或特定節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)水質(zhì)超標(biāo)時，該模型可快速反應(yīng)并預(yù)測管網(wǎng)各處未來水質(zhì)的變化趨勢。同時，它還能對備選處置方案進(jìn)行模擬預(yù)測對比，為供水部門提供科學(xué)、高效的決策支持，從被動應(yīng)對水質(zhì)問題，到主動出擊，提前發(fā)現(xiàn)隱患，采取預(yù)防措施，為居民的用水品質(zhì)保駕護(hù)航。

供水管網(wǎng)，作為城市生命線的重要組成部分，常常因管道老化、環(huán)境侵蝕而面臨漏損的困擾，不僅造成了水資源的巨大浪費(fèi)，還給供水系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠帶來了潛在威脅。更為嚴(yán)重的是，地下管網(wǎng)的漏損還可能對周邊土壤造成沖刷，增加了地面塌陷的風(fēng)險。因此，如何精準(zhǔn)、高效地發(fā)現(xiàn)這些漏損點(diǎn)，成為了提升供水效率、保障供水安全的關(guān)鍵。

然而，傳統(tǒng)的漏損檢測，往往依賴于人工巡查和定期檢修，這種方式不僅效率低下、成本高昂，更難以捕捉到那些隱蔽的、潛在的漏損問題。

海納云深知這一痛點(diǎn)，潛心研發(fā)了“供水管網(wǎng)漏損監(jiān)測和漏水風(fēng)險評估算法”，內(nèi)置于“管道泄漏相關(guān)儀”及“管道泄漏監(jiān)測智慧管理平臺”上，為供水管網(wǎng)的漏損監(jiān)測和定位提供了有力的技術(shù)支撐。

在該算法和硬件的賦能下，猶如給供水管網(wǎng)安裝“聽診器”，及時捕捉管道內(nèi)的水流聲波信號，并智能識別漏水聲波特征，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即報警；對于空間分布的多個監(jiān)測點(diǎn)，采用了時延定位算法，能夠精準(zhǔn)地定位漏損點(diǎn)的位置，為維修人員提供準(zhǔn)確的導(dǎo)航，漏點(diǎn)監(jiān)測準(zhǔn)確率達(dá)到95%，百米管道長度漏點(diǎn)定位誤差±3米，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先。

▲海納云管道泄漏相關(guān)儀智能監(jiān)測管道漏損

針對監(jiān)測設(shè)備無法覆蓋所有區(qū)域的狀況，海納云還研發(fā)了泄漏風(fēng)險評估系統(tǒng)。通過收集和分析管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、供水壓力、周邊介質(zhì)、歷史泄漏數(shù)據(jù)等多維度信息，構(gòu)建出供水管網(wǎng)的漏損風(fēng)險模型，對管網(wǎng)各處的漏損概率進(jìn)行全面評估，助力供水部門有針對性地進(jìn)行預(yù)防性檢修和維護(hù)，將漏損風(fēng)險降到最低。

▲青島市安全風(fēng)險綜合監(jiān)測預(yù)警平臺供水專項(xiàng)

去年7月，在青島李滄區(qū)巨峰路，海納云基于算法和“管道泄漏相關(guān)儀”，監(jiān)測到供水管網(wǎng)泄漏。泄漏點(diǎn)附近居民區(qū)眾多，還有大型商超，供水管網(wǎng)持續(xù)泄漏，不僅造成水資源浪費(fèi)，還會影響周邊用戶正常供水。海納云第一時間通知到自來水公司，現(xiàn)場查驗(yàn)并搶修處置，不僅阻止了水資源跑冒滴漏的經(jīng)濟(jì)損失，還消除了因滲透可能導(dǎo)致地面塌陷的安全隱患。

隨著城市的迅速擴(kuò)張，地下供水管網(wǎng)逐漸變得龐大而復(fù)雜，一旦爆管事故發(fā)生，將給居民生活帶來極大的不便。因此，如何在爆管后迅速評估影響范圍并作出搶修決策，成為了供水部門亟待解決的問題。傳統(tǒng)的爆管后影響范圍確認(rèn)和關(guān)閥維修方案制定，往往依賴于人工操作，效率低下，無法滿足快速響應(yīng)的需求。

海納云針對這一難題，研發(fā)了基于水力學(xué)模型的“供水管網(wǎng)爆管影響范圍和關(guān)閥分析算法”，當(dāng)爆管事件發(fā)生時，算法能夠迅速根據(jù)爆管點(diǎn)信息，精準(zhǔn)分析計算管網(wǎng)各處的壓力、流量變化，可快速評估爆管影響的用戶數(shù)量和區(qū)域范圍，提高搶修效率。同時，基于管網(wǎng)拓?fù)浜凸┧飨颍瑫詣哟_定需要關(guān)閉的閥門，并精確計算關(guān)閥后的受影響區(qū)域和用戶范圍，減少因爆管事故帶來的不便和損失。

供水管網(wǎng)既是城市建設(shè)的里子工程，更是良心工程。目前，海納云供水算法已在青島等多個城市的水務(wù)項(xiàng)目中應(yīng)用，成功報警多起供水管道泄漏事件。創(chuàng)新無止境，海納云將不斷優(yōu)化算法計算分析的精準(zhǔn)度，為全國更多城市供水生命線安全夯實(shí)技術(shù)根基，提供智慧賦能。