{"id":6013,"date":"2018-02-15T12:17:57","date_gmt":"2018-02-15T11:17:57","guid":{"rendered":"https:\/\/www.wespeakiot.com\/?p=6013"},"modified":"2025-06-06T23:59:32","modified_gmt":"2025-06-06T21:59:32","slug":"saubere-staedte-welche-technologien-fuer-eine-smarte-abfallbeseitigung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.wespeakiot.com\/de\/saubere-staedte-welche-technologien-fuer-eine-smarte-abfallbeseitigung\/","title":{"rendered":"Saubere St\u00e4dte: Welche Technologie f\u00fcr eine smarte Abfallbeseitigung?"},"content":{"rendered":"<p><i><div class=\"ccfic\"><span class=\"ccfic-text\">Ein \"smarter Abfalleimer\" in der Tschechischen Hauptstadt Prag.<\/span> <span class=\"ccfic-source\"><a href=\"https:\/\/de.fotolia.com\/id\/181870601?by=serie\" target=\"_blank\">Adobe Fotolia, franz12<\/a><\/span><\/div><\/i><\/p>\n<h2><\/h2>\n<h2>Wir alle kennen das Problem: Die\u00a0 Glas- oder Papiercontainer auf der Stra\u00dfe sind wieder mal voll. Der lokale Entsorger kommt laut Plan aber erst n\u00e4chste Woche Donnerstag zur Abfallbeseitigung. Das Ergebnis: Die Menschen stapeln ihren M\u00fcll neben den Tonnen. Ungesch\u00fctzt vom Wetter bl\u00e4st der Wind das Zeug \u00fcber die Stra\u00dfe, zerbrochenes\u00a0 Glas liegt herum. Dieser Abfall ist f\u00fcr das Recycling h\u00f6chstwahrscheinlich verloren. Das Umfeld sieht nicht nur schmutzig aus, die Gemeinde verliert auch Geld. Ein Abfallmanagement mit intelligenten Beh\u00e4ltern k\u00f6nnte das verhindern. Harald Naumann, Ingenieur f\u00fcr Informationselektronik, erkl\u00e4rt wie.<\/h2>\n<p>W\u00e4hrend Entsorgungsunternehmen\u00a0 ihre Routen und Reinigungsintervalle grob nach Erfahrungswerten und saisonalen Faktoren, wie beispielsweise Weihnachten oder lokalen Veranstaltungen berechnen, k\u00f6nnen moderne IoT-Technologien dazu beitragen, den Reinigungsprozess deutlich zu optimieren. Das w\u00fcrde den Unternehmen nicht nur viel Geld sparen, sondern auch helfen, \u00fcberf\u00fcllte Beh\u00e4lter zu vermeiden. Schlie\u00dflich bedeutet jedes Kilogramm recyclebares Glas oder Papier f\u00fcr die Gemeinde zus\u00e4tzliches Geld.<\/p>\n<p>In diesem Artikel soll die Stadt Hannover und ihr urbanes Hinterland als Rechenbeispiel dienen. Im Jahr 2014 wurden 24.283 Tonnen (24.283.000 kg) Altglas zur Verwertung gesammelt. Dies entspricht ca. 22 kg pro Einwohner. (Quelle: <a href=\"https:\/\/www.aha-region.de\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Aha<\/a>, das \u00f6rtliche Recyclingunternehmen f\u00fcr die Region Hannover.) Der durchschnittliche Jahrespreis f\u00fcr Recyclingglas stieg von 36,2 \u20ac je 1000 kg im Jahr 2000 auf 48,3 \u20ac im Jahr 2008 und sank anschlie\u00dfend auf 45,3 \u20ac je 1000 kg im Jahr 2011. (Quelle: Eurostat. <a href=\"http:\/\/ec.europa.eu\/eurostat\/home\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">http:\/\/ec.europa.eu\/eurostat\/home<\/a>.)<\/p>\n<p>Wenn es Hannover gel\u00e4nge seine Bewohner davon zu \u00fcberzeugen, die Menge an wiederverwertbarem Glas um nur 20 Prozent zu erh\u00f6hen, dann k\u00f6nnte die Stadt sch\u00e4tzungsweise 220.000 Euro pro Jahr mehr einnehmen. Innerhalb von f\u00fcnf Jahren eine weitere Million Euro mehr.