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潤和環保
生態環保產業作為支撐生態文明建設和高質量發展的關鍵力量，正面臨著轉型升級的迫切需求。環保新質生產力，正成為推動產業向前發展的核心力量。本欄目將聚焦生態環保產業的新技術、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創新成果，及時發布環境技術進步獎項，全面介紹行業內的實用技術裝備和示范工程，引導行業持續創新，加快數字、智慧、科技的融合賦能，為經濟社會全面綠色轉型貢獻力量。
生態環境保護實用技術
2023-J-46
申報單位
生態環境部環境規劃院
中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
上海起杭數字科技有限公司
推薦單位
生態環境部土壤與農業農村生態環境監管技術中心
一、技術簡介
適用范圍
基于數字孿生的在產企業土壤環境管理平臺可廣泛應用于化工、焦化、電鍍、制革、有色金屬采選冶等重點行業企業環境管理，使在產企業在數字虛體空間中所創建的數字模型與企業環境在形、態、質地、行為和發展規律上都形成虛實精確映射，構建高效協同的數字孿生管理系統，對企業用地土壤環境進行管理，實現物理空間資源配置和運行的按需響應、快速迭代和動態優化。
技術原理
本技術充分利用物理模型和物聯網傳感器采集的全生命周期的運行歷史數據，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真模擬，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體對象的全生命周期過程。其核心是一種物理空間與虛擬空間的虛實交融、智能操控的映射關系，通過在實體世界，以及數字虛擬空間中，記錄仿真、預測對象全生命周期的運行軌跡，實現系統內信息資源物質資源的最優化配置。需要充分運用大數據、GIS、BIM、IoT、AI、VR/AR等技術手段，構建新形勢下的在產企業數字孿生底座。基于數字孿生的在產企業土壤環境管理平臺以GIS系統為基礎框架形成生態環境信息“一張圖”，融合無人機傾斜攝影，對重點監管企業進行高精度實景三維建模，建立空-天-地一體化模型，以自動監控為非現場監管的主要手段，推行視頻監控和在線監測等物聯網監管手段，監管部門通過在線監測獲取相關數據，全覆蓋、全天候、全自動監測，真正做到既無時不在又無事不擾，可逐步實現重點監管安全非現場智能化監管。
工藝路線
基于數字孿生的在產企業土壤環境管理是基于國家相關法律法規、政策制度提出的一種新型的集成化、可視化、系統化的管理模式，主要由四個部分組成：在產企業土壤環境管理制度體系構建、在產企業土壤環境管理制度落實、平臺管理結果應用、制度實施評估考核，該管理模式覆蓋了在產企業的建設期、運營期、關停期全過程。(1)在產企業土壤環境管理制度體系建設。分析土壤污染重點監管單位的行業類型、污染分布特征等因素，制定完善在產企業土壤環境風險管理制度，構建土壤環境風險管控制度體系。
(2)制度實施與數字化平臺建設。通過制度實施，獲取反映企業用地土壤和地下水環境質量狀況數據，通過“多源數據”+“算法”+“應用場景”相結合，實現土壤和地下水環境數據價值深度挖掘，并應用于在產企業土壤和地下水污染預防、應急、管控與修復體系的建立，針對在產企業污染區域進行風險管控和局部治理，兼顧企業生產、滲漏點排查隔斷、污染擴散抑制、污染濃度下降，實現污染物精準識別與溯源追蹤，最大程度減少“增量”污染產生。
(3)管理結果應用。在產企業數字化展示與可視化監管；在產企業土壤環境污染模擬與預測預警；在產企業三維數字化檔案建立；實現土地風險分級管理(燈號管理)；開展土地資產價值跟蹤評估，提出土地資產全生命周期規劃戰略建議。
(4)結果考核。在產企業土壤環境管理制度執行情況應納入年度考核。將制度的執行情況與企業負責人離任審計相關聯，將環境債務納入企業債務，建立政策扶持、企業融資、信貸審批負面清單。
應用效果
1. 開展隱患排查，實現燈號管理。按照國家和廣西土壤污染防治相關法律政策要求，基于土地資產現狀，自2020—2023年開展年度企業土壤和地下水污染自行監測和隱患排查工作，提高企業土壤污染防治技術水平和管理水平，及時發現企業土地存在的污染風險。
2. 以問題為導向，提出綜合對策。根據排查發現問題，開展風險等級劃分(即燈號分級)，再根據不同燈號分級單元，分類分區提出風險預警、原位修復及土地資產保值的對策措施，逐步減輕或消除土地污染風險。
3. 以科技為先導，規劃土地使用。結合企業風險排查情況，降低企業環保投資和成本，提高企業環境管理水平。結合企業發展規劃，提出土地資產全生命周期規劃戰略建議。以在產企業全生命周期大數據為基礎，打造基于GIS+BIM+IOT+AI 的數字孿生體，從以往被動響應逐步轉變為全域協同治理、智能預警，實現污染物精準識別和源頭防控。
研發背景
