城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺設(shè)計研究

黃 輝 譚 友 吳 傳

（重慶數(shù)字城市科技有限公司，重慶 404100）

大部分城市對城鎮(zhèn)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(zhǔn)數(shù)據(jù)采集判斷和全天候的自動監(jiān)測預(yù)警[1]。建立以信息化和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基底的城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺，對及時發(fā)現(xiàn)安全隱患、杜絕安全事故、確保群眾生命安全、降低財產(chǎn)損失具有重要的意義[2]。

1 城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺架構(gòu)設(shè)計

1.1 平臺系統(tǒng)邏輯架構(gòu)

城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺的邏輯架構(gòu)如圖1所示。

圖1 城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺邏輯架構(gòu)

資源層：資源層在整個平臺中處于基礎(chǔ)地位，為平臺提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和計算資源。網(wǎng)絡(luò)和存儲資源包括本地IDC、私有云、商用云體系；安全設(shè)施包括防火墻、網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)閘等；監(jiān)測設(shè)備包括各類用于房屋主體安全監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，如球形攝像機、裂縫計、靜力水準(zhǔn)儀、傾角儀、數(shù)據(jù)采集箱等。所有資源通過4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)、普通公網(wǎng)、有線專網(wǎng)等傳輸方式為上層平臺提供支撐服務(wù)。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層通過建立空間數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)中心，提供監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)、房屋GIS數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)監(jiān)管數(shù)據(jù)的采集匯聚、綜合分析、存儲管理服務(wù)，構(gòu)建平臺的數(shù)據(jù)交換和驅(qū)動中心，為上層服務(wù)提供源數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

服務(wù)層：服務(wù)層通過建立標(biāo)準(zhǔn)的模塊化組件，以低耦合高內(nèi)聚設(shè)計模式封裝各類服務(wù)模塊，確保無論平臺部署的環(huán)境和需要引入的第三方數(shù)據(jù)源如何，均不影響平臺主體運行和發(fā)揮既定功能。常用的服務(wù)模塊通常包含統(tǒng)一GIS服務(wù)、FME數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和清洗服務(wù)、空間數(shù)據(jù)存儲管理服務(wù)、消息訂閱和推送服務(wù)、監(jiān)測設(shè)備數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理服務(wù)、數(shù)據(jù)引擎、標(biāo)準(zhǔn)接口服務(wù)等。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是整個平臺的業(yè)務(wù)核心層，在統(tǒng)一服務(wù)模塊的基礎(chǔ)上，通過融入不同的業(yè)務(wù)場景，接入不同的第三方數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)系統(tǒng)，在框架范圍內(nèi)構(gòu)建起不同的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，每個業(yè)務(wù)子系統(tǒng)即一套完整的服務(wù)，子系統(tǒng)之間屬于低耦合狀態(tài)，單個子系統(tǒng)宕機或數(shù)據(jù)缺失不會影響相鄰系統(tǒng)的正常運行，保障整個平臺始終高可用、強穩(wěn)定。常用的業(yè)務(wù)子系統(tǒng)包括動態(tài)監(jiān)測、檢測鑒定、信息上報、應(yīng)急管理、隱患排查、權(quán)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(shè)備數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，實時掌握房屋主體安全狀態(tài)，同時通過權(quán)限管理和業(yè)務(wù)流程模塊與平臺進(jìn)行交互操作，輔助用戶決策。

1.2 平臺系統(tǒng)物理架構(gòu)

智慧管理平臺物理架構(gòu)如圖2所示。

圖2 智慧管理平臺物理架構(gòu)

強化重要信息系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)安全保障，確保信息化基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源的自主、安全、可控，形成智能網(wǎng)聯(lián)城鎮(zhèn)房屋主體安全生態(tài)管理的物理架構(gòu)。需要安全監(jiān)管的房屋主體數(shù)據(jù)來源建筑三維建模數(shù)據(jù)和GIS地圖數(shù)據(jù)，以數(shù)字孿生的理念，將無人機航拍后的obj數(shù)據(jù)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(shù)結(jié)合的方式，形成定位精準(zhǔn)、展開詳細(xì)、結(jié)構(gòu)立體的房屋數(shù)據(jù)展示效果。安全監(jiān)測數(shù)據(jù)主要來自各物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備，數(shù)據(jù)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(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)，通過4G/5G無線傳輸方式回傳平臺服務(wù)器設(shè)備數(shù)據(jù)板塊，為數(shù)據(jù)分析、消息推送、超限預(yù)警等服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)則通過有線傳輸方式，由人工進(jìn)行建立錄入，為鑒定管理、隱患治理、兩違專項清查等服務(wù)板塊提供數(shù)據(jù)依據(jù)。最終平臺所有存檔數(shù)據(jù)（報告、日志等）均保存至內(nèi)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中存檔備查，內(nèi)外網(wǎng)通過網(wǎng)閘予以隔離。

