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提要：既有建筑幕墻是否安全正常運作，事關人員性命重大問題，對社會公共安全有著極大的影響。本文針對我國既有建筑幕墻開展安全檢查過程中存在的問題，提出了應用數字化管理平臺來規范化既有建筑幕墻的安全檢查維修，確保全程可視化管理，同時做到可知、可控、可查、可預測。文章介紹了數字化管理平臺的成立背景、建設理念、運行流程、社會效益等內容，為采用現代化的管理方法來實現既有建筑幕墻安全管理規范化開辟新的科學途徑。
關鍵詞：數字化 可視化 幕墻安全 AI識別 大數據分析
1 社會背景
目前我國建筑幕墻總面積已超過15億平方米，其中大部分幕墻，經過了自建成以來多年的風雨侵襲，已經開始面臨不同程度的問題，包括既有早期技術、施工管理落后導致的“先天不足”，也有因材料固有特性造成的“性能退化”，加之幕墻結構的特殊性和技術含量高等因素，往往成為建筑日常維護管理中的盲區，幕墻存在的安全問題長期得不到正確處理。
根據《建筑結構設計可靠性統一標準》GB50068-2018建筑幕墻設計使用年限為25年，我國上世紀八九十年代建設的建筑幕墻，已有相當一部分已達到或超過了建筑設計的使用年限。這在近年來建筑幕墻和門窗不斷出現的玻璃（詞條“玻璃”由行業大百科提供）破裂、開啟扇墜落、密封材料脫落和支承構件銹蝕松動等安全事故的發生中得以證實。開展既有建筑幕墻的安全檢查和維護維修，確保既有建筑幕墻的安全使用，為廣大人民群眾的生命和財產安全提供有力的保障，具有重大的社會效應和意義。
2 行業現狀
自2015年起，各地政府開始住建關注既有幕墻的安全問題，并逐步建立技術規范及相關法令，希望通過政策層面管起來。行業協會層面，也不斷呼吁重視超過質保期的建筑幕墻進行定期檢測及維保，并出臺了行業的規范來指導相關工作的開展。
我們從行業內部的眼光看來，真正要把既有建筑幕墻檢測和維保落實到位，還有諸多實際需要面臨的問題：
(1)幕墻構造復雜，難以準確定位問題所在：當代建筑為了實現建筑師的視覺效果，幕墻的構造可以說是千奇百怪，如深圳機場的“飛魚”、深圳灣體育中心的“春繭”、深圳市城市規劃館及當代藝術館的不對稱造型，在如此復雜的結構面上，靠口頭的描述和圖示指引，是很難準確定位問題所在位置，在供需方雙(檢測、維護方與業主、物業等需求方)溝通時不可避免的存在大量壁壘。
(2)隱蔽工程多，難以有效驗收：由于幕墻的外向結構特性，室內部分是很少出現損壞的，導致問題檢測和維修基本都在室外，加之結構工程師考慮到幕墻的裝飾效果，功能性的構件均設置在不可見位置;當幕墻進行檢測或維修時，大部分靠著高空作業工人的經驗及職業操守來保證工作的有效性，很難進行可視化的及時驗收，往往在下一次問題出現時才能“驗收”上一次檢修的有效性，增加了“扯皮”的可能性，這對供需雙方建立互信是一個巨大考驗。
(3)報告專業性強，缺乏解讀簡化：由于目前既有幕墻檢測的報告形式上是工程建設階段的檢測報告的延續，報告中大量專業化的表達是難以被非專業人員理解的，而出具報告的實驗室僅僅對樣品本身負責，并不會對幕墻本身做過多的針對性的分析解讀，造成了供需方雙的隔閡，這也是造成社會上對幕墻檢測不夠關注和理解的原因。
(4)數據繁多復雜，缺乏梳理沉淀：幕墻的維修保養會是一個長期的過程，多年下來必定有大量施工圖紙及問題修復記錄，但由于沒有專業化的對這些數據做有機的整理和沉淀，導致大量數據隨著人員的流動遺失或者缺漏的情況十分普遍，缺乏歷史數據的參考，也給新的檢測及維修工作造成了一定障礙。
(5)行業處于萌芽期，亟待專業化規范化的公司及平臺：由于大型幕墻公司的主要精力是新建的工程項目，無暇顧及業務分散、客單價低且管理成本極高的既有幕墻維保業務;甚至就算是工程質保期內，大部分的幕墻維保工作也是長期滯后或者干脆放棄，這一點廣大物業公司是深有體會。現存市場上承接既有幕墻維保業務的幕墻公司以掛靠的“游擊隊”為主，缺乏專業人員及設備，更缺乏對幕墻結構的深入了解，在檢修過程中可能對幕墻造成次生傷害;而需求方大部分情況下也只能在58同城、趕集、或百度推廣上臨時性的尋找隊伍，缺乏專業化標準化且公開透明的幕墻檢修平臺。
