房屋安全管理信息系统的设计与分析

文｜上海市房地产科学研究院 陆珏 蔡乐刚 陈洋

概述

房屋安全管理信息化建设伴随着人们对房屋管理要求的不断提高而向前发展。国内外研究主要集中于建筑使用安全行为、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专项研究还较为缺乏。在房屋信息化管理的实践中，我国部分城市已有一些经验，例如：北京的房屋管理信息平台、上海的房地产权籍管理信息系统、深圳的房屋信息数据库、西安的老城区历史文化资源综合信息系统、重庆武隆县的危房安全管理信息软件等。然而这些系统或是侧重对房屋交易和权属信息的管理，或是仅关注局部危险房屋、历史建筑等重点房屋的安全信息，或是只涉及房屋管理流程中的某个业务，并且缺少如安全预警、物联网监测等远程动态管理功能，因此智能化水平还有待提高。

为了进一步提高房屋安全管理的信息化水平，为“智慧城市”的建设提供技术支撑，房屋安全管理信息化成为当前城市管理部门亟待研究解决的重要课题。将地理信息系统（GIS）应用于房屋安全管理，建立基于 GIS 的房屋安全管理信息系统，从而提升房屋安全管理的科学性和精细度，提高房屋安全管理的即时性和效率。

1 系统总体设计概述

1.1 系统设计目标

（1）有效利用房屋基础资料，以GIS为平台，智慧化管理房屋信息，为房屋安全管理工作提供决策支持。

（2）深化房屋安全相关数据分析，实现高效的房屋使用安全评价。

（3）充分利用物联网监测技术、建立安全预警模型，做到房屋安全状况的实时跟踪、实时监测、及时预警，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体系，对房屋全生命进行监管。

1.2 基础平台分析

以GIS作为房屋安全管理信息系统的基础平台，实现房屋的智慧化管理。

系统在GIS平台上实现空间数据浏览、导航定位查询、图形量算、空间分析（面缓冲区等方式来搜索和分析目标建筑），同时能够在地图上提示对应房屋全生命周期管理的相关详细信息，从而对建筑以及区域的管理和保护提供详实、可靠的资料，保证管理者能够及时了解本市房屋的安全现状。利用GIS的专题地图制作功能，在统计汇总的基础上对存在安全隐患的房屋在地图上分层次着重显示，使其分布情况直观明了。

2 系统设计需求分析

2.1 系统功能需求分析

作为房屋安全管理的工具，系统需做到对房屋使用安全进行综合评价，对房屋实现监测、预警和辅助决策，将安全事故消灭在萌芽状态。

主体功能包括：

（1）数据管理：对房屋安全相关数据、地图、图片、文本、报表、多媒体等信息的检查、录入、修改、备份、浏览、检索、筛选、输出、更新，以及系统维护与管理等。

（2）空间展示：利用三维激光扫描、摄影测量等技术手段，优化三维房屋方案，结合物联网技术，加强空间信息的展示和有效利用。

（3）房屋使用安全综合评价：基于房屋使用安全评价模型和综合评价方法，实现快速的房屋使用安全评价功能。

（4）安全预警：基于房屋安全预警模型，实现安全预警及处理。

（5）辅助决策：包括双向查询检索、数据分析、统计报表与专题图生成等。

2.2 数据需求分析

（1）基础地理信息数据需求分析

基础地形图：上海城市范围内的地形图，主城区及范围内的镇均为1：1000比例尺，每年更新一次；其他农村地区为1：2000地形图，每2年更新一次。竣工测量成果实时更新到地形图中。该数据由上海市地理信息公共服务平台在线获取。

GIS框架数据：包括建筑物、道路、水系、境界、地貌、植被、各种注记以及某些属性信息等，用以作为各种专题信息空间定位的载体。

（2）专业数据需求分析

房屋外轮廓信息：在房屋外轮廓坐标基础上生成空间实体，作为系统的主要管理对象实体。

保护建筑控制地带信息：在控制地带坐标基础上生成空间实体。

城市建设相关信息：包括城市规划资料、城市管网等市政工程信息；

房屋数字化信息：包括名称和其他文字说明信息；设计图纸、结构图纸、施工图纸等图档资料；文字资料；数码照片等。

预警支持信息：包括预警标识、预警级别、设计使用年限、修缮周期、外界影响等资料，以支撑房屋安全预警系统功能。

全生命周期管理信息：包括设计建造资料、竣工验收资料、交付使用资料、使用管理资料、报废拆除资料等。

3 系统总体结构

系统建设主要包含以下几部分内容：

（1）数据采集、录入及更新。以统一的标准采集、更新房屋安全相关数据。数据采集的方式除资料收集整理等传统手段外，还采用数字摄影测量技术、三维激光扫描技术和物联网技术对房屋信息进行采集。

（2）数据库建设。建立房屋安全信息GIS数据库，以每幢房屋为基本对象，存储房屋基本信息、结构信息、使用信息、检测鉴定、修缮改造信息、照片、设计图纸、建筑图纸，各种电子文档等，以生命周期管理的方式存储相关数据。

