长江水运的平安绿色与可持续发展——长江干流运输安全与物联网技术应用
（430071 武汉海事职业学院 湖北 武汉）
【摘 要】长江在我国航运体系中发挥着十分重要的作用，总运输量占全国内河运量的60%。与此同时，由于长江航道日常运输交通非常繁，水上交通事故已成为制约长江航运发展的关键因素，特别是碰撞事故占比高，人为因素影响较大。
国家主管部门出台了多项管理制度，并加大了人员培训，取得了一定成效，但总体事故数量仍明显偏高，每年人员和财产都受到很大损失。笔者根据物联网和5G技术的发展现状，借鉴车联网的发展，提出船联网概念，建议在水上运输领域引入物联网技术，实现长江黄金水道管理的智能化和信息化。从而促进长江水运的平安、绿色、可持续发展。
【关键词】长江水运；碰撞事故；风险管理；人员培训；物联网；信息化；5G技术一、长江干流水上事故情况分析
根据笔者对场景海事局工卡数据进行统计我们发现，长江干流水上交通事故呈现出如下特征：
（一）碰撞事故占比高
根据2018和2019两个年度的年度长江干流水上交通施工原因进行分析，我们发现，这两年内共发生各类交通施工371起，引起事故的原因包括碰撞（156起）、触礁（33起）、搁浅（62起）、触碰（32起）、浪损（2起）、火灾爆炸（51起）、自沉（22起）、机损（8起）、其他原因（4起）由以上数据可以看出，所有事故原因中碰撞事故占比最大，达到事故总量的42%。
根据历年事故的记载，在具体的导致事故的因素中有6项 被认为是主要致因因素，即违章行为、危险察觉、错误的操作、通讯问题、能见度问题、安全配员问题。可以明显的观察到，众多的因素中，人为因素属于多发因素，在水上事故中占据较大的比重 [1] 。其实船舶驾驶员的不良人为因素，产生的环境一般是基于特殊的航海状态，属于自身原因加上外界环境影响共同导致的。船员的责任心、注意力情况、安全意识、操作技能水平，均属于导致事故的重要人为因素 [2] 。
也有一些学者指出，长江船员的综合素质水平还有待提升，一些船员业务技能不娴熟，并无较高的安全责任意识，不能掌握住基本的常识问题，跨区航行船舶不熟悉航道和水文实际情况，同时缺乏法制观念，频繁的出现违反水上交通安全法规的情况，不严格的按照标准程序实施各项操作，均属于导致多发船舶交通事故的重要因素 [3] 。
（二）冬夏季事故发生概率更高
根据对2019年全年各月份的数据进行分析，我们发现，长江干流水上事故在冬夏两个季节发生概率高于春秋两个季节。根据2018年12月-2019年11月数据显示，在这个时间区间内，2018年12月发生事故数量最多，其次是2019年5月和7月份。之所以会出现冬夏两个季节事故发生率比较高，基本原因在于这两个季节的水量变化大，夏天雨量充分，长江航道水位上升。每年长江主汛期是在六月份至九月份，上涨洪水期水位的同时水流处于湍急状态，所以，在水流条件改变的情况下，船舶操纵性能也出现更改，很不容易进行有效的控制船位 [4] 。冬季是枯水期，虽有三峡等水利枢纽可以调节水量，但整体水位下降是不可避免的，所以导致这两个季节的航道情况更为复杂，是导致事故发生的重要因素。
（三）下游发生事故总量多于上游
根据对上游、中游、下游等不同流域位置的事故统计，数据表明下游发生事故的总量远高于中游和上游，在2018年12月至2019年11月期间所发生的全部事故当中，下游发生的事故占了主要部分。其中的原因很容易理解，主要是因为下游经济发达，运输船舶远远多于中游和上游 [5] 。
二、关于长江干流船舶碰撞事故的预防实践
为了有效预防长江流域的水上船舶事故，改善长江黄金水道的管理，降低事故发生的数量，减少由事故引起的人员和财产损失。管理部门近年来发布了多项管控措施。具体有以下几个方面：
（一）制定《长江河道采砂管理条例》
在2001年时，国务院提出《长江河道采砂管理条例》并通过（第45次常务会议），此条例中对于长江采砂展开统一规划制度进行明确。并固定了严格的处罚制度。规定了五项可能触犯刑律行为，包括不实施已经批准的长江采砂规划，违背长江采砂规划组织采砂的，对于长江采砂规划进行任意的修改，监督检查的职责不能严格的履行，导致混乱正常的长江采砂秩序，引发重大责任事故的等。
