随着全球水资源短缺和水污染问题的日益严重，提升水处理效率和质量成为当务之急。本研究提出了一种基于人工智能的水处理过程智能监控系统。该系统以先进的机器学习和深度学习技术为核心，设计了多层次的水质监测与优化控制模块。首先，通过传感器网络实时采集水质数据，利用数据预处理技术进行清洗和归一化。接着，采用深度神经网络等算法构建水质预测模型，实时预测水质变化趋势，及时发现异常情况。此外，系统设计了智能控制模块，根据水质预测结果自动调整水处理工艺参数，以实现最佳处理效果。应用结果表明，该系统能够显著提高水处理的自动化水平和效率，减少人工干预，提高出水水质稳定性。研究不仅为水处理领域提供了一种新的技术手段，也对推动智慧城市建设和环境保护具有重要意义。