Praxisbeispiel
KI für die Tonne
100 von 900 öffentlichen Mülleimern im Hürther Stadtgebiet funken aktuell an die Stadtwerke, wie voll sie sind und wann sie geleert werden sollten. Möglich machen das schlaue Sensoren, ein spezielles Funknetzwerk und künstliche Intelligenz. Das Ziel: eine effizientere und umweltfreundlichere Abfallentsorgung durch die Echtzeitüberwachung des Füllstands. Die Daten der Sensoren helfen den Stadtwerken, optimale Routen für die Müllfahrzeuge zu ermitteln. So können Kosten – etwa für Leerfahrten – eingespart und CO₂-Emissionen reduziert werden.
Auf die Idee, Mülltonnen mit schlauen Sensoren auszustatten, kam Bürgermeister Dirk Breuer während einer Smart-City-Veranstaltung des Instituts für digitale Zukunftstechnologien aus Hürth. Kabellose Sensorik und energiearme Funktechnologien standen im Fokus. Was, wenn sich mit diesen Technologien die Füllstände der öffentlichen Mülleimer messen ließen – und dem Thema „Wilder Müll“ ein Ende gesetzt würde, fragte sich Breuer.
Öffentliches Funknetzwerk für intelligente Mülleimer
Gedacht, getan! Nach einer Machbarkeitsstudie unter Laborbedingungen, war der beste der handelsüblichen Sensoren identifiziert. Gemeinsam mit dem Institut für digitale Zukunftstechnologien und einem Start-up aus Köln statteten die Stadtwerke 100 Mülleimer jeweils mit einem Ultraschallsensor und einem Funkmodul aus. „Für die Testphase haben wir auf ein öffentliches LoRaWAN-Netzwerk zurückgegriffen, um die initialen Invest- und Projektkosten auf die wesentlichen Sensoren zu reduzieren“, sagt Siegfried Raschdorf, Center-Leiter Stadtservice der Stadtwerke Hürth.
Mit dieser Funktechnik lassen sich kleine Datenmengen zwischen drei und 15 Kilometern bei geringem Energieverbrauch übertragen. Dabei wählten die Stadtwerke sowohl die bekannten Müll-Hotspots an Bus- und Bahnhöfen aus, als auch entfernte und verdeckte Standorte. „Um die Datenerfassung und die Netzabdeckung zu prüfen“, so Raschdorf. Dass nicht alle 100 Sensoren Empfang haben, ist ein wichtiges Ergebnis des Testlaufs.
Füllstands-KI wird von Tag zu Tag besser
Damit die Tourenplanung der Müllabfuhr effizient geplant werden kann, sind die Sensoren so eingestellt, dass sie bereits eine Leerungsmeldung auslösen, wenn die intelligenten Mülleimer zu 50 Prozent befüllt sind. So bleibt genügend Zeit, die Routen sinnvoll zusammenzustellen. Die Sensordaten werden über das LoRaWAN-Netzwerk an die Software urbanOS des Partners dataMatter GmbH übergeben.
„In unserem Fall wird die Füllstand-KI jeden Abend auf Basis der historischen Füllstände und dynamischer Umgebungsvariablen neu angelernt, womit sie von Tag zu Tag besser wird“, erklärt der Mitarbeiter der Stadtwerke. Als KI kommt ein neuronales Netz mit Feed-Forward-Architektur zum Einsatz. Der Lernprozess dauert etwa drei Stunden.
Erkenntnisse des Testlaufs mit den intelligenten Mülleimern
Doch geht der Plan mit den intelligenten Mülleimern auf? Die breite Streuung der Sensoren hat gezeigt, wo sich in Hürth Funkschatten befinden. Für die zweite Phase des Projekts, bei der 150 weitere Sensoren zum Einsatz kommen, können alle Standorte gezielt gewählt werden. Dazu kommt: Die Stadtwerke unterstützen das Funknetzwerk mit zehn weiteren LoRaWAN-Gateways, so dass langfristig weitere intelligente Mülleimer und andere Use Cases ermöglicht werden.
Eine weitere Erkenntnis des Projekts laut Raschdorf: Es habe sich gezeigt, dass nicht alle Mülleimer mit Sensoren ausgestattet werden müssen. Das Projektteam habe die Mülleimer mit einer Art Persönlichkeit ausgestattet. Das heißt: „Jeder Mülleimer weiß, ob er an einem Bahnhof steht, eine Imbissbude daneben ist, ein Wohngebiet oder etwas anderes, so dass Sensoren gleicher Art geleert werden können, auch wenn diese keinen Sensor haben“, erklärt er. Das spare Geld und beschleunige das Projekt. Auch andere Projekte mit sensorgestützten Mülleimern zeigen das weltweit: In Barcelona etwa konnten durch intelligente Mülleimer die Abholungen um 30 Prozent reduziert werden – und damit Betriebskosten und CO₂-Emissionen verringert werden.