<\/p>\n<p><strong>Einige Fakten zur Region Hannover:<\/strong><\/p>\n<ul>\n<li>Region Hannover Einwohner = 1.100.000<\/li>\n<li>Einwohner der Stadt Hannover = 523.000<\/li>\n<li>Region Hannover Fl\u00e4che = 2.291 km2<\/li>\n<li>Stadtgebiet Hannover = 204 km2<\/li>\n<li>Abfallsammelstellen (Altglas, Papier, Altkleider) = 660<\/li>\n<\/ul>\n<p>Eine Abfallsammelstelle ist eine Kombination aus mindestens drei Beh\u00e4ltern f\u00fcr Altglas (wei\u00df, gr\u00fcn, braun) und zwei Beh\u00e4ltern f\u00fcr Altpapier und teilweise weiteren Beh\u00e4ltern f\u00fcr Altkleider.<\/p>\n<ul>\n<li>Eine Sammelstelle wird 1667 Einwohner unterst\u00fctzen.<\/li>\n<li>660 Sammelstellen bedeutet gesch\u00e4tzte 660 x 5 Container im Durchschnitt = 3300 Container<\/li>\n<li>Die Stadt Hannover verf\u00fcgt \u00fcber 313 Abfallsammelstellen = 1900 Container<\/li>\n<li>Etwa die H\u00e4lfte der Einwohner der Region lebt in der Stadt Hannover.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Fahrten zu halbvollen Containern k\u00f6nnten eingespart werden, wenn die Abfallwirtschaft im Voraus w\u00fcsste, um welche es sich handelt. Hier helfen Sensoren. Die Technologie zur Erfassung des Abfallniveaus in einem Container ist gut etabliert. Aber um diese sinnvoll zu nutzen, m\u00fcssen Informationen \u00fcber jeden Container erfasst und regelm\u00e4\u00dfig an eine zentrale Stelle \u00fcbertragen werden. Dort werden die Daten analysiert und dienen als Grundlage f\u00fcr einen Sammelroutenplan. Das bedeutet drahtlose Konnektivit\u00e4t &#8211; eine gute, zuverl\u00e4ssige, kosteneffektive, stromsparende und weitr\u00e4umige (LPWA) Netzwerktechnologie.<\/p>\n<h3>Technischer Bedarf<\/h3>\n<p>F\u00fcllstandssensoren an Altglasbeh\u00e4ltern senden einmal t\u00e4glich eine Statusaktualisierung von 10 Byte; einige senden einmal pro Woche, abh\u00e4ngig von der Nutzung mit dem vom GPS generierten Standort. In Hannover-S\u00fcdstadt gibt es bereits 15 Abfallsammelstellen pro Quadratkilometer. Eine dynamische Routenberechnung f\u00fcr die Lkw k\u00f6nnte helfen, Fahrten, Diesel, Verschlei\u00df und Abschreibungen auf Stadtg\u00fcter einzusparen und die Mitarbeiter der Kommunen f\u00fcr produktiveres Arbeiten zu entlasten.<\/p>\n<p>Dar\u00fcber hinaus f\u00fchrt ein effizienter Abholservice zu einem besseren &#8222;Stra\u00dfenimage&#8220; motiviert einen gr\u00f6\u00dferen Anteil der Bewohner, wieder mehr Abfall dem Recycling zuzuf\u00fchren. Niemand besucht gerne einen \u00fcberf\u00fcllten Altglascontainer.<\/p>\n<p>Vor zwei Jahren wurde das Volumen der \u00fcblichen Hausm\u00fclltonnen in Deutschland reduziert. Im Gegenzug stellte man vielen Hausbesitzern kostenlose Papierk\u00f6rbe f\u00fcr das Altpapier zur Verf\u00fcgung. Parallel dazu bot ein privates Recyclingunternehmen Hausbesitzern einen weiteren kostenlosen Papierkorb f\u00fcr das Papier an. Altpapier, so scheint es, ist ein gro\u00dfes Gesch\u00e4ft. Jeder der Verwerter f\u00e4hrt mit eigenen Lastwagen vor, um es abzuholen. In meiner kleinen Sackgasse kommt jede zweite Woche zwei Lastwagen und sammeln das Altpapier ein. Wenn zwei Unternehmen hei\u00df darauf sind, an Altpapier zu kommen, dann muss es sinnvoll sein, in der Innenstadt von Hannover mehr Papier und Glas zu sammeln.