北京市地震局 李春連 王飛

房屋安全數(shù)據(jù)平臺 助力智慧城市建設(shè)

Data platform of building safety helps construction of smart cities

北京市地震局 李春連 王飛

智慧城市

中國是世界上大陸強(qiáng)震最多的國家。中國有600多個城市，其中很多城市位于地震斷裂帶上。這一現(xiàn)狀表明我國廣大地區(qū)面臨著嚴(yán)峻的震害防御形勢，城市的抗震設(shè)防管理是城市管理工作中一個亟待加強(qiáng)的方面，這尤其表現(xiàn)在推進(jìn)“智慧城市”建設(shè)的進(jìn)程中。

所謂“智慧城市”，廣義上是指城市信息化，即通過建設(shè)寬帶多媒體信息網(wǎng)絡(luò)、地理信息系統(tǒng)等多種基礎(chǔ)設(shè)施平臺，整合城市各類信息資源、建立電子政務(wù)、電子商務(wù)、勞動社會保險等信息化社區(qū)，逐步實(shí)現(xiàn)城市國民經(jīng)濟(jì)和社會的信息化，使城市在信息化時代的競爭中立于不敗之地。很多人簡單地將“智慧城市”認(rèn)定為“智能城市”，其實(shí)智慧城市不僅僅信息技術(shù)的智能化應(yīng)用，還包括人類智慧參與、以人為本的理念和可持續(xù)發(fā)展等延伸內(nèi)涵。近年來，我國在智慧城市建設(shè)方面取得了積極進(jìn)展，但同時也暴露出一些問題，如缺乏頂層設(shè)計和統(tǒng)籌規(guī)劃、創(chuàng)新體制機(jī)制滯后、網(wǎng)絡(luò)隱患和風(fēng)險突出等，這些工作亟待加強(qiáng)和引導(dǎo)。

房屋安全管理

《關(guān)于促進(jìn)智慧城市健康發(fā)展的指導(dǎo)意見》（發(fā)改高技［2014］1770號）要求按照該指導(dǎo)意見開展工作，確保智慧城市建設(shè)工作穩(wěn)步推進(jìn)。文中可以解讀出針對抗震設(shè)防管理和房屋安全管理等細(xì)節(jié)的明確部署：統(tǒng)籌數(shù)字化城市管理信息系統(tǒng)、城市地理空間信息及建（構(gòu)）筑物數(shù)據(jù)庫等資源，實(shí)現(xiàn)城市規(guī)劃和城市基礎(chǔ)設(shè)施管理的數(shù)字化、精準(zhǔn)化，推動政府行政效能和城市管理水平大幅提升；通過特許經(jīng)營、購買服務(wù)等多種形式，引導(dǎo)社會資金參與智慧城市建設(shè)推動城市公用設(shè)施、建筑等智能化改造，完善建筑數(shù)據(jù)庫、房屋管理等信息系統(tǒng)和服務(wù)平臺，并健全防災(zāi)減災(zāi)預(yù)報預(yù)警信息平臺。

目前“智慧城市”的熱潮很大程度上緣于政府的推動，智慧城市的營造正成為全球城市之間競爭的基礎(chǔ)要件之一，是證明一個城市信息化水平的“名片”，是保持城市競爭力的重要手段。建筑抗震設(shè)防安全管理作為一項智慧城市的典型應(yīng)用，通過構(gòu)建出通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)，并疊加城市信息化應(yīng)用，有效保障城市安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。同時，作為抗震設(shè)防安全管理的基礎(chǔ)，房屋安全數(shù)據(jù)庫建設(shè)對于抗震設(shè)防安全管理至關(guān)重要。

