中鐵城際智能加藥系統(tǒng)采用分層分布式架構(gòu)，分為主控系統(tǒng)和水質(zhì)監(jiān)測與加藥執(zhí)行系統(tǒng)兩大模塊，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

一、核心子系統(tǒng)及功能

水質(zhì)監(jiān)測子系統(tǒng)

實(shí)時(shí)采集礬花圖像及水質(zhì)參數(shù)圖像預(yù)處理（灰度化、去噪、增強(qiáng)、二值化）提取礬花密度、粒徑分布等特征參數(shù)防腐型工業(yè)相機(jī)（500萬像素，防水防塵IP68，耐酸堿材質(zhì)）LED自動(dòng)補(bǔ)光系統(tǒng)雨刷清潔裝置（耐海水不銹鋼材質(zhì)，斜45°安裝）多參數(shù)水質(zhì)傳感器（濁度、pH、溫度、電導(dǎo)率等）硬件組成：軟件功能：

加藥執(zhí)行子系統(tǒng)

根據(jù)控制指令調(diào)節(jié)藥劑投加量實(shí)時(shí)監(jiān)測藥劑剩余量及管道壓力計(jì)量泵（支持變頻調(diào)節(jié)）藥劑存儲(chǔ)罐（分格設(shè)計(jì)，防止藥劑混合污染）流量計(jì)與壓力傳感器硬件組成：軟件功能：

主控系統(tǒng)（深度學(xué)習(xí)核心）

結(jié)合實(shí)時(shí)圖像特征與歷史數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)整混凝劑/絮凝劑配比在線優(yōu)化加藥量，平衡水質(zhì)達(dá)標(biāo)與藥劑成本圖像識(shí)別模型：基于CNN（卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）的礬花形態(tài)分類模型預(yù)測模型：LSTM（長短期記憶網(wǎng)絡(luò)）水質(zhì)變化趨勢預(yù)測優(yōu)化算法：PID（比例-積分-微分）控制器 + 強(qiáng)化學(xué)習(xí)（RL）策略算法模塊：決策邏輯：

二、絮凝加礬系統(tǒng)優(yōu)化控制流程（前饋+反饋）

1. 前饋控制（預(yù)測性投加）

輸入數(shù)據(jù)：原水水質(zhì)參數(shù)（濁度、溫度、pH、有機(jī)物含量）水量波動(dòng)數(shù)據(jù)（流量傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測）歷史加藥記錄與對(duì)應(yīng)水質(zhì)響應(yīng)數(shù)據(jù)控制邏輯：模型預(yù)測：利用LSTM網(wǎng)絡(luò)預(yù)測未來15-30分鐘的水質(zhì)變化趨勢。藥劑預(yù)判：基于預(yù)測結(jié)果，提前調(diào)整混凝劑（如硫酸鋁）基礎(chǔ)投加量，抵消水質(zhì)波動(dòng)影響。協(xié)同控制：若預(yù)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(shù)據(jù)：實(shí)時(shí)礬花圖像特征（密度、粒徑、沉降速度）在線水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)（濁度、COD、SS等）控制邏輯：圖像分析：通過CNN模型識(shí)別礬花形態(tài)，判斷混凝反應(yīng)效果（如礬花細(xì)小分散→投藥不足；礬花過大易碎→投藥過量）。PID調(diào)節(jié)：根據(jù)實(shí)測濁度與目標(biāo)值的偏差，動(dòng)態(tài)調(diào)整計(jì)量泵頻率（如PID公式：Δ投藥量 = Kp×e(t) + Ki∫e(t)dt + Kd×de(t)/dt）。強(qiáng)化學(xué)習(xí)優(yōu)化：引入RL算法（如DQN），通過試錯(cuò)學(xué)習(xí)優(yōu)化長期投藥策略，降低藥劑浪費(fèi)。

3. 協(xié)同控制策略

多參數(shù)耦合：當(dāng)pH異常時(shí)，優(yōu)先調(diào)整pH調(diào)節(jié)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(bǔ)反應(yīng)速率下降。安全約束：設(shè)定藥劑投加上下限閾值，避免過量投加導(dǎo)致出水殘留超標(biāo)。緊急情況下（如傳感器故障），切換至預(yù)設(shè)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(xí)模型實(shí)現(xiàn)礬花形態(tài)與水質(zhì)指標(biāo)的精準(zhǔn)關(guān)聯(lián)，減少人工經(jīng)驗(yàn)依賴。動(dòng)態(tài)適應(yīng)性：前饋+反饋雙閉環(huán)控制，兼顧預(yù)測性與實(shí)時(shí)性，適應(yīng)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(dá)標(biāo)率提升至98%以上。耐久可靠：全防腐設(shè)計(jì)+IP68防護(hù)，適應(yīng)海水、淡水及高污染環(huán)境，設(shè)備壽命延長3倍以上。

四、應(yīng)用場景示例

自來水廠：應(yīng)對(duì)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(duì)含油廢水，協(xié)同投加破乳劑與絮凝劑，提升分離效率。農(nóng)村分散式凈水：通過邊緣計(jì)算實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本自動(dòng)化加藥。

中鐵城際礬花智能加藥系統(tǒng)通過融合計(jì)算機(jī)視覺、深度學(xué)習(xí)與先進(jìn)控制算法，實(shí)現(xiàn)了從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的跨越式升級(jí)，為水處理行業(yè)提供了高精度、低成本的智能化解決方案。