Co m pu t er   Science  a nd   I nfo r m a t io n T ec hn o lo g ies   Vo l.  7 ,   No .   2 J u ly   20 26 ,   p p .   2 3 1 ~ 2 4 0   I SS N:  2722 - 3 2 2 1 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /csi t . v 7 i 2 . p 2 3 1 - 2 4 0           231       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s p r ime. co m/in d ex . p h p /csi t   O ptimi zing  wate r  distribu tion in  Ha ra re,  Zim ba bwe  u sing  Io a nd cloud  com pu t ing       Ang eline  T s a t s a T ina s he  B u t s a ,   Yo la nd a   Chib a y a   S c h o o l   o f   I n f o r ma t i o n   S c i e n c e   a n d   T e c h n o l o g y ,   H a r a r e   I n st i t u t e   o f   T e c h n o l o g y ,   H a r a r e ,   Z i m b a b w e       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   2 6 ,   2 0 2 5   R ev is ed   Feb   6 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ma y   1 6 ,   2 0 2 6       Ra p id   u r b a n iza ti o n   i n   Ha ra re ,   Z imb a b we ,   h a in te n sified   i n e fficie n c ies   in   wa ter  d istri b u t io n ,   re su lt i n g   i n   h ig h   n o n - re v e n u e   wa ter  (NRW)  a n d   in e q u it a b le  su p p l y .   Th is  p a p e p r e se n ts  a   n o v e d a ta - d riv e n   fra m e wo rk   th a t   in teg ra tes   in tern e o t h in g (I o T)  se n so rs,  m a c h in e   lea rn i n g   (M L) ,   a n d   c lo u d   c o m p u ti n g   t o   o p ti m ize   u rb a n   wa ter d istri b u t io n .   Histo rica a n d   re a l - ti m e   d a ta  in c lu d in g   wa ter  fl o w,  p re ss u re ,   a n d   c o n su m p ti o n   a re   c o l lec ted   v ia  Io T   se n so rs  a n d   a n a l y z e d   u sin g   a   r a n d o m   fo re st   m o d e l   fo r   a c c u ra te  d e m a n d   fo re c a stin g   a n d   a n o m a ly   d e tec ti o n ,   s u c h   a lea k s.  Th e   m o d e l   is  d e p lo y e d   o n   a   se c u re   c lo u d - b a se d   A S P . NET   p latfo rm ,   e n a b li n g   re a l - ti m e   m o n it o rin g   a n d   a u to m a ted   v a l v e   c o n tr o t h ro u g h   u lt ra so n ic  se n so rs  o v e Wi - F i .   Ev a lu a ti o n   d e m o n stra tes   su p e ri o p e rf o rm a n c e   wi th   = 0 . 8 9   fo d e m a n d   f o re c a stin g   a n d   a n o m a ly   d e tec ti o n   m e tri c o f   9 4 %   a c c u ra c y ,   9 1 %   p re c isio n ,   9 2 %   re c a ll ,   a n d   9 1 %   F 1 - sc o re ,   o u tp e rfo rm i n g   b a se li n e   m e th o d s.   T h is  i n teg ra te d   sy ste m   re d u c e wa ter  lo ss ,   imp ro v e su p p l y   e q u i ty ,   a n d   p ro v id e a   sc a lab le  a n d   c o s t - e ffe c ti v e   a p p ro a c h   f o sm a rt  wa ter  m a n a g e m e n in   re so u rc e - c o n stra in e d   u rb a n   se tt in g s.  T h e   fra m e wo rk   o f fe rs  p ra c ti c a in sig h ts  f o p o li c y m a k e rs  a n d   u ti li ti e se e k in g   to   imp lem e n su sta in a b le,  tec h n o l o g y - d ri v e n   wa ter  m a n a g e m e n so lu ti o n in   d e v e lo p in g   c it i e s.   K ey w o r d s :   Har ar e   I n ter n et  o f   th in g s   Ma ch in lear n in g   R an d o m   f o r est alg o r ith m   Ur b an   wate r   m a n ag em en t   W ater   d is tr ib u tio n   o p tim izatio n   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   An g elin T s atsa   Sch o o l o f   I n f o r m atio n   Scien ce   an d   T ec h n o lo g y Har a r I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   1 5 0 5   Ga n g es R o ad ,   Har ar e ,   Z i m b ab we   E m ail:  atsats a @ h ar ar ec ity . co . zw       1.   I NT RO D UCT I O N   U r b a n   w a t e r   d i s t r i b u t i o n   s y s t em s   i n   d e v e l o p i n g   ci t ie s   f ac e   p e r s i s t e n t   c h al l e n g es   a r is i n g   f r o m   a g i n g   i n f r a s t r u c t u r e ,   i n t e r m it t e n s u p p l y   p a t t e r n s ,   h i g h   n o n - r e v e n u e   w a t e r   ( NR W )   l e v el s ,   a n d   l i m it e d   m o n i t o r i n g   c a p a b i l i ti e s   [ 1 ] [ 3 ] .   H a r a r e ,   Z i m b a b w e ,   e x p e r i e n c e s   o n e   o f   t h e   h i g h e s NR W   r a t es   i n   t h e   r e g i o n ,   w i t h   l o s s e s   e x c e e d i n g   4 7 %   d u e   t o   p i p b u r s t s ,   l e a k s ,   m et e r   i n a cc u r a c i e s ,   a n d   i ll e g a c o n n e c t i o n s   [ 4 ] ,   [ 5 ] .   T h e s i n e f f i c i e n c ie s   a r e   f u r t h e r   a g g r av a t e d   b y   r a p i d   p o p u l a t i o n   g r o w t h ,   u n p l a n n e d   u r b a n   e x p a n s i o n ,   e n e r g y   s h o r t a g e s ,   a n d   c l i m a t e - i n d u c e d   v a r i a b i li ty   i n   r a w   w a t e r   a v a i l a b i li t y   [ 6 ] ,   [ 7 ] .   A s   a   r e s u l t ,   m u n i c i p a l   o p e r a t o r s   s t r u g g l e   t o   m a i n t a i n   s t a b l e   p r es s u r e   z o n es ,   e n s u r e   e q u i t a b l e   d i s t r i b u t i o n ,   an d   d e t e c t   a n o m a l i es   i n   r e al   t i m e   [ 8 ] , [ 9 ] .   R ec en d ev elo p m en ts   in   s m a r wate r   m an ag em e n d em o n s tr ate  th at  th in teg r atio n   o f   in ter n et  o f   th in g s   ( I o T )   s en s o r s ,   clo u d - b a s ed   s u p er v is o r y   s y s tem s ,   a n d   m ac h in e   lear n in g   ( ML )   m o d el s   en ab les  r ea l - tim m o n ito r in g ,   f o r ec asti n g ,   an d   a u to m ated   c o n tr o l   o f   d is tr ib u ti o n   n etwo r k s   [ 10 ] [ 12 ] .   I o T   s e n s o r   n o d es  p r o v id e   co n tin u o u s   m ea s u r em en ts   o f   f lo w,   p r ess u r e,   an d   co n s u m p t io n ,   wh ile  clo u d   p latf o r m s   s u p p o r s ca lab le  d ata   s to r ag e,   r em o te  a n aly tics ,   an d   s ec u r f ield - lev el  ac tu atio n   [ 13 ] .   ML   a p p r o ac h es  in clu d in g   r an d o m   f o r est g r ad ien b o o s tin g ,   a n d   r ec u r r en n eu r al  n etwo r k s   h a v s h o wn   s tr o n g   p er f o r m an ce   in   s h o r t - ter m   d e m an d   f o r ec asti n g ,   leak   d etec tio n ,   a n d   an o m aly   id e n tific atio n   ac r o s s   m u ltip le  in ter n atio n al  s m ar t - g r id   a p p licatio n s   [ 14 ] ,   [ 15 ] .   Ho wev er ,   m o s e x is tin g   im p lem en tatio n s   ass u m well - r eso u r ce d   en v i r o n m e n t s   with   h ig h - q u ality   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 3 2 2 1   C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l Vo l.  7 ,   No .   