一种集成式污泥沉降实时监测分析装置及方法属于活性污泥法曝气池运行领域。本发明将进水泵、出水泵、曝气池出口混合液收集装置、图像采集装置、图像分析设备集成于密闭不透光机柜中，固定于曝气池出口附近。本发明将污泥沉降监测与计算机视觉相结合，间隔取样，定时获取污泥实时沉降过程特征规律而不是污泥沉降比，通过自动化的监测分析系统分析过程及监测过程。该装置密闭设计，装置内采用恒定光源，消除外界光源干扰，实现对污泥沉降过程的精准专属测量。装置内摄像头采用红外、可见光双目摄像头，提取沉降图像色度、亮度与色阶等信息并进行识别与分析，从而获取污泥沉降速度、沉降比例、上清液色度等多重特征反映活性污泥的沉降性能。