«Оптимизировать работу ЖКХ»: российские учёные разработали систему эффективного мониторинга расхода воды в городе

В российских городах ежегодно теряются миллионы кубометров воды из-за изношенности сетей и запоздалого обнаружения аварий. Новая методика, разработанная объединенной группой ученых из Московского Политеха, Томского политеха и Гомельского государственного технического университета, предлагает кардинально изменить подход к этой проблеме. Вместо тотального мониторинга всей сети специалисты предлагают интеллектуальное зонирование, что повышает точность обнаружения утечек на 60–70% и позволяет перейти от ликвидации последствий к реальному предотвращению аварий.

Цифровой двойник города: как математика спасает воду

Ключевое отличие разработки от традиционных систем — создание «цифровой копии» гидравлической системы. Исследователи не просто расставляют датчики по сетке, а анализируют реальное расположение потребителей, пиковые нагрузки и топологию сети. На основе этих данных водопровод делится на кластеры — участки с однородными характеристиками. На границах этих зон монтируются датчики давления и расхода. «Разработанная методика позволяет создать цифровую модель системы водоснабжения с учётом реального расположения потребителей и их потребностей. На основе этой модели мы можем определить оптимальные точки для размещения датчиков контроля и прогнозировать возможные проблемные участки сети», — пояснил заведующий кафедрой автоматизации и управления Роман Клюев.

Год испытаний в промышленной зоне Гомеля

Эксперимент длился 12 месяцев. Полигоном выбрали район Гомеля с высокой концентрацией промышленных объектов, создающих колоссальную нагрузку на магистрали. Анализ данных о подаче воды, давлении и расположении предприятий позволил не только подтвердить теорию, но и выявить скрытые закономерности. Оказалось, что точечная установка контрольно-измерительной аппаратуры на стыках кластеров дает более полную картину, чем равномерное распределение датчиков по всей площади.

Экономический эффект: меньше потерь — ниже тарифы

По оценкам разработчиков, внедрение интеллектуального мониторинга повышает общую эффективность системы водоснабжения минимум на 10%. Экономия складывается из нескольких факторов:

• Снижение потерь воды за счет раннего обнаружения свищей и разрывов труб.
• Оптимизация режимов подачи: насосное оборудование работает точно по потребности, а не «на всякий случай».
• Сокращение аварийных ремонтов и связанных с ними перекрытий улиц и отключений абонентов.

В перспективе это должно привести к снижению операционных расходов ЖКХ, что создает предпосылки для сдерживания роста тарифов для населения и бизнеса. Внедрение цифровых двойников в коммунальное хозяйство — общемировой тренд. Ранее схожие подходы апробировались для теплосетей и электроснабжения, однако для водопровода задача усложняется переменчивостью гидравлических режимов и сезонными колебаниями потребления. Данная работа является одним из первых успешных примеров применения кластерного анализа именно к водоснабжению крупных промышленных узлов. Успех эксперимента в Гомеле открывает дорогу для масштабирования технологии на другие города. Если методика будет принята на уровне отраслевых стандартов, это может не только сократить бюджетные расходы на ликвидацию коммунальных катастроф, но и изменить саму философию эксплуатации сетей — с реактивной на предиктивную, когда система сама «сообщает» о потенциальной проблеме за недели до ее возникновения.