城市信息模型（CIM）平臺在房屋安全智慧化管理方面的應用

文｜深圳市福田區住房和城鄉建設局；深圳市智慧建筑創新有限公司

城市建筑作為復雜多樣的巨大系統，其安全管理工作也是一個極其復雜且系統的問題，特別是在深圳這一高樓林立且常年遭受臺風襲擊的現代化城市綜合體。深圳市福田區住建局在分析影響城市建筑安全因素及災害類型的基礎上，以城市生命線安全運維管理系統為框架，建設了基于物聯網和城市建筑信息模型（CIM）的綜合分析管理平臺。在平臺建設過程中，福田區住建局逐漸摸索出了一條符合現代城市建筑管理的方法體系，進一步明確各管理層級的職責和工作內容；同時，為后續城市建筑智慧化管理提供了思考方向，也為未來建立智慧城市提供一定的參考依據。

建設目標

習總書記在深圳經濟特區成立40 周年慶典時指出，要樹立全生命周期管理意識，加快城市治理體系和治理能力現代化，努力走出一條符合超大型城市特點和規律的治理新路子。

從住建管理的角度看，面對城市建筑群中如此海量的建筑及構筑物自身風險，加之錯綜復雜的影響因子及各個層級的管理存在的一些客觀困難，我們深知僅憑借任何一方力量都難以快速改變現狀，為此我們通過建設一整套的智慧平臺系統，將住建監管職能部門、街道社區管理單位、網格辦、產權業主、房屋安全責任人、物業單位、施工單位、檢測單位等相關機構，在同一平臺上統籌協調管理，加強基層治理，組織多方力量打造“共建共治共享”的社會治理模式。

(一)實現各類建筑房屋及風險源的“一張圖”治理，數據資源的共享協同。建立以建筑物綜合治理的結果數據為支撐，形成渠道統一、覆蓋社區各類業務數據的綜合信息資源庫，實現信息資源在不同部門之間的無障礙共享協同。在技術上、組織管理上把各方面有機的聯系起來，形成統一的有機整體，搭建環境空間大數據平臺，提高建筑空間數據的唯一性和權威性，為局內各個職能部門提供統一的空間數據服務，進而保證建筑空間信息化建設按照統一的規范有條不紊的進行。

(二)實現社會/行業資源的有機整合。通過移動互聯網（手機）加載每一棟建筑，直觀地將建筑的信息傳送給每一位相關人員，如：物業、業主、街道辦巡查、網格、施工方、監測方等，讓他們充分了解自己負責的建筑的基礎信息、背景、歷史記錄與現狀，使基層管理工作敏捷、高效。在調動社會資源進行統籌協調的同時，從而實現社會綜合治理創新。

（三）實現房屋安全閉環管理。專業人員到達巡查部位定點打卡，當發現問題時，可通過移動端文字記錄及拍照上傳將問題點上報至社會綜合治理服務管理系統；系統平臺中引入了建筑行業的各方專家對建筑問題進行專業研判，同時通過系統通知建筑負責人對存在問題進行整改；整改過程也需相關負責人上傳至系統中直至整改達標通過。“上傳巡查記錄--上報問題--專家研判--督促整改--整改記錄”一系列動作確保建筑安全管理落實到位，實現房屋安全全過程閉環管理。

技術架構

系統主要功能模塊

項目研發的是以建筑幕墻業務為切入點的城市建筑群幕墻風控系統平臺。針對既有建筑幕墻的現狀與傳統管理存在的問題與痛點，依托物聯網IoT + BIM +GIS + CIM 核心技術，搭載智能手機、平板電腦、辦公電腦信息工具，將建筑幕墻的管、控、預警作為落腳點，創建一個可視可控可預警的多角色協同的城市建筑群幕墻風控綜合服務管理平臺。本項目利用無人機搭載多視角結構光鏡頭進行傾斜拍攝，通過無人機技術、圖像AI 處理、三維點云及物聯網相結合，在云端創建一套與真實世界1 ∶1 高精確度、高還原的虛擬真實城市三維場景。創建的場景不僅包含了單棟樓宇、街道、行政區的全景OBJ 模型與3D 輕量化BIM模型，還創新融合了模型的GIS 地理信息系統、經緯度信息和相機視角坐標系等信息，最終形成孿生數字城市CIM 系統平臺。該系統平臺的 CIM 就像是全生態網絡可視化大數據管理的數字底板，具備“平臺化”和“生態圈”格局，為平臺系統的可擴展性和對外賦能接入接出的延展性做好堅固充足的長遠準備。

根據房屋安全管理需求和目標，并結合房屋管理、幕墻管理、建筑邊坡管理、風險源管理的一些具體要求，既有建筑智慧系統已將福田區所有建筑信息完全收錄：福田區共有18441 棟建筑，2781 棟建筑幕墻，103 個建筑邊坡，5 條暗渠（影響房屋21 棟），在建深基坑47 個（影響房屋276 棟）。系統自2019年10月投入使用以來卓有成效，目前10 個街道辦、2781 家物業公司已開始使用，收獲各方一致好評。

結合福田區住建局管理需求，既有建筑智慧系統已開發三大模塊：幕墻管理模塊、房屋管理模塊、建筑邊坡模塊。

1.幕墻管理模塊：無人機定期掃描樓宇自動識別和預警現存幕墻問題，讓以往看不見摸不著的高空幕墻風險快速精準地呈現在管理者眼前，高效完成幕墻排查。自系統上線以來，全區共計2781 棟幕墻建筑納入監管，已完成排查檢查點超過30000 處，照片記錄100 萬張，處理風險點4000 多處，系統普及率（幕墻）達到100%，例行檢查完成率高于80%，定期檢查及專項檢查完成率達到20%。同時試點了窗戶開啟扇智能監測試點，通過傳感器自動識別窗扇的開啟狀態，臺風來臨前自動對物業單位和管理單位賬號發送精準關窗提醒。