2 J u ly   20 26 231 - 2 4 0   232   s en s in g   in f r astru ctu r e,   r elia b le  telem etr y ,   an d   s tab le  co m m u n icatio n   n etwo r k s ,   co n d itio n s   th at  ar r ar el y   p r esen t in   cities s u ch   as Ha r ar [ 16 ].   T h ese  lim itatio n s   h ig h lig h th n ee d   f o r   lig h tweig h t,  co s t - ef f ec tiv e,   an d   co n tex t - awa r e   s o lu tio n s   ca p ab le  o f   s u p p o r tin g   r ea l - ti m d ec is io n - m ak in g   in   r eso u r ce - co n s tr ain ed   wate r   u tili ties .   I n   co n tr ast  to   p r io r   s tu d ies  th at  r ely   o n   ad v an ce d   s en s in g   p latf o r m s   o r   c o m p u tat io n ally   in ten s iv d ee p - lear n in g   ar ch itectu r es,   th is   wo r k   p r o p o s es  an   i n teg r ated   I o T clo u d ML   f r am ewo r k   s p e cif ically   d esig n ed   f o r   d ep lo y m en in   f r ag ile   an d   in ter m itten tly   s u p p lied   wate r   d is tr ib u tio n   s y s tem s .   T h p r o p o s ed   s o lu tio n   lev er a g es  d is tr ib u ted   I o T   s en s o r s   f o r   r ea l - tim ac q u is itio n   o f   f l o an d   p r ess u r d ata,   r an d o m   f o r est   m o d el  f in e - tu n ed   t o   Har ar e’ s   h is to r ical   d em an d   p atter n s   f o r   p r ed ictiv an aly tics ,   an d   clo u d - h o s t ed   ASP.NE T   p latf o r m   f o r   e x ec u tin g   au to m ate d   v alv e - co n t r o l d ec is io n s   th r o u g h   lo w - co s t u ltra s o n ic  ac tu at o r s .   T h co n tr ib u tio n s   o f   th is   s tu d y   ar f o u r f o ld :     A   q u an tifie d   ch a r ac ter izatio n   o f   Har ar e s   wate r   d is tr ib u tio n   in e f f icien cies,  h i g h lig h tin g   o p er atio n al   co n s tr ain ts   n o t a d d r ess ed   b y   c o n v en tio n al  SC ADA - b ased   ap p r o ac h es;     D ev elo p m en o f   r an d o m   f o r est   p r ed ictiv m o d el  tailo r ed   to   Har ar e’ s   co n s u m p tio n   an d   p r ess u r d y n am ics;     I n teg r atio n   o f   I o T   s en s in g ,   clo u d   co m p u tin g ,   an d   ML   i n tellig en ce   in to   u n if ied   r e al - tim v alv e - au to m atio n   ar c h itectu r e;  an d     E m p ir ical  ev alu atio n   d em o n s tr atin g   im p r o v e d   f o r ec ast in g   ac cu r ac y ,   en h an ce d   a n o m aly - d etec tio n   p r ec is io n ,   an d   o p e r atio n al  b e n ef its   o v er   ex is tin g   m a n u al  an d   s em i - au to m ated   p r ac tices.   T h r em ain d er   o f   th is   p ap er   is   o r g an ized   as:  s ec tio n   I I   p r e s en ts   th m eth o d s   u s ed ;   s ec tio n   I I I   d escr ib es  t h e   r esu lts   an d   f in d in g s ; a n d   s ec tio n   I co n cl u d es th s tu d y   an d   o u tlin es f u tu r e   r esear ch   d ir ec tio n s .       2.   M E T H O D   2 . 1 .     Da t a   c o llect io n   T h p r e d ictiv e   m o d el  f o r   o p ti m izin g   wate r   d is tr ib u tio n   in   Har ar u tili ze s   co m p r e h en s iv d ataset  o b tain ed   f r o m   th C ity   o f   Har ar wate r   d is tr ib u tio n   r ec o r d s   [ 12 ] .   T h is   d ataset  is   s tr u ctu r e d   in   tab u lar   f o r m at   an d   in clu d es  k ey   f ea tu r es  s u ch   as  d ate,   tim e,   ar ea ,   wate r   f lo w,   p r ess u r e,   an d   co n s u m p tio n .   E ac h   en tr y   r ep r esen ts   s n a p s h o o f   wate r   d is tr ib u tio n   p ar am eter s   at   s p ec if ic  lo ca tio n s   an d   tim es ,   en a b lin g   d etailed   an aly s is   o f   p atter n s   an d   an o m alies.  His to r ical  d ata  s p an n in g   m u ltip le  y ea r s   wer co m b in ed   with   r ea l - tim r ea d in g s   f r o m   I o T   s en s o r s   d ep lo y ed   th r o u g h o u t h city   [ 12 ],   [ 13 ] ,   [ 15 ].   As  illu s tr ated   in   F ig u r 1 ,   th o v er all   wo r k f lo b eg in s   with   d ata   co l lectio n   f r o m   h is to r ical  r ec o r d s   an d   I o T   s en s o r s ,   f o llo wed   b y   p r ep r o ce s s in g   an d   f ea tu r e n g in ee r i n g   s tag es.   Da ta  p r ep r o ce s s in g   in v o lv e d   cl ea n in g   m is s in g   v alu es,   n o r m a lizatio n ,   an d   f ea t u r e   s elec tio n   to   en h a n ce   m o d el  p er f o r m a n ce   [ 11 ] ,   [ 13 ] .   R elev a n f ea tu r es  wer e   en g in ee r ed   t o   ca p tu r e   tem p o r al   p atter n s ,   in clu d in g   lag   v ar iab l es f o r   wate r   d em a n d   a n d   r o llin g   av er ag es f o r   f l o an d   p r ess u r e.           Fig u r 1 .   Data   co llectio n ,   p r e p r o ce s s in g ,   m o d el  t r ain in g ,   an d   d ep lo y m en t w o r k f lo f o r   wat er   d is tr ib u tio n   o p tim izatio n       2 . 2 .     M o del  des ig n a nd   a lg o r it hm s   T h co r e   o f   th Har ar e   wate r   d is tr ib u tio n   o p tim izatio n   s y s tem   is   s u p er v is ed   ML   m o d el   d esig n ed   to   p r ed ict  wate r   d em an d ,   d etec an o m alies  s u ch   as  leak s ,   an d   p r o v id ac tio n ab le  r ec o m m e n d atio n s   f o r   r ea l - tim e   v alv co n tr o l [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 17 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l     I SS N:   2722 - 3 2 2 1       Op timiz in g   w a ter d is t r ib u tio n   in   Ha r a r e,   Zimb a b w u s in g   I o T a n d   clo u d   co mp u tin g   ( A n g el in Ts a ts a )   233   2 . 2 . 1 .   Ra nd o m   f o re s t   a lg o rit hm   T h m o d el  e m p lo y s   r a n d o m   f o r est  al g o r ith m   d u to   its   r o b u s tn ess   in   h a n d lin g   co m p lex ,   n o n lin ea r   r elatio n s h ip s   an d   its   p r o v en   p er f o r m a n ce   in   b o th   r e g r ess io n   an d   class if icatio n   task s   [ 1 ] ,   [ 18 ] .   R an d o m   f o r est  is   well - s u ited   f o r   tim e - s er ies  f o r ec as tin g   a n d   an o m aly   d etec tio n ,   cr itical   f o r   r ea l - tim u r b an   wate r   m an ag em en t.   T h h y p er p ar a m eter s ,   in clu d in g   th n u m b er   o f   tr ee s ,   m ax im u m   d e p th ,   a n d   m in im u m   s am p les  p er   s p lit,  wer f in e - t u n ed   u s in g   cr o s s - v alid atio n   t o   m ax im iz p r ed ictiv ac c u r ac y   [ 11 ].     2 . 2 . 2 .   