运用数字孪生技术强化企业环境监管
【谷腾环保网讯】在第二轮第六批中央生态环境保护督察通报的典型案例中，部分企业存在非法倾倒污泥堆放在耕地上、数万吨污泥去向不明、违规占用国家森林公园采矿选矿、大量尾矿和废石露天堆放、道路两旁废渣弃土大量顺坡倾倒、大面积露天开采严重破坏当地脆弱生态环境等问题，相关管理部门重视不够、监管缺失、整治不力。上述问题反映出，由于目前固体废物堆放与处置、土壤和地下水污染、生态环境破坏与修复等问题无法像大气、水污染一样实现污染物浓度在线监测，对在产企业尤其是量大面广的中小企业，很难做到全方位监管，有效提高在产企业的固废和土壤类环境监管效率和执法水平迫在眉睫。
运用数字孪生技术强化环境监管、助力企业环境治理，是一条值得探索的路径。数字孪生在产企业环境管理，是指利用GIS、BIM、无人机倾斜摄影、激光点云、虚拟现实（VR）、虚拟增强现实（AR）等技术，构建在产企业三维数字底盘，在数字虚体空间中创建出数字模型，与在产企业实体在形态、质地、行为和发展规律上形成精确映射，使在产企业拥有一个数字化的“双胞胎”，充分利用物理模型和物联网传感器技术，通过“多源数据+算法+应用场景”，实现在产企业环境数据价值深度挖掘，并应用于在产企业污染防控体系的建立。
通过打造基于GIS+BIM+IOT+AI的数字孪生体，创建基于数字孪生的信息化平台，推进数字孪生技术与在产企业环境管理有机融合，可以从以往被动响应逐步转变为全域协同治理、智能预警，做到污染可追溯、过程可还原、数据可监管，实现对在产企业的水、气、土、声、渣等全要素、全过程监管，以及污染物精准识别和源头防控。
基于数字孪生的信息化平台可以实现五个方面的功能。一是实景三维还原，实现在产企业数字化展示。以GIS系统为基础框架，融合实景三维模型、BIM模型、激光点云等多源异构数据，集成VR、AR，结合三维可视化引擎，真实刻画空间细节，打造精准、动态、可视化的数字场景，形成包括地上建筑、设施设备、地质体、地下空间、排污管线等的三维电子沙盘。通过“一张图”看全局，实现对重点区域整体现场的全景、实时、多角度监控，实现原辅材料及中间体清单、生产工艺、污染物排放清单、特征污染物、地上及地下储罐等数据立体化，实现场地水文地质条件的形象化描述。
二是消除数据孤岛，实现在产企业全要素数字化联动。不管是摸清家底，还是管理跨部门协同，都需要全域全要素数字化多源信息生态联动，并建立信息之间的关联，再现在产企业全景、全周期变化和内在关系。数据的自动流动能够化解复杂系统的不确定性，优化资源配置效率，构建企业新型竞争优势，解决全局优化的需求和碎片化供给之间的矛盾。
三是融合物联网技术，实现在产企业工业生产实时动态化监管。通过对在产企业建立空、天、地一体化模型，以自动监控为非现场监管主要手段，推行视频监控和在线监测等物联网监管手段，全覆盖、全天候、全自动监测，真正做到既无时不在又无事不扰，可逐步实现非现场智能化监管，使监管部门在可能发生的环境风险中实现快速应急预警与辅助决策。例如无人机自动起降机场结合多种传感器及智能算法，可以替代传统人工操控；机器狗可以搭载多种污染物监测系统，突破地形限制、降低事故风险。
四是集成多源数据，实现在产企业污染模拟与预测预警。基于历史及实时数据和先进的算法模型，在数字世界对物理对象的状态和行为进行高效反映，通过三维模型展示污染物空间分布规律和发展变化趋势，实现污染物精准识别与溯源追踪。能够实现模拟在产企业污染措施，推演发展态势，预警污染事件，研判复杂问题，做到事前预警、事中应急、事后追责。
五是建立数字化档案，支撑在产企业环境管理决策。结合实景三维模型和虚拟现实，为在产企业环境管理提供基础信息和依据。应用VR技术还原重点关注生产车间，完善在产企业三维记录档案，杜绝“企业擅自变更生产原料、非法接收污泥、企业有超过数万吨污泥去向不明”等问题，为生态环境执法提供决策参考和切实证据。
数字孪生在产企业环境管理目前仍是新生事物，需要坚持系统观念，重点突破和整体推进并重，以实战、实用、实效为导向，突出数字化破题、系统重塑、形成能力，为在产企业污染治理现代化提供数字化的系统解决方案。
作者单位：生态环境部环境规划院
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