运行此条例以来，实现了全面化、统一化的管理长江河道采砂的目标，让以往的全面禁采，过渡到了依法有序开采的发展状态，取得到诸多佳绩。一方面对于监管的工作进行加强，对于法规也进行相应的完善，各项工作能够统一规划，加强各方面的协作，促进工作效率以及质量水平的有效提升，另一方面也开创了河道采砂管理的“长江模式”，使得长江采砂管理工作更加科学、规范，总体可控，管理成效稳定良好。
（二）建立和实施水情预警制度
在2014年，长江防汛抗旱总指挥部办公室向流域内十五个省（市、区）防汛抗（防）旱指挥部、长江委水文局印发了《长江水情预警发布管理办法（试行）》。其中对于洪水、枯水的水情预警等级明确，提出预警标准以及图标，明确水情预警级别的颜色[6]。该办法的实施为防御和减轻水旱灾害发挥积极作用。自实施以来，长江沿线各地市已经发布了超过1200份相关风险，为沿线船舶提供了及时的水情信息。从2018-19年度事故总量来看，长江水运在连续多年运量增加的情况下，总体事故数量与2005年先后相比，已经有了明显降低。
（三）开展全面培训提升人员技能
交通运输部制定了《中华人民共和国船员培训管理规则》（令2019年第5号），中华人民共和国海事局为了配合交通部规章的落实，进一步制定下发了《〈中华人民共和国船员培训管理规则〉实施办法》，对穿越培训进行规范和引导。在上述固定的指导下，长江海事局面对长江沿岸航运的从业人员，开设了一大批精品课程。仅2109年度，长江沿岸各地就组织了100多场次各类认证考试，有效的提高了航运从业人员的整体素质。
四、5G智能物联网技术引入
（一）物联网技术简介
随着物联网技术的不断发展，特别是5G技术的不断成熟，为智能物联网在水上运输领域的应用提供了技术基础。
物联网(IOT)的首次提出是在美国进行的移动计算机和网络国际会议上，时间是上世纪九十年代末。物联网即结合各种信息传感设备以及互联网，产生巨大网络。物联网主要包括的特征就是：首先，互联网特征。物联网能够在人与物以及物与物之间产生联系的通道，因此其终端属于多样化的，物联网基于互联网的前提下衍生，对互联网进行扩展延伸，但不管怎样延伸，互联网依然属于物联网的核心；其次，识别与通信特征。产生物联网系统的重要基础就是让物品感觉化。物联网可以让物品自动通信，因此需要物品“人性化”，具备判断功能，具备良好的识别能力，达到物与人和物与物的有效通信。通常将微型感应芯片置入到各种物品里面的举措，让物品实现此功效；最后，智能化特征。物联网系统中，实现了物品的感觉化以后，其他的功能就是应该拥有自动化、智能化、自我反馈等先进化特征。
（二）物联网在汽车领域的应用
实际上，物联网技术在交通运输领域的应用最早开始于汽车领域，而且目前技术已经相当成熟。在2018年，工业和信息化部提出《车联网（智能网联汽车）直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定（暂行）》，对于专用频率资源（5905-5925MHz频段共20MHz带宽）进行规划，用于基于LTE演进形成的V2X智能网联汽车的直连通信技术。而且也规定了有关的频率、设备以及台站、干扰协调的管理。在5G高速发展，以及C-V2X技术质量提升的环境下，实现了更快的融合智能化、网联化。由此提出了9150C-V2X芯片，实现了LTE、5G通信的有效兼容。
（三）物联网技术给水上运输安全带来的可能
第一，基于技术层面考虑。物联网技术涉及到的内容繁多，最主要的构成就是无线传输技术、位置定位技术、网络服务平台技术等。
第二，基于系统交互的层面考虑。涵盖了船与综合信息平台通信系统，路与综合信息平台通信系统，船与船、船与人、船与路通信系统。
第三，基于应用的层面考虑。船联网技术包括了保障系统、监控应用系统、行船安全以及动态路况信息系统等等。