M o del  w o rk f lo w   T h p r e d ictiv s y s tem   f o llo ws a  s tr u ctu r ed   wo r k f lo w:     Data   in p u t:  in g ests   h is to r ical  an d   r ea l - tim wate r   d is tr ib u tio n   d ata,   in clu d in g   d ate,   ti m e,   ar ea ,   f lo w,   p r ess u r e,   an d   c o n s u m p tio n   [ 12 ].     Featu r en g in ee r i n g : p r o ce s s es  d ata  an d   s elec ts   r elev an t f ea t u r es to   im p r o v m o d el  ac cu r a cy   [ 13 ].     T r ain in g tr ain s   th r an d o m   f o r est  m o d el  o n   h is to r ical  d at to   lear n   wate r   d em an d   p att er n s   an d   d etec t   an o m alies [ 7 ] .     Pre d ictio n   an d   a n o m aly   d etec tio n p r ed icts   f u tu r e   wate r   d e m an d   an d   f lag s   u n u s u al  p atte r n s   in d icativ o f   leak s   o r   in ef f icien cies [ 3 ] ,   [ 17 ].     R ec o m m en d atio n   g e n er atio n :   g en er ates  co n tr o co m m an d s   f o r   au to m ate d   v alv o p er ati o n s   to   o p tim ize  d is tr ib u tio n   in   r ea l tim e   [ 13 ] ,   [ 15 ].     2 . 3 .     Sy s t e m   i m plem ent a t io n   2 . 3 . 1 .   M o del  t ra ini ng   a nd   deplo y m ent   T h m o d el  is   d ev elo p ed   a n d   i n itially   tr ain ed   u s in g   Py th o n   l ib r ar ies  in clu d in g   Pan d as,  Sci k it - lear n ,   an d   Ma tp lo tlib   f o r   d ata  h a n d li n g ,   an aly s is ,   an d   v is u aliza tio n   [ 13 ] .   T h tr ai n ed   m o d el  is   s er ialized   u s in g   J o b lib   f o r   d e p l o y m en t.   T h d e p lo y m en en v ir o n m en co n s is ts   o f   s er v er   h o s tin g   an   ASP.NE T   web   ap p licatio n ,   wh ich   in ter f ac es   with   th e   C ity   o f   Har ar e’ s   o p er atio n al  d atab ases   to   r etr iev e   r ea l - tim e   d ata  f r o m   v ar i o u s   lo ca tio n s   [ 12 ] ,   [ 13 ] .   C o m m u n icatio n   b etwe en   th p r ed ictiv m o d el  an d   th web   ap p lica tio n   is   h an d led   v ia     n am ed   p ip es m ec h an is m ,   p r o v id in g   s ec u r an d   ef f icien t in ter p r o ce s s   co m m u n icatio n .     2 . 3 . 2 .   Rea l - t i m co ntr o a nd   a uto m a t io n   B ased   o n   m o d el  p r ed ictio n s ,   t h web   ap p licatio n   s en d s   c o n t r o co m m an d s   v ia  HT T PS   o v e r   W i - Fi  to   u ltra s o n ic  s en s o r s   in s talled   t h r o u g h o u th wate r   n etwo r k .   T h ese  s en s o r s   au to m ate  v alv o p er atio n s   to   d y n am ically   a d ju s t w ater   f lo w ,   im p r o v in g   d is tr ib u tio n   ef f icien cy   an d   eq u ity   [ 12 ] ,   [ 13 ] ,   [ 15 ].     2 . 3 . 3 .   Repro du cibili t y   All  s tep s ,   f r o m   d ata  l o ad in g   to   m o d el  tr ain in g ,   v alid atio n ,   an d   d ep l o y m en t,   ar e   f u lly   d o cu m en ted   an d   ac ce s s ib le  v ia  a   Go o g le  C o lab   n o te b o o k .   T h is   en s u r es  th at  o th er   r esear ch er s   a n d   p r ac titi o n er s   ca n   r ep r o d u ce   th r esu lts   u s in g   th e   s am d ataset  an d   alg o r ith m s   [ 1 2 ] ,   [ 13 ].     2 . 4 .     M o del  e v a lua t i o n   T h p r ed ictiv m o d el’ s   p er f o r m an ce   was  ev alu ated   u s in g   co m b i n atio n   o f   r eg r e s s io n   an d   class if icatio n   m etr ics Fig u r 2   p r esen ts   th p er f o r m an ce   m etr ics  u s ed   f o r   ev alu at in g   wate r   d em a n d   f o r ec asti n g   an d   an o m aly   d etec tio n .           Fig u r 2 .   Mo d el  ev alu atio n   r e s u lts : p er f o r m an ce   m et r ics f o r   d em an d   f o r ec asti n g   a n d   an o m aly   d etec tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 3 2 2 1   C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l Vo l.  7 ,   No .   2 J u ly   20 26 231 - 2 4 0   234   2 . 4 . 1 .   Reg re s s io m et rics   Fig u r e   3   p r es e n ts   t h e   r e g r ess i o n   m et r ics   u s e d   t o   e v al u at e   t h e   p r e d ic ti v e   m o d e l.   T h ese   m e tr i cs m e as u r e   p r e d ic ti o n   ac cu r a c y   a n d   e r r o r   m a g n it u d e ,   wit h   l o w er   m ea n   a b s o lu te  er r o r   ( MA E ) m ea n   s q u ar ed   er r o r   ( MSE ) an d   r o o m ea n   s q u ar e d   er r o r   ( R MSE )   v al u es  i n d i ca t in g   b e tt er   p e r f o r m a n c e,   w h ile   h i g h e r   R ²  s co r r ef le cts  a   s tr o n g er   f it   b etw ee n   p r e d i cte d   an d   ac tu al   wa te r   d e m a n d   v al u e s .     MA E a v er ag e   ab s o lu te  d if f e r en ce   b etwe en   p r e d icted   a n d   ac tu al  v al u es;  lo wer   v al u es  in d icate   h ig h er   ac cu r ac y .     MSE a v er a g s q u ar e d   d if f e r e n ce ; p en alize s   lar g er   e r r o r s .     R MSE s q u ar r o o t o f   MSE ; i n   th s am u n its   as th tar g et  v ar iab le.     R ²  s co r e:  p r o p o r tio n   o f   v ar ia n ce   in   ac tu al  d em a n d   e x p lain ed   b y   th e   m o d el;  v al u es  clo s er   to   1   in d icate   b etter   f it [ 5 ] ,   [ 10 ].           Fig u r 3 .   R eg r ess io n   m etr ics i m p lem en ted       2 . 4 . 2 Cla s s if ica t io m et rics ( a no m a ly   det ec t io n)   T h p er f o r m a n ce   o f   th e   an o m aly   d etec tio n   m o d el   was  ass es s ed   u s in g   s tan d a r d   class if icatio n   m etr ics.   T h ese  m etr ics  ev alu ate  th m o d el s   ca p ab ilit y   to   ac cu r atel y   d is tin g u is h   an o m alo u s   co n d itio n s   f r o m   n o r m al  o p er atin g   s tates.  T h m etr ics u s ed   in   th is   s tu d y   ar e:     Acc u r ac y p r o p o r tio n   o f   co r r e ct  an o m aly   d etec tio n s .     Pre cisi o n p r o p o r tio n   o f   tr u e   p o s itiv es a m o n g   p r e d icted   p o s itiv es.     R ec all:  p r o p o r tio n   o f   tr u p o s i tiv es id en tifie d   am o n g   ac tu al  p o s itiv es.     F1   s co r e:  h ar m o n ic  m ea n   o f   p r ec is io n   an d   r ec all  [ 1 ] ,   [ 3 ] ,   [ 17 ].     2 . 4 . 3 .   F ea t ure  i m po rt a nce  a n d v is ua liza t io n   Featu r im p o r tan ce   was  ex tr ac ted   f r o m   th r an d o m   f o r est  m o d el  to   id en tify   k e y   f ac to r s   af f ec tin g   wate r   d em an d .   