城鎮房屋主體安全智慧管理平臺設計研究

黃 輝 譚 友 吳 傳

（重慶數字城市科技有限公司，重慶 404100）

大部分城市對城鎮房屋主體安全的管理措施依然以人工定期巡防檢查為主，難以做到精準數據采集判斷和全天候的自動監測預警[1]。建立以信息化和物聯網技術為基底的城鎮房屋主體安全智慧管理平臺，對及時發現安全隱患、杜絕安全事故、確保群眾生命安全、降低財產損失具有重要的意義[2]。

1 城鎮房屋主體安全智慧管理平臺架構設計

1.1 平臺系統邏輯架構

城鎮房屋主體安全智慧管理平臺的邏輯架構如圖1所示。

圖1 城鎮房屋主體安全智慧管理平臺邏輯架構

資源層：資源層在整個平臺中處于基礎地位，為平臺提供基礎數據和計算資源。網絡和存儲資源包括本地IDC、私有云、商用云體系；安全設施包括防火墻、網關、網閘等；監測設備包括各類用于房屋主體安全監測的物聯網設備，如球形攝像機、裂縫計、靜力水準儀、傾角儀、數據采集箱等。所有資源通過4G/5G無線網絡、普通公網、有線專網等傳輸方式為上層平臺提供支撐服務。

數據層：數據層通過建立空間數據庫、業務數據庫、監測設備數據庫和數據中心，提供監測設備數據、房屋GIS數據、業務監管數據的采集匯聚、綜合分析、存儲管理服務，構建平臺的數據交換和驅動中心，為上層服務提供源數據基礎。

服務層：服務層通過建立標準的模塊化組件，以低耦合高內聚設計模式封裝各類服務模塊，確保無論平臺部署的環境和需要引入的第三方數據源如何，均不影響平臺主體運行和發揮既定功能。常用的服務模塊通常包含統一GIS服務、FME數據轉換和清洗服務、空間數據存儲管理服務、消息訂閱和推送服務、監測設備數據統一管理服務、數據引擎、標準接口服務等。

應用層：應用層是整個平臺的業務核心層，在統一服務模塊的基礎上，通過融入不同的業務場景，接入不同的第三方數據或業務系統，在框架范圍內構建起不同的業務子系統，每個業務子系統即一套完整的服務，子系統之間屬于低耦合狀態，單個子系統宕機或數據缺失不會影響相鄰系統的正常運行，保障整個平臺始終高可用、強穩定。常用的業務子系統包括動態監測、檢測鑒定、信息上報、應急管理、隱患排查、權限控制、日志記錄等。

用戶層：主要通過PC端和移動端的終端界面，讓用戶可以查看平臺所有設備數據和業務數據，實時掌握房屋主體安全狀態，同時通過權限管理和業務流程模塊與平臺進行交互操作，輔助用戶決策。

1.2 平臺系統物理架構

智慧管理平臺物理架構如圖2所示。

圖2 智慧管理平臺物理架構

強化重要信息系統和網絡安全保障，確保信息化基礎設施和數據資源的自主、安全、可控，形成智能網聯城鎮房屋主體安全生態管理的物理架構。需要安全監管的房屋主體數據來源建筑三維建模數據和GIS地圖數據，以數字孿生的理念，將無人機航拍后的obj數據利用Revit或3DS Max制作為三維建筑模型后，與GIS地圖相融合，最后通過有線傳輸形式直接錄入平臺，以圖數結合的方式，形成定位精準、展開詳細、結構立體的房屋數據展示效果。安全監測數據主要來自各物聯網終端設備，數據采集終端通過RS485或NB-I0T傳輸方式實時采集裂縫計、傾角儀等房屋安全監測傳感器數據，通過4G/5G無線傳輸方式回傳平臺服務器設備數據板塊，為數據分析、消息推送、超限預警等服務提供數據支撐。業務數據和用戶數據則通過有線傳輸方式，由人工進行建立錄入，為鑒定管理、隱患治理、兩違專項清查等服務板塊提供數據依據。最終平臺所有存檔數據（報告、日志等）均保存至內網數據庫中存檔備查，內外網通過網閘予以隔離。

在平臺使用和交互方面，任何能通過公網訪問服務器的Web端均可作為交互終端，以每棟房屋基本信息為基礎，進行監測數據查收、報表審核、鑒定管理、兩違清查、督查檢查等操作。任何能通過GPRS/WiFi方式訪問服務器的移動端同樣可作為交互終端，移動端是基于項目業務的實際需求，為基層工作人員提供信息化的便捷操作。涵蓋定位打卡、日常巡檢、人工巡查、報告上傳、督查檢查等業務操作。

2 城鎮房屋主體安全智慧管理平臺實踐價值

2.1 實現了城鎮房屋安全監管功能全方位覆蓋

實時預警功能：通過實時采集傾斜儀、靜力水準儀、沉降傳感器、裂縫計、應變力傳感器等高精度物聯網設備數據，自動生成全天候毫米級自動監測曲線，與每棟房屋設置預警紅線時刻對比，根據監測預警差值得到四級預警提示，并同步向Web端和App端發送對應的預警提示消息，強制提示相關用戶關注預警信息。