3 平臺成立背景
深圳市于2016年初正式啟動既有幕墻的安全檢查工作，首先對20年以上的既有建筑幕墻進行安全狀況普查，并在此基礎上于2017年制定并實施了《深圳市既有建筑幕墻安全檢查技術標準》SJG43-2017, 全面開始了既有建筑幕墻的安全檢查工作。同時，深圳市人民政府在2019年頒布了《深圳市房屋安全管理辦法》的政府令和《深圳市既有建筑幕墻安全維護和管理辦法》等法律文件，為深圳市既有建筑幕墻安全檢查提供了有法可依的執行基礎。在制定相關的法律法規和技術標準的過程中，我們依托深圳市建筑門窗幕墻學會及其專家隊伍和深圳市智匯幕墻科技有限公司的技術力量，創建了“幕墻云”既有建筑幕墻數字化管理平臺，為既有建筑幕墻安全檢查的實施和規范化操作提供了可靠的保障。
4平臺建設理念
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。無論是政府還是行業協會層面，都在不斷呼吁重視超過質保期的建筑幕墻進行定期檢測及維保，同時政策層面也在不斷的加碼，但從行業內部的實際狀況分析，真正要把建筑幕墻檢測和維保落實到位，還有諸多實際需要面臨和解決的問題;如幕墻構造復雜，難以準確定位問題所在;隱蔽工程多，難以有效驗收;報告專業性強，缺乏解讀簡化;數據繁多復雜，缺乏梳理沉淀;行業處于萌芽期，亟待專業化規范化的公司及平臺等。
面對如此錯綜復雜的問題，我們深知僅憑借任何一方力量都難以快速改變現狀，為此引入了監管部門、街道社區管理單位、業主單位、物業單位、施工單位、檢測單位等相關機構，在同一平臺上管理操作，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。
5平臺運行程序
5.1幕墻安全檢查
日益增多的高空墜物報告，時刻在提醒我們既有建筑幕墻安全檢查、評估和維護管理是一個十分嚴峻和緊迫的系統性工程問題，檢查、維修、安全保障措施、財產保險等缺一不可。
“幕墻云”既有建筑幕墻管理平臺依據《深圳市既有建筑幕墻安全檢查技術標準》SJG43-2017、《深圳市房屋安全管理辦法》、深圳市建筑門窗幕墻學會制定的《深圳市既有幕墻安全檢查操作指南》等規定，按照法律法規規定需要檢查的時間及內容、建筑幕墻材料使用壽命、臺風暴雨等災害情況、同時結合監管部門的實時要求，通過既有建筑幕墻管理平臺發送建筑幕墻安全檢查的通知。
5.2幕墻檢查指引
檢查通知發出→無人機建模立項→根據行業專家對各幕墻結構常見問題的分析結合大數據分析，自動在項目模型上生成需例行檢查點位→物業/業主單位按照指引上傳檢查內容→AI圖像識別篩選出疑似問題照片→專家專業性判斷并指導下一步操作建議→專業檢查/維修→備案。
5.3 物業例行安全檢查
物業管理人員在手機端進入平臺，在我的項目內可以看到系統生成的點位，按照平臺要求進行例行安全檢查并上傳對應圖片即可。
為了使幕墻檢查的每個細節準確無誤的記錄，針對不同高度的幕墻檢查部位，推薦不同設備取得相應的影像記錄資料。“幕墻云”在模型更新過程中會對樓宇進行結構光掃描，同時識別安全隱患，并將該部分信息開放與物業單位、住建部門等單位管理使用。
5.4 專業性判斷
物業上傳完成照片后，系統首先通過預設好的規則進行圖像識別，將疑似問題照片篩選出來由專家團隊進行專業性判斷，并給出后一步操作建議，如進一步專業檢查、維修整改、無問題直接備案等。
5.5 定期檢查/專項檢查/整改維修
疑似問題照片經專家團隊評審后給出合理化建議供物業參考，相關責任單位或人員在三維實景模型直接報檢保修，一步到位的解決了建筑外立面的問題定位難題。
施工單位根據問題照片及合理化建議制定施工方案、施工計劃上傳與相關方同步，并在施工作業過程中實時傳輸作業照片或視頻，作業完成的記錄、相關報告等，讓原本高空作業監管難的問題變得可視、可控、可查。
5.6 供應商庫