Vis u aliza tio n   tech n iq u es ,   in clu d in g   r ec eiv er   o p er atin g   ch ar ac ter is tic  ( R OC )   cu r v es,   p er f o r m an ce   v er s u s   tr ain in g   s i ze ,   an d   h ea tm ap s ,   wer u s ed   t o   s u p p o r in ter p r etab ilit y   an d   o p er atio n al  i n s ig h ts   [ 13 ].   F ig u r e   4   illu s tr ates  th r elativ im p o r tan ce   o f   th i n p u f ea tu r es  u s ed   b y   th m o d el  i n   p r e d ictin g   wate r   d em an d   a n d   d etec tin g   a n o m al ies.  T h an aly s is   h ig h lig h ts   th v ar iab les  th at  c o n tr ib u te  m o s s ig n if ican tly   to   th m o d el s   d ec is io n - m ak in g   p r o ce s s ,   p r o v id i n g   v al u ab le  in s ig h ts   in to   th f ac to r s   in f lu en cin g   wate r   d is tr ib u tio n   p er f o r m an ce .   Fig u r 5   p r esen ts   th r elatio n s h ip   b etwe en   m o d el  p er f o r m an ce   an d   tr ain in g   d ataset   s ize.   T h f ig u r d em o n s tr ates  h o th e   p r ed ictiv e   ca p ab il ity   o f   t h m o d el  e v o lv es  as  m o r tr a in i n g   d ata   b ec o m av ailab le,   h elp i n g   to   ass es s   m o d el  s ca lab ilit y ,   le ar n in g   b e h av io r ,   an d   d ata  s u f f icien cy .   Fig u r 6   s h o ws  th R OC   cu r v e   th tr ad e - o f f   b etwe en   tr u e   p o s itiv r ate  an d   f alse  p o s itiv r ate  f o r   ea ch   p r io r it y   class .     I h ig h lig h ts   th m o d el s   ab i lity   to   d is cr im in ate  b etwe en   n o r m al  an d   an o m alo u s   wate r   d is tr ib u tio n   ev en ts ,   with   h ig h er   a r ea s   u n d e r   th cu r v in d icatin g   b etter   class if icatio n   p er f o r m an ce .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l     I SS N:   2722 - 3 2 2 1       Op timiz in g   w a ter d is t r ib u tio n   in   Ha r a r e,   Zimb a b w u s in g   I o T a n d   clo u d   co mp u tin g   ( A n g el in Ts a ts a )   235       Fig u r 4 .   R elativ im p o r tan ce   o f   in p u t f ea tu r es in   p r ed ictin g   wate r   d em an d   a n d   d etec tin g   a n o m ali es           Fig u r 5 .   Mo d el  p er f o r m a n ce   m etr ics as a   f u n ctio n   o f   tr ain in g   d ataset  s ize           Fig u r 6 R OC   cu r v illu s tr atin g   m o d el  p er f o r m a n ce   ac r o s s   p r io r ity   class es f o r   an o m aly   d etec tio n   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 3 2 2 1   C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l Vo l.  7 ,   No .   2 J u ly   20 26 231 - 2 4 0   236   2 . 5 .   I nte g ra t io n wit h Io T   a nd   clo ud   pla t f o rm s   T h f u lly   tr ain ed   m o d el  is   in t eg r ated   with   I o T   s en s o r s   an d   clo u d   in f r astru ctu r t o   en a b le  r ea l - tim e,   au to m ated   wate r   m a n ag em en t .   T h e   s y s tem   s u p p o r ts   s ca lab le ,   s ec u r e   d ep lo y m en t,   an d   c o n t in u o u s   m o n ito r i n g ,   allo win g   f o r   r ap id   r esp o n s to   an o m alies a n d   im p r o v e d   o p er atio n al  ef f icien cy   [ 13 ] ,   [ 15 ] ,   [ 19 ] , [ 20 ] .       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Wa t er   dem a nd   f o re c a s t ing   3 . 1 . 1 .   Reg re s s io m et rics   T h tr ain ed   r an d o m   f o r est   m o d el’ s   p r ed ictiv p er f o r m a n ce   was  ev alu ated   o n   th test   d a taset.  Key   r eg r ess io n   m etr ics  ar s u m m a r ized   in   T ab le  1 T h h ig h   R ²  s co r o f   0 . 8 9   in d icate s   th at  t h e   m o d el  e x p lain s   m o s o f   th v ar iab ilit y   in   w ater   d em an d ,   r ef lectin g   s tr o n g   p r ed ictiv ac cu r ac y .   L o MA E   an d   R MSE   d em o n s tr ate  p r ec is d em an d   esti m atio n   ac r o s s   d if f er en zo n es.  T h is   im p lies   th m o d el  ca n   r eliab ly   s u p p o r o p er atio n al  p lan n in g ,   leak   d et ec tio n ,   an d   eq u itab le  d is tr ib u tio n   [ 5 ] ,   [ 10 ].       T ab le  1 .   R eg r ess io n   m etr ics f o r   wate r   d em an d   p r e d ictio n   M e t r i c   V a l u e   M A E   0 . 1 2 8   M S E   0 . 0 3 1   R M S E   0 . 1 7 6   R ²  s c o r e   0 . 8 9       3 . 1 . 2 .   P re dict ed  v s .   Act ua dem a nd   Fig u r 7   illu s tr ates  th p r ed ict ed   v er s u s   ac tu al  wate r   d em an d   o v er   a   r e p r esen tativ wee k .   Peak s   an d   tr o u g h s   ar e   well - ca p tu r ed ,   s h o win g   th m o d el’ s   ab ilit y   to   f o llo d aily   a n d   wee k ly   c o n s u m p tio n   p atter n s .   Min o r   d ev iatio n s   o cc u r   d u r in g   s u d d e n   c o n s u m p tio n   s p i k e s ,   h ig h lig h ti n g   a r ea s   f o r   p o te n tial  im p r o v em en t   u s in g   ad v a n ce d   tim e - s er ies m o d els [ 10 ].           Fig u r 7 .   P r ed ict ed   v e r s u s   ac t u al  wat er   d e m a n d   o v e r   r e p r es en t ati v w ee k   i n   H ar a r e ,   h i g h li g h ti n g   t h m o d el’ s   a b i lit y   t o   ca p t u r d ail y   a n d   we e k l y   co n s u m p ti o n   p at ter n s   wit h   m in o r   d ev iati o n s   d u r i n g   s u d d en   s p i k es       3 . 2 .   Ano m a ly   d et ec t i o n   3 . 2 . 1 .   Cla s s if ica t io m et rics   T h m o d el’ s   ab ilit y   to   d ete ct  ir r eg u lar   wate r   u s ag o r   leak s   was  ev alu ated   u s in g   s tan d ar d   class if icatio n   m etr ics,  as  s h o w n   in   T ab le  2 .   T h r esu lts   in d ic ate  th at  h ig h   r ec all  en a b les  ef f ec tiv d etec tio n   o f   tr u an o m alies,  en s u r in g   th at   leak s   o r   u n u s u al  c o n s u m p ti o n   p atter n s   ar u n lik ely   to   g o   u n n o ticed .   Hig h   p r ec is io n   m i n im izes  f alse  al ar m s ,   p r e v en tin g   u n n ec ess ar y   o p er atio n al   in ter v e n tio n s .   Ov er all,   th e   m o d el   p r o v id es a   r eliab le  to o l f o r   r ea l - tim an o m aly   d etec tio n   in   u r b an   wate r   n etwo r k s   [ 3 ] ,   [ 7 ] ,   [ 17 ].   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l     I SS N:   2722 - 3 2 2 1       Op timiz in g   w a ter d is t r ib u tio n   in   Ha r a r e,   Zimb a b w u s in g   I o T a n d   clo u d   co mp u tin g   ( A n g el in Ts a ts a )   237   T ab le   2 .   An o m aly   d etec tio n   p er f o r m a n ce   M e t r i c   V a l u e   ( %)   A c c u r a c y   94   P r e c i s i o n   91   R e c a l l   92   F1 - s c o r e   91       3 . 2 . 2 .   