可視化管理功能：平臺以統一GIS地圖為底圖，融入建筑物三維模型和設備三維模型，以數字孿生技術1∶1復原每棟需監測房屋真實情況，為監管單位提供直觀真實的管理界面。除單個建筑數字化復刻還原外，平臺內置大數據分析和展示板塊，可按照專業規范或自定義要求實時分析并顯示區域內全部危房狀況，為監管單位提供直觀的可視化管理界面，使得房屋安全管理在操作上更直觀、更具體。

監管工作信息化功能：平臺通過構建隱患排查、隱患治理、鑒定管理、白蟻防治、兩違清查專項、信息上報等功能模塊，將房屋安全監管涉及的各級部門串起來，把房屋安全監管所需的相關業務工作全部流程化、信息化?；鶎咏M織可通過App端在線填報巡察數據、隱患排查數據、人工監測數據、執法數據等，管理層可通過Web端或App端實現報告鑒定、隱患治理審核、動態監測指揮、上報信息匯總查看等。

監管聯動功能：平臺具備設備信息聯動機制，平臺監測到設備數值超過閾值紅線時，自動觸發預警消息推送機制，告知工作人員發生預警的監測設備和詳細位置，同時會自動觸發球形攝像機聚焦到告警位置，保存告警區域高清視頻數據備查。

應急管理功能：監測模塊觸發應急事件后，平臺會自動向應急通訊錄發送告警信息，同時動態監測模塊、人工監測和智能監測中，達到預警閾值的數據進入應急處置模塊數據庫。用戶在該模塊可以發起現場視頻監控調用，對現場情況實時查看和視頻回看，也可調用“現場應急處置單兵”終端設備，根據現場人員的活動軌跡查看相應的房屋情況。指揮調度界面可以實時查看現場應急人員的位置信息，現場應急人員可以報送處置信息。

深度分析和專家支持功能：平臺內置大數據分析模塊，可對持續上傳的房屋安全監管數據、鑒定報告等數據按既定模型進行解析研判，同時平臺可與當地“智慧住建”平臺進行打通，優化分析模型算法，使大數據分析具備趨勢預判功能。

自定義類業務接入功能：平臺采用統一基礎底座和統一接口服務，可針對不同城市智慧住建和城管信息化水平進行差異化調整，支持接入不同類型的業務系統或業務數據。

智能報表功能：平臺內置報表管理模塊，可根據業務需要設置導出類目和配置計算規則，對預警信息、隱患處置信息、房屋主體信息、設備信息、推送信息、人員信息等內容進行分析、計算、制表，最終生成excel、PDF、word等常見報表供用戶導出存檔。

2.2 提供了城鎮房屋安全監測管理新模式

相比傳統的城鎮房屋安全監測管理“人防+治危為主”模式，全新的城鎮房屋主體安全智慧管理平臺利用數字化技術（云、大、物、移、智、三維可視化展現等）在人、物之間建立新形式的連接和關系，為用戶提供數字化的體驗，把實時決策融入監管、服務流程，實現城鎮房屋安全監管轉為“技防+實時監管+預防為主”的全新模式。通過海量精確的物聯網設備數據和高效的信息化技術手段為管理單位提供實時監管服務，完善的預警體系、監督體系和信息發布體系可以做到事先感知、提前預警，將房屋安全隱患風險降至最低。

2.3 滿足了管理單位智慧化監管需求

城鎮房屋主體安全智慧管理平臺通過全新架構、全新數據采集機制、全新信息聯動機制、全新業務流程機制、全新管理過程機制等內容建設，不僅從技術層面將房屋安全管理單位原有的監管體系進行數字化升級，更從智慧化監管的角度出發，讓房屋安全監測數據更精準，人員巡檢時間更短、效率更高、管理內容更豐富、操作更簡潔[3]。

2.4 降低了城鎮房屋安全監管成本

城鎮房屋主體安全智慧管理平臺的建成，用大量物聯網設備替換人工巡檢和數據采集方式，降低人員成本。平臺多單位參與模式使房屋監管主要部門領導、鄉鎮（街道）工作人員、危房監測人員以及社會檢測鑒定（監測）機構工作人員均能夠通過同一平臺完成區域范圍內全部房屋安全監管工作，降低溝通成本。平臺統一接口模塊允許差異化業務系統接入，滿足不同房屋安全監管需要，降低重復信息化建設的投入成本。平臺“技防+實時監管+預防為主”的全新模式相比傳統“人防+治危為主”模式，對房屋安全監管顆粒度更細，應急響應速度更快，預警更精準全面，大幅降低安全防治成本[4]。

3 結語

城鎮房屋主體安全智慧管理平臺作為一種新型智能高效的城市房屋安全監管平臺，在“智慧住建”大環境下將在城鎮房屋安全預防監管、危房監管統計、房屋安全應急處理聯動等方面起到重要作用，平臺的引入可以從一定程度上提前預知房屋安全告警，杜絕房屋主體安全事故，使城鎮房屋主體安全管理更規范、更智能、更便捷、更高效，持續推動城市房屋安全監管技術的創新發展。