房屋安全管理信息系統的設計與分析

文｜上海市房地產科學研究院 陸玨 蔡樂剛 陳洋

概述

房屋安全管理信息化建設伴隨著人們對房屋管理要求的不斷提高而向前發展。國內外研究主要集中于建筑使用安全行為、安全管理、安全因素方面的研究，而房屋安全管理信息化方面的專項研究還較為缺乏。在房屋信息化管理的實踐中，我國部分城市已有一些經驗，例如：北京的房屋管理信息平臺、上海的房地產權籍管理信息系統、深圳的房屋信息數據庫、西安的老城區歷史文化資源綜合信息系統、重慶武隆縣的危房安全管理信息軟件等。然而這些系統或是側重對房屋交易和權屬信息的管理，或是僅關注局部危險房屋、歷史建筑等重點房屋的安全信息，或是只涉及房屋管理流程中的某個業務，并且缺少如安全預警、物聯網監測等遠程動態管理功能，因此智能化水平還有待提高。

為了進一步提高房屋安全管理的信息化水平，為“智慧城市”的建設提供技術支撐，房屋安全管理信息化成為當前城市管理部門亟待研究解決的重要課題。將地理信息系統（GIS）應用于房屋安全管理，建立基于 GIS 的房屋安全管理信息系統，從而提升房屋安全管理的科學性和精細度，提高房屋安全管理的即時性和效率。

1 系統總體設計概述

1.1 系統設計目標

（1）有效利用房屋基礎資料，以GIS為平臺，智慧化管理房屋信息，為房屋安全管理工作提供決策支持。

（2）深化房屋安全相關數據分析，實現高效的房屋使用安全評價。

（3）充分利用物聯網監測技術、建立安全預警模型，做到房屋安全狀況的實時跟蹤、實時監測、及時預警，提升房屋安全管理水平。

（4）建立合理、完善的房屋全生命周期管理體系，對房屋全生命進行監管。

1.2 基礎平臺分析

以GIS作為房屋安全管理信息系統的基礎平臺，實現房屋的智慧化管理。

系統在GIS平臺上實現空間數據瀏覽、導航定位查詢、圖形量算、空間分析（面緩沖區等方式來搜索和分析目標建筑），同時能夠在地圖上提示對應房屋全生命周期管理的相關詳細信息，從而對建筑以及區域的管理和保護提供詳實、可靠的資料，保證管理者能夠及時了解本市房屋的安全現狀。利用GIS的專題地圖制作功能，在統計匯總的基礎上對存在安全隱患的房屋在地圖上分層次著重顯示，使其分布情況直觀明了。

2 系統設計需求分析

2.1 系統功能需求分析

作為房屋安全管理的工具，系統需做到對房屋使用安全進行綜合評價，對房屋實現監測、預警和輔助決策，將安全事故消滅在萌芽狀態。

主體功能包括：

（1）數據管理：對房屋安全相關數據、地圖、圖片、文本、報表、多媒體等信息的檢查、錄入、修改、備份、瀏覽、檢索、篩選、輸出、更新，以及系統維護與管理等。

（2）空間展示：利用三維激光掃描、攝影測量等技術手段，優化三維房屋方案，結合物聯網技術，加強空間信息的展示和有效利用。

（3）房屋使用安全綜合評價：基于房屋使用安全評價模型和綜合評價方法，實現快速的房屋使用安全評價功能。

（4）安全預警：基于房屋安全預警模型，實現安全預警及處理。

（5）輔助決策：包括雙向查詢檢索、數據分析、統計報表與專題圖生成等。

2.2 數據需求分析

（1）基礎地理信息數據需求分析

基礎地形圖：上海城市范圍內的地形圖，主城區及范圍內的鎮均為1：1000比例尺，每年更新一次；其他農村地區為1：2000地形圖，每2年更新一次。竣工測量成果實時更新到地形圖中。該數據由上海市地理信息公共服務平臺在線獲取。

GIS框架數據：包括建筑物、道路、水系、境界、地貌、植被、各種注記以及某些屬性信息等，用以作為各種專題信息空間定位的載體。

（2）專業數據需求分析

房屋外輪廓信息：在房屋外輪廓坐標基礎上生成空間實體，作為系統的主要管理對象實體。

保護建筑控制地帶信息：在控制地帶坐標基礎上生成空間實體。

城市建設相關信息：包括城市規劃資料、城市管網等市政工程信息；

房屋數字化信息：包括名稱和其他文字說明信息；設計圖紙、結構圖紙、施工圖紙等圖檔資料；文字資料；數碼照片等。

預警支持信息：包括預警標識、預警級別、設計使用年限、修繕周期、外界影響等資料，以支撐房屋安全預警系統功能。

全生命周期管理信息：包括設計建造資料、竣工驗收資料、交付使用資料、使用管理資料、報廢拆除資料等。

3 系統總體結構

系統建設主要包含以下幾部分內容：

（1）數據采集、錄入及更新。以統一的標準采集、更新房屋安全相關數據。數據采集的方式除資料收集整理等傳統手段外，還采用數字攝影測量技術、三維激光掃描技術和物聯網技術對房屋信息進行采集。

（2）數據庫建設。建立房屋安全信息GIS數據庫，以每幢房屋為基本對象，存儲房屋基本信息、結構信息、使用信息、檢測鑒定、修繕改造信息、照片、設計圖紙、建筑圖紙，各種電子文檔等，以生命周期管理的方式存儲相關數據。

