深夜十一点,城市早已入睡。但在一条主干道下方三米处,一根服役了32年的铸铁供水管道正在无声地破裂。按照过去的经验,这个漏水点至少要等到7天后——当地面积水蔓延到路面,或周边居民反映水压明显下降时——才会被水务公司发现。而现在,管网调度中心的大屏幕上,一个红色光点已经在漏水发生后的第47秒亮起。

看不见的地下战场

城市地下供水管网——错综复杂的管线网络
一座直辖市的地下供水管网总长度超过1.2万公里——其中30%的管道服役超过30年

该直辖市水务集团负责全市1.2万公里供水管网的运营维护。这些管道铺设在城市的地下,最老的管段可以追溯到上世纪60年代。管网漏损是这个行业最头疼的问题:全国城市公共供水管网的平均漏损率约为14%,这意味着每供应100吨水,有14吨在输配途中悄悄流失了。

传统的漏损检测方式,堪称"盲人摸象"。水务公司依赖三种手段:一是用户报修(等漏水漏到地面了才知道),二是人工巡检(带着听音杆或相关仪沿着管线逐段检查,每人每天只能检测3-5公里),三是分区计量(通过夜间最小流量判断某个大区是否存在漏损,但定位精度通常只能到几平方公里的范围)。

"查漏就像大海捞针,"管网管理部部长周立新打了个比方,"你只知道这个区可能漏了,但不知道在哪个点。最夸张的一次,我们找了十天才在一个拆迁工地下面找到漏点——那十天里每天流失的水够一个小区用一个月。"

每年该集团因为管网漏损造成的直接经济损失超过6000万元,间接损失(道路塌陷、水压投诉、抢修成本)更是难以估量。2025年底,集团下定决心引入AI技术对管网进行智能化改造。

让每根管道都拥有"脉搏"

物联网传感器部署——智能水表、流量计、压力传感器
物联网传感器矩阵——流量计、压力传感器、智能水表构成感知层

改造的第一步是建立感知层。集团在管网上新增了2800个智能流量计和压力传感器,将原有的分区计量单元从187个细化为1200个,平均每个监测单元覆盖的管网长度从65公里缩小到10公里。同时,全市超过300万只智能水表提供了用户侧的数据源。

感知层之上,EIOS构建了管网的"数字孪生"——一个精确到每一米管道的数学模型。这个模型不仅包含了管道的物理参数(管径、材质、埋深、服役年限),还集成了地形高差、土壤类型、交通荷载等外部因素。在此基础上,三个智能分析引擎同时运行:

水量平衡引擎以每分钟一次的频率计算每个监测单元的流入量、流出量和用户用水量,三者之间的差值即为该单元的疑似漏损量。当差值超过正常波动范围时,触发一级报警。

水力模型校准引擎比对实际水压分布与理论计算值之间的偏差。漏水点会导致局部水压异常下降,通过对比全网水压的"理论值"和"实测值",可以反向推算出漏水点的可能位置。精度从传统的"某个片区"提升到了"某条街道"。

声学特征识别引擎在关键管段安装的噪声记录仪会持续采集管道内的声纹信号。正常水流的声音和漏水产生的声音有着不同的频谱特征。AI通过深度学习模型识别漏水声纹,可以在背景噪声中"听"出漏水信号。

爆管不是突然发生的

爆管预警系统——管网压力异常波动自动预警
EIOS爆管预警模块——在管道破裂前捕捉压力异常波动

漏水是慢性病,爆管是急性病。一条主干管爆裂的后果是灾难性的:路面塌陷、交通瘫痪、数万户居民停水,单次抢修成本动辄数十万元。更可怕的是,爆管的发生往往毫无征兆——至少人们过去这样认为。

但EIOS的爆管预警模型证明了:爆管不是突然发生的,它只是突然被发现的。每一根管道在破裂之前,都会经历一段"亚健康"状态——管壁应力逐渐集中、微小裂纹缓慢扩展、管周土体开始松动。这些变化虽然肉眼不可见,但会在管道的运行数据上留下痕迹。

EIOS通过分析以下信号提前预警爆管风险:管道压力在非用水高峰时段的异常波动(表明管段结构已不稳定)、夜间最小流量的持续上升趋势(表明小微漏点正在扩大)、智能水表反映的用户水压逐渐下降(表明管段输水能力减退)、管道附近的微小振动信号(采用光纤振动传感技术捕捉管周土体活动)。

2026年7月,系统预警一条DN800主干管存在高风险。维修人员在预定位置开挖后发现,管道接口处的橡胶密封圈已经完全老化,管体出现了3条细裂纹。"如果再晚一个月,这条管绝对会爆,"周立新说,"爆了的话,影响范围是12万居民和4家医院。"

