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智慧城市網 企業關注】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
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