随着经济社会快速发展和居民生活水平持续提高，地下供水管网纵横交错，如同一条条“敏感的神经”，默默维系着生产生活的正常运转。管道一旦出现渗漏、破损，以往只能沿线逐段开挖排查，不仅耗时费力，还易造成路面破损和生产停滞。如今，我院郭改枝教授团队研发的“管道漏水检测与漏点定位系统”，有效破解了这一难题。工作人员只需沿管道布放采集节点和检测探头，通过手机远程一键启动，显示屏上便能清晰标注出漏点位置。这套系统如同为地下“神经”装上“听诊器”，在保障供水安全、减少水资源损失、支撑生产生活用水管道高效运行方面提供了有力支撑。
面对用水需求持续增长和水安全形势日益严峻的现状，通过控制管网漏损来提高淡水资源利用率已刻不容缓。供水管道在长期运行中，腐蚀、破损乃至断裂难以完全避免，其中微小泄漏尤为棘手——其信号特征与正常运行状态极为相似，仅靠人工巡查难以及时察觉，往往等到地面冒水、路面塌陷时才被发现，此时水资源浪费已经加重。管道泄漏不仅直接造成淡水大量流失，还可能因外部污水经破损处倒灌入管网，引发重金属等污染，严重威胁群众饮水安全和生命健康。
2010年前后，郭改枝团队启动了管道泄漏检测方向的研究。管道泄漏检测，本质上是在复杂的背景噪声中精准辨识出微弱的漏水异响。传统方法或受限于单路信号处理、信息量不足，或过多依赖人工经验判读，准确率难以保障。2020年前后，团队引入压缩感知信息处理技术，力求以更少的采样数据还原更高精度的泄漏特征。经过反复试验和不断迭代，先后完成了从单路采集到多路采集、从时域分析到时频空联合分析的技术跨越，逐步建立起一套融合压缩感知、无线传感网和人工智能的检测技术体系。
这套系统的一大核心创新，是团队自主研发的方向性传感器。与市面上普通传感器不同，它能有效辨别声音来源方向，配合多层单字典模型学习算法，即便在无线传输出现数据丢包的情况下，仍能稳定提取泄漏特征。同时，实现了低功耗无线组网和轻量化边缘部署——检测人员无需架设复杂线路，只要在疑似漏水区域沿管道走向布放探头，通过手机端应用远程启动，监测数据和报警信息便能实时回传。过去查找漏点如同“大海捞针”，如今更像“按图索骥”。
在定位精度上，团队构建了一套“多阶段递进定位”方案：先在管网关键节点安装高精度流量计和压力传感器，通过流量平衡计算锁定“疑似泄漏区域”；再结合夜间最小流量法、聚类分析等时序方法交叉验证，排除正常用水干扰；最后在目标管道布设多个传感器，利用互相关算法和反向水力模型迭代解算，将漏点定位精度控制在0.3米左右，为精准开挖维修提供了可靠依据。
自2022年起，这套系统走出实验室，在呼和浩特、包头及周边地区投入试运行。包头市森海市政建筑有限公司将其用于白云鄂博矿区供、排水等相关检、抢修工程。从前，维修人员常年依靠人工巡查和经验判断查找漏点，面对埋深大、地形复杂的管道，且常有多处渗漏并存的情况，漏点发现和修复往往严重滞后，水资源浪费大、维修成本高。应用该系统后，可随时检测，缩短工期，误判率大幅降低，每年不仅节约大量饮用水资源，也明显节省了维修支出。达茂旗、固阳县、武川县等地区地势较高，生产生活用水主要依赖水库管道输送，自应用该系统以来，通过在疑似区域沿管道布设监测探头，实现了管道泄漏问题的提前预判和及时处置，大力缩短了检修工期，节省了人力和物力，创造出明显的经济价值。
当前，团队正积极推动科研成果从实验室走向实际应用，已与包头市森海市政建筑工程公司、内蒙古清诚保洁服务公司、包头市草原藤骏生态科技公司、内蒙古淼晟工程公司，以及多家市政服务、给排水和漏水检测企业开展技术许可合作，为及时发现管道泄漏、减少淡水资源损失和降低管网运维成本提供有力支持。
从信号采集到智能研判，从实验室到田间地头和水厂泵站，这套“管道漏水检测与漏点定位系统”所做的，就是为城市的“地下生命线”配备一位能随时出诊的“管道医生”。未来，郭改枝团队将紧密对接国家水网和城市地下管网建设运维需求，持续深化管道泄漏智能检测、状态诊断与风险预警研究，推动科研成果与城市更新、智慧水务及基础设施全生命周期运维深度融合，为构建互联互通、数字智能、绿色安全的现代化基础设施网络贡献高校科研力量。