把每一滴水装进账单

产销差分析看板——从进水到售水的全链路水量追踪
产销差分析——EIOS精确追踪从水厂出水到用户水表的每一立方米

管网漏损只是"产销差"的一部分。产销差的完整公式是:水厂总供水量减去所有用户的计量售水量。两者之间的差距,除了管网漏损外,还包括水表计量误差、偷水、消防绿化等公共用水未计量、以及数据处理时差等。

EIOS的产销差分析模块将差距拆解为六个子项,逐一量化分析:物理漏损(管道破损)、表观漏损(水表误差+偷水)、公共用水(消防+绿化+环卫)、计量时差(出厂表和用户表读数时间不对齐)、水厂自用水(反冲洗等工艺用水)、数据处理误差。过去这些子项全被笼统地归入"漏损"一个数字。拆解之后,管理层第一次看到了清晰的问题分布:物理漏损只占产销差总量的约60%,表观漏损约占20%,其余各项分摊剩下的20%。

基于这个拆解,集团制定了精准的降差策略:物理漏损方面,优先更换30年以上老管和爆管预警的高风险管段;表观漏损方面,加速推进智能水表全覆盖和异常用水行为(偷水)自动识别;公共用水方面,在消防栓和绿化取水点加装计量设备。系统上线一年后,产销差总量下降了9.5个百分点。

从应急抢修到主动养护

管道健康评估模型——基于AI的管网资产全生命周期管理
管道健康度评分——从应急抢修到基于风险的主动养护

传统水务公司的管网维护模式是"坏了再修"——等管道爆了或者漏了,才去抢修。这种方式不仅成本高(应急抢修的费用是计划性维修的3到5倍),而且社会影响大。

EIOS构建了一套管道健康度评估模型,为每一条管道打一个0到100分的"健康分"。评分依据包括:管道材质与服役年限、历史维修记录(频次和严重程度)、运行压力与设计压力的比值、土壤腐蚀性评级、上方交通荷载等级、相邻施工活动的扰动风险。健康分低于60分的管段被纳入"主动养护计划"——在问题发生之前进行预防性维修或更换。

集团在2026年根据健康度评分主动更换了约80公里的高风险管段。这些管段如果等到自然爆管再处理,预计会造成至少12起主干管爆裂事件。而实际上,全年只发生了2起主干管爆裂——且都发生在健康分低于40分、但因交通管制未能及时更换的管段上。

水安全的数据底座

智慧水务综合管理平台——从水源到龙头的全链条数字化
智慧水务全景图——从水源地到用户龙头的全链条智能管理

管网智能化的最终价值,不仅是节省水资源,更是构建城市水安全的数据底座。EIOS正在将管网的智能化经验向上游延伸到水厂运行(AI优化混凝剂投加量、智能调节泵站压力),向下游延伸到用户服务(用水异常推送报警、独居老人用水行为关怀)。

集团的目标是:到2026年,全市管网漏损率降至8%以下,达到国际先进水平。周立新说了一句耐人寻味的话:"水是城市最基础的公共服务。电停了你能忍一天,水停了你忍不了两小时。AI让我们第一次看清楚这座城市的'地下血管'是怎么跳动的——这比单纯的漏水检测重要一百倍。"

周立新把EIOS比作给城市供水系统装上了一套"神经系统"——过去管网是"聋哑的",只有漏到地面上或者被用户投诉了才知道出了问题;现在每一段管网都在实时"报告"自己的状态。这种感知能力的跃升带来的不仅是运营改善,更是决策模式的改变。"以前我们决定一条管道要不要换,靠的是工龄——干了三十年了,该换了。但这种'一刀切'的方式意味着很多其实还可以用的管子被过早换掉了,而一些真正危险的管子因为还'没到年限'反而继续在用。现在我们有每一条管子的健康评分,换哪条不换哪条,数字说了算——相当于每年节省了大约30%的管网更新预算,同时把爆管风险控制在了一个可控的水平。这种'花更少的钱、办更好的事'的决策方式,是AI带给我们最根本的改变。"

周立新把EIOS比作给城市供水系统装上了一套"神经系统"——过去管网是"聋哑的",只有漏到地面上或者被用户投诉了才知道出了问题;现在每一段管网都在实时"报告"自己的状态。这种感知能力的跃升带来了决策模式的根本改变。"以前我们决定一条管道要不要换,靠的是工龄——干了三十年了,该换了。这种'一刀切'意味着很多其实还可以用的管子被过早换掉了,而一些真正危险的管子因为还'没到年限'反而继续在用。现在我们有每一条管子的健康评分,换哪条不换哪条,数字说了算——相当于每年节省了大约30%的管网更新预算,同时把爆管风险控制在可控水平。这种'花更少的钱、办更好的事'的精准决策方式,是AI带给我们最根本的改变。"

"AI让我们第一次看清楚这座城市的'地下血管'是怎么跳动的——这比单纯的漏水检测重要一百倍。"

——水务集团管网管理部部长 周立新