房屋安全数据平台 助力智慧城市建设

北京市地震局 李春连 王飞

房屋安全数据平台 助力智慧城市建设

Data platform of building safety helps construction of smart cities

北京市地震局 李春连 王飞

智慧城市

中国是世界上大陆强震最多的国家。中国有600多个城市，其中很多城市位于地震断裂带上。这一现状表明我国广大地区面临着严峻的震害防御形势，城市的抗震设防管理是城市管理工作中一个亟待加强的方面，这尤其表现在推进“智慧城市”建设的进程中。

所谓“智慧城市”，广义上是指城市信息化，即通过建设宽带多媒体信息网络、地理信息系统等多种基础设施平台，整合城市各类信息资源、建立电子政务、电子商务、劳动社会保险等信息化社区，逐步实现城市国民经济和社会的信息化，使城市在信息化时代的竞争中立于不败之地。很多人简单地将“智慧城市”认定为“智能城市”，其实智慧城市不仅仅信息技术的智能化应用，还包括人类智慧参与、以人为本的理念和可持续发展等延伸内涵。近年来，我国在智慧城市建设方面取得了积极进展，但同时也暴露出一些问题，如缺乏顶层设计和统筹规划、创新体制机制滞后、网络隐患和风险突出等，这些工作亟待加强和引导。

房屋安全管理

《关于促进智慧城市健康发展的指导意见》（发改高技［2014］1770号）要求按照该指导意见开展工作，确保智慧城市建设工作稳步推进。文中可以解读出针对抗震设防管理和房屋安全管理等细节的明确部署：统筹数字化城市管理信息系统、城市地理空间信息及建（构）筑物数据库等资源，实现城市规划和城市基础设施管理的数字化、精准化，推动政府行政效能和城市管理水平大幅提升；通过特许经营、购买服务等多种形式，引导社会资金参与智慧城市建设推动城市公用设施、建筑等智能化改造，完善建筑数据库、房屋管理等信息系统和服务平台，并健全防灾减灾预报预警信息平台。

目前“智慧城市”的热潮很大程度上缘于政府的推动，智慧城市的营造正成为全球城市之间竞争的基础要件之一，是证明一个城市信息化水平的“名片”，是保持城市竞争力的重要手段。建筑抗震设防安全管理作为一项智慧城市的典型应用，通过构建出通信网、互联网和物联网基础，并叠加城市信息化应用，有效保障城市安全和经济发展。同时，作为抗震设防安全管理的基础，房屋安全数据库建设对于抗震设防安全管理至关重要。

既有建筑是城市的基础设施要素，城市改造的主要目标就是让市民的生存条件更为舒适和优越。当前大部分城市信息化基础设施较差，对既有建筑，尤其是危旧房屋的管理水平和技术能力较弱。尽管国家已经开始注重智慧城市建设，并设立了一些城市作为试点，然而超高超限结构日益增多，抗震设防水平差异较大，危旧房存量很大，房屋安全问题依然严峻，近几年多次发生重大房屋安全公共危机事件，这是智慧城市建设过程中必须面临的形势和考验。城镇化建设这一史无前例的跨越式发展也给当代城市发展提出了难题。由于历史原因大批老旧房屋建设标准低，缺乏科学设计，管理信息碎片化，法规标准相对滞后，难以实现有效监管，这些都会成为公共安全隐患。设计出科学合理的既有房屋安全数据库将会是实现房屋安全有效管理必然要求。

受到房屋安全管理困扰的国家不单单只有中国，既有建筑抗震安全也曾是全球性的城市发展过程中遇到的瓶颈问题，其中美国和日本分别用了近30年时间逐渐将房屋安全管理工作纳入政府工作体系中去，逐步解决。2014年8月24日美国加州北部纳帕县发生6.1级地震，这次地震仅造成个别老旧房屋损坏而无人员伤亡。之所以震害这么轻，得益于当地政府在2006年就立法要求广大业主在5年内对未经抗震加固的砖房进行加固，使得所有存在安全风险的房屋都得到加固改造，而且对于新建房屋必须使用政府开发的符合抗震标准的房屋，大部分新建民房为3层以下的木框架结构，抗震性能良好。韩国和中国台湾地区也在90年代先后启动了相关工作，工作成效显著。

然而在房屋安全管理工作中还存在诸多问题，影响着工作的发展和信息化进程。这些问题包括：整体的信息化工作缺乏有效的规划，导致多处信息点、信息节点或信息模块重复建设；信息孤岛现象严重，国家层面提出智慧城市的发展决策，各行业、各部门都发挥相应的职能，实施相应领域的信息化建设，但各领域的发展无法实现关联，发挥综合效应；缺乏完整、科学的标准体系，必须优先制定出统一的城市房屋抗震安全信息化标准体系，指导不同部门组织制订的信息化建设进程，否则会使得各自的标准之间很难协调；缺乏合适的运行管理模式，顶层设计明确，但是如果没有科学、实用的房屋安全管理总体框架，就无法明确不同城市的使用要求和建设运行模式。

房屋安全数据平台

基于我国已有的工作基础和存在的问题，我们将开展房屋安全数据平台建设（图1），其核心内容是城市危旧房和重点建筑物的结构健康评估数据库，包括房屋基本信息、结构、构件设施等全数据档案资料收集更新，并基于建筑房屋安全服务、建筑神经物联网主动安全应急预警技术，对重点建筑和危旧房屋实施安全动态监测和可靠性评估服务。平台的重心在于房屋安全数据中心，能够保障服务的有效性和可靠性。

对于房屋安全数据平台的核心节点，建设房屋安全数据中心，通过构建三张基础网络，即通讯网、互联网和物联网，建设感知层、网络层、平台层和应用层，使得该数据中心的平台化水平及应用范围可成长、可扩充，创造出面向未来的智慧城市安全管理系统框架（图2）。

图1 房屋安全数据平台

图2 房屋安全数据中心系统架构

防震减灾应用

房屋安全数据平台本着取之于民，用之于民的理念，服务各类社会应用，在设计平台层时，优先考虑了地震安全这一事关民众生命财产安全的模块，以便服务于国家的防震减

灾事业（图3）。

房屋安全数据中心服务于地震安全平台的应用领域主要包括危房监测、震害监测、抗震排查和地震应急等模块组成，当然还可以根据用户需求进行扩充和定制。在老旧危房和潜在危房中布设房屋振动状态传感器，一般包括房屋倾斜仪、加速度传感器和全站仪等设备，使用建筑神经物联网技术开展房屋结构安全数据动态采集，通过采集数据分析进行房屋可靠性评估，结合人工巡查和重点检查识别结构损伤，实现城市危旧房屋和重点建筑的安全动态监测。一旦地震发生，即可开展震害识别分析和一般建筑结构的抗震排查，而且还可以根据房屋安全基础数据判断地震发生后的建筑结构的灾害分布情况，这与震害的分布和人员伤亡的分布具有较好的一致性，为地震灾区各级政府开展地震灾害现场应急工作提供有力的辅助决策。

在当前智慧城市建设的黄金期，我们认为房屋安全数据平台建设前景乐观。《中华人民共和国防震减灾法》的出台，从法律层面明确了城市房屋安全管理的主题和职责，各地的防震减灾条例和规定对具体工作目标做出了规定。政府积极推动以政务应用、监测预警、工程管理为核心的智慧城市房屋安全管理，构建对全社会创造广泛价值的新型城市既有建筑安全管理方法。以现代信息管理模式和MEMS传感技术为基础，可以形成真正满足城市房屋安全综合管理的新型智慧城市解决方案。城市可利用持续增长的空间逐渐萎缩，房地产增量经营向存量经营转变，为更好地满足可持续发展要求，房屋安全逐渐成为城市居住环境提升、城市经济发展的重要条件。

房屋安全数据平台采用了单元网格管理法和城市部件管理法相结合的方式，整合应用了多项数字城市技术，再造了城市管理流程，创建城市管理监督和执行分离协作的管理体制，实现了精确精细、敏捷高效、全时段、全方位覆盖的城市管理模式，可以实现对城市房屋抗震安全情况进行全方位监督和管理的综合管理系统，将会全面服务于我国的防震减灾事业，值得各级政府和部门整合利用和推广。