Co nfusi o m a t rix   a nd   RO c urv e   Fig u r 8   s h o ws  th co n f u s io n   m atr ix   f o r   an o m aly   d etec ti o n ,   illu s tr atin g   t h b ala n ce   b etwe en   tr u e   p o s itiv an d   f alse  p o s itiv p r ed ictio n s .   Fig u r 6   p r esen ts   th R OC   cu r v e,   co n f ir m in g   s t r o n g   d is cr im in ativ ca p ab ilit y   o f   th e   m o d el.           Fig u r 8 .   C o n f u s io n   m atr i x   f o r   an o m aly   d etec tio n   s h o win g   t h d is tr ib u tio n   o f   tr u p o s itiv e s ,   tr u n eg ativ es,  f alse p o s itiv es,  an d   f alse n eg at iv es       3 . 3 .     F e a t ure  im po rt a nce  a na l y s is   T h r an d o m   f o r est  m o d el  i d en tifie d   k ey   p r ed icto r s   in f l u en ci n g   wate r   d em a n d   a n d   an o m ali es:     His to r ical  co n s u m p tio n   tr e n d s     T im e - of - d ay   an d   d a y - of - week     Pre s s u r m ea s u r em en ts   Dis cu s s io n :   p r io r itizin g   th ese  f ea tu r es  allo ws  city   o p er ato r s   to   f o cu s   m o n ito r in g   a n d   co n tr o ef f o r ts   o n   th m o s in f lu en tial  f ac to r s .   T em p o r al  an d   p r ess u r e - r elate d   f ea tu r es  d i r ec tly   in f o r m   v alv au to m atio n   d ec is io n s   an d   leak   d etec tio n   p r o to co ls ,   s u p p o r tin g   d ata - d r iv e n   r eso u r c m an ag em e n t [ 13 ].     3 . 4 .     O pera t io na im pa c t   o f   r ea l - t im deplo y m ent   Fig u r 9   p r esen ts   d ash b o ar d   o u tp u ts   f o r   r ea l - tim wate r   d is tr ib u tio n   m o n ito r in g ,   i n clu d in g   wate r   f lo w,   p r ess u r e,   a n d   d etec ted   a n o m alies.           Fig u r 9 .   O u t p u ts   f o r   r ea l - tim wate r   d is tr ib u tio n   m o n ito r in g ,   in clu d i n g   wate r   f l o w,   p r ess u r e,   an d   d etec ted   an o m alies   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 3 2 2 1   C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l Vo l.  7 ,   No .   2 J u ly   20 26 231 - 2 4 0   238   T h d ep lo y m en r esu lts   in d icate   m ea s u r ab le  b en e f its :     W ater   lo s s   r ed u ctio n   ac r o s s   m o n ito r ed   z o n es.     I m p r o v ed   e q u ity   o f   s u p p ly   b et wee n   ar ea s .     R ap id   r esp o n s to   d etec ted   an o m alies v ia  au to m ated   v alv c o n tr o l.   T h r esu lts   co n f ir m   t h at  co m b in in g   I o T   d ata,   ML ,   a n d   au t o m ated   co n tr o s u p p o r ts   s u s tain ab le  u r b a n   wate r   m an ag em e n in   Har ar e,   ev en   u n d er   co n s tr ain ts   lik ag in g   in f r astru ctu r e   an d   v ar ia b le  co n s u m p tio n   [ 12 ] ,   [ 13 ] ,   [ 15 ] ,   [ 2 1 ] .   T h s tu d y   d e m o n s tr ates  th at  ad v an ce d   an a ly tics ,   I o T   s en s in g ,   an d   clo u d - b ased   m o n ito r i n g   ca n   p r o v id p r ac tical   an d   s ca l ab le  s o lu tio n s   f o r   r eso u r ce - co n s tr ain ed   u r b an   wate r   s y s tem s .   Similar   f in d in g s   h av b ee n   r ep o r ted   in   p r e v io u s   s tu d ies  o n   s m ar wate r   m an ag em en t,  h ig h lig h tin g   t h p o t en tial  o f   in tellig en t   m o n ito r in g   an d   a u to m ated   c o n tr o tech n o lo g ies  to   im p r o v e   o p er atio n al  e f f icien cy   a n d   s e r v ice  r eliab ilit y   in   de v elo p in g   u r b an   e n v ir o n m en t s   [ 15 ] ,   [ 16 ] ,   [ 22 ].     3 . 5 .     L im it a t io ns   a nd   f uture   direct io ns   Desp ite  th ef f ec tiv en ess   o f   t h p r o p o s ed   ap p r o ac h ,   s ev er a lim itatio n s   an d   o p p o r tu n ities   f o r   f u tu r im p r o v em e n t h av e   b ee n   i d en ti f ied .     T h m ain   lim itatio n s   in clu d e   s en s o r   n etwo r k   r eliab ilit y   is s u es a n d   o cc asio n al  d ata  laten c y .     Fu tu r wo r k i n teg r atio n   o f   lo n g   s h o r t - ter m   m em o r y   ( L STM )   f o r   ad v an ce d   tim e - s er ies  f o r ec asti n g ,   ex p an d e d   s en s o r   co v er ag e ,   an d   en h a n ce d   cy b er s ec u r ity   [ 10 ] ,   [ 23 ].   Fu tu r r esear ch   will  f o c u s   o n   ex ten d in g   p r ed ictiv ca p ab ilit ies  u s in g   L STM   m o d els  f o r   im p r o v e d   tim e - s er ies  f o r ec asti n g ,   ex p a n d in g   s en s o r   co v e r ag f o r   f i n er - g r ai n ed   c o n tr o l,   co n d u cti n g   s o cio - ec o n o m ic  ad o p tio n   s tu d ies,  an d   en h an c in g   cy b er s ec u r ity   m ec h an is m s   f o r   r o b u s m u n icip al  d ep l o y m en [ 16 ] ,   [ 23 ].   Fu r th er m o r e ,   th co n tin u ed   d e v elo p m en o f   s m ar wate r   m a n ag em en tech n o lo g ies,  s u p p o r ted   b y   a d v an ce s   in   ar tific ial  in tellig en ce ,   I o T   in f r astru ctu r e,   an d   s m ar t - city   in itiativ es,  m ay   f u r t h er   en h an ce   th s u s tain ab ilit y   an d   r esil ien ce   o f   u r b an   wate r   d is tr i b u tio n   s y s tem s   in   d ev el o p in g   r eg io n s   [ 24 ] ,   [ 25 ].       4.   CO NCLU SI O N   T h is   s tu d y   ad d r ess ed   in ef f ici en cies  in   Har ar e’ s   u r b an   wa ter   d is tr ib u tio n   s y s tem   b y   d ev elo p in g     d ata - d r iv en   o p tim izatio n   f r am ewo r k   th at  in teg r ates  I o T   s en s in g ,   r an d o m   f o r es ML ,   an d   clo u d - b ase d   ASP.NE T   d ep lo y m e n t.  T h p r im ar y   o b jectiv es  wer e   to   ac c u r ately   f o r ec ast  wate r   d em an d ,   d etec t   an o m alies   s u ch   as  leak s ,   an d   o p tim ize  v alv co n tr o ac r o s s   d if f er en t   c ity   zo n es.   T h r esu lts   p r esen t ed   in   t h r esu lts   an d   d is cu s s io n   s ec tio n   co n f ir m   th at  th p r o p o s ed   s y s tem   ac h ie v es  th ese  o b jectiv es.  T h r an d o m   f o r est  m o d el   ac h iev ed   an   R ²  s co r o f   0 . 8 9   f o r   wate r   d em a n d   f o r ec asti n g ,   wh ile  an o m aly   d etec tio n   ac h ie v ed   9 4 ac cu r ac y ,   9 1 % p r ec is io n ,   9 2 % r ec all ,   an d   an   F1 - s co r e   o f   9 1 %   R ea l - tim d ep lo y m en en ab le d   au to m ated   v alv co n tr o an d   im p r o v e d   eq u itab le  wate r   d is tr ib u tio n   ac r o s s   Har ar e,   d em o n s tr atin g   th o p er atio n al  b en ef its   o f   in teg r atin g   I o T   an d   clo u d - b a s ed   an aly tics .   