在平臺使用和交互方面，任何能通過公網(wǎng)訪問服務(wù)器的Web端均可作為交互終端，以每棟房屋基本信息為基礎(chǔ)，進(jìn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)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(wù)器的移動端同樣可作為交互終端，移動端是基于項目業(yè)務(wù)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(yè)務(wù)操作。

2 城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺實踐價值

2.1 實現(xiàn)了城鎮(zhèn)房屋安全監(jiān)管功能全方位覆蓋

實時預(yù)警功能：通過實時采集傾斜儀、靜力水準(zhǔn)儀、沉降傳感器、裂縫計、應(yīng)變力傳感器等高精度物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)，自動生成全天候毫米級自動監(jiān)測曲線，與每棟房屋設(shè)置預(yù)警紅線時刻對比，根據(jù)監(jiān)測預(yù)警差值得到四級預(yù)警提示，并同步向Web端和App端發(fā)送對應(yīng)的預(yù)警提示消息，強制提示相關(guān)用戶關(guān)注預(yù)警信息。

可視化管理功能：平臺以統(tǒng)一GIS地圖為底圖，融入建筑物三維模型和設(shè)備三維模型，以數(shù)字孿生技術(shù)1∶1復(fù)原每棟需監(jiān)測房屋真實情況，為監(jiān)管單位提供直觀真實的管理界面。除單個建筑數(shù)字化復(fù)刻還原外，平臺內(nèi)置大數(shù)據(jù)分析和展示板塊，可按照專業(yè)規(guī)范或自定義要求實時分析并顯示區(qū)域內(nèi)全部危房狀況，為監(jiān)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(jiān)管工作信息化功能：平臺通過構(gòu)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(jiān)管涉及的各級部門串起來，把房屋安全監(jiān)管所需的相關(guān)業(yè)務(wù)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(shù)據(jù)、隱患排查數(shù)據(jù)、人工監(jiān)測數(shù)據(jù)、執(zhí)法數(shù)據(jù)等，管理層可通過Web端或App端實現(xiàn)報告鑒定、隱患治理審核、動態(tài)監(jiān)測指揮、上報信息匯總查看等。

監(jiān)管聯(lián)動功能：平臺具備設(shè)備信息聯(lián)動機制，平臺監(jiān)測到設(shè)備數(shù)值超過閾值紅線時，自動觸發(fā)預(yù)警消息推送機制，告知工作人員發(fā)生預(yù)警的監(jiān)測設(shè)備和詳細(xì)位置，同時會自動觸發(fā)球形攝像機聚焦到告警位置，保存告警區(qū)域高清視頻數(shù)據(jù)備查。

應(yīng)急管理功能：監(jiān)測模塊觸發(fā)應(yīng)急事件后，平臺會自動向應(yīng)急通訊錄發(fā)送告警信息，同時動態(tài)監(jiān)測模塊、人工監(jiān)測和智能監(jiān)測中，達(dá)到預(yù)警閾值的數(shù)據(jù)進(jìn)入應(yīng)急處置模塊數(shù)據(jù)庫。用戶在該模塊可以發(fā)起現(xiàn)場視頻監(jiān)控調(diào)用，對現(xiàn)場情況實時查看和視頻回看，也可調(diào)用“現(xiàn)場應(yīng)急處置單兵”終端設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場人員的活動軌跡查看相應(yīng)的房屋情況。指揮調(diào)度界面可以實時查看現(xiàn)場應(yīng)急人員的位置信息，現(xiàn)場應(yīng)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(nèi)置大數(shù)據(jù)分析模塊，可對持續(xù)上傳的房屋安全監(jiān)管數(shù)據(jù)、鑒定報告等數(shù)據(jù)按既定模型進(jìn)行解析研判，同時平臺可與當(dāng)?shù)亍爸腔圩〗ā逼脚_進(jìn)行打通，優(yōu)化分析模型算法，使大數(shù)據(jù)分析具備趨勢預(yù)判功能。

