海纳云智慧供水算法 让供水更智能、更高效、更安全
供水管网，作为城市运行不可或缺的生命线，其重要性不言而喻。据统计，全国城市的供水管道总长度已达110.3万公里。近年来，国家对于供水安全运行的保障力度持续加大，住建部更是明确提出，要进一步加大供水等老旧管网的改造力度，今年再改造10万公里以上。同时，住建部与国家发改委联合发布的《关于加强公共供水管网漏损控制的通知》更是明确设定了目标：到2025年，完善供水管网设施，提升控漏水平。
海纳云，一直坚守科技兴水、数字强水的初心，针对供水安全，倾力打造集硬件、软件、算法于一体的“智慧供水安全风险监测预警解决方案”，保障城市用水的稳定、安全。在算法研发方面，海纳云构建了“供水安全算法仓”，涵盖供水管道泄漏监测分析、水质隐患预测等诸多关键领域；不仅泄漏点位置计算精度高，爆管影响范围分析迅速，更能为水务公司、城市监管部门提供全局视角、丰富数据以及科学分析，助力其做出高效、精准的决策和处置。
本期《智算先锋》栏目，一起走进其中4种“智慧供水算法”，看海纳云怎么以科技的力量让供水更智能、更高效、更安全。
水资源短缺，已成为我国经济社会可持续发展的重大挑战。面对气候变化、干旱频发以及地下水过度开采等多重压力，众多城市正深陷供水与需求之间的紧张博弈。尤其是在城市化高歌猛进、人口不断攀升的背景下，水资源供需矛盾更是愈发尖锐，部分地区和群众的水资源分配失衡问题日益凸显。
然而，有了海纳云“城市用水量预测模型”这把“金钥匙”，城市管理者便能洞悉水资源使用的规律，为供水策略规划提供有力支撑，实现资源的科学调配与保护。
海纳云通过深入挖掘城市历史用水量数据、节假日情况、天气数据等多元信息，运用时间序列分析技术精准捕捉城市用水量的长期趋势、周期波动及假期影响。同时，结合机器学习模型对预测残差及天气因素进行深度训练与优化，打造出精确度高达97%以上的城市用水量预测模型。
有了这一模型，城市供水部门将能够精准配置和调度供水资源，有效避免过度供给或短缺现象，大幅提升供水效率与资源利用率。同时，这一模型还能及时发现水资源异常状况，助力城市管理者及时采取针对性措施保护珍贵的水资源。
城市供水，关乎千家万户的健康福祉。然而，水源污染、设备老化等诸多问题，使得供水管网的水质安全面临着严峻挑战。水质不达标，不仅影响居民的生活品质，更可能危害他们的身体健康。因此，如何有效提升供水管网的水质安全保障水平，已成为供水企业亟待解决的重大课题。
传统的水质监测方式，虽能发现部分问题，但只能针对特定位置进行，难以全面反映整个管网的水质分布情况，更无法预见未来的水质隐患。这种事后的、被动的管控措施，显然无法满足现代城市对供水水质的高标准、严要求。
海纳云研发出了基于水力学模型和化学反应动力学模型的“供水管网水质预测”耦合模型。这一模型，深入结合了管网的拓扑关系、供水用水模式以及水质指标的相关化学反应动力学，构建了一个全面、精准的水质预测体系。通过历史水质监测数据的校核，不断优化模型参数，使其更加贴近实际、更加精准可靠。
当水源或特定节点出现水质超标时，该模型可快速反应并预测管网各处未来水质的变化趋势。同时，它还能对备选处置方案进行模拟预测对比，为供水部门提供科学、高效的决策支持，从被动应对水质问题，到主动出击，提前发现隐患，采取预防措施，为居民的用水品质保驾护航。
供水管网，作为城市生命线的重要组成部分，常常因管道老化、环境侵蚀而面临漏损的困扰，不仅造成了水资源的巨大浪费，还给供水系统的稳定与可靠带来了潜在威胁。更为严重的是，地下管网的漏损还可能对周边土壤造成冲刷，增加了地面塌陷的风险。因此，如何精准、高效地发现这些漏损点，成为了提升供水效率、保障供水安全的关键。
然而，传统的漏损检测，往往依赖于人工巡查和定期检修，这种方式不仅效率低下、成本高昂，更难以捕捉到那些隐蔽的、潜在的漏损问题。
海纳云深知这一痛点，潜心研发了“供水管网漏损监测和漏水风险评估算法”，内置于“管道泄漏相关仪”及“管道泄漏监测智慧管理平台”上，为供水管网的漏损监测和定位提供了有力的技术支撑。
在该算法和硬件的赋能下，犹如给供水管网安装“听诊器”，及时捕捉管道内的水流声波信号，并智能识别漏水声波特征，一旦发现异常立即报警；对于空间分布的多个监测点，采用了时延定位算法，能够精准地定位漏损点的位置，为维修人员提供准确的导航，漏点监测准确率达到95%，百米管道长度漏点定位误差±3米，达到行业领先。
▲海纳云管道泄漏相关仪智能监测管道漏损
针对监测设备无法覆盖所有区域的状况，海纳云还研发了泄漏风险评估系统。通过收集和分析管网基础数据、供水压力、周边介质、历史泄漏数据等多维度信息，构建出供水管网的漏损风险模型，对管网各处的漏损概率进行全面评估，助力供水部门有针对性地进行预防性检修和维护，将漏损风险降到最低。
▲青岛市安全风险综合监测预警平台供水专项
去年7月，在青岛李沧区巨峰路，海纳云基于算法和“管道泄漏相关仪”，监测到供水管网泄漏。泄漏点附近居民区众多，还有大型商超，供水管网持续泄漏，不仅造成水资源浪费，还会影响周边用户正常供水。海纳云第一时间通知到自来水公司，现场查验并抢修处置，不仅阻止了水资源跑冒滴漏的经济损失，还消除了因渗透可能导致地面塌陷的安全隐患。
随着城市的迅速扩张，地下供水管网逐渐变得庞大而复杂，一旦爆管事故发生，将给居民生活带来极大的不便。因此，如何在爆管后迅速评估影响范围并作出抢修决策，成为了供水部门亟待解决的问题。传统的爆管后影响范围确认和关阀维修方案制定，往往依赖于人工操作，效率低下，无法满足快速响应的需求。
海纳云针对这一难题，研发了基于水力学模型的“供水管网爆管影响范围和关阀分析算法”，当爆管事件发生时，算法能够迅速根据爆管点信息，精准分析计算管网各处的压力、流量变化，可快速评估爆管影响的用户数量和区域范围，提高抢修效率。同时，基于管网拓扑和供水流向，会自动确定需要关闭的阀门，并精确计算关阀后的受影响区域和用户范围，减少因爆管事故带来的不便和损失。
供水管网既是城市建设的里子工程，更是良心工程。目前，海纳云供水算法已在青岛等多个城市的水务项目中应用，成功报警多起供水管道泄漏事件。创新无止境，海纳云将不断优化算法计算分析的精准度，为全国更多城市供水生命线安全夯实技术根基，提供智慧赋能。
