房屋安全监测管理信息化建设

文｜奥格科技股份有限公司 周翔 黄小敏

1.城乡房屋安全现状分析

2022年4月29日，湖南省长沙市望城区发生一起特别重大居民自建房倒塌事故，53 人遇难，暴露了违规扩建、经营和虚假房屋安全鉴定报告等问题。2020年9月11日，南京市新百中心一块幕墙玻璃碎裂，玻璃碎粒划伤2 名路过员工。经现场勘查，专家判定事故原因为幕墙年久老化自然爆裂。2020年8月29日，临汾市陈庄村聚仙饭店发生坍塌事故，29 人遇难，7 人重伤。该酒店已经营十余年，多次在未经设计进行违规扩建。

拉长时间来看，国内房屋安全事故并不少见，个中原因，无非是两个方面，一是自然因素，包括正常条件下的风、霜、雨、雪的侵蚀，部分七八十年代的房屋也开始接近使用年限，以及非正常条件下的洪水、台风、地震、蚁害等影响；二是人为因素，人为因素的存在，贯穿在房屋全生命周期的每个过程，设计阶段的设计误差、施工阶段的不规范施工，使用以次充好的材料、装修过程中破坏性装修，违法改造加建，不当使用、外界周边环境有爆破，开挖深基坑，道路施工，车辆撞击等。

2.房屋安全信息化建设机遇

针对频繁发生房屋和市政设施安全事故，党中央、国务院、各部委曾多次对房屋安全相关方面提出明确工作要求。

2021年3月16日，住房和城乡建设部办公厅印发《第一次全国自然灾害综合风险普查房屋建筑和市政设施调查数据处理方案》，要求各级住建设部门开展房屋建筑和市政设施调查，提出了房屋建筑和市政设施调查软件省级部署建议。

2021年6月16日，住房和城乡建设部召开住房和城乡建设领域安全生产视频会议，深刻汲取湖北省十堰市“6·13”燃气爆炸事故教训，部署开展住房和城乡建设领域安全隐患排查整治工作。其中提出要摸清底数，建立档案，依托城市信息模型（CIM）基础平台，加快建设房屋、市政基础设施等综合管理信息平台，为安全生产管理奠定坚实基础。

2021年8月23日，国务院第一次全国自然灾害综合风险普查领导小组办公室印发了《关于加强第一次全国自然灾害综合风险普查成果应用的指导意见》指出，普查成果应用是第一次全国自然灾害综合风险普查的重要内容，有针对性地做好灾害专项防治和综合防治工作；推动普查成果纳入各地应急指挥平台，提升单灾种和多灾种管理全过程的灾害研判和应急救援能力。要促进普查成果在经济社会发展重大战略中的应用，将普查成果纳入重大规划体系，服务于国家重大战略。要推动普查成果在社会综合治理和公共服务中的应用，加强与地方各类基础信息化平台的衔接，提升城市综合治理和基层社会治理能力。

更早之前，2020年8月11日，住房和城乡建设部、工信部等七部委发布《关于加快推进新型城市基础设施建设的指导意见》，指导意见提出新城建七项任务，其中包括：智能化城市安全管理平台建设，房屋安全监测管理信息化建设是能化城市安全管理平台的重要内容。

3.房屋安全应用场景设计

3.1 房屋安全一张图

充分利用房屋建筑和市政设施普查成果数据，采用GIS、BIM、5G、物联网和大数据等信息技术，实现房屋使用安全管理、房屋安全鉴定管理、危险房屋整治和白蚁防治管理等，建成以房屋基本信息、结构信息、权属信息、使用信息、安全信息、排查信息、整治信息、监测信息、预警信息等房屋安全生命周期档案，形成房屋使用期限预警、到期文书告知、房屋安全排查、房屋安全鉴定、房屋安全整治等闭环管理机制，配合日常APP 巡查和无人机巡查，采取巡查和监测相结合的房屋安全数据动态更新，支持自建房、经营性房屋、违法违规房屋、老旧小区、危险房屋等安全隐患排查整治，建成一张融合白膜、实景模型和BIM 模型的房屋安全GIS 底图，在底图上叠加自建房、两违建设房、经营性房屋、老旧小区、危险房屋等图层，并将房屋安全信息落到底图上，一图可总览房屋楼层、面积、坐落、权属等基本信息、使用信息、管理信息、排查信息、安全信息和整改信息。

