Smart City Wie Sensoren bei der Parkplatzsuche helfen können

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Energieautarke Sensorstreifen in der Straße übernehmen die Parkplatzsuche und ein Algorithmus ermittelt unter anderem die Größe des freien Parkplatzes. Die Gründer wollen das Parkraummanagement weiter ausbauen.

Wer in einer Großstadt unterwegs ist, kennt das leidige Problem der Parkplatzsuche. Laut Statista [1] benötigte ein Autofahrer im Jahr 2017 pro Fahrt in München neun Minuten, um einen freien Parkplatz zu finden. Spitzenreiter war Frankfurt, wo man ganze zehn Minuten auf Parkplatzsuche war.

Dem Problem der Parkplatzsuche haben sich die drei Gründer von ParkHere [2] bereits während ihres Studiums an der Technischen Universität München angenommen: Felix Harteneck (CEO), Jakob Sturm (CTO) und Clemens Techmer (CTO). Im Rahmen des Stipendiums „Manage & More“ der UnternehmerTUM entwickelten die drei Studenten den weltweit ersten energieautarken Parkplatzsensor.

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Viel Zeit geht bei der Parkplatzsuche verloren

Ihren Überlegungen legten die Gründer eine Studie aus San Francisco zugrunde. Aus dieser geht hervor, dass rund 40 Prozent des Verkehrs in einer Stadt Autofahrer auf der Suche nach einem Parkplatz sind. Bis sie eine freie Lücke finden, vergehen bis zu 15 Minuten. Gelingt es, diese Autofahrer gleich zu einem freien Parkplatz zu navigieren, kann der CO₂-Ausstoß um 30 Prozent reduziert werden.

In Hinblick auf den Klimawandel eine entscheidende Komponente. Darüber hinaus spart jeder einzelne Autofahrer viel Zeit, Kosten und Nerven. In San Francisco versuchten die Verantwortlichen diesem Problem mit batteriebetriebenen Sensoren entgegenzutreten. Doch erhebliche Probleme mit den Batterien und ihre kurze Lebensdauer führten dazu, dass das Projekt scheiterte. Mit diesem Hintergrundwissen war klar, dass zum einen der Parkplatzsuchverkehr mit einem durchdachten System deutlich gesenkt werden kann und dass dafür batteriebetriebene Sensoren nicht geeignet sind.

Wie die notwendige Energie bereitgestellt wird

Innerhalb weniger Wochen entwickelten die Gründer einen ersten Prototyp eines energieautarken Sensors. Dabei kamen ihnen ihre Erfahrungen mit Energy-Harvesting-Systemen, die Programmierkenntnisse und das Gründer-Knowhow, welches sie an der UnternehmerTUM sammeln konnten, zugute. Als ein Spin-off der UnternehmerTUM starteten die Gründer im Jahr 2015 ihr Geschäft. Nach einigen Pilotprojekten und einer weiteren Entwicklung besteht der Sensor final aus zwei Hardware-Komponenten: Das ist auf der einen Seite der Sensorstreifen und auf der anderen das in der Basis-Station verbaute GPRS-Modul, welches die Belegungsdaten der Sensoren in Echtzeit empfängt und weiterleitet.

Überfährt ein Auto die Sensoren, erzeugt das einen Impuls. Mit den zum Patent angemeldeten Energy-Harvesting-Modulen, welche in regelmäßigen Abständen im Streifen verbaut sind, gewinnen die Sensoren die benötigte Energie, um die Daten via Funk zu übertragen. Hierfür machten sich die Gründer den Piezoeffekt zu Nutze: Das Gewicht des Autos führt innerhalb der Module zu einer elastische Verformung.

Diese wird in elektrische Spannung umgewandelt. Ein verbautes Funkmodul leitet die Informationen dann in einer Reichweite von 250 Metern an die Basis-Station weiter. Via das Mobilfunknetz kommuniziert die Station die Daten dann über eine offene Schnittstelle beispielsweise an Server, Navigationssysteme oder Apps.

Energy Harvesting: Energie durch Druck

Die Sensoren generieren durch Druck die benötigte Energie. So lösen beispielsweise auch Fußgänger das Signal aus. Allerdings entsteht durch den punktuellen Druck einer Person ein anderes Muster, als durch die Belastung zweier Räder eines Autos. Dieses Muster analysiert ein Algorithmus im Backend und gibt die Information nur nach entsprechender Mustererkennung weiter.

Die Mustererkennung nutzten die Entwickler für einen anderen Effekt: Anhand der beiden im Boden verbauten Sensorenstreifen lässt sich erkennen, in welche Richtung das Fahrzeug den Parkplatz befährt. Entsprechend wird der Parkplatz auch wieder als frei angezeigt, wenn der Autofahrer den Parkplatz über den gegenüberliegenden freien Parkplatz verlässt.

Es ist also für die korrekte Auswertung nicht entscheidend, dass der Fahrer vorwärts in die Parkbucht fährt und rückwärts wieder hinaus fährt. Der Algorithmus erkennt alle möglichen Varianten und im Frontend wird die Verfügbarkeit des Parkplatzes richtig dargestellt.