<\/p>\n<p>Lassen Sie uns also \u00fcberlegen, wie jede der prim\u00e4ren LPWAN-Technologien diese Anforderungen erf\u00fcllen k\u00f6nnte.<\/p>\n<h3>NB-IoT<\/h3>\n<p>F\u00fcr NB-IoT ist die Einschr\u00e4nkung auf eine Nachricht pro Tag kein Problem, da sie keine Einschr\u00e4nkung des Tastverh\u00e4ltnisses hat und problemlos mehr Daten pro Tag \u00fcbertragen kann. Die M\u00fclltonnen in Hannover werden jedoch mit einer Batterie betrieben. Intelligentes Design w\u00fcrde unn\u00f6tige Full-Level-Updates oder GPS-Positionen eliminieren. Auch S\/W-Updates \u00fcber Funk sind mit NB-IoT m\u00f6glich. Wir k\u00f6nnen mit einer sehr hohen Downlink-Kommunikationsgeschwindigkeit bei NB-IoT rechnen, die einen Modus namens Multi-Tone verwendet, um 12 NB-IoT-Tr\u00e4ger parallel zu verwenden.<\/p>\n<h3>SIGFOX<\/h3>\n<p>SIGFOX kann diese Aufgabe \u00fcbernehmen. Die SIGFOX-Technologie bietet maximal nur 6 Meldungen pro Stunde. In diesem Fall ben\u00f6tigen wir nur eine Nachricht pro Tag. SIGFOX kann jedoch keinen Downlink f\u00fcr Firmware-Updates anbieten, da diese auf 4 Meldungen im Download von nur 8 Byte begrenzt sind.<\/p>\n<h3>LoRaWAN<\/h3>\n<p>LoRaWAN kann das auch. Full-Level-\u00dcbertragungen sind nur Uplink. LoRaWAN bietet keine echte bidirektionale F\u00e4higkeit und Upload und Download sind auf einfachem altem Aloha-Protokoll ohne Listen before Talk. Es ist mit einem hohen Paketverlust zu rechnen. LoRaWAN bietet keine Broadcast-F\u00e4higkeit. Alle Knoten m\u00fcssen von Fall zu Fall miteinander verbunden werden. Das LoRaWAN-Netzwerk ist w\u00e4hrend einer Downlink-\u00dcbertragung des Endger\u00e4ts mit Downloads besch\u00e4ftigt und kann w\u00e4hrend eines SW-Updates keine Uplink-Nachricht von einem Knoten empfangen. LoRaWAN kann w\u00e4hrend des Sendens keine Nachricht empfangen; es bietet nur Halbduplex an. Firmware-Updates im Feld sind nicht m\u00f6glich.<\/p>\n<h3>Weightless<\/h3>\n<p>Die Weightess-Technologie nutzt TDMA mit listen-before-talk (LBT) und Frequency Hopping. LBT und Frequency Hopping bedeuten, dass Weightless keine Einschr\u00e4nkung der Einschaltdauer hat. Es ist wie LoRaWAN auf einem lizenzfreien Band. Das spart Abogeb\u00fchren f\u00fcr SIM-Karten von je 2 Euro f\u00fcr 3.300 Abfallcontainer im Jahr.<\/p>\n<h3>Wie man die Technologie einsetzt<\/h3>\n<p>Kommen wir nun zu einem beispielhaften Einsatz in einer typischen deutschen Klein- und Mittelstadt wie Hannover. Weightless vermeidet die Abogeb\u00fchren f\u00fcr eine Verbindung zu einem SIGFOX- oder NB-IoT-Netzwerk. Dar\u00fcber hinaus vermeidet Weightless die Abogeb\u00fchren f\u00fcr andere Ger\u00e4te in einer smarten Stadt, wie z.B. Smart Parking oder Stra\u00dfenbeleuchtung. Hannover hat eine