既有建筑是城市的基礎(chǔ)設(shè)施要素，城市改造的主要目標(biāo)就是讓市民的生存條件更為舒適和優(yōu)越。當(dāng)前大部分城市信息化基礎(chǔ)設(shè)施較差，對既有建筑，尤其是危舊房屋的管理水平和技術(shù)能力較弱。盡管國家已經(jīng)開始注重智慧城市建設(shè)，并設(shè)立了一些城市作為試點(diǎn)，然而超高超限結(jié)構(gòu)日益增多，抗震設(shè)防水平差異較大，危舊房存量很大，房屋安全問題依然嚴(yán)峻，近幾年多次發(fā)生重大房屋安全公共危機(jī)事件，這是智慧城市建設(shè)過程中必須面臨的形勢和考驗。城鎮(zhèn)化建設(shè)這一史無前例的跨越式發(fā)展也給當(dāng)代城市發(fā)展提出了難題。由于歷史原因大批老舊房屋建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，缺乏科學(xué)設(shè)計，管理信息碎片化，法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)相對滯后，難以實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)管，這些都會成為公共安全隱患。設(shè)計出科學(xué)合理的既有房屋安全數(shù)據(jù)庫將會是實(shí)現(xiàn)房屋安全有效管理必然要求。

受到房屋安全管理困擾的國家不單單只有中國，既有建筑抗震安全也曾是全球性的城市發(fā)展過程中遇到的瓶頸問題，其中美國和日本分別用了近30年時間逐漸將房屋安全管理工作納入政府工作體系中去，逐步解決。2014年8月24日美國加州北部納帕縣發(fā)生6.1級地震，這次地震僅造成個別老舊房屋損壞而無人員傷亡。之所以震害這么輕，得益于當(dāng)?shù)卣?006年就立法要求廣大業(yè)主在5年內(nèi)對未經(jīng)抗震加固的磚房進(jìn)行加固，使得所有存在安全風(fēng)險的房屋都得到加固改造，而且對于新建房屋必須使用政府開發(fā)的符合抗震標(biāo)準(zhǔn)的房屋，大部分新建民房為3層以下的木框架結(jié)構(gòu)，抗震性能良好。韓國和中國臺灣地區(qū)也在90年代先后啟動了相關(guān)工作，工作成效顯著。

然而在房屋安全管理工作中還存在諸多問題，影響著工作的發(fā)展和信息化進(jìn)程。這些問題包括：整體的信息化工作缺乏有效的規(guī)劃，導(dǎo)致多處信息點(diǎn)、信息節(jié)點(diǎn)或信息模塊重復(fù)建設(shè)；信息孤島現(xiàn)象嚴(yán)重，國家層面提出智慧城市的發(fā)展決策，各行業(yè)、各部門都發(fā)揮相應(yīng)的職能，實(shí)施相應(yīng)領(lǐng)域的信息化建設(shè)，但各領(lǐng)域的發(fā)展無法實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)，發(fā)揮綜合效應(yīng)；缺乏完整、科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)體系，必須優(yōu)先制定出統(tǒng)一的城市房屋抗震安全信息化標(biāo)準(zhǔn)體系，指導(dǎo)不同部門組織制訂的信息化建設(shè)進(jìn)程，否則會使得各自的標(biāo)準(zhǔn)之間很難協(xié)調(diào)；缺乏合適的運(yùn)行管理模式，頂層設(shè)計明確，但是如果沒有科學(xué)、實(shí)用的房屋安全管理總體框架，就無法明確不同城市的使用要求和建設(shè)運(yùn)行模式。

房屋安全數(shù)據(jù)平臺

基于我國已有的工作基礎(chǔ)和存在的問題，我們將開展房屋安全數(shù)據(jù)平臺建設(shè)（圖1），其核心內(nèi)容是城市危舊房和重點(diǎn)建筑物的結(jié)構(gòu)健康評估數(shù)據(jù)庫，包括房屋基本信息、結(jié)構(gòu)、構(gòu)件設(shè)施等全數(shù)據(jù)檔案資料收集更新，并基于建筑房屋安全服務(wù)、建筑神經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)主動安全應(yīng)急預(yù)警技術(shù)，對重點(diǎn)建筑和危舊房屋實(shí)施安全動態(tài)監(jiān)測和可靠性評估服務(wù)。平臺的重心在于房屋安全數(shù)據(jù)中心，能夠保障服務(wù)的有效性和可靠性。

