Smarte Abfallwirtschaft mit NB-IoT von Sentinum
München, 23.07.2021
Das Problem
Viele kommunale Aufgaben sind bisher unzureichend digitalisiert, vor allem in der Abfallwirtschaft und im Waste- und Container-Management. Streugutkisten oder Abfallbehälter werden häufig einfach auf “Verdacht” angefahren. Das führt dazu, dass die “Trefferquote” zwischen 40 und 50% liegt und somit die Hälfte der Einzelfahrten überflüssig macht.
Ziel ist es, durch eine IoT Gesamtlösung, dieses Einsparpotenzial zu heben und weg von redundanten Fahrten hin zu einem bedarfsgerechten Prozess zur Leerung bzw. Füllung der Behälter zu gelangen. So kann die Qualität der Services für Bürger verbessert und gleichzeitig finanzielle Einsparpotenziale ausgenutzt werden. Gerade im Winter ist es wichtig, personelle Ressourcen intelligent einzusetzen, um einen reibungslosen Ablauf des Winterdienstes zu gewährleisten. Auch Kraftfahrzeuge sind im Winter häufig auf eine zuverlässige Bereitstellung von Sand oder Streugut angewiesen, um an steilen Straßenabschnitten sicher vorwärts zu kommen. Gleiche Effekte sind im Bereich der städtischen Abfallwirtschaft zu beobachten. Auch bei der Abholung und Leerung von Papierkörben, Unterflurbehältern und Containern entstehen große Einsparpotenziale. Je nach Organisation und Kostenstruktur der individuellen Prozesse entstehen im Durchschnitt finanzielle Einsparpotenziale von 25% bis 40% der laufenden Kosten. Besonders bei volatiler Benutzung der Behälter macht eine Lösung zur Optimierung der Anfahrrouten besonders Sinn.
Die Lösung
Der Betrieb für Stadtgrün, Abfallwirtschaft und Straßenreinigung der Stadt Erlangen nutzt ein Gesamtsystem von Sentinum, um die dargestellten Prozesse zu digitalisieren und somit den Wandel von einer statischen Routenplanung hin zu einer digitalisierten und bedarfsgerechten Routenplanung zu vollziehen. Das System wird bereits erfolgreich für Streugutkisten eingesetzt und auf andere Bereiche in der kommunalen Entsorgung ausgeweitet. Hauptbestandteile des Systems sind ein drahtloser Sensor, der die Füllstände in den Behältern erfasst und per Funk in eine Cloud sendet (Verarbeitung und Aufbereitung). Dabei sind die IoT-Sensoren energieautark und funktionieren drahtlos, was den Installations- und Wartungsaufwand minimiert. Die ausgewerteten Daten werden mithilfe einer Webanwendung den städtischen Arbeiterinnen und Arbeitern auf einem beliebigen internetfähigen Endgerät angezeigt. Neben dem Füllstand erfassen die Sensoren weitere Parameter wie Temperatur, Klappenöffnungen und Vibrationsmuster. So können Sie nicht nur Nutzungsanalysen auf Basis der Klappenöffnungen detektieren, sondern auch Vandalismus oder Missbrauch nachvollziehen. Der Sensor arbeitet ereignisbasiert was eine kontinuierliche Überwachung ermöglicht.
Im Gegensatz zu anderen handelsüblichen Lösungen übertragen die Sensoren die Daten mit Hilfe der NB-IoT Technologie. Neben einer sehr guten Durchdringung, einer großen Reichweite und einer geringen Leistungsaufnahme wird ein schon bestehendes Netzwerk, nämlich das Mobilfunknetz, zum Übertragen der Daten genutzt. Somit sind die Lösungen unabhängig von proprietären Netzwerken, wobei gleichzeitig auf eine bestehende flächendeckende, verlässlich verwaltete und redundante Netzwerk zurückgegriffen werden kann. Diese Eigenschaften machen den Standards besonders interessant, falls eine Lösung direkt zum Kunden gebracht werden muss. Da die Stadt Erlangen nicht über andere kommerzielle LPWAN Netze verfügt war dies der einzige Weg zu einer performanten Lösung.