T h f in d in g s   d em o n s tr ate  th at  a d v a n ce d   a n aly tics   an d   I o T   in teg r atio n   ca n   p r o v id e   p r ac tical   s o lu tio n s   f o r   r eso u r ce - co n s tr ain ed   u r b a n   e n v ir o n m e n ts .   T h p r o p o s ed   f r am ewo r k   p r o v id es  a   f o u n d atio n   f o r   f u tu r e   s m ar wate r   m an ag em en t   in itiativ es  in   d e v elo p in g   u r b an   e n v ir o n m en ts   an d   s u p p o r ts   b r o a d er   d ig ital  tr an s f o r m atio n   an d   s u s tain ab ilit y   o b jectiv es.       ACK NO WL E DG M E N T S   T h au th o r s   wis h   to   ac k n o wled g th C ity   o f   Har ar W ater   Dep ar tm en t   f o r   p r o v id in g   h is to r ical  wate r   d is tr ib u tio n   d ata  an d   t ec h n ical  g u i d an ce .   W also   th an k   r esear ch   ass is tan ts   at  Har ar I n s titu te  o f   T ec h n o lo g y   f o r   t h eir   s u p p o r t   in   d ata  p r ep r o ce s s in g   an d   s e n s o r   d e p lo y m e n t.  All  in d iv i d u als  ac k n o wled g e d   h av p r o v id e d   co n s en t t o   b li s ted .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   T h is   r esear ch   was  s u p p o r ted   b y   An g elin e   T s atsa ,   th C ity   o f   Har ar e,   T o wn   C ler k s   Dep ar tm en t,  I T   Div is io n ,   an d   th Har a r I n s t itu te  o f   T ec h n o lo g y .   T h a u t h o r s   g r atef u lly   ac k n o wled g th eir   f in an cial  an d   in s titu tio n al  s u p p o r t,  wh ich   e n ab led   th ac q u is itio n   o f   d at a,   s en s o r   d ep lo y m en t,  a n d   d ev elo p m en o f   th p r ed ictiv wate r   d is tr ib u tio n   m o d el.           Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l     I SS N:   2722 - 3 2 2 1       Op timiz in g   w a ter d is t r ib u tio n   in   Ha r a r e,   Zimb a b w u s in g   I o T a n d   clo u d   co mp u tin g   ( A n g el in Ts a ts a )   239   AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   An g elin T s atsa                               T in ash B u ts a                               Yo lan d C h ib ay a                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h d ata  th at  s u p p o r th f i n d in g s   o f   th is   s tu d y   ar e   av aila b le  o n   r eq u est  f r o m   th e   co r r esp o n d in g   au th o r ,   [ AT ] .   T h d ata  co n t ain   s en s itiv m u n icip al  wate r   d is tr ib u tio n   in f o r m atio n   a n d   ar e   n o p u b licly   av ailab le  d u to   p r iv ac y   an d   s ec u r ity   r estrictio n s .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   M .   N .   K a n y a ma,   F .   B .   S h a v a ,   A .   M .   G a m u n d a n i ,   a n d   A .   H a r t ma n n ,   M a c h i n e   l e a r n i n g   a p p l i c a t i o n f o r   a n o mal y   d e t e c t i o n   i n   S mart  W a t e r   M e t e r i n g   N e t w o r k s :   A   s y st e ma t i c   r e v i e w ,   Ph y si c a n d   C h e m i st ry   o f   t h e   E a r t h ,   v o l .   1 3 4 ,   p .   1 0 3 5 5 8 ,   Ju n .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p c e . 2 0 2 4 . 1 0 3 5 5 8 .   [ 2 ]   S .   L e e   a n d   B .   K i m,   M a c h i n e   l e a r n i n g   m o d e l   f o r   l e a k   d e t e c t i o n   u s i n g   w a t e r   p i p e l i n e   v i b r a t i o n   se n so r ,   S e n so rs ,   v o l .   2 3 ,     n o .   2 1 ,   p .   8 9 3 5 ,   N o v .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s 2 3 2 1 8 9 3 5 .   [ 3 ]   L.   R o m e r o - B e n ,   D .   A l v e s,   J.  B l e sa,   G .   C e mb r a n o ,   V .   P u i g ,   a n d   E.   D u v i e l l a ,   Le a k   d e t e c t i o n   a n d   l o c a l i z a t i o n   i n   w a t e r   d i st r i b u t i o n   n e t w o r k s:   r e v i e w   a n d   p e r s p e c t i v e ,   A n n u a l   Re v i e w i n   C o n t r o l ,   v o l .   5 5 ,   p p .   3 9 2 4 1 9 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a r c o n t r o l . 2 0 2 3 . 0 3 . 0 1 2 .   [ 4 ]   S .   P r o m p u t ,   S .   M a i t h o mk l a n g ,   a n d   C .   P a n y a - i sara ,   D e si g n   a n d   a n a l y si p e r f o r ma n c e   o f   I o T - b a s e d   w a t e r   q u a l i t y   mo n i t o r i n g   sy st e u si n g   L o R a   t e c h n o l o g y ,   T E M   J o u r n a l ,   p p .   2 9 3 5 ,   F e b .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 8 4 2 1 / TE M 1 2 1 - 0 4 .   [ 5 ]   A .   N i k n a m,  H .   K .   Za r e ,   H .   H o ss e i n i n a sa b ,   A .   M o s t a f a e i p o u r ,   a n d   M .   H e r r e r a ,   A   C r i t i c a l   R e v i e w   o f   S h o r t - T e r W a t e r   D e m a n d   F o r e c a st i n g   To o l s W h a t   M e t h o d   S h o u l d   I   U se? ,   S u s t a i n a b i l i t y ,   v o l .   1 4 ,   n o .   9 ,   p .   5 4 1 2 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s u 1 4 0 9 5 4 1 2 .   [ 6 ]   E.   F .   K h a i r u l l a h ,   A .   M .   A l g h a md i ,   M .   M .   A l   M o j a m e d ,   a n d   S .   Ze a d a l l y ,   Lo R a W A N - b a se d   smar t   w a t e r   man a g e me n t   I o T   a p p l i c a t i o n s:   a   r e v i e w ,   J o u r n a l   o f   I n f o rm a t i o n   a n d   T e l e c o m m u n i c a t i o n ,   v o l .   9 ,   n o .   3 ,   p p .   4 2 0 4 4 6 ,   J u l .   2 0 2 5 ,     d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 2 4 7 5 1 8 3 9 . 2 0 2 5 . 2 4 5 8 8 8 9 .   [ 7 ]   M .   R o ma n o   a n d   Z.   K a p e l a n ,   A d a p t i v e   w a t e r   d e m a n d   f o r e c a st i n g   f o r   n e a r   r e a l - t i m e   m a n a g e me n t   o f   smar t   w a t e r   d i st r i b u t i o n   sy st e ms,   E n v i ro n m e n t a l   M o d e l l i n g   & S o f t w a re ,   v o l .   6 0 ,   p p .   2 6 5 2 7 6 ,   O c t .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n v s o f t . 2 0 1 4 . 0 6 . 0 1 6 .   [ 8 ]   A .   B r o o k e   a n d   R .   A .   F e n n e r ,   I mp r o v i n g   u r b a n   w a t e r   ma n a g e me n t   a n d   b u i l d i n g   w a t e r   su p p l y   r e si l i e n c e   i n   t h e   c i t y   o f   H a r a r e ,   Zi m b a b w e     a   sy st e ms  v i e w ,   I n t e rn a t i o n a l   J o u r n a l   o f   W a t e R e so u rc e D e v e l o p m e n t ,   v o l .   4 0 ,   n o .   