針對幕墻作業缺少專業公司、專業人員及設備問題，為確保進行幕墻檢查維修的單位或機構無論從資質或能力上都能按規范要求進行該項工作,行業學會依據政府的法令篩選出一部分優質的具備幕墻設計、施工或檢測資質的企業。名錄中單位或機構的相關資質、建造師證件、工程師證件與高空作業人 員持證情況需經過復核,且通過社保清單的關聯性確認不存在掛靠情況的合規企業。同時不斷篩選優質的企業入庫,并對名錄內企業進行持續監督及考評,優勝劣汰,以確保庫內企業的專業性與服務質量。
6 平臺底層架構
本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。CIM是指城市信息模型(City Information Modeling)，也指城市智慧模型(City Intelligent Model)。數字孿生指利用模型、傳感器更新、運行歷史等數據，集成多學科多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而展現實體城市建筑等實物全生命周期過程。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。
此外，本項目在建筑群幕墻風險管控這一切入點上，恪守切入透徹，力求入木三分。首先研發的系統平臺支持建筑幕墻具體構件的分類查看、標記風險狀態，并將標記的風險狀態集成至模型中，留存為歷史檔案資料。除建筑幕墻具體構件可標記風險狀態外，整個模型亦可進行問題隱患部位標記風險點、風險區域，且同樣會留存存檔;其次本項目鋪設了建筑信息數據收集渠道，并集合成系統平臺的主要功能。通過系統平臺可快速獲取建筑的房屋編號、安全維護責任人、樓層樓高、幕墻面積類型和房屋歷次排查報告等檔案類信息。即系統平臺將建筑全生命周期，如立項、施工、竣工、投入使用及后續維護管理，直至拆除或者重建等相關信息數字化集成其中;最后系統平臺聚焦在建筑幕墻有使用年限而又存量巨大這一特性上。通過對既有建筑幕墻的存量、現狀和傳統管理中存在問題的深入探究與思考，結合當下人們對城市安全愈加重視的社會背景，系統平臺針對建筑幕墻風險防控體系搭建了幕墻的例行安全檢查、定期安全檢查、專項安全檢查和材料使用年限的功能模塊，同時還開設有物聯網傳感器相關的核心預警防控板塊。
從對建筑幕墻全生命周期的管理流程、管理手段與管理模式的設計與思考;到與物聯網電子傳感器的全方位融合;再到系統平臺在技術選型決定采用CIM這一具備生態圈格局的可視化管理數字底板，通過BIM、三維GIS、大數據、云計算、物聯網(IoT)、智能化先進數據技術，同步創建一個強大的城市建筑群幕墻風控智慧化平臺。力求通過創新的思維、創新的技術、創新的模式實現城市從規劃、建設到幕墻風控管理的全過程、數字化、在線化和智能化，保障建筑安全、保障城市安全，重塑城市新基建。
深圳市福田區既有建筑幕墻智慧管理平臺信息顯示
7 平臺社會效益
本項目研發的城市建筑群幕墻風控系統平臺的核心運營模式是搭建多方參與、隱患預警、協作管理、記錄跟蹤、歸檔備案的閉環生態圈。針對生態圈里的不同客戶群體，該系統平臺賦予的效益不同，所扮演的角色也不相同。對于政府監管方而言，該平臺系統是一個行政管理CIM&GIS平臺，基于CIM的可視化管理數字底板，政府監管方可在平臺上進行智能高效的統籌管理和規劃建設;對于業主/物業這一需求方，該平臺系統則是樓宇數字化管理的有力工具，特別是依托系統平臺的BIM、GIS技術和物聯網(IoT)電子感應器融合，大大提高物業在樓宇管理的效率，省時簡單，從容應對各種突發暴雨臺風天氣和種類繁多的幕墻安全檢查;而針對檢查檢測和維修方這一供給方，系統平臺則更多是扮演著規范化作業的角色，檢查檢測單位和維修機構提供相關資料備案入庫，按照規范制定好的標準作業，杜絕違規作業、違章作業、違法作業以及掛靠等，為客戶提供更好的服務。
其次，該項目系統平臺通過結合物聯網技術中的電子標簽(RFID)，實現對城市建筑的開啟窗等建筑隱患點進行實時狀態的監控，尤其在暴雨臺風天氣前，以及對以往風險較大的區域，進行災情預防和分析研究，獲取實際的災情情況及相關災情規律。解決極端氣候條件下，建筑幕墻門窗扇掉落的安全管理問題與責任問題。項目后期也將逐步通過融合各類物聯網(IoT)傳感器，應用于城市建筑管理的各個方面，如結構變形、風壓過大、氣密水密失衡等的監控及預警。切實通過CIM+GIS技術及后期結合5G+物聯網的信息渠道，將該平臺打造成萬物互聯的現實管理場景，方便城市幕墻管理者快速精準定位問題點，降低潛在隱患的風險實現 “高效率、高保真、高科技”智慧化管理。
