Filling level measurements of waste bins using low power sensors of the internet of things and LoRaWAN technology
Abstract
The article discusses IoT based solutions to improve waste collection and monitoring in public waste containers. The paper examines whether the monitoring system used in the measurement process can be used to monitor the filling of containers. The system consists of a wireless module connected to an ultrasonic sensor. The data sent makes it possible to calculate the empty space in the waste containers. The values are obtained by measuring the distance from the top of the container to the surface of the waste. Low-power long-distance broadband network (LoRaWAN) transmitters were used for data transmission. The aim of the research: to test an inexpensive monitoring system and to describe a new system of sensors and transmitter modules. The system is characterized by extremely low power consumption and a wide range of sensors used. Measurements were performed in Vilnius. Containers of two types of sizes were analyzed, measurements were performed at five points of horizontal cross section of the containers. The study was performed at two different levels of container filling. The results show that an ultrasonic sensor can representatively measure waste filling depths at different levels of container filling. Based on the results, this sensor can be recommended in the intelligent waste management market. Such a system can provide the necessary data for optimizing waste collection processes in cities and avoid container overcrowding problems.
Article in Lithuanian.
Atliekų konteinerių užpildymo lygio matavimas naudojant daiktų interneto ir „LoRaWAN“ technologijos mažos galios jutiklius
Santrauka
Straipsnyje aptariami daiktų interneto jutikliais pagrįsti sprendimai, gerinantys atliekų surinkimą ir stebėjimą viešuose atliekų konteineriuose. Straipsnyje nagrinėta, ar matavimo procese naudojama stebėjimo sistema gali būti pritaikyta konteinerių užpildymui stebėti. Sistemą sudaro belaidis modulis, sujungtas su ultragarsiniu jutikliu. Siunčiami duomenys leidžia apskaičiuoti tuščią vietą atliekų konteineriuose. Vertės gaunamos matuojant atstumą nuo konteinerio viršaus iki atliekų paviršiaus. Duomenims perduoti panaudoti mažaenergiai tolimojo plačiajuosčio tinklo (LoRaWAN) siųstuvai. Tyrimo tikslas – išbandyti nebrangią stebėjimo sistemą bei apibūdinti naują jutiklių ir siųstuvų modulių sistemą. Sistemos vartojamos elektros energijos sąnaudos yra itin mažos, naudojamų jutiklių spektras gana platus. Matavimai atlikti Vilniaus mieste. Analizuoti dviejų dydžių tipų konteineriai, matavimai atlikti penkiuose konteinerių horizontalaus pjūvio taškuose. Tyrimas atliktas esant dviem skirtingiems konteinerių užpildymo lygiams. Rezultatai rodo, kad ultragarso jutiklis gali reprezentatyviai matuoti atliekų užpildymo gylius, esant skirtingam konteinerių užpildymo lygiui. Atsižvelgiant į rezultatus, galima rekomenduoti šį jutiklį intelektualiojoje atliekų tvarkymo rinkoje. Tokia sistema gali suteikti reikiamų duomenų atliekų surinkimo procesui optimizuoti miestuose ir išvengti konteinerių perpildymo problemų.
Reikšminiai žodžiai: konteineriai, atliekų tvarkymas, „LoRaWAN“, daiktų interneto jutikliai.
Keyword : waste bins, waste management, LoRaWAN, IoT sensors
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
References
Cerchecci, M., Luti, F., Mecocci, A., Parrino, S., Peruzzi, G., & Pozzebon, A. (2018). A low power IoT sensor node architecture for waste management within smart cities context. Sensors, 18(4), 1282. https://doi.org/10.3390/s18041282
CONTENUR. (n.d.). CONTENUR - company which devoted to designing, manufacturing, and marketing comprehensive urban waste container solutions. https://www.contenur.com/en/products/containers/rear-loading/
Jin, J., Gubbi, J., Marusic, S., & Palaniswami, M. (2014). An information framework for creating a smart city through internet of things. IEEE Internet Things, 1(2), 112–121.
https://doi.org/10.1109/JIOT.2013.2296516
Khedikar, M. A., Khobragade, M. M., & Sawarkar, M. N. (2018). Garbage management of smart city using IoT. Sensors, 18(4), 1282. https://doi.org/10.3390/s18041282
Osoyoo. (n.d). Arduino lesson – Ultrasonic Sensor HC-SR04 module. http://osoyoo.com/2018/08/arduino-lesson-ultrasonic-sensor-hc-sr04-module/
Saji, R. M., Gopakumar, D., Kumar, S. H., Sayed, K. N. M., & Lakshmi, S. (2016). A survey on smart garbage management in cities using IoT. International Journal of Engineering and Computer Science, 5(11), 18749–18754.
Silva, B. N., Khan, M., & Han, K. (2018). Towards sustainable smart cities: A review of trends, architectures, components, and open challenges in smart cities. Sustainable Cities and Society, 38, 697–713. https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.01.053
Zanella, A., Bui, N., Castellani, A., Vangelista, L., & Zorzi, M. (2014). Internet of things for smart cities. IEEE Internet Things, 1(1), 22–32. https://doi.org/10.1109/JIOT.2014.2306328