城市信息模型（CIM）平台在房屋安全智慧化管理方面的应用

2021-04-22深圳市福田区住房和城乡建设局深圳市智慧建筑创新有限公司

中国建设信息化 2021年7期

文｜深圳市福田区住房和城乡建设局；深圳市智慧建筑创新有限公司

城市建筑作为复杂多样的巨大系统，其安全管理工作也是一个极其复杂且系统的问题，特别是在深圳这一高楼林立且常年遭受台风袭击的现代化城市综合体。深圳市福田区住建局在分析影响城市建筑安全因素及灾害类型的基础上，以城市生命线安全运维管理系统为框架，建设了基于物联网和城市建筑信息模型（CIM）的综合分析管理平台。在平台建设过程中，福田区住建局逐渐摸索出了一条符合现代城市建筑管理的方法体系，进一步明确各管理层级的职责和工作内容；同时，为后续城市建筑智慧化管理提供了思考方向，也为未来建立智慧城市提供一定的参考依据。

建设目标

习总书记在深圳经济特区成立40 周年庆典时指出，要树立全生命周期管理意识，加快城市治理体系和治理能力现代化，努力走出一条符合超大型城市特点和规律的治理新路子。

从住建管理的角度看，面对城市建筑群中如此海量的建筑及构筑物自身风险，加之错综复杂的影响因子及各个层级的管理存在的一些客观困难，我们深知仅凭借任何一方力量都难以快速改变现状，为此我们通过建设一整套的智慧平台系统，将住建监管职能部门、街道社区管理单位、网格办、产权业主、房屋安全责任人、物业单位、施工单位、检测单位等相关机构，在同一平台上统筹协调管理，加强基层治理，组织多方力量打造“共建共治共享”的社会治理模式。

(一)实现各类建筑房屋及风险源的“一张图”治理，数据资源的共享协同。建立以建筑物综合治理的结果数据为支撑，形成渠道统一、覆盖社区各类业务数据的综合信息资源库，实现信息资源在不同部门之间的无障碍共享协同。在技术上、组织管理上把各方面有机的联系起来，形成统一的有机整体，搭建环境空间大数据平台，提高建筑空间数据的唯一性和权威性，为局内各个职能部门提供统一的空间数据服务，进而保证建筑空间信息化建设按照统一的规范有条不紊的进行。

(二)实现社会/行业资源的有机整合。通过移动互联网（手机）加载每一栋建筑，直观地将建筑的信息传送给每一位相关人员，如：物业、业主、街道办巡查、网格、施工方、监测方等，让他们充分了解自己负责的建筑的基础信息、背景、历史记录与现状，使基层管理工作敏捷、高效。在调动社会资源进行统筹协调的同时，从而实现社会综合治理创新。

（三）实现房屋安全闭环管理。专业人员到达巡查部位定点打卡，当发现问题时，可通过移动端文字记录及拍照上传将问题点上报至社会综合治理服务管理系统；系统平台中引入了建筑行业的各方专家对建筑问题进行专业研判，同时通过系统通知建筑负责人对存在问题进行整改；整改过程也需相关负责人上传至系统中直至整改达标通过。“上传巡查记录--上报问题--专家研判--督促整改--整改记录”一系列动作确保建筑安全管理落实到位，实现房屋安全全过程闭环管理。

技术架构

系统主要功能模块

项目研发的是以建筑幕墙业务为切入点的城市建筑群幕墙风控系统平台。针对既有建筑幕墙的现状与传统管理存在的问题与痛点，依托物联网IoT + BIM +GIS + CIM 核心技术，搭载智能手机、平板电脑、办公电脑信息工具，将建筑幕墙的管、控、预警作为落脚点，创建一个可视可控可预警的多角色协同的城市建筑群幕墙风控综合服务管理平台。本项目利用无人机搭载多视角结构光镜头进行倾斜拍摄，通过无人机技术、图像AI 处理、三维点云及物联网相结合，在云端创建一套与真实世界1 ∶1 高精确度、高还原的虚拟真实城市三维场景。创建的场景不仅包含了单栋楼宇、街道、行政区的全景OBJ 模型与3D 轻量化BIM模型，还创新融合了模型的GIS 地理信息系统、经纬度信息和相机视角坐标系等信息，最终形成孪生数字城市CIM 系统平台。该系统平台的 CIM 就像是全生态网络可视化大数据管理的数字底板，具备“平台化”和“生态圈”格局，为平台系统的可扩展性和对外赋能接入接出的延展性做好坚固充足的长远准备。

根据房屋安全管理需求和目标，并结合房屋管理、幕墙管理、建筑边坡管理、风险源管理的一些具体要求，既有建筑智慧系统已将福田区所有建筑信息完全收录：福田区共有18441 栋建筑，2781 栋建筑幕墙，103 个建筑边坡，5 条暗渠（影响房屋21 栋），在建深基坑47 个（影响房屋276 栋）。系统自2019年10月投入使用以来卓有成效，目前10 个街道办、2781 家物业公司已开始使用，收获各方一致好评。