Zum Sensor
Im dargestellten Use-Case kommt der Sensor Apollon-Q der Firma Sentinum zum Einsatz. Die Apollon-Q Serie steht für drahtlose IoT Füllstandsensoren mit qualitativ hochwertigen Messergebnissen, die dank eines einzigartigen komplementären Messprinzips möglich sind. Der Sensor vereint eine optische Messung mit einem Radar und kann zu Füllstandmessungen von bis zu 2,50 Metern eingesetzt werden. Egal ob Stück-, Flüssig- oder Schüttgut, die Geräte der Apollon-Q Serie liefern hochwertige Ergebnisse und sind für unterschiedliche Anwendungen im Bereich der Füllstandmessung für Behälter oder in Schächten und Kanälen einsetzbar. Auch in kleinen Behältern, wie Papierkörben liefert der Sensor zuverlässige Daten. Neben einer optimierten Reichweite und kurzen Mess- und Sendeintervallen bietet das Produkt viele erweiterte Funktionalitäten und unterstützt die gängigsten Kommunikationsstandards wie NB-IoT und LTE-CAT-M1. Daneben kann auf in einer speziellen Version auf ein Lokalisierungsservice zurückgegriffen werden. Außerdem können Sie den Sensor mit NFC aktivieren, konfigurieren und parametrisieren.
Zur Anwendungslösung
Zum Apollon-Q Sensor kommt unsere Sentinum Cloudlösung für kommunale Zwecke zum Einsatz. Vorteile unserer Webanwendung ist ein installationsfreier Betrieb von jedem internetfähigen Endgerät. Somit muss zur Nutzung nicht in die kommunale Infrastruktur eingegriffen werden. Neben einer Echtzeit-Füllstandanzeige und einem intuitiven Benutzer-Interface können Sie auch auf Statistiken und Historienwerte zurückgreifen. Darüber hinaus ermöglicht Ihnen die Anwendung das Anlegen neuer Nutzer, Zuweisung von Rollen und Berechtigungen, das Verwalten eigener Subkunden und das Management neuer und bestehender Geräte. Gegen Ende dieses Jahres wird die Anwendung um neue intelligente Funktionen, wie z.B. einer Routenoptimierung erweitert. Neben der Füllstandmessungen können wir mit dem System Wetterdaten, Verkehrskameras und Wetterstationen einbinden.
Das Ergebnis
Laut Jörg Winkler – Fachbereichsleiter im Betrieb für Stadtgrün, Abfallwirtschaft und Straßenreinigung der Stadt Erlangen – müssen jetzt nur noch die Behälter angefahren werden, die entsprechend gefüllt sind. Dadurch lassen sich enorme Einsparungen erzielen. Da zu jedem Zeitpunkt eindeutig ist, wie viel Streugut sich in einem Behälter befindet, konnte mit dieser Methode beispielsweise im vergangenen Winter auf ein ansonsten immer benötigtes Einsatzfahrzeug verzichtet werden.
Früher wussten wir nie genau wie viel Streugut noch im Behälter ist. Heute sehen wir eindeutig wo wie viel drin ist und konnten uns dadurch den letzten Winter hindurch zum ersten Mal ein Fahrzeug bei den Auffüllfahrten sparen. – Jörg Winkler, Erlangen
Mit der dazugehörigen Webanwendung können Sie zudem die Echtzeitdaten, wie z.B. den Füllstand ganz einfach und unterwegs beobachten.
Unsere Rufbereitschaft schaut im Winter jeden Morgen in das System und kann direkt sehen ob Kontrollfahrten notwendig sind und wie sich das Wetter die letzten Stunden entwickelt hat. – Jörg Winkler, Erlangen
Mit der erweiterten Funktion, per Webanwendung Zugriff auf den Deutschen Wetterdienst und auf Livebilder seiner Autobahnen zu haben, kann der Winterdienst so zu jedem Zeitpunkt die Großwetterlage und ebenso die lokalen Straßenverhältnisse mit Bild- und Umweltdaten überwachen.
Das Tolle an dem System ist, ich kann mich am Morgen einloggen und sehe direkt alles auf einen Blick. Straßen, Wetter und Behälter. So kann ich optimal entscheiden was zu tun ist.– Jörg Winkler, Erlangen
Das macht Setinum
Sentinum bietet IoT Lösungen für Kommunen und Unternehmen, angefangen von der Entwicklung eigener Sensoren bis hin zur Implementierung von intelligenten Webservices für Endanwender. Wir haben uns auf energieautarke und drahtlose Sensoren auf Basis von energieeffizienten LPWAN Kommunikationstechnologien wie mioty, NB-IoT und LoRa spezialisiert und bieten skalierbare und preiswerte Produkte.
Für weitere Fragen zu Sentinum, NB-IoT, LoRa und LPWAN-Anwendungen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung, schreiben Sie uns.