對于房屋安全數(shù)據(jù)平臺的核心節(jié)點(diǎn)，建設(shè)房屋安全數(shù)據(jù)中心，通過構(gòu)建三張基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，即通訊網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)，建設(shè)感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺層和應(yīng)用層，使得該數(shù)據(jù)中心的平臺化水平及應(yīng)用范圍可成長、可擴(kuò)充，創(chuàng)造出面向未來的智慧城市安全管理系統(tǒng)框架（圖2）。

圖1 房屋安全數(shù)據(jù)平臺

圖2 房屋安全數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)架構(gòu)

防震減災(zāi)應(yīng)用

房屋安全數(shù)據(jù)平臺本著取之于民，用之于民的理念，服務(wù)各類社會應(yīng)用，在設(shè)計平臺層時，優(yōu)先考慮了地震安全這一事關(guān)民眾生命財產(chǎn)安全的模塊，以便服務(wù)于國家的防震減

災(zāi)事業(yè)（圖3）。

房屋安全數(shù)據(jù)中心服務(wù)于地震安全平臺的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括危房監(jiān)測、震害監(jiān)測、抗震排查和地震應(yīng)急等模塊組成，當(dāng)然還可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行擴(kuò)充和定制。在老舊危房和潛在危房中布設(shè)房屋振動狀態(tài)傳感器，一般包括房屋傾斜儀、加速度傳感器和全站儀等設(shè)備，使用建筑神經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開展房屋結(jié)構(gòu)安全數(shù)據(jù)動態(tài)采集，通過采集數(shù)據(jù)分析進(jìn)行房屋可靠性評估，結(jié)合人工巡查和重點(diǎn)檢查識別結(jié)構(gòu)損傷，實(shí)現(xiàn)城市危舊房屋和重點(diǎn)建筑的安全動態(tài)監(jiān)測。一旦地震發(fā)生，即可開展震害識別分析和一般建筑結(jié)構(gòu)的抗震排查，而且還可以根據(jù)房屋安全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)判斷地震發(fā)生后的建筑結(jié)構(gòu)的災(zāi)害分布情況，這與震害的分布和人員傷亡的分布具有較好的一致性，為地震災(zāi)區(qū)各級政府開展地震災(zāi)害現(xiàn)場應(yīng)急工作提供有力的輔助決策。

在當(dāng)前智慧城市建設(shè)的黃金期，我們認(rèn)為房屋安全數(shù)據(jù)平臺建設(shè)前景樂觀。《中華人民共和國防震減災(zāi)法》的出臺，從法律層面明確了城市房屋安全管理的主題和職責(zé)，各地的防震減災(zāi)條例和規(guī)定對具體工作目標(biāo)做出了規(guī)定。政府積極推動以政務(wù)應(yīng)用、監(jiān)測預(yù)警、工程管理為核心的智慧城市房屋安全管理，構(gòu)建對全社會創(chuàng)造廣泛價值的新型城市既有建筑安全管理方法。以現(xiàn)代信息管理模式和MEMS傳感技術(shù)為基礎(chǔ)，可以形成真正滿足城市房屋安全綜合管理的新型智慧城市解決方案。城市可利用持續(xù)增長的空間逐漸萎縮，房地產(chǎn)增量經(jīng)營向存量經(jīng)營轉(zhuǎn)變，為更好地滿足可持續(xù)發(fā)展要求，房屋安全逐漸成為城市居住環(huán)境提升、城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要條件。

房屋安全數(shù)據(jù)平臺采用了單元網(wǎng)格管理法和城市部件管理法相結(jié)合的方式，整合應(yīng)用了多項數(shù)字城市技術(shù)，再造了城市管理流程，創(chuàng)建城市管理監(jiān)督和執(zhí)行分離協(xié)作的管理體制，實(shí)現(xiàn)了精確精細(xì)、敏捷高效、全時段、全方位覆蓋的城市管理模式，可以實(shí)現(xiàn)對城市房屋抗震安全情況進(jìn)行全方位監(jiān)督和管理的綜合管理系統(tǒng)，將會全面服務(wù)于我國的防震減災(zāi)事業(yè)，值得各級政府和部門整合利用和推廣。