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Der Algorithmus erkennt auch Falschparker

Die Sensoren werden nicht nur beim Querparken in einzelnen Parkbuchten verbaut, sondern können auch in der Stadt parallel entlang des Bordsteins eingelassen werden. Das Besondere daran ist, dass sich durch die regelmäßig verbauten Module, die jeweils beim Auslösen eine ID mitsenden, die Größe des Parkplatzes ausgeben lässt. Damit weiß der Autofahrer nicht nur, ob ein Parkplatz zu Verfügung steht, sondern auch wie groß dieser ist.

Ebenso beim Querparken ist dies ein großer Vorteil, denn durch die übermittelten IDs lassen sich Falschparker ausmachen. Dieses System ist weltweit einzigartig und bietet verschiedenste Vorteile. Dadurch, dass keine Batterien benötigt werden und durch die robuste Hülle, ist das System rund 25 Jahre wartungsfrei.

Die Installation ist besonders einfach, da nur der Sensorstreifen in den Asphalt eingelassen und keine Stromkabel verlegt werden müssen. Auch Umwelteinflüsse wie beispielsweise Schnee können den Sensoren nichts anhaben. Tests haben gezeigt, dass auch ein Schneepflug über den Streifen fahren kann, ohne dass dieser Schaden nimmt.

Unterstützung nicht nur bei der Parkplatzsuche

Mehrere Projekte in Städten und bei großen Unternehmen beweisen, dass die Technik funktioniert und bei der Suche nach einem Parkplatz unterstützen kann. Ziel ist es vor allem, weitere Mitarbeiterparkplätze mit ganzheitlichen Lösungen rund um das Parkraummanagement auszustatten.

Für das Jahr 2018 kündigt CEO Felix Harteneck an, dass sein Unternehmen ParkHere mit weiteren Produkten das Portfolio erweitern will. Dazu gehören beispielsweise die Electronic-Paper-Schilder, ein energieautarker Parkbügel und ein ausgeklügeltes Zugangsmanagement für Schranken zur Überwachung des Parkraums.

Zukünftig finden Parkplatzsuchende dank unterschiedlicher Technik nicht nur einen freien Parkplatz, sondern können diesen auch reservieren und erhalten auf digitalem Weg Zugang zum Parkraum.

Von der Hochschule zu Firmengründern

Die drei Gründer Felix Harteneck, Jakob Sturm und Clemens Techmer lernten sich im Jahr 2015 während ihres Studiums an der Technischen Universität München kennen. Felix Harteneck (CEO) studierte technologie- und managementorientierte Betriebswirtschaft mit dem Schwerpunkt „Entrepreneurship“.

Bereits nach seinem Abitur gründete er seine erste Firma. Auf das gewonnene unternehmerische Know-how und die Kontakte greift er noch heute zurück. Als Geschäftsführer verantwortet er bei ParkHere vor allem das Management und die Finanzen.

Jakob Sturm (CTO) ist zusammen mit Clemens Techmer (CTO) für die technische Umsetzung im Unternehmen zuständig. Beide sind studierte Elektrotechniker. Sturm verantwortet die Hardware-Entwicklung. Er greift auf ein breites Wissen bei eingebetteten Systemen, Energy-Harvesting und drahtlose Kommunikation zurück, um beispielsweise die Basis-Station weiterzuentwickeln. Sein Know-how eignete er sich nicht nur während des Studiums an, sondern bereits zuvor begeisterte ihn die Elektrotechnik. Für seine Null-Watt-Standby-Schaltung erhielt er bei Jugend forscht den ersten Preis.

Clemens Techmer (CTO) ist vor allem für die Software-Entwicklung zuständig. Neben der Schnittstellenentwicklung, beschäftigt ihn das Frontend und die Implementierung von Client-Server-Strukturen. So programmiert er beispielsweise Apps, Dashboards und Testwebseiten. Seine Kenntnisse sammelte er während des Studiums und zahlreicher praktischer Tätigkeiten. Um sich betriebswirtschaftliche Kenntnisse anzueignen, nahmen die Gründer beispielsweise am Qualifizierungsprogrammen der UnternerhmerTUM Manage&More teil. Darüber hinaus erhielten sie das Climate-KIC-Stipendium.

Hinter den Gründern steht ein starkes Team. Die 25 Mitarbeiter arbeiten interdisziplinär zusammen. Neben Ingenieuren verschiedenster Fachrichtungen und Informatikern, welche vor allem für die Hard- und Software verantwortlich sind, arbeiten BWLer, Vertriebler und Marketingmanager daran, ParkHere dauerhaft in der Parken-Branche zu etablieren. Das ParkHere-System wurde bereits mehrfach ausgezeichnet, zuletzt durch den VDE Südbayern mit dem VDE-Award und zu Beginn diesen Jahres durch die Lechwerke AG mit dem LEW Sonderpreis. Beispielsweise wurde ParkHere Sieger des Münchener Businessplan Wