Kombinierte Bildverarbeitung und Zeitreihenanalyse für die KI-gestützte Abfallaufbereitung

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Mit künstlicher Intelligenz zur besseren Abfallaufbereitung

Die Müll- bzw. Plastikberge wachsen weltweit kontinuierlich an. Allein in Österreich fallen pro Jahr etwa 4,4 Millionen Tonnen Siedlungsabfälle aus privaten Haushalten oder ähnlichen Einrichtungen an. Digitalisierung und Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) können einen großen Beitrag leisten, um die Abfallverwertung zu verbessern.

Im Forschungsprojekt KI-Waste soll der Recyclinganteil durch innovative Ansätze um mindestens 10% erhöht werden. Dafür werden erstmals Bilddaten mit Anlagendaten kombiniert, um die Art und Zusammensetzung des Abfalls im laufenden Prozess zu beschreiben, und so die Abfallaufbereitung zu optimieren.

Abfall erkennen und unterscheiden

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Für die Abfallaufbereitung ist die unterschiedliche Zusammensetzung von Siedlungsabfällen aus privaten Haushalten oder ähnlichen Einrichtungen herausfordernd, weil sich diese saisonal und regional stark unterscheidet. Bestehende Anlagen haben keine flächendeckend genutzte bzw. geeignete Technologie, um die Qualität der Zwischenschritte innerhalb einer Anlage automatisch zu erkennen. Dadurch kann es zum Beispiel geschehen, dass der Anteil an Kunststoffflaschen gut getrennt wird, während die restlichen Abfallbestandteile wie Kartonagen nur unzureichend abgeschieden werden.

Im Projekt KI-Waste werden Bilddaten über Materialströme in einer Aufbereitungsanlage gemeinsam mit Messdaten und Anlagenparametern untersucht. Die Bildverarbeitung kombiniert 2D und 3D Sensorik, um verschiedene Eigenschaften des Abfalls an mehreren Stellen innerhalb einer Aufbereitungsanlage bestmöglich zu erfassen. Mithilfe von Deep Learning Algorithmen lernt die Bildanalyse-Software anhand von Trainingsdaten, den Abfall zu erkennen und zu unterscheiden. Dies wird durch Analysen der Zeitreihendaten aus der Anlage ergänzt, um das digitale Abbild zu vervollständigen und somit gesamtheitliche und übergreifende Optimierungen zu ermöglichen.

Optimierte Abfallwirtschaft

KI-Waste liefert allgemeine Handlungsempfehlung wie KI in der Prozessoptimierung für die Abfall- und Kreislaufwirtschaft eingesetzt werden kann. Unternehmen der Abfallwirtschaft profitieren von einer Effizienzsteigerung, einer erhöhten Recyclingrate und einem verringerten Energieverbrauch, was sich in weiterer Folge positiv auf die Umwelt auswirkt. Das Projekt leistet somit einen wichtigen Beitrag zum Klima- und Umweltschutz in der Steiermark. Die Ergebnisse liefern auch Vorarbeiten für andere Industriebereiche, wie zum Beispiel die Pharma- oder Stahlindustrie, in denen ebenfalls Bilddaten mit Zeitreihendaten zusammen analysiert werden müssen.

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Kombinierte Bildverarbeitung und Zeitreihenanalyse für die KI-gestützte Abfallaufbereitung

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ACKNOWLEDGEMENT

Das Projekt KI-Waste „Kombinierte Bildverarbeitung und Zeitreihenanalyse für die KI-gestützte Abfallaufbereitung“ (PN 1330) wird im Rahmen des Zukunftsfonds Steiermark im Zuge der Ausschreibung „Green Tech 100 – 1 Earth, 0 Carbon, 0 Waste“ und des Klimafonds Graz gefördert.