Fl\u00e4che von nur 204 Quadratkilometern. Der <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Telemax\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fernsehturm Telemax<\/a> ist 282 Meter hoch. Der alte <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/VW-Tower\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Fernsehturm Telemortix<\/a> ist 141 Meter hoch. Ein Weightless-Gateway k\u00f6nnte alle M\u00fclltonnen in der Innenstadt abdecken.<\/p>\n<p>Das breitere urbane Hinterland um Hannover herum hat jedoch eine Gr\u00f6\u00dfe von 2.291 Quadratkilometern. Aus diesem Grund ist eine hybride \u00f6ffentliche und private Netzbereitstellung sinnvoll. In kleinen St\u00e4dten wird ein Weightless-Gateway ausreichen um die gesamte Stadt mit M\u00fclltonnen in kleinen D\u00f6rfern um die gr\u00f6\u00dferen St\u00e4dte herum abzudecken. Eine kleinere Anzahl von Haushalten, f\u00fcr die sich ein eigenes Netzwerk nicht lohnt, k\u00f6nnten durch NB-IoT abgedeckt werden.<\/p>\n<p>Die Weightless-Technologie bietet auch echte bidirektionale Kommunikationsf\u00e4higkeiten, die FOTA (Firmware Over-the-Air) erm\u00f6glicht, da Weightless zus\u00e4tzlich Zeitduplex (TDD) verwendet. TDD erm\u00f6glicht sowohl Uplink- als auch Downlink-\u00dcbertragungen \u00fcber dieselben Kan\u00e4le um Paketverluste zu vermeiden.<\/p>\n<h3>Fazit<\/h3>\n<p>Der Gewinner f\u00fcr dieses Abfallcontainer-Beispiel ist die Weightless-Technologie, gefolgt von NB-IoT oder einer Kombination aus Weightless und NB-IoT. SIGFOX-Technologie und LoRaWAN sind in Ordnung, wenn der Betreiber bereit ist, das Risiko einer nicht zukunftssicheren Bereitstellung durch fehlende Firmware-Upgrades in Kauf zu nehmen.<\/p>\n<p>M\u00f6glicherweise stellen Recyclingsammelstellen keine kritische Infrastruktur dar, zumindest aus Sicherheits-Gesichtspunkten, so dass Firmware-Upgrades in diesem Anwendungsfall nicht so wichtig sind wie beispielsweise in einer Verkehrsmanagement-Anwendung. Und 3000 Endger\u00e4te, die sich in Positionen befinden, die regelm\u00e4\u00dfig w\u00f6chentlich besucht werden, lassen sich relativ leicht manuell nachr\u00fcsten. W\u00e4hrend Endger\u00e4te an ung\u00fcnstigeren Standorten oder in F\u00e4llen, in denen wesentlich mehr Endger\u00e4te in einem Netzwerk vorhanden sind, durch regelm\u00e4\u00dfige physische Besuche zur Aktualisierung der Software sicher nicht wirtschaftlich gewartet werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Dieser Artikel erschien zuerst in einer \u00e4hnlichen Version auf <a href=\"http:\/\/www.gsm-modem.de\/M2M\/m2m-apps\/internet-of-things-case-study-smart-waste-bins\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Englisch im IoT M2M Blog<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die\u00a0 Glas- oder Papiercontainer auf der Stra\u00dfe sind wieder mal voll. Der lokale Entsorger kommt laut Plan aber erst n\u00e4chste Woche Donnerstag zur Abfallbeseitigung. Das Ergebnis: Die Menschen stapeln ihren M\u00fcll neben den Tonnen. 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