（3）系統建設。在公共地理信息數據及其API基礎上，以B/S和C/S相結合的模式為基礎架構，建立房屋安全管理信息系統。系統以地圖為基本展示平臺，監管房屋，實現數據錄入、數據分析、圖形屬性互查、參數字典設置、報表輸出等功能。

（4）功能建設。包括房屋使用安全綜合評價、物聯網遠程監測、房屋安全預警等功能。

因此，房屋安全管理信息系統總體結構圖如圖1所示。

4 功能模塊設計

系統使用對象定位為房屋安全相關管理部門，管理的地域范圍較大，根據功能需求分析，為保證數據的穩定和安全，在功能模塊設計時，考慮將系統數據處理與管理功能相獨立。因此，系統分為房屋安全信息數據處理系統和房屋安全管理系統兩個部分。系統功能框圖見圖2：

4.1 房屋安全信息數據處理系統功能模塊設計

房屋安全信息數據處理系統包含了數據庫、數據采集、以及信息的管理與應用三大部分，核心是房屋安全信息數據庫。數據處理系統是針對房屋使用和管理中涉及關鍵數據的采集、存儲，并對相關數據的處理流程進行控制。

（1）房屋安全信息數據庫。對系統數據庫進行規范化、標準化處理，數據規范化處理包括數據元素標準化、數據庫結構標準化、數據存儲標準化和輸入輸出標準化。房屋的基礎數據、建造數據、產權數據、使用數據、安全管理數據，以及小區、公共設施等附加數據均包含于數據庫中，通過唯一的幢號這條主線，貫穿房屋管理的各個環節，連接起各種數據，綜合各類信息。

（2）房屋安全數據采集。對已有數據按標準整理入庫，新數據按標準采集入庫。數據采集的方式包括文檔資料整理、以及利用數字攝影測量、三維激光掃描和物聯網技術對房屋信息進行采集，并對得到的攝影測量模型、點云數據、傳感器獲取的房屋安全數據及其他房屋原始數據進行展繪，記錄并分析房屋結構承載力及耐久性方面的數據，包括房屋的裂縫、結構及構件變形、傾斜、混凝土腐蝕、鋼材銹蝕、裝飾材料狀況等。

圖1 系統總體結構設計圖

（3）房屋安全信息的管理與應用。房屋安全信息的管理包括數據的更新和維護，如房屋的新增、修改和刪除，對數據庫所有方或管理方，能實時的輸入或更改對應的房屋數據。房屋安全信息的應用主要針對入庫數據的流程控制，包括方案制定、派件、發放、審核等。

4.2 房屋安全管理系統功能模塊設計

（1）房屋使用安全綜合評價：基于房屋使用安全評價模型和綜合評價方法實現快速的房屋使用安全評價功能。系統中固定的屬性值，如房屋類型、權屬關系、抗震設防烈度、風力等級等可以作為參數字典進行自定義配置，用戶可以添加、修改或刪除相應的值，方便數據的統一管理。

（2）房屋安全預警：安全預警的類型包括：超房屋設計使用年限、超房屋檢測周期、超房屋修繕周期等時間超限的預警；地鐵施工、市政管網施工、基坑施工等相鄰影響的預警；結構構件安全預警；以及因不可抗力因素引起次生災害的預警等。同時，預警功能與物聯網遠程監控相關聯，在房屋墻角、墻體或屋頂安裝監控房屋安全的多種傳感器，當房屋出現沉降、傾斜跡象時，及時將監測信息傳回總部，一旦達到預警閾值，系統自動發出警報。對預警信息加強管理，包括預警信息的發布、反饋、上報、查詢和統計，以及預警總表的自動生成等。

（3）空間展示及預警提示：利用三維激光掃描、攝影測量等技術手段提供房屋三維展示，結合物聯網技術，并與房屋使用安全綜合評價模型和安全預警模型相關聯，加強空間信息的展示和有效利用。

（4）房屋信息數據分析：包括數據查詢和統計分析。數據查詢，即根據設定的條件對房屋進行過濾，篩選出目標數據，并具有定位功能。統計分析，即系統針對大量的房屋相關數據進行計算，按照統一規定格式自動生成統計圖表。

圖2 系統功能框圖

（5）GIS基礎功能：包括房屋GIS查詢與定位、地圖瀏覽、圖形量算等。

（6）移動客戶端應用功能：在移動客戶端上進行開發，實現手機客戶端上的房屋安全管理，包括房屋信息展示、預警信息提示等。

（7）公告通知的發布和展示：發布和查看包括預警信息、施工信息、政策文件、突發情況等的公告和通知。

（8）系統管理：包括用戶角色和權限管理、日志管理、參數字典配置等。

5 結語

房屋安全管理信息系統的建立，是房屋管理領域內的新課題，是智慧城市發展的迫切要求。以房屋安全生命周期管理為核心，實現房屋多源數據一體化集成、多路徑更新，做到對房屋健康檔案的分析統計、實時跟蹤、實時監測、及時預警，能有效提高房屋安全管理的水平和效率。隨著 GIS、物聯網、云計算等技術的發展，房屋安全管理信息系統作為解決房屋安全管理問題的重要手段，將有很大的發展空間。