中铁城际智能加药系统采用分层分布式架构，分为主控系统和水质监测与加药执行系统两大模块，通过实时数据交互实现闭环控制。

一、核心子系统及功能

水质监测子系统

实时采集矾花图像及水质参数图像预处理（灰度化、去噪、增强、二值化）提取矾花密度、粒径分布等特征参数防腐型工业相机（500万像素，防水防尘IP68，耐酸碱材质）LED自动补光系统雨刷清洁装置（耐海水不锈钢材质，斜45°安装）多参数水质传感器（浊度、pH、温度、电导率等）硬件组成：软件功能：

加药执行子系统

根据控制指令调节药剂投加量实时监测药剂剩余量及管道压力计量泵（支持变频调节）药剂存储罐（分格设计，防止药剂混合污染）流量计与压力传感器硬件组成：软件功能：

主控系统（深度学习核心）

结合实时图像特征与历史数据，动态调整混凝剂/絮凝剂配比在线优化加药量，平衡水质达标与药剂成本图像识别模型：基于CNN（卷积神经网络）的矾花形态分类模型预测模型：LSTM（长短期记忆网络）水质变化趋势预测优化算法：PID（比例-积分-微分）控制器 + 强化学习（RL）策略算法模块：决策逻辑：

二、絮凝加矾系统优化控制流程（前馈+反馈）

1. 前馈控制（预测性投加）

输入数据：原水水质参数（浊度、温度、pH、有机物含量）水量波动数据（流量传感器实时监测）历史加药记录与对应水质响应数据控制逻辑：模型预测：利用LSTM网络预测未来15-30分钟的水质变化趋势。药剂预判：基于预测结果，提前调整混凝剂（如硫酸铝）基础投加量，抵消水质波动影响。协同控制：若预测到高浊度冲击，自动增加絮凝剂（如聚丙烯酰胺）辅助吸附。

2. 反馈控制（实时校正）

输入数据：实时矾花图像特征（密度、粒径、沉降速度）在线水质监测数据（浊度、COD、SS等）控制逻辑：图像分析：通过CNN模型识别矾花形态，判断混凝反应效果（如矾花细小分散→投药不足；矾花过大易碎→投药过量）。PID调节：根据实测浊度与目标值的偏差，动态调整计量泵频率（如PID公式：Δ投药量 = Kp×e(t) + Ki∫e(t)dt + Kd×de(t)/dt）。强化学习优化：引入RL算法（如DQN），通过试错学习优化长期投药策略，降低药剂浪费。

3. 协同控制策略

多参数耦合：当pH异常时，优先调整pH调节剂，再修正混凝剂投加量。在低温环境下，自动增加絮凝剂浓度以弥补反应速率下降。安全约束：设定药剂投加上下限阈值，避免过量投加导致出水残留超标。紧急情况下（如传感器故障），切换至预设安全模式维持基本投药。

三、技术优势

智能化决策：深度学习模型实现矾花形态与水质指标的精准关联，减少人工经验依赖。动态适应性：前馈+反馈双闭环控制，兼顾预测性与实时性，适应水质水量波动。降本增效：药剂投加量平均降低15%-20%，出水水质达标率提升至98%以上。耐久可靠：全防腐设计+IP68防护，适应海水、淡水及高污染环境，设备寿命延长3倍以上。

四、应用场景示例

自来水厂：应对雨季原水浊度突增，自动切换混凝剂配方。工业废水处理：针对含油废水，协同投加破乳剂与絮凝剂，提升分离效率。农村分散式净水：通过边缘计算实现低功耗、低成本自动化加药。

中铁城际矾花智能加药系统通过融合计算机视觉、深度学习与先进控制算法，实现了从“经验驱动”到“数据驱动”的跨越式升级，为水处理行业提供了高精度、低成本的智能化解决方案。