La gestion intelligente des déchets est l'une des tâches principales des villes intelligentes, c'est-à-dire des zones urbaines dans lesquelles des technologies innovantes et des solutions basées sur les données sont utilisées. Elles ont pour objectif d'améliorer la qualité de vie des habitants, de minimiser l'impact sur l'environnement et d'utiliser les ressources de manière plus efficace. La préservation des ressources ne concerne pas seulement le recyclage, mais déjà les approches innovantes pour collecter les déchets et les éliminer ou les traiter de manière optimale. L'une des composantes les plus importantes des villes intelligentes est donc la mise en place de systèmes de collecte des déchets efficaces. À cela s'ajoute le fait qu'à partir du 1er mai 2025 au plus tard, en Allemagne, les déchets issus des poubelles de biodéchets livrés pour compostage ou méthanisation ne pourront plus contenir plus de 3% de matières étrangères en poids à la livraison.
L'entreprise C-trace, de Bielefeld en Allemagne, relève ce défi avec la solution d'intelligence artificielle C-detect. Le spécialiste de la branche pour les solutions informatiques autour de la logistique de gestion des déchets s'occupe, dans le domaine des solutions télématiques, de la collecte exempte de substances indésirables des biodéchets des ménages. Plus les biodéchets sont livrés purs, plus les efforts et les coûts liés à l'élimination des matières étrangères sont faibles. En outre, la quantité et la qualité des biodéchets compostables augmentent et, par conséquent, le produit final commercialisable, qui est lui-même devenu au fil du temps une matière première importante. Afin de garantir un tri des déchets organiques le plus sélectif possible pour le traitement ultérieur, l'entreprise a développé le premier système basé sur l'intelligence artificielle (IA) pour détecter des substances indésirables lors de la collecte des déchets organiques.
Des « yeux » fiables pour les véhicules de collecte des déchets
« Les substances indésirables dans les biodéchets, en particulier les plastiques, entraînent des coûts élevés et rendent le recyclage onéreux, voire impossible », explique Jan Birkhold, ingénieur commercial chez C-trace.
Le système de vision par ordinateur C-detect combine le logiciel intelligent de l'entreprise avec des caméras industrielles uEye FA extrêmement robustes et lumineuses d'IDS, afin de voir le contenu de la poubelle de biodéchets soit par « TopView », soit par « InsideView ».
À l'aide de deux caméras par variante de système, C-trace peut identifier par détection d'objets tous les types pertinents de substances et d'objets qui n'ont rien à faire dans les biodéchets. Il détecte les impuretés « apprises » comme les sacs en plastique ou les métaux et pourra à l'avenir faire la différence entre des sacs en plastique normaux et des sacs en plastique biodégradables. Les images statiques (TopView) et dynamiques (InsideView) sont reconnues lors du processus de déversement, puis traitées et documentées.
Le contenu est immédiatement évalué dans le véhicule grâce à une intelligence artificielle entraînée. L'évaluation de la détection peut être suivie en temps réel directement dans le véhicule grâce à un puissant ordinateur de bord à intelligence artificielle et au tableau tactile C-ident associé. En cas de détection, une photo témoin est enregistrée et transmise automatiquement pour évaluation.
Vue d'en haut de chaque poubelle de biodéchets
La variante TopView utilise la vue d'en haut de chaque poubelle de biodéchets. Pour ce faire, deux caméras sont installées à l'arrière du véhicule de collecte, au-dessus de la benne. Dès que le système détecte des substances indésirables à la surface du conteneur de biodéchets ouvert, le processus de déversement du véhicule de collecte des déchets est automatiquement stoppé. « La configurabilité du système permet de définir les substances indésirables pour lesquelles le système doit se déclencher, en fonction du degré de contamination », explique Jan Birkhold. « Dès que des substances indésirables sont détectées dans le conteneur, celui-ci reste en place sans être vidé, afin que les substances indésirables n'entrent pas dans le processus de collecte. »
La variante InsideView, en revanche, utilise deux caméras dans l'espace de déversement. Elles sont orientées latéralement vers les conteneurs et prennent des photos des déchets en haute résolution et à une fréquence d'image élevée pendant le processus de vidage. Si des substances étrangères se trouvent sous la surface, elles sont également détectées et documentées au moment du vidage du conteneur. Le système déclenche en outre un signal optique auprès de la caméra InsideView, directement sur le véhicule de collecte des déchets, afin que l'éboueur puisse équiper le conteneur souillé d'une consigne de tri pour le citoyen. En outre, la preuve par l'image enregistrée offre la possibilité de facturer aux citoyens les conteneurs souillés et vidés de manière répétée en tant que vidage plus coûteux des déchets résiduels, afin de les faire participer directement aux coûts plus élevés de l'élimination. Une combinaison des deux variantes est également possible.
Traitement rapide des images
« Un traitement rapide des images est particulièrement important. Nous recherchions une caméra haute résolution, compatible avec le réseau, et pouvant être programmée de manière autonome », argumente Jan Birkhold pour justifier le choix du modèle de caméra utilisé. Des critères tels que la taille, le réglage automatique de l'exposition, la classe de protection ainsi que la robustesse et la stabilité en fonctionnement ont également été décisifs.
La caméra GigE Vision d'IDS, utilisée par C-trace, est équipée d'un capteur CMOS compact 2/3" à obturateur global IMX264 de Sony, qui garantit une excellente qualité d'image, une sensibilité à la lumière et une plage dynamique exceptionnellement élevée. Elle dispose d'une mémoire d'images interne de 120 Mo et fournit des images de 5 MP quasiment exemptes de bruit et très contrastées au format 5:4 avec une fréquence de 22 images par seconde, ce qui la rend parfaite pour des applications comme celle-ci, avec des conditions d'éclairage variables. La classe IP65/67 protège de la saleté, de la poussière et des projections d'eau.
Facilité d'intégration
Autre avantage des caméras IDS intégrées : la facilité d'intégration grâce à IDS peak. « Nos développeurs bénéficient de la compatibilité réseau, de la prise en charge du langage de programmation C++ et d'un grand nombre de fonctionnalités au sein de l'environnement de programmation », explique Jan Birkhold. Les données collectées permettent d'attribuer de manière fiable les biodéchets à la poubelle correspondante ou au producteur de déchets. Les coordonnées GPS assurent la création des cartes de chaleur correspondantes. « Nos clients utilisent des transpondeurs RFID qui garantissent des taux de lecture extrêmement élevés et rendent les conteneurs uniques, ce qui permet d'attribuer directement les conteneurs vidés aux citoyens », explique Jan Birkhold.
Données consultées en temps réel
Toutes les données peuvent être consultées en temps réel et analysées ultérieurement. L'inspection et l'évaluation des biodéchets permettent de sensibiliser la population à la nécessité d'éliminer des biodéchets triés, mais servent aussi à la prise de décision pour la gestion des flux de matières. Le traitement séparé des lots fortement contaminés est géré de manière ciblée, ce qui permet de simplifier la technique de traitement et de réduire les frais d'exploitation de l'élimination.
« Les caméras uEye FA deviennent ainsi les yeux imperturbables des véhicules de collecte des déchets et aident les clients de c-trace à améliorer la qualité des déchets biologiques », se réjouit Jan Hartmann, directeur général d'IDS, à propos de l'utilisation écologique des caméras d'Obersulm. Le logiciel basé sur l'IA de Bielefeld apprend en permanence et améliore ainsi constamment la qualité du tri et les taux de recyclage.