2018年5月18日，習近平總書記在全國生態環境保護大會上強調：“要全面落實土壤(地下水)污染防治行動計劃，推動制定和實施土壤(地下水)污染防治法。突出重點區域、行業和污染物，強化土壤(地下水)污染管控和修復，有效防范風險。”2019年1月1日《中華人民共和國土壤污染防治法》正式實施，一系列相關政策、法規及規范性文件先后出臺，土壤環境問題越來越被重視。《數字中國建設整體布局規劃》指出：“建設數字中國是數字時代推進中國式現代化的重要引擎，推進數字技術與經濟、政治、文化、社會、生態文明建設“五位一體”深度融合。”
技術特點
1. 三維化：實景三維模型+GIS+BIM+IOT形成三維電子沙盤，真實刻畫空間細節，打造精準、動態、可視化的數字孿生底座。
2. 動態化：通過構建一個組織的高頻、多中心、短鏈路決策機制，在未來的不確定性中快速做出決策。
3. 精細化：強大精準映射能力，可結合三維可視化引擎，真實刻畫空間細節，打造精準、動態、可視化的數字場景。在靜態建模基礎上，通過疊加多維實時動態數據和AI分析數據，支持以生命體、有機體這樣的視角對最小治理單元進行感知和管理，并且構建了系統化的數字生命體征，實現在產企業管理的實時預判、實時發現、實時處置。
4. 聯動化：消除數據孤島，實現全域全要素數字化多源信息生態聯動，并建立信息之間的關聯，再現企業全景、全周期變化和內在關系。以數據的自動流動化解復雜系統的不確定性，優化資源配置效率，解決全局優化的需求和碎片化供給之間的矛盾。
5. 智能化：基于歷史和實時數據和先進的算法模型，可以高效地在數字世界對物理對象的狀態和行為進行反映；通過在數字世界中的模擬試驗和分析預測，可為實體對象的指令下達、流程體系的進一步優化提供決策依據。
二、典型應用案例
案例名稱
廣西大華土地資產全生命周期環境風險管理試點項目
案例簡介
廣西藍星大華化工有限責任公司是鈦白粉生產廠家，廣西出口商品生產基地企業之一。公司總占地面積約89658m2，分別于1988年、2005年、2015年依次建成3條鈦白粉生產線，產能分別為1.2萬t/a、2.4萬t/a、3.1萬t/a，共6.7萬噸/年，配套建設有鍋爐房、煤氣站、紅石膏渣庫及污水處理站。鍋爐房內設兩臺鍋爐，型號分別為 25t/h、35t/h；煤氣站設 7 臺煤氣發生爐(2018年已停用，改為天然氣)；紅石膏渣庫庫容 135.39萬m3；污水處理站處理規模為 21000m3/d。以在產企業全生命周期大數據為基礎，打造基于GIS+BIM+IOT+AI 的數字孿生體，從以往被動響應逐步轉變為全域協同治理、智能預警，實現污染物精準識別和源頭防控， 降低環境風險和治理費用，從而實現土地資產全生命周期環境風險的科學管理。土地資產全生命周期環境風險管理集中解決三個問題：1)如何使企業所持有的土地資產保有其價值；2)如何降低甚至消除環境污染(包括歷史原因)對土地資產產生的負面影響；3)如何避免因無序化的污染土壤修復治理工作而產生的過度投資。
達到的標準或性能要求
依據污染監測數據開展污染物超標評價工作，污染物超標評價標準為《土壤環境質量 建設用地土壤污染風險管控標準(試行)》(GB36600-2018)。評價過程中，優先使用國家標準，國家標準中未涉及的污染物可參考地方有關標準或行業標準。在產企業土壤和地下水環境污染的人體健康風險評估參照《建設用地土壤污染風險評估技術導則》(HJ25.3-2019)執行。
業主單位
廣西藍星大華化工有限責任公司
投運時間
2021年4月1日
工藝流程
基于數字孿生的在產企業土壤環境管理是基于國家相關法律法規、政策制度提出的一種新型的集成化、可視化、系統化的管理模式，主要由四個部分組成：在產企業土壤環境管理制度體系構建、在產企業土壤環境管理制度落實、平臺管理結果應用、制度實施評估考核，該管理模式覆蓋了在產企業的建設期、運營期、關停期全過程。(1)在產企業土壤環境管理制度體系建設。
(2)制度實施與數字化平臺建設。通過“多源數據”+“算法”+“應用場景”相結合，應用于在產企業土壤和地下水污染預防、應急、管控與修復體系的建立，針對在產企業污染區域進行風險管控和局部治理，兼顧企業生產、滲漏點排查隔斷、污染擴散抑制、污染濃度下降，實現污染物精準識別與溯源追蹤，最大程度減少“增量”污染產生。
(3)管理結果應用。在產企業數字化展示與可視化監管；在產企業土壤環境污染模擬與預測預警；實現土地風險分級管理(燈號管理)；開展土地資產價值跟蹤評估，提出土地資產全生命周期規劃戰略建議。
(4)結果考核。在產企業土壤環境管理制度執行情況應納入年度考核。將制度的執行情況與企業負責人離任審計相關聯，將環境債務納入企業債務，建立政策扶持、企業融資、信貸審批負面清單。
運行情況
連續運行中。
三、技術申報單位聯系信息
單位名稱：生態環境部環境規劃院
單位地址：北京市石景山區實興大街15號院
聯系人：鄭燚楠
單位名稱：中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
單位地址：浙江省杭州市西湖區燈彩街321號(華東勘測設計研究院紫金港院區)
聯系人：呂一彥
單位名稱：上海起杭數字科技有限公司
單位地址：上海市閔行區昆陽路1508號2幢2層
聯系人：魏興剛
原標題：環保新質生產力 | 基于數字孿生的在產企業土壤環境管理平臺