（3）系统建设。在公共地理信息数据及其API基础上，以B/S和C/S相结合的模式为基础架构，建立房屋安全管理信息系统。系统以地图为基本展示平台，监管房屋，实现数据录入、数据分析、图形属性互查、参数字典设置、报表输出等功能。

（4）功能建设。包括房屋使用安全综合评价、物联网远程监测、房屋安全预警等功能。

因此，房屋安全管理信息系统总体结构图如图1所示。

4 功能模块设计

系统使用对象定位为房屋安全相关管理部门，管理的地域范围较大，根据功能需求分析，为保证数据的稳定和安全，在功能模块设计时，考虑将系统数据处理与管理功能相独立。因此，系统分为房屋安全信息数据处理系统和房屋安全管理系统两个部分。系统功能框图见图2：

4.1 房屋安全信息数据处理系统功能模块设计

房屋安全信息数据处理系统包含了数据库、数据采集、以及信息的管理与应用三大部分，核心是房屋安全信息数据库。数据处理系统是针对房屋使用和管理中涉及关键数据的采集、存储，并对相关数据的处理流程进行控制。

（1）房屋安全信息数据库。对系统数据库进行规范化、标准化处理，数据规范化处理包括数据元素标准化、数据库结构标准化、数据存储标准化和输入输出标准化。房屋的基础数据、建造数据、产权数据、使用数据、安全管理数据，以及小区、公共设施等附加数据均包含于数据库中，通过唯一的幢号这条主线，贯穿房屋管理的各个环节，连接起各种数据，综合各类信息。

（2）房屋安全数据采集。对已有数据按标准整理入库，新数据按标准采集入库。数据采集的方式包括文档资料整理、以及利用数字摄影测量、三维激光扫描和物联网技术对房屋信息进行采集，并对得到的摄影测量模型、点云数据、传感器获取的房屋安全数据及其他房屋原始数据进行展绘，记录并分析房屋结构承载力及耐久性方面的数据，包括房屋的裂缝、结构及构件变形、倾斜、混凝土腐蚀、钢材锈蚀、装饰材料状况等。

图1 系统总体结构设计图

（3）房屋安全信息的管理与应用。房屋安全信息的管理包括数据的更新和维护，如房屋的新增、修改和删除，对数据库所有方或管理方，能实时的输入或更改对应的房屋数据。房屋安全信息的应用主要针对入库数据的流程控制，包括方案制定、派件、发放、审核等。

4.2 房屋安全管理系统功能模块设计

（1）房屋使用安全综合评价：基于房屋使用安全评价模型和综合评价方法实现快速的房屋使用安全评价功能。系统中固定的属性值，如房屋类型、权属关系、抗震设防烈度、风力等级等可以作为参数字典进行自定义配置，用户可以添加、修改或删除相应的值，方便数据的统一管理。

（2）房屋安全预警：安全预警的类型包括：超房屋设计使用年限、超房屋检测周期、超房屋修缮周期等时间超限的预警；地铁施工、市政管网施工、基坑施工等相邻影响的预警；结构构件安全预警；以及因不可抗力因素引起次生灾害的预警等。同时，预警功能与物联网远程监控相关联，在房屋墙角、墙体或屋顶安装监控房屋安全的多种传感器，当房屋出现沉降、倾斜迹象时，及时将监测信息传回总部，一旦达到预警阈值，系统自动发出警报。对预警信息加强管理，包括预警信息的发布、反馈、上报、查询和统计，以及预警总表的自动生成等。

（3）空间展示及预警提示：利用三维激光扫描、摄影测量等技术手段提供房屋三维展示，结合物联网技术，并与房屋使用安全综合评价模型和安全预警模型相关联，加强空间信息的展示和有效利用。

（4）房屋信息数据分析：包括数据查询和统计分析。数据查询，即根据设定的条件对房屋进行过滤，筛选出目标数据，并具有定位功能。统计分析，即系统针对大量的房屋相关数据进行计算，按照统一规定格式自动生成统计图表。

图2 系统功能框图

（5）GIS基础功能：包括房屋GIS查询与定位、地图浏览、图形量算等。

（6）移动客户端应用功能：在移动客户端上进行开发，实现手机客户端上的房屋安全管理，包括房屋信息展示、预警信息提示等。

（7）公告通知的发布和展示：发布和查看包括预警信息、施工信息、政策文件、突发情况等的公告和通知。

（8）系统管理：包括用户角色和权限管理、日志管理、参数字典配置等。

5 结语

房屋安全管理信息系统的建立，是房屋管理领域内的新课题，是智慧城市发展的迫切要求。以房屋安全生命周期管理为核心，实现房屋多源数据一体化集成、多路径更新，做到对房屋健康档案的分析统计、实时跟踪、实时监测、及时预警，能有效提高房屋安全管理的水平和效率。随着 GIS、物联网、云计算等技术的发展，房屋安全管理信息系统作为解决房屋安全管理问题的重要手段，将有很大的发展空间。