2.房屋管理模塊：福田區既有建筑智慧系統建立了建筑信息數據收集渠道，可快速獲取建筑的外觀、構造等檔案類信息，并將建筑房屋排查、評估、鑒定的對應報告集成至數據平臺，以達到對城市建筑“高效率、高保真、高科技”智慧化管控。同時，在建筑信息收集過程中，將在建隧道、隱患房屋、暗渠、深基坑等風險源納入監管，系統自動識別各風險源影響的周邊房屋，從而加強對受影響房屋的管理。目前5條暗渠影響的21 棟房屋、在建47 個深基坑影響的276 棟房屋、4 條地鐵隧道周邊受影響的220 棟房屋都已納入重點監管。

3.建筑邊坡模塊：此模塊主要用于網格員、物業單位、專業技術單位等單位對城市建筑邊坡進行巡查、監測、治理、維護保養的使用。前福田區存在的103個建筑邊坡都已記錄其中，巡查人員到達巡查部位簽到打卡，拍照上傳巡查記錄，上報發現的問題；風險照片上傳后將有專業人員進行研判，發出整改指令；相關單位依據指令進行風險點的整改和維護并上傳記錄，以此形成全過程閉環管理。

拓展方向

以CIM 為數字孿生城市的基礎核心，利用CIM的可擴展性，該平臺系統可根據管理需求融入更多管理功能，開發更多管理模塊，如物業管理、小散工程管理、建筑能耗監測、地下管線模型接入等等；多源異構的數據結合，完全開放兼容，可滿足不同場合需求定制，后續還將輻射至水務、交通、消防、地產等多個行業領域，實現系統應用集成、跨部門信息共享，支撐數字孿生城市的決策分析。

通過數字孿生城市的技術，在虛擬空間再造城市的一個拷貝，作為現實城市的鏡像、映射、仿真與輔助，為智慧城市規劃、建設、運行管理提供統一基礎支撐，以實現最終的智慧化綜合管理。

經濟與社會效益

經濟效益分析

該智慧住建系統建設除了明顯的管理效益外，還可以產生直接和間接的經濟效益，有效整合了信息資源和管理資源，具體表現為：

一、集成了從市到街道的各個建筑管理系統，有效整合了信息資源和管理資源，減少了各專業單項管理平臺的投資開發成本，避免了重復建設。

二、統一了管理平臺的基礎數據標準，為平臺提供了共享交換的基礎，避免了系統不兼容、信息分割的局面。

三、將帶來執法人員巡查成本的節約、處置成本節約、管理部件維護成本節約等。

四、數據的集中存儲和統計使定量掌握社會綜合治理動態成為現實，直接幫助高層管理者制定更加切合實際的政策、法規，這種進步所帶來的間接經濟效益更加巨大和持久。

社會效益

創新社會治理理念，再造管理流程，提高了管理效率

通過信息系統將系統化、數字化、可持續發展、協同工作等管理理念，和以人為本、全民參與、職能整合、全面協同、立足實踐的原則，與管理體制、管理技術創新及成熟的智慧城市技術運用相結合，實現管理模式的轉變，將大大提高管理效率，保證問題及時發現、任務準確派遣、問題及時處理。

強化政府在社會治理中的主導作用和服務功能，建立實時、敏捷、長效的管理機制

由于原有模式存在的弊端，對管理部門是否盡職盡責缺乏有效的監控和制約，導致社會建筑在運維階段出現來自主管部門的指令“失效、失控、失靈”現象，加上長期突擊式、運動式的管理方式，造成了管理中一定程度上的政府缺位。社會治安綜合治理服務模式將再造管理流程，克服突擊式、運動式、被動、滯后、多頭管理等弊端，實現長效綜合管理。

信息技術與社會綜合治理全過程的有機結合

社會綜合治理創新將實現信息技術與管理過程的信息實時傳遞與處理，促進技術保障與體制保障的良性互動，以信息技術的運用，來帶動和支撐管理流程的再造，使信息化工作與社會綜合治理工作緊密結合，以管理需求引導信息化建設，信息化建設帶動管理效率的提高，使信息化建設扎扎實實地“落地”。

再造管理流程，提高管理效率

社會綜合治理創新將系統化、數字化、可持續發展、協同工作等管理理念，和以人為本、全民參與、職能整合、全面協同、立足實踐的原則，與管理體制、管理技術創新及成熟的數字城市技術運用相結合，將實現管理模式的轉變，將大大提高了管理效率，保證問題及時發現、任務準確派遣、問題及時處理。

使管理對象顯性化、數字化

社會綜合治理創新將人、地、物、情、事、組織信息全摸清，并通過網格員全天候巡查，不僅可以及時發現并上報，還可以在很短時間內完成對某類管理對象的專項普查，不僅可以及時發現問題，而且可以及時處理問題，有效防止可能引發的不穩定因素和安全事故，從而為維護城市公共安全提供了可靠保障，提高了區域內群眾的安全感。

結語

隨著經濟社會的快速發展以及城市化進程的不斷推進，城市公共安全風險和隱患逐步增多，作為智慧城市的重要組成部分，基于物聯網的城市生命線工程運維管理平臺在城市管理中的地位也日益凸顯，它能發揮不斷提高城市安全運行和應急管理能力，推動物聯網基礎設施建設，帶動物聯網產業發展。