2 ,   p p .   1 9 5 2 2 8 ,   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 0 / 1 0 2 8 6 6 0 8 . 2 0 2 3 . 2 2 3 3 9 1 0 .   [ 9 ]   O .   A k i m u   e t   a l . ,   O p t i m i si n g   H a r a r e W a t e r   D i ssem i n a t i o n   N e t w o r k :   D e v e l o p me n t   o f   a n   I o T - D r i v e n   L e a k   M o n i t o r i n g   S y s t e m   f o r   S u st a i n a b l e   U r b a n   W a t e r   M a n a g e m e n t ,   Ea s t   A f ri c a n   J o u rn a l   o f   En g i n e e ri n g ,   v o l .   8 ,   n o .   1 ,   p p .   2 1 9 2 3 0 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 3 7 2 8 4 / e a j e . 8 . 1 . 3 3 4 4 .   [ 10 ]   X .   Y u a n ,   M .   A b d e l - A t y ,   a n d   Y .   W a n g ,   Th e   r o l e   o f   d e e p   l e a r n i n g   i n   u r b a n   w a t e r   ma n a g e me n t :   A   c r i t i c a l   r e v i e w ,   Wa t e r   Re se a rc h ,   v o l .   2 2 3 ,   p .   1 1 8 9 7 3 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . w a t r e s . 2 0 2 2 . 1 1 8 9 7 3 .   [ 11 ]   J.  E .   P e sa n t e z ,   M .   D i C a r l o ,   F .   P a s h a ,   a n d   E.   Z.   B e r g l u n d ,   P r e d i c t i v e   m o d e l   f o r   s h o r t - t e r m   w a t e r   d e ma n d   f o r e c a s t i n g   a n d   f e a t u r e   a n a l y si s   i n   u r b a n   n e t w o r k s ,   i n   E n g i n e e ri n g   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   3 r d   I n t e rn a t i o n a l   J o i n t   C o n f e r e n c e   o n   Wa t e r   D i s t ri b u t i o n   S y s t e m s   An a l y si C o m p u t i n g   a n d   C o n t r o l   f o t h e   Wa t e I n d u s t ry   ( WDS A / C C WI  2 0 2 4 ) ,   S e p .   2 0 2 4 ,   p p .   1 4 ,     d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / e n g p r o c 2 0 2 4 0 6 9 1 5 5 .   [ 12 ]   A .   K a m i e n s k i   e t   a l . ,   S m a r t   W a t e r   M a n a g e me n t   P l a t f o r m:   I o T - B a se d   P r e c i si o n   I r r i g a t i o n   f o r   A g r i c u l t u r e ,   S e n s o rs ,   v o l .   1 9 ,   n o .   2 ,   p .   2 7 6 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s1 9 0 2 0 2 7 6 .   [ 13 ]   M .   B a r t o s ,   B .   W o n g ,   a n d   B .   K e r k e z ,   O p e n   st o r m:   A   c o m p l e t e   f r a me w o r k   f o r   s e n s i n g   a n d   c o n t r o l   o f   u r b a n   w a t e r s h e d s,   En v i r o n m e n t a l   Mo d e l l i n g   S o f t w a r e ,   v o l .   1 0 7 ,   p p .   2 8 9 2 9 7 ,   2 0 1 8 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . e n v so f t . 2 0 1 8 . 0 5 . 0 0 2 .   [ 14 ]   B .   U d d i n ,   M a r i mi n ,   S .   W a h j u n i ,   a n d   B .   I .   S e t i a w a n ,   I n t e g r a t i o n   o f   R F - S V M   H y b r i d   M a c h i n e   Le a r n i n g   M o d e l   a n d   I o f o r   W a t e r   D e man d   P r e d i c t i o n   a n d   I r r i g a t i o n   A u t o ma t i o n :   A   S y s t e m a t i c   Li t e r a t u r e   R e v i e w   a n d   F u t u r e   R e s e a r c h ,   J o u r n a l   o f   I n f o rm a t i o n   S y s t e m En g i n e e ri n g   a n d   Ma n a g e m e n t ,   v o l .   1 0 ,   n o .   3 3 s,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 5 2 7 8 3 / j i s e m. v 1 0 i 3 3 s. 5 5 5 4 .   [ 15 ]   V .   B a r r a l   V a l e s,  O .   C .   F e r n á n d e z ,   T.   D o n g u e z - B o l a ñ o ,   C .   J .   Esc u d e r o ,   a n d   J .   A .   G a r c í a - N a y a ,   F i n e   Ti m e   M e a su r e m e n t   f o r   t h e   I n t e r n e t   o f   T h i n g s:   A   P r a c t i c a l   A p p r o a c h   U si n g   ESP 3 2 ,   I EEE   A c c e ss ,   v o l .   9 ,   n o .   1 9 ,   p p .   1 8 3 0 5 1 8 3 1 8 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JI O T. 2 0 2 2 . 3 1 5 8 7 0 1 .   [ 16 ]   S .   H o c h r e i t e r   a n d   J .   S c h m i d h u b e r ,   Lo n g   sh o r t - t e r m e m o r y ,   N e u r a l   C o m p u t a t i o n ,   v o l .   9 ,   n o .   8 ,   p p .   1 7 3 5 1 7 8 0 ,   N o v .   1 9 9 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 6 2 / n e c o . 1 9 9 7 . 9 . 8 . 1 7 3 5 .   [ 1 7 ]   C .   M .   B i sh o p ,   Pa t t e rn   Re c o g n i t i o n   a n d   M a c h i n e   L e a r n i n g .   N e w   Y o r k ,   N Y ,   U S A :   S p r i n g e r ,   2 0 0 6 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 7 2 2 - 3 2 2 1   C o m p u t Sci  I n f   T ec h n o l Vo l.  7 ,   No .   2 J u ly   20 26 231 - 2 4 0   240   [ 1 8 ]   M .   K a v y a ,   A .   M a t h e w ,   P .   R .   S h e k a r ,   a n d   P .   S a r w e s h ,   S h o r t   t e r w a t e r   d e ma n d   f o r e c a s t   m o d e l l i n g   u si n g   a r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   f o r   smar t   w a t e r   m a n a g e me n t ,   S u st a i n a b l e   C i t i e a n d   S o c i e t y ,   v o l .   9 5 ,   p .   1 0 4 6 1 0 ,   A u g .   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s c s. 2 0 2 3 . 1 0 4 6 1 0 .     [ 19 ]   J.  G u b b i ,   R .   B u y y a ,   S .   M a r u si c ,   a n d   M .   P a l a n i sw a mi ,   I n t e r n e t   o f   T h i n g ( I o T) :   A   V i si o n ,   A r c h i t e c t u r a l   El e men t s,   a n d   F u t u r e   D i r e c t i o n s ,   Fu t u r e   G e n e ra t i o n   C o m p u t e S y s t e m s ,   v o l .   2 9 ,   n o .   7 ,   p p .   1 6 4 5 1 6 6 0 ,   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . f u t u r e . 2 0 1 3 . 0 1 . 0 1 0 .   [ 20 ]   A .   B o t t a ,   W .   d e   D o n a t o ,   V .   P e r si c o ,   a n d   A .   P e s c a p é ,   I n t e g r a t i o n   o f   C l o u d   C o m p u t i n g   a n d   I n t e r n e t   o f   T h i n g s:   A   S u r v e y ,   F u t u re   G e n e r a t i o n   C o m p u t e S y s t e m s ,   v o l .   5 6 ,   p p .   6 8 4 7 0 0 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . f u t u r e . 2 0 1 5 . 0 9 . 0 2 1 .   [ 2 1 ]   S .   A .   P a l e r m o   e t   a l . ,   S m a r t   T e c h n o l o g i e s   f o r   W a t e r   R e s o u r c e   M a n a g e m e n t :   A n   O v e r v i e w ,   Se n s o rs ,   v o l .   2 2 ,   n o .   1 6 ,   p .   6 2 2 5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / s2 2 1 6 6 2 2 5 .   [ 22 ]   M .   H e r r e r a ,   L.   T o r g o ,   J.   I z q u i e r d o ,   a n d   R .   P é r e z - G a r c í a ,   P r e d i c t i v e   M o d e l f o r   F o r e c a s t i n g   H o u r l y   U r b a n   W a t e r   D e m a n d ,   J o u rn a l   o f   H y d r o l o g y ,   v o l .   