中鐵城際智能加藥系統采用分層分布式架構，分為主控系統和水質(zhì)監測與加藥執行系統兩大模塊，通過(guò)實(shí)時(shí)數據交互實(shí)現閉環(huán)控制。

一、核心子系統及功能

水質(zhì)監測子系統

實(shí)時(shí)采集礬花圖像及水質(zhì)參數圖像預處理（灰度化、去噪、增強、二值化）提取礬花密度、粒徑分布等特征參數防腐型工業(yè)相機（500萬(wàn)像素，防水防塵IP68，耐酸堿材質(zhì)）LED自動(dòng)補光系統雨刷清潔裝置（耐海水不銹鋼材質(zhì)，斜45°安裝）多參數水質(zhì)傳感器（濁度、pH、溫度、電導率等）硬件組成：軟件功能：

加藥執行子系統

根據控制指令調節藥劑投加量實(shí)時(shí)監測藥劑剩余量及管道壓力計量泵（支持變頻調節）藥劑存儲罐（分格設計，防止藥劑混合污染）流量計與壓力傳感器硬件組成：軟件功能：

主控系統（深度學(xué)習核心）

結合實(shí)時(shí)圖像特征與歷史數據，動(dòng)態(tài)調整混凝劑/絮凝劑配比在線(xiàn)優(yōu)化加藥量，平衡水質(zhì)達標與藥劑成本圖像識別模型：基于CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )）的礬花形態(tài)分類(lèi)模型預測模型：LSTM（長(cháng)短期記憶網(wǎng)絡(luò )）水質(zhì)變化趨勢預測優(yōu)化算法：PID（比例-積分-微分）控制器 + 強化學(xué)習（RL）策略算法模塊：決策邏輯：

二、絮凝加礬系統優(yōu)化控制流程（前饋+反饋）

1. 前饋控制（預測性投加）

輸入數據：原水水質(zhì)參數（濁度、溫度、pH、有機物含量）水量波動(dòng)數據（流量傳感器實(shí)時(shí)監測）歷史加藥記錄與對應水質(zhì)響應數據控制邏輯：模型預測：利用LSTM網(wǎng)絡(luò )預測未來(lái)15-30分鐘的水質(zhì)變化趨勢。藥劑預判：基于預測結果，提前調整混凝劑（如硫酸鋁）基礎投加量，抵消水質(zhì)波動(dòng)影響。協(xié)同控制：若預測到高濁度沖擊，自動(dòng)增加絮凝劑（如聚丙烯酰胺）輔助吸附。

2. 反饋控制（實(shí)時(shí)校正）

輸入數據：實(shí)時(shí)礬花圖像特征（密度、粒徑、沉降速度）在線(xiàn)水質(zhì)監測數據（濁度、COD、SS等）控制邏輯：圖像分析：通過(guò)CNN模型識別礬花形態(tài)，判斷混凝反應效果（如礬花細小分散→投藥不足；礬花過(guò)大易碎→投藥過(guò)量）。PID調節：根據實(shí)測濁度與目標值的偏差，動(dòng)態(tài)調整計量泵頻率（如PID公式：Δ投藥量 = Kp×e(t) + Ki∫e(t)dt + Kd×de(t)/dt）。強化學(xué)習優(yōu)化：引入RL算法（如DQN），通過(guò)試錯學(xué)習優(yōu)化長(cháng)期投藥策略，降低藥劑浪費。

3. 協(xié)同控制策略

多參數耦合：當pH異常時(shí)，優(yōu)先調整pH調節劑，再修正混凝劑投加量。在低溫環(huán)境下，自動(dòng)增加絮凝劑濃度以彌補反應速率下降。安全約束：設定藥劑投加上下限閾值，避免過(guò)量投加導致出水殘留超標。緊急情況下（如傳感器故障），切換至預設安全模式維持基本投藥。

三、技術(shù)優(yōu)勢

智能化決策：深度學(xué)習模型實(shí)現礬花形態(tài)與水質(zhì)指標的精準關(guān)聯(lián)，減少人工經(jīng)驗依賴(lài)。動(dòng)態(tài)適應性：前饋+反饋雙閉環(huán)控制，兼顧預測性與實(shí)時(shí)性，適應水質(zhì)水量波動(dòng)。降本增效：藥劑投加量平均降低15%-20%，出水水質(zhì)達標率提升至98%以上。耐久可靠：全防腐設計+IP68防護，適應海水、淡水及高污染環(huán)境，設備壽命延長(cháng)3倍以上。

四、應用場(chǎng)景示例

自來(lái)水廠(chǎng)：應對雨季原水濁度突增，自動(dòng)切換混凝劑配方。工業(yè)廢水處理：針對含油廢水，協(xié)同投加破乳劑與絮凝劑，提升分離效率。農村分散式凈水：通過(guò)邊緣計算實(shí)現低功耗、低成本自動(dòng)化加藥。

中鐵城際礬花智能加藥系統通過(guò)融合計算機視覺(jué)、深度學(xué)習與先進(jìn)控制算法，實(shí)現了從“經(jīng)驗驅動(dòng)”到“數據驅動(dòng)”的跨越式升級，為水處理行業(yè)提供了高精度、低成本的智能化解決方案。