Smart Waste Collection Processes - A Case Study about Smart Device Implementation

Abstract

For decades the core processes of collecting waste have been unchanged. Through new IoT-technologies, advances in sensors, and data transfer technologies, data-driven smart waste collection processes will replace old inefficient collection processes. Causing a shift from fix collection intervals to collection on demand, supported by smart algorithms and innovative web-applications. However, implementing such ideas come along with some almost insurmountable challenges related to wireless data transfer, battery lifetime and IoT infrastructure. Therefore, the question arises of how to implement IoT solutions in such complex and challenging environments. In order to contribute to the existing research about smart cities and autonomous IoT devices, we implemented smart devices in glass containers, measuring filling level over several months. The research study's outcomes are test results, data analysis and a prototype implementation for a reengineered waste collection process. Furthermore, we identified main challenges and key issues which obstruct the implementation and spread of such smart city applications.

Demonstration of a contactless waste collection system: A Japanese case study

“…Furthermore, using data analytics and IoT technology-based optimisation strategies, the collection frequency can also be based on temperature to avoid smell. Other potential uses of smart technologies in waste management are to create waste maps, manage smart bin placement, and change current pricing and business models of waste collection services [24].…”

A Multi-Layer LoRaWAN Infrastructure for Smart Waste Management

“…The literature is plenty of related works trying to solve this issue in such a way and even the authors put forth their contribution in previous works [ 1 , 2 ]: the former introduced a prototype of low power smart public waste bin that was able to measure and remotely send, by means of a LoRa network, its filling level exploiting an off-the-shelf ultrasonic sensor; the latter improved the prototype that was previously shown by substituting the ultrasonic sensor with a waterproof one which was enclosed within a custom designed cap so as to refine its radiation lobe. Moreover, the literature pointed out the potential benefits of a smart waste management system either in smart cities contexts [ 3 ] and in professional and commercial environments [ 4 ].…”

Smart Bins: Fallstudienbasierte Bewertung der Nutzenpotenziale von Füllstandssensoren in intelligenten Abfallbehältern

“…Als digitale Innovation der Entsorgungswirtschaft erfahren sogenannte Smart Bins zunehmend Aufmerksamkeit. Als Smart Bins werden Abfallbehälter bezeichnet, welche neuartige, durch digitale Technologien ermöglichte, Funktionen beinhalten und dadurch einerseits die Effizienz und Effektivität bestehender Prozesse der Entsorgungslogistik verbessern, aber auch völlig neue Prozesse und Services ermöglichen (Castro Lundin et al 2017;Yerraboina et al 2018;Kamm et al 2020).…”

“…Neben den zuvor beschriebenen Einsatzszenarien von Smart Bins rückt in Wissenschaft und Praxis insbesondere der Einsatz von Sensoren zur Messung des Füllstands in Abfallbehältern und einer damit verbundenen Anpassung der Abfalllogistikprozesse in den Fokus (Castro Lundin et al 2017;Kamm et al 2020 Im Anschluss an den Testbetrieb wurden die Sensorwerte mit den manuellen Füllstandsprotokollen verglichen. Da die Algorithmen der Vibrationssensoren im Projektzeitraum nicht abschließend auf die Behälter kalibriert werden konnten, konnten zu diesen keine finalen Rückschlüsse zur Genauigkeit gezogen werden.…”

“…Diese möglichen Nutzenpotenziale sind insbesondere im Hinblick auf Echtzeitsteuerung von Logistikprozessen sowie gesteigerten Konsumentenbedürfnisse nach ubiquitärer Verfügbarkeit von Informationen und smarten Produkt-Service-Bündeln relevant (Yoo et al 2012;Hoffmann 2018). Bisher existieren aber nur wenige übergreifende, praktische Erfahrungsberichte und kaum Studien zu den Nutzenpotenzialen sensorgestützter Abfallsammelprozesse, sodass eine umfassende Beurteilung der möglichen Effizienzsteigerungen aber auch Kosten aussteht (Kamm et al 2020;Hawlitschek 2021). Vor diesem Hintergrund präsentiert der vorliegende Beitrag Erkenntnisse zur sensorgestützten Füllstandsmessung aus explorativen Pilotprojekten bei drei Entsorgungsunternehmen.…”