Plentiful and accurate information needed for the efficient operation and management in water distribution system. Various facilities including pipe network are constructed and metering devices and sensors are installed at critical place in water distribution system to make a decision support. In this study, smart meter, water quality measuring sensors, and major operation skills are developed on the basis of real-time operation and management environment. Smart meter is designed by improvement of conventional water meter to secure accuracy and communication function. By considering an economic aspect, semi-electronic L/C sensor is introduced to take advantage of both analogue and digital water meter. To get water quality information in water distribution systems, multi-parameter water quality monitoring system was developed. It is meaningful that the sensors applied to multi-parameter water quality monitoring system are domestic products and this can promote localization of turbidity and residual chlorine sensor manufacturing technology. The accuracy of developed sensors is compared by foreign products. Improvements are complementary with the result from performance assessment. Finally, in order to obtain the information for the effective operation and management of water distribution systems, forecasting algorithm of abnormality water use is developed using Kalman filter and principal component analysis. Developed model is then implemented for real on-line measurement of the flow at the test district metered area (DMA) in southern city of Korea. The model is expected to serve as a tool to raise an alarm over pipe failure, reduce water losses and interrupt water distribution service.