自定義類業(yè)務(wù)接入功能：平臺采用統(tǒng)一基礎(chǔ)底座和統(tǒng)一接口服務(wù)，可針對不同城市智慧住建和城管信息化水平進(jìn)行差異化調(diào)整，支持接入不同類型的業(yè)務(wù)系統(tǒng)或業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

智能報表功能：平臺內(nèi)置報表管理模塊，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要設(shè)置導(dǎo)出類目和配置計算規(guī)則，對預(yù)警信息、隱患處置信息、房屋主體信息、設(shè)備信息、推送信息、人員信息等內(nèi)容進(jìn)行分析、計算、制表，最終生成excel、PDF、word等常見報表供用戶導(dǎo)出存檔。

2.2 提供了城鎮(zhèn)房屋安全監(jiān)測管理新模式

相比傳統(tǒng)的城鎮(zhèn)房屋安全監(jiān)測管理“人防+治危為主”模式，全新的城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺利用數(shù)字化技術(shù)（云、大、物、移、智、三維可視化展現(xiàn)等）在人、物之間建立新形式的連接和關(guān)系，為用戶提供數(shù)字化的體驗，把實時決策融入監(jiān)管、服務(wù)流程，實現(xiàn)城鎮(zhèn)房屋安全監(jiān)管轉(zhuǎn)為“技防+實時監(jiān)管+預(yù)防為主”的全新模式。通過海量精確的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)和高效的信息化技術(shù)手段為管理單位提供實時監(jiān)管服務(wù)，完善的預(yù)警體系、監(jiān)督體系和信息發(fā)布體系可以做到事先感知、提前預(yù)警，將房屋安全隱患風(fēng)險降至最低。

2.3 滿足了管理單位智慧化監(jiān)管需求

城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺通過全新架構(gòu)、全新數(shù)據(jù)采集機制、全新信息聯(lián)動機制、全新業(yè)務(wù)流程機制、全新管理過程機制等內(nèi)容建設(shè)，不僅從技術(shù)層面將房屋安全管理單位原有的監(jiān)管體系進(jìn)行數(shù)字化升級，更從智慧化監(jiān)管的角度出發(fā)，讓房屋安全監(jiān)測數(shù)據(jù)更精準(zhǔn)，人員巡檢時間更短、效率更高、管理內(nèi)容更豐富、操作更簡潔[3]。

2.4 降低了城鎮(zhèn)房屋安全監(jiān)管成本

城鎮(zhèn)房屋主體安全智慧管理平臺的建成，用大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備替換人工巡檢和數(shù)據(jù)采集方式，降低人員成本。平臺多單位參與模式使房屋監(jiān)管主要部門領(lǐng)導(dǎo)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）工作人員、危房監(jiān)測人員以及社會檢測鑒定（監(jiān)測）機構(gòu)工作人員均能夠通過同一平臺完成區(qū)域范圍內(nèi)全部房屋安全監(jiān)管工作，降低溝通成本。平臺統(tǒng)一接口模塊允許差異化業(yè)務(wù)系統(tǒng)接入，滿足不同房屋安全監(jiān)管需要，降低重復(fù)信息化建設(shè)的投入成本。平臺“技防+實時監(jiān)管+預(yù)防為主”的全新模式相比傳統(tǒng)“人防+治危為主”模式，對房屋安全監(jiān)管顆粒度更細(xì)，應(yīng)急響應(yīng)速度更快，預(yù)警更精準(zhǔn)全面，大幅降低安全防治成本[4]。

3 結(jié)語

城鎮(zhèn)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(jiān)管平臺，在“智慧住建”大環(huán)境下將在城鎮(zhèn)房屋安全預(yù)防監(jiān)管、危房監(jiān)管統(tǒng)計、房屋安全應(yīng)急處理聯(lián)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(yù)知房屋安全告警，杜絕房屋主體安全事故，使城鎮(zhèn)房屋主體安全管理更規(guī)范、更智能、更便捷、更高效，持續(xù)推動城市房屋安全監(jiān)管技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。