从业务数据资源融合与集成出发，形成数据运行的大数据体系，为系统运行提供数据支撑。在得到风险评估数据的基础上，对房屋建筑和市政设施安全存在的潜在风险进行预警预报，阶段性对重大风险进行预警预报态势进行分析，跟踪每一个重大安全事故的处置全流程，形成房屋建筑和市政设施管理辅助知识库。应用5G、大数据、物联网感知、BIM 等技术，实时采集相关的数据，及时进行风险发展态势预演，尽可能减少风险灾害造成损失，显著提升房屋安全管理工作效率，为房屋安全管理提供高效、可靠、直观、科学的决策依据。

3.2.房屋安全智能化监测

由于老旧房屋逐渐增多和经营性自建房管理缺失，当房屋建筑出现裂缝、倾斜和不均匀沉降且持续恶化，随时可能丧失稳定结构或者承载能力，从而造成人民生命或者财产损失，而产生房屋坍塌的主要原因有：

（1）地基因滑移，或因承载力严重不足，或因其他特殊地质原因，导致不均匀沉降引起结构明显倾斜、位移、裂缝、扭曲等，并有继续发展的趋势。

（2）地基因毗邻建筑增大荷载，或因自身局部加层增大荷载，或因其他人为因素，导致不均匀沉降，引起结构明显倾斜、位移、裂缝、扭曲等，并有继续发展的趋势。

（3）基础老化、腐蚀、酥碎、折断，导致结构明显倾斜、位移、裂缝、扭曲等[1]。

（4）土制或者木制等结构的房屋，主要承重结构已不能满足正常的使用需求，房屋结构一部分或者整体出现险情[2]。

图1 房屋安全一张图实现方式流程图

表1 玻璃幕墙风险分析表

为防患于未然和房屋安全使用，建立必要的房屋安全鉴定和房屋安全实时监测是非常必要的。使用多种专业的高精度的沉降仪、倾斜计、裂缝计等传感器，实时采集房屋建筑的位移、沉降、倾斜、裂缝等数据。依据《危险房屋鉴定标准》等房屋安全标准规范，建立基于AI 的房屋安全预警模型，主要指标包括地基沉降变化速率、裂缝宽度和整体倾斜率等，建立消除房屋安全风险隐患的监控与处理机制，将所有的物联监测采集结果汇聚入房屋安全综合信息管理平台，可实现基于大数据分析的可视化预演，尽可能降低风险发生时带来的生命及财产损失。

3.3.玻璃幕墙智慧化监测

玻璃幕墙因其优美的外观，良好的透光性，安装较为简单等特点，近年来被广泛用于城市建筑。距上海最早建的玻璃幕墙建筑，至今已有30 多年，而早期建筑幕墙采用的结构密封胶有效年限仅有10年，因此不少幕墙存在脱落风险。同时，由于玻璃制品的特殊性，以及在幕墙设计、施工和运维过程当中的一些不确定性因素，也导致了其稳定性上的风险，因而存在安全隐患。如下表。

玻璃幕墙智慧化监测是在物联网技术、5G 技术、大数据分析技术等多维技术的加持下，利用玻璃幕墙的实时监测数据、AI安全模型，挖掘出玻璃幕墙可能存在的安全隐患，实现玻璃幕墙的安全监测和运维。对玻璃幕墙加装应变传感器，识别玻璃幕墙在内外力作用下形变情况；加装震动传感器，实现玻璃幕墙在瞬间作用力下的破裂情况；加装角速度传感器，监测幕墙的倾角变化情况。同时，加装温度传感器，可补偿外界环境对其他传感器性能的误差影响系数。以上物联网设备，将采集的数据挂接在BIM、白膜、实景等模型上，实现玻璃幕墙安全监测和高效运维，规避玻璃幕墙脱落风险，守望城市公共安全，为城市可持续发展提供安全保障。

4.总结和展望

本文阐述了三种房屋建筑和市政设施普查数据成果的应用场景，围绕房屋安全监测管理信息化建设而设计，除上述房屋安全物联监测应用场景外，还可建立房屋生命周期档案，基于大数据分析、智能算法等技术，实现房屋安全从“发现－立案-派遣-处理-核查-结案”闭环管理。

未来，房屋安全监测仍需拓展物与物、物与人之间的互联关系，通过新技术、新材料及规模化应用降低房屋安全监测传感器成本，改善房屋安全监测数据可靠性，应用AI 技术提升房屋安全预测模型准确度，提高房屋安全监测管理智能化水平，更好保护人民生命和财产安全。