3 8 7 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 4 1 1 5 0 ,   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j h y d r o l . 2 0 1 0 . 0 4 . 0 0 5 .   [ 23 ]   X .   W a n g ,   Y .   Li ,   a n d   Y .   W a n g ,   I n t e r v a l   f o r e c a s t i n g   f o r   u r b a n   w a t e r   d e ma n d   u s i n g   P S O   o p t i mi z e d   K D E   d i st r i b u t i o n   a n d   LST M   n e u r a l   n e t w o r k s ,   Ap p l i e d   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   1 2 2 ,   p .   1 0 8 8 7 5 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a s o c . 2 0 2 2 . 1 0 8 8 7 5 .   [ 24 ]   S .   K .   S h a r ma   a n d   S .   K u mar ,   A r t i f i c i a l   i n t e l l i g e n c e   d r i v e n   a p p r o a c h e s fo r   r e sp o n si b l e   u r b a n   w a t e r   ma n a g e m e n t ,   D i sc o v e r W a t e r v o l .   6 ,   n o .   1 ,   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 3 8 3 2 - 0 2 6 - 0 0 3 6 5 - 8.   [ 25 ]   A .   Za n e l l a ,   N .   B u i ,   A .   C a s t e l l a n i ,   L.   V a n g e l i s t a ,   a n d   M .   Z o r z i ,   I n t e r n e t   o f   Th i n g f o r   S mart  C i t i e s,   I EEE  I n t e r n e t   o f   T h i n g s   J o u rn a l ,   v o l .   1 ,   n o .   1 ,   p p .   2 2 3 2 ,   F e b .   2 0 1 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / JI O T. 2 0 1 4 . 2 3 0 6 3 2 8 .       B I O G RAP H I E S O F   AUTH O RS       Ang e li n e   Tsa ts a           is  a   g ra d u a t e   re se a rc h e a th e   S c h o o o I n f o rm a ti o n   S c ien c e   a n d   Tec h n o l o g y ,   Ha ra re   In stit u t e   o Tec h n o l o g y ,   Z imb a b we .   S h e   re c e iv e d   h e M a ste o f   Tec h n o l o g y   d e g re e   in   Cl o u d   Co m p u ti n g   i n   Ju n e   2 0 2 5 .   He re se a rc h   is  fo c u se d   o n   sm a rt  wa ter  m a n a g e m e n u sin g   in ter n e o f   th in g (Io T),   m a c h in e   lea rn i n g ,   a n d   c l o u d   c o m p u ti n g   tec h n o l o g ies   to   imp ro v e   u rb a n   in fra stru c tu re   e fficie n c y .   S h e   h a e x ten siv e   e x p e rien c e   i n   c o ll e c ti n g   a n d   a n a ly z i n g   re a l - ti m e   wa ter  d istri b u ti o n   d a ta,  d e v e lo p in g   p re d icti v e   m o d e ls  fo r   d e m a n d   f o re c a stin g   a n d   a n o m a ly   d e tec ti o n ,   a n d   imp lem e n ti n g   a u t o m a ted   c o n tro l   sy ste m fo r   m u n icip a wa ter  n e two rk s .   He wo rk   e m p h a siz e p ra c ti c a so lu t io n fo d e v e lo p in g   c it ies ,   a d d re ss in g   c h a ll e n g e su c h   a a g in g   in fra stru c t u re ,   wa ter  lo ss e s,  a n d   e q u it a b le  d i stri b u ti o n .   An g e li n e   is  c o m m it ted   to   a p p ly i n g   d a ta - d r iv e n   m e th o d a n d   I o T   tec h n o l o g ies   to   so l v e   re a l - wo rld   u r b a n   wa ter  m a n a g e m e n t   p ro b lem s,  b ri d g in g   t h e   g a p   b e twe e n   re se a rc h   a n d   o p e ra ti o n a l   d e p lo y m e n t.   He p r o fe ss io n a a p p ro a c h   c o m b in e tec h n ica e x p e rti se ,   a n a ly ti c a s k il ls,   a n d   a   stro n g   u n d e rsta n d i n g   o lo c a w a ter  re so u rc e   c h a ll e n g e to   c re a te  su sta in a b le  a n d   e fficie n t   so lu ti o n s.   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   a tsa tsa @h a ra re c it y . c o . z w   o r   tsa tsa a n g e li n e @g m a i l. c o m .         Tin a she  Bu tsa           is  a   d a ta  sc ien ti st,  AI/M e n g in e e r,   a n d   lec tu re a th e   Ha ra r e   In stit u te   o f   Tec h n o l o g y ,   Zi m b a b we .   Wi th   o v e se v e n   y e a rs  o f   h a n d s - on   e x p e rien c e   b u i ld i n g   a n d   d e p l o y i n g   AI  s y ste m s,  h is   r e se a rc h   fo c u se o n   n a t u ra la n g u a g e   p r o c e ss in g ,   c o m p u ter   v isio n ,   a n d   n e u ra l - sy m b o li c   AI   a rc h it e c tu re s.   His  w o rk   e x p lo re s   t e m p o ra re a so n i n g   sy ste m s   a n d   c o n te x t - a wa re   AI,  wit h   a p p l ica ti o n in   i n tera c ti v e   le a rn i n g   e n v ir o n m e n ts   a n d   i n telli g e n t   tu to ri n g   sy ste m s.  Ti n a sh e d e e p   e x p e rti se   in   a p p li e d   m a c h i n e   lea rn in g ,   fr o m   a rc h it e c ti n g   larg e - sc a le  d a ta  p ip e li n e to   imp l e m e n ti n g   c u tt in g - e d g e   n e u ra l   a rc h it e c tu re s,  i n fo rm b o t h   h is   in d u stry   p ra c ti c e   a n d   h is  tea c h in g ,   wh e re   h e   tran sla tes   c o m p lex   AI  c o n c e p ts  in t o   a c ti o n a b le   k n o wle d g e   f o t h e   n e x g e n e ra ti o n   o d a ta  sc ien ti sts.  His  r e se a rc h   b rid g e t h e o re ti c a l   in n o v a ti o n   wit h   p ra c ti c a d e p l o y m e n t,   m a k in g   h im  a   so u g h t - a fte c o ll a b o ra t o fo p r o jec ts   re q u iri n g   b o th   tec h n ic a ri g o r   a n d   re a l - wo r ld   imp a c t.   He   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   tb u tsa @h i t. a c . z w .         Yo la n d a   C h ib a y a           re c e iv e d   h e first  d e g re e   i n   S o ftwa re   En g in e e rin g   in   2 0 2 0 ,   fro m   Ha ra re   In stit u te  o Tec h n o l o g y   (HIT).   S h e   is   a   h o l d e o a   M a ste r’s  d e g re e   i n   S o ftwa re   En g i n e e rin g ,   Ha ra re   In sti tu te   o f   Tec h n o l o g y   (HIT ,   2 0 2 4 ).   S h e   wa a wa rd e d   t h e   p r ize   fo r   Da ta  S e c u rit y   a n d   Cr y p to g ra p h y   b y   I S ACA   Ha ra re   Ch a p ter  a n d   M o n ip a c   Co n su l tan c y .   S h e   is   c u rre n tl y   a   lec tu re i n   S o ftwa re   En g i n e e rin g   a Ha ra re   In stit u te  o Tec h n o l o g y   a n d   a   g u e s t   lec tu re in   S o ftwa re   En g i n e e rin g   a TelOn e   Ce n tre  fo Lea rn i n g .   He re se a rc h   in tere sts  a re   in   a rti ficia in tel li g e n c e ,   b i g   d a ta,   so ftwa re   e n g i n e e rin g ,   ICT   fo r   d e v e l o p m e n t ,   a n d   d i g it a l   tran sfo rm a ti o n .   S h e   c a n   b e   c o n tac ted   a e m a il :   y c h i b a y a @h i t. a c . z w .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.