本研發平臺也集合了政府針對城市既有建筑幕墻的相關政策與規范，幫助幕墻管理者進行政策規范的梳理與解讀，通過管理辦法、管理規范與平臺系統管控預警功能的結合，可將相關的規范與要求直接運用并下發傳遞執行，極大地為城市建筑幕墻管理者及政府監管方進行城市安全預警防控工作提供了充分的支持。
8 平臺在深圳落地情況
平臺在深圳市福田區先行先試，目前已將福田區1039棟樓既有幕墻納入重點監管。深圳市其他區自2020年4月開始，由深圳市住建局牽頭，陸續與各區進行對接，預計2020年底各區系統搭建連同落地全部完成。
福田區自2019年11月開始已通過平臺督促轄區內樓宇進行了兩次例行安全，共計檢查樓宇1039棟，檢查點位25975個，發現并提醒物業處理幕墻風險問題3117處，社會價值與現實價值明顯。
深圳市福田區既有建筑幕墻智慧管理平臺風險信息提示
9 平臺在智慧建筑領域的未來發展
9.1 CIM與孿生數字城市
本項目系統平臺采用CIM與數字孿生城市的技術思路，如上文提到，CIM是數字孿生城市的基礎核心，本項目利用CIM的可擴展性，可以接入人口、房屋、住戶水電燃氣信息、安防警務數據、交通信息、旅游資源信息、公共醫療等諸多城市公共系統的信息資源，實現跨系統應用集成、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、風險預警防控運行管理提供統一基礎支撐。本項目基于多源數據整合所有基礎空間數據和地下空間數據等城市規劃相關信息資源，形成數據完備、結構合理、規范高效的數據統一服務體系，并利用城市實體中各種物聯網傳感器和智能終端實時獲取的數據，基于CIM模型，對城市建筑群幕墻狀況進行實時監測和可視化綜合呈現，實現對設備的預測性維護、基于模擬仿真的決策推演以及綜合防災的快速響應和應急處理能力，特別是在城市建筑群幕墻風控中提供重要數據分析與輔助決策，使城市建筑群幕墻風控管理更安全和高效。
CIM架構示意
9.2 5G及大數據分析預警
隨著5G網絡的成熟將催化大量安全警報器、傳感器和攝像頭的部署，使得實時、高質量的視頻傳輸成為可能，本研發項目也將試點結合5G及大數據分析預警技術，為增強遠程監控并更好的評估建筑幕墻現場和既有建筑幕墻的狀況提供技術支持。同時基于AI的系統也將會自動分析幕墻材料隨著時間推移的材質與形狀的變化，實時監測情況。此外，通過分析建筑幕墻歷史數據，基于AI的平臺對既有建筑幕墻管控進行提前預警，以幫助幕墻管理者優化對更多樓宇沉淀的數據資源的使用。
大數據分析
9.3 城市建筑群(BIM+GIS)模型
本研發平臺使用的BIM技術是用來整合管理建筑物本身所有階段信息，GIS是整合及管理建筑外部環境信息。本研發項目通過以無人機傾斜攝影測量、地面近景攝影測量系統獲取的數據作為實景三維建模的基礎數據，使用BIM和GIS技術相融合，快速構建海量直觀可查建筑模型。其中涉及到的技術領域包括：傾斜攝影測量、三維建模，地形建模、點云處理、圖像處理等。
機載傾斜攝影數據與近景攝影數據聯合處理技術流程
9.4 城市建筑安全全壽命周期保險保障
既有建筑全壽命周期的檢測和維護保養是一個充滿風險的過程，實施既有建筑保險是轉移風險的一個重要措施。但是我國建筑工程保險的理論研究十分滯后,保險實踐困難重重.研究既有建筑工程保險機制,具有開創性的現實意義。目前無論對業主還是對保險公司來說，最難的是確定具體保費金額，無法拿出一個合理的計算標準使雙方都完全認可。通過本項目系統平臺可以做到全壽命周期監管，了解建筑過往及現在的健康狀況，并通過城市規模級大數據分析預測未來可能會發生的問題，為既有建筑保險的設置提供了強有力的參考依據。
作者單位：
深圳市智匯幕墻科技有限公司
深圳市新山幕墻技術咨詢有限公司
深圳市建筑門窗幕墻學會
未經許可不得轉載
