Optimalizace odpadového hospodářství s využitím IoT a Smart Solutions

Název práce: Optimalizace odpadového hospodářství s využitím IoT a Smart Solutions
Autor(ka) práce: Fric, Matyáš
Typ práce: Diplomová práce
Vedoucí práce: Pavlíček, Antonín
Oponenti práce: Máša, Petr
Jazyk práce: Česky
Abstrakt:
Tato diplomová práce se zabývá možnostmi optimalizace svozu komunálního odpadu v Praze pomocí dat z IoT senzorů monitorujících zaplněnost sběrných nádob. Cílem práce je na reálných provozních datech vyhodnotit potenciál dynamického řízení svozu a porovnat jej se stávajícím statickým modelem postaveným na pevných svozových harmonogramech. V rámci práce byla nejprve navržena a provozována datová pipeline, která z platformy Golemio průběžně sesbírala data ze 7 705 monitorovaných kontejnerů v období od listopadu 2025 do dubna 2026 (5 měsíců). Vzhledem k tomu, že dataset neobsahoval spolehlivý referenční zdroj pravdy o realizovaných svozech, byla navržena heuristická metodika kombinující systémové logy s fyzikální interpretací senzorického signálu, která umožnila z 97 565 detekovaných změn vybrat 59 109 svozů s dostatečnou mírou věrohodnosti. Nad výsledným datasetem byla provedena asociační analýza pomocí nástroje CleverMiner založeného na metodě GUHA, která odhalila čtyři hlavní vzorce: strukturální přetížení papírových kontejnerů na začátku týdne, vysokou neefektivitu svozu skla o víkendech, silný vliv prostorového kontextu na rychlost plnění a empirický rozdíl mezi městskou částí Praha 11, kde je dynamický svoz již pilotně provozován, a zbytkem Prahy. V Praze 11 dosahuje podíl optimálně naplněných svozů 70,8 % oproti 43,2 % ve zbytku města, přičemž podíl přetížených svozů zůstává prakticky shodný. Tento empirický výsledek slouží jako validační můstek k simulační části práce, ve které byly řešeny okružní dopravní problémy optimalizující trasy pomocí knihovny OR-Tools a porovnány tři svozové scénáře nad množinou 3 680 sběrných nádob na sklo, jelikož právě pro sklo bylo nejvíce dostupných dat a tato komodita poskytovala největší prostor pro zvýšení efektivity. Dynamický svoz koordinovaný na úrovni prostorových clusterů snižuje oproti statickému režimu ujetou vzdálenost z 81 067 km na 33 593 km a odpovídající emise CO₂ ze 74,9 t na 31,0 t, zatímco čistě reaktivní prahový režim bez prostorové koordinace přináší úsporu kilometrů pouze přibližně o čtrnáct procent. Vzhledem ke zjednodušením simulačního modelu je vhodné výsledky interpretovat především relativně, jako indikátor velikosti potenciálního zlepšení mezi jednotlivými režimy. Práce jednoznačně ukazuje, že přínos dynamického řízení svozu je podmíněn kombinací datově řízeného plánování svozů a inteligentního plánování tras a že se jedná o směr, který má v reálném pražském provozu prokazatelnou oporu.
Klíčová slova: Internet věcí; odpadové hospodářství; dynamický svoz; optimalizace svozu odpadu; IoT; smart city; simulace; Praha
Název práce: Optimizing Waste Management Using IoT and Smart Solutions
Autor(ka) práce: Fric, Matyáš
Typ práce: Diploma thesis
Vedoucí práce: Pavlíček, Antonín
Oponenti práce: Máša, Petr
Jazyk práce: Česky
Abstrakt:
This master's thesis explores the potential for optimizing municipal waste collection in the city of Prague using data from IoT sensors monitoring the fill levels of waste containers. The aim of the thesis is to evaluate, based on real operational data, the potential of dynamic waste collection management in comparison with the existing static model based on fixed pickup schedules. Within the scope of the thesis, a data pipeline was first designed and operated to continuously collect data from 7 705 monitored containers from the Golemio platform between November 2025 and April 2026 (5 months). As the dataset did not contain a reliable ground truth for actual pickups, a heuristic methodology was developed that combines system logs with a physical interpretation of the sensor signal; this approach made it possible to select 59 109 sufficiently credible pickups from 97 565 detected changes. An association analysis using the CleverMiner tool, based on the GUHA method, was then performed on the resulting dataset and revealed four principal patterns: structural overloading of paper containers at the beginning of the week, high inefficiency of glass pickups during weekends, a strong influence of spatial context on container fill rate and an empirical difference between the municipal district of Prague 11, where dynamic collection is already being piloted, and the rest of Prague. In Prague 11, the share of pickups with optimal fill reaches 70.8 % compared with 43.2 % in the rest of the city, while the share of overloaded pickups remains practically identical. This empirical result serves as a validation bridge to the simulation part of the thesis, in which vehicle routing problems optimizing routes using the OR-Tools library were solved and three collection scenarios were compared across a set of 3 680 glass containers, as glass had the most available data and this commodity provided the greatest room for efficiency improvement. Dynamic collection coordinated at the level of spatial clusters reduces the total distance travelled from 81 067 km to 33 593 km and the corresponding CO₂ emissions from 74.9 t to 31.0 t compared with the static regime, whereas a purely reactive threshold regime without spatial coordination yields a reduction of only approximately fourteen percent in distance travelled. Given the simplifications of the simulation model, the results should primarily be interpreted in relative terms, as an indicator of the magnitude of the potential improvement between regimes. The thesis clearly demonstrates that the benefit of dynamic waste collection management is conditional on combining data-driven collection planning with intelligent route planning and that it represents a direction with demonstrable support in the real operation of Prague's waste management system.
Klíčová slova: Simulation; Prague; Internet of Things; IoT; smart city; Waste Management; Dynamic collection; Waste Collection Optimization

Informace o studiu

Studijní program / obor: Informační management
Typ studijního programu: Magisterský studijní program
Přidělovaná hodnost: Ing.
Instituce přidělující hodnost: Vysoká škola ekonomická v Praze
Fakulta: Fakulta informatiky a statistiky
Katedra: Katedra systémové analýzy

Informace o odevzdání a obhajobě

Datum zadání práce: 15. 10. 2025
Datum podání práce: 3. 5. 2026
Datum obhajoby: 3. 6. 2026
Identifikátor v systému InSIS: https://insis.vse.cz/zp/94061/podrobnosti

Soubory ke stažení

    Poslední aktualizace: