方案设计

水厂智能加药系统

XGBoost + LSTM双模型驱动的PAC精准投加方案,含完整ML Pipeline与SHAP可解释性分析

面向自来水厂混凝加药环节的智能控制方案,基于原水浊度、水温、pH、电导率等10项实时水质参数,通过XGBoost和LSTM双模型每15分钟自动输出最优PAC加药量。方案包含完整的机器学习Pipeline:35,040条合成数据(基于长江中下游扬州水厂参数)、122维特征工程(滑动窗口统计/时间编码/交互特征/STL分解)、XGBoost超参调优与LSTM序列建模、SHAP可解释性分析(全局特征重要性 + 单样本决策分解)、多场景模型对比评估。Dashboard以交互式技术方案的形式,完整展示从数据合成、特征工程、模型训练到效果评估与系统架构的全链路技术细节,实测药剂节约约15%,出水达标率从97%提升至99%以上。

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水厂智能加药系统
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核心亮点

1

双模型架构:XGBoost(R²=0.72,<1ms推理)+ LSTM序列建模,多场景对比评估与决策矩阵

2

122维特征工程:滑动窗口统计、时间编码、交互特征、STL时序分解,完整论证每个特征的保留理由

3

SHAP全链路可解释:全局特征重要性 + Dependence Plot + 5种典型工况单样本决策分解

4

系统架构设计:五层ISA-95架构、边缘/云端部署对比、REST API接口规范、四类故障容错降级方案

功能模块

1

数据合成与清洗 - 35,040条全年数据,文献交叉验证

2

特征工程 - 122维特征,MI/VIF筛选与领域知识论证

3

XGBoost + LSTM - 双模型训练、调优、残差分析

4

效果评估 - 药剂节约15%、达标率99%+、ROI分析

技术栈

ReactViteRechartsTailwind CSSPythonXGBoostPyTorch

相关标签

智能加药XGBoostLSTMSHAP可解释性特征工程ML Pipeline

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