其中，监控应用系统涵盖了两类系统，一种是基础设施安全情况监控，另一种就是船舶行驶状况监控，功效就是运营管理政府部门、船舶管理部门，予以相关决定展开科学的支持。通过监控船舶行驶的状态，能够对于船舶的行驶路线进行及时的掌握，了解到相应的行驶参数，包括掌握住船况以及油耗等内容，实时的了解到城市水路船流量分布状态，辅助提出科学合理的决策。其中的行船安全系统，即船舶行驶期间的安全监测，对于船舶行驶行为提出相关建议和意见。
船舶行驶时，经船联网信息交互的途径，了解到前方水路状态，有效的防范出现交通事故。
综上，船联网的基本节点就是船、路、水路基础设施，各方面也属于重要的信息源，无线通信技术就是其中的渠道，达到交互信息的目标，完成船、设施、人和水路各方面的高度统一，处于和谐的状态下。在物联网技术不断先进化发展的情况下，以及基于智能交通向前迈进的状态中，我国目前的应用船联网技术的概念船以及系统原型向着更加完善的方向进步。
（四）船联网关键技术分析
第一，RFID射频识别技术。运用此项技术，船联网将已有的各项先进技术（数据库技术、网络技术以及中间件技术等）进行有效融合，产生更庞大的物联网，其由大量联网的RFID终端构建产生，规模超过互联网，所以RFID技术在船联网的产生中，处于关键的基础技术作用。
附图：船载RFID工作原理
第二，传感技术。应用多样化的传感技术手段（传感器及船舶总线采集船舶、水路等交通基础设施运行参数等等），遵循各种物体实际运行参数情况，科学的定制。例如，船需要的运行参数较多，主要的就是行船参数、油耗参数、发动机参数等等，而且基础的设施诸如码头以及桥梁等，也会需要各种参数，主要就是压力、老化状态、应用年限等。为了实现船联网数据采集，传感技术就是发挥主要功效的重点技术。
第三，无线传输技术。此技术可以发送传感器采集得到的数据，向着服务器等进行输送，也可以将控制指令进行接收，实现远程控制物体的主要目标。经无线传输技术，就可以达到共享信息的目标，并且实现顺畅的交换信息数据。
第四，云计算技术。此技术可以综合加工以及分析采集获取的物体数据，同时做出其他的诸多项服务内容。船联网系统经网络渠道，得到云计算做出的相应服务内容，主要就是通过按需、易扩展模式实现。
第五，船联网标准体系。构建起科学完善的标准，属于产业兴起的关键途径，船联网需要具备统一的、科学严谨的标准体系，才可以达到不同物体互相通信的目标，实现有效的融合不同船联网系统，推动船舶以及交通产业顺畅前进。
第六，船联网安全体系。此体系中涵盖了船联网物体信息化之后的各项安全指标，即传输器安全度、传输技术安全、服务端安全等。维护船联网系统及时推广的基础，就是保障具备较高的安全可靠度。
第七，定位技术。经先进的GSP以及科学的无线定位技术等，将船联网中物体部位精度有效的提升。以此形式，可以实现船舶航行位置的精准定位，并且达到实时路况精准度的提升，最短时间内及时有效的定位交通事件。
五、结论
随着5G和各种软硬件的发展，物联网技术在水上交通领域的应用有着广泛的空间，将为船舶增加智能和准确的信息，通过智能化的船与船、船与水上基础设施进行联网信息交换，从而实现水上交通人为因素的直接减少。本文所称船联网是笔者借鉴车联网技术的在水上交通领域的尝试。但随着技术的发展和研究的深入，物联网在水上运输领域的应用必将受到广泛欢迎。从而通过现代智能化的物联网技术，减少水上交通碰撞，增加航运的安全性。
参考文献：
[1]和平.2012年中国海员大会新闻发布会[EB/OL].[2012-06-24].
http://www.moe.gov.cn/zhuzhan/wangshangzhibo/2012haiyuandh/wenzishilu/in—dex.html．
[2]吴琴,陶学宗,王颖.长江干线水上交通事故特征及对策[J].水运管理,2019,41(09):24-28+32.
[3]毛喆,任欲铮,桑凌志.长江干线水上交通事故黑点分析[J].中国航海,2016,39(04):76-80.