结合福田区住建局管理需求，既有建筑智慧系统已开发三大模块：幕墙管理模块、房屋管理模块、建筑边坡模块。

1.幕墙管理模块：无人机定期扫描楼宇自动识别和预警现存幕墙问题，让以往看不见摸不着的高空幕墙风险快速精准地呈现在管理者眼前，高效完成幕墙排查。自系统上线以来，全区共计2781 栋幕墙建筑纳入监管，已完成排查检查点超过30000 处，照片记录100 万张，处理风险点4000 多处，系统普及率（幕墙）达到100%，例行检查完成率高于80%，定期检查及专项检查完成率达到20%。同时试点了窗户开启扇智能监测试点，通过传感器自动识别窗扇的开启状态，台风来临前自动对物业单位和管理单位账号发送精准关窗提醒。

2.房屋管理模块：福田区既有建筑智慧系统建立了建筑信息数据收集渠道，可快速获取建筑的外观、构造等档案类信息，并将建筑房屋排查、评估、鉴定的对应报告集成至数据平台，以达到对城市建筑“高效率、高保真、高科技”智慧化管控。同时，在建筑信息收集过程中，将在建隧道、隐患房屋、暗渠、深基坑等风险源纳入监管，系统自动识别各风险源影响的周边房屋，从而加强对受影响房屋的管理。目前5条暗渠影响的21 栋房屋、在建47 个深基坑影响的276 栋房屋、4 条地铁隧道周边受影响的220 栋房屋都已纳入重点监管。

3.建筑边坡模块：此模块主要用于网格员、物业单位、专业技术单位等单位对城市建筑边坡进行巡查、监测、治理、维护保养的使用。前福田区存在的103个建筑边坡都已记录其中，巡查人员到达巡查部位签到打卡，拍照上传巡查记录，上报发现的问题；风险照片上传后将有专业人员进行研判，发出整改指令；相关单位依据指令进行风险点的整改和维护并上传记录，以此形成全过程闭环管理。

拓展方向

以CIM 为数字孪生城市的基础核心，利用CIM的可扩展性，该平台系统可根据管理需求融入更多管理功能，开发更多管理模块，如物业管理、小散工程管理、建筑能耗监测、地下管线模型接入等等；多源异构的数据结合，完全开放兼容，可满足不同场合需求定制，后续还将辐射至水务、交通、消防、地产等多个行业领域，实现系统应用集成、跨部门信息共享，支撑数字孪生城市的决策分析。

通过数字孪生城市的技术，在虚拟空间再造城市的一个拷贝，作为现实城市的镜像、映射、仿真与辅助，为智慧城市规划、建设、运行管理提供统一基础支撑，以实现最终的智慧化综合管理。

经济与社会效益

经济效益分析

该智慧住建系统建设除了明显的管理效益外，还可以产生直接和间接的经济效益，有效整合了信息资源和管理资源，具体表现为：

一、集成了从市到街道的各个建筑管理系统，有效整合了信息资源和管理资源，减少了各专业单项管理平台的投资开发成本，避免了重复建设。

二、统一了管理平台的基础数据标准，为平台提供了共享交换的基础，避免了系统不兼容、信息分割的局面。

三、将带来执法人员巡查成本的节约、处置成本节约、管理部件维护成本节约等。

四、数据的集中存储和统计使定量掌握社会综合治理动态成为现实，直接帮助高层管理者制定更加切合实际的政策、法规，这种进步所带来的间接经济效益更加巨大和持久。

社会效益

创新社会治理理念，再造管理流程，提高了管理效率

通过信息系统将系统化、数字化、可持续发展、协同工作等管理理念，和以人为本、全民参与、职能整合、全面协同、立足实践的原则，与管理体制、管理技术创新及成熟的智慧城市技术运用相结合，实现管理模式的转变，将大大提高管理效率，保证问题及时发现、任务准确派遣、问题及时处理。

强化政府在社会治理中的主导作用和服务功能，建立实时、敏捷、长效的管理机制

由于原有模式存在的弊端，对管理部门是否尽职尽责缺乏有效的监控和制约，导致社会建筑在运维阶段出现来自主管部门的指令“失效、失控、失灵”现象，加上长期突击式、运动式的管理方式，造成了管理中一定程度上的政府缺位。社会治安综合治理服务模式将再造管理流程，克服突击式、运动式、被动、滞后、多头管理等弊端，实现长效综合管理。

信息技术与社会综合治理全过程的有机结合

社会综合治理创新将实现信息技术与管理过程的信息实时传递与处理，促进技术保障与体制保障的良性互动，以信息技术的运用，来带动和支撑管理流程的再造，使信息化工作与社会综合治理工作紧密结合，以管理需求引导信息化建设，信息化建设带动管理效率的提高，使信息化建设扎扎实实地“落地”。

再造管理流程，提高管理效率

社会综合治理创新将系统化、数字化、可持续发展、协同工作等管理理念，和以人为本、全民参与、职能整合、全面协同、立足实践的原则，与管理体制、管理技术创新及成熟的数字城市技术运用相结合，将实现管理模式的转变，将大大提高了管理效率，保证问题及时发现、任务准确派遣、问题及时处理。

使管理对象显性化、数字化

社会综合治理创新将人、地、物、情、事、组织信息全摸清，并通过网格员全天候巡查，不仅可以及时发现并上报，还可以在很短时间内完成对某类管理对象的专项普查，不仅可以及时发现问题，而且可以及时处理问题，有效防止可能引发的不稳定因素和安全事故，从而为维护城市公共安全提供了可靠保障，提高了区域内群众的安全感。