Verbundvorhaben Port2Connect - Intelligentes Hafenlogbuch zur effizienten und nachhaltigen Nutzung der Hafeninfrastruktur

Abstract

Das Projekt Port2Connect (19H22008) wurde vom Bundesministerium für Verkehr (BMV) im Rahmen des Programms "Innovative Hafentechnologien" (IHATEC) gefördert. Gemeinsam haben die Verbundpartner des Projekts Port2Connect ausgehend von sechs exemplarischen Anwendungsfällen ein intelligentes Hafenlogbuch entwickelt, das einen niederschwelligen und einheitlichen Zugriff auf relevante Daten im Hafen erlaubt. TRENZ übernahm als spezialisierter maritimer IoT- und Softwareanbieter zwei wesentliche Beiträge zum intelligenten Hafenlogbuch für die Stromkaje Bremerhaven: Use Case "Lotsen": Es wurde ein mobiler Testclient entwickelt, der Hafenlotsen beim Anlegemanöver mit aufbereiteten Radarmessdaten (Abstand und Ausrichtung des Schiffes zur Kaje) auf einem Tablet unterstützt. Die Daten stammen aus dem radargestützten Schiffsanlegemesssystem SAMS an der Stromkaje und werden drahtlos in die Schiffsbrücke übertragen. Praxistests mit Hafenlotsen in Bremerhaven bestätigten die Praxistauglichkeit des Systems. IoT-Infrastruktur u.a.für Immissionen: Der entwickelte Harbour Master Controller (HMC) bildet das technische Rückgrat für AIS-Datenaggregation, Radar-Datenweiterleitung und Emissionsmessung. An Lichtmasten des Containerterminals wurden Luftschadstoffsensoren (PM, O3, NO2, CO2) installiert und in das Hafenlogbuch eingebunden. Nutzen: Lotsen erhalten eine zusätzliche elektronische Datenquelle bei schwierigen Sichtbedingungen und erhöhen damit die Sicherheit von Anlegemanövern. Hafenbetreiber erhalten eine skalierbare IoT-Infrastruktur für Umwelt- und Infrastrukturmonitoring. Die Emissionsdaten schaffen erstmals eine Grundlage für eine schiffsgenaue Emissionsattribution und ein datengestütztes Anreizsystem zur Schadstoffreduzierung. Erzielte Ergebnisse in Stichpunkten:

Lotsen-Testclient entwickelt und validiert: Tablet-basierter Echtzeit-Client mit nautischer Kartenansicht und Balkendarstellung der Radarmesswerte; in Praxistests mit Hafenlotsen in Bremerhaven als praxistauglich bewertet. IoT-Infrastruktur (HMC) aufgebaut und betrieben: Mehre Harbour Master Controller als IoT-Backbone installiert; u.a. AIS-Daten aggregiert Emissionssensor-Cluster installiert: Verschiedene Sensoren an Lichtmasten des Containerterminals CT4/CT IIIa installiert; kontinuierliche Erfassung von PM, O3, NO2, CO2 und Wetterparametern; Datenschnittstellen realisiert: u.a.Schnittstelle zum SAMS-Radarsystem; Funkübertragungstechnologien evaluiert: 5G, Sub-GHz/LoRa und NB-IoT im realen Hafenumfeld getestet; Sub-GHz/LoRa mit ca. 6 km Reichweite und guter Durchdringung der Schiffsbrücke als geeignetste Lösung identifiziert.

The Port2Connect project (19H22008) was funded by the Federal Ministry for Digital and Transport (BMDV) under the "Innovative Port Technologies" (IHATEC) programme. Building on six exemplary use cases, the project consortium jointly developed an intelligent port logbook providing low-threshold, unified access to relevant operational data across the port. As a specialist in maritime IoT and software solutions, TRENZ made two core contributions to the intelligent port logbook for the Stromkaje quay in Bremerhaven: Use Case "Pilot Assistance": A mobile test client was developed that supports harbour pilots during berthing manoeuvres with processed radar data - vessel distance and alignment relative to the quay - displayed on a tablet. The data originates from the radar-based Ship Berthing Measurement System (SAMS) installed along the quay and is transmitted wirelessly to the ship's bridge. Field tests with harbour pilots in Bremerhaven confirmed the system's suitability for real-world operational use. IoT Infrastructure including Emissions Monitoring: The Harbour Master Controller (HMC) developed by TRENZ forms the technical backbone for AIS data aggregation, radar data forwarding and emissions measurement. Air quality sensors measuring particulate matter (PM), ozone (O3), nitrogen dioxide (NO₂) and carbon dioxide (CO2) were installed on lighting masts at the container terminal and integrated into the port logbook. Benefits: Pilots gain an additional electronic data source under poor visibility conditions, enhancing the safety of berthing manoeuvres. Port operators receive a scalable IoT infrastructure for environmental and infrastructure monitoring. The emissions data provide, for the first time, a basis for vessel-specific emissions attribution and a data-driven incentive scheme for pollution reduction in the port. Key results:

Pilot test client developed and validated: Tablet-based real-time client with a nautical chart view and bar chart display of radar measurements; assessed as operationally suitable in field tests with harbour pilots in Bremerhaven. IoT infrastructure (HMC) built and operated: Multiple Harbour Master Controllers installed as an IoT backbone; AIS data aggregated and fed into the port logbook, among other functions. Emissions sensor cluster installed: Various sensors mounted on lighting masts at container terminals CT4/CT IIIa; continuous measurement of PM, O3, NO2, CO2 and weather parameters. Data interfaces implemented: Interface to the SAMS radar system established, among others. Radio transmission technologies evaluated: 5G, Sub-GHz/LoRa and NB-IoT tested in a real port environment; Sub-GHz/LoRa identified as the most suitable solution, achieving approximately 6 km range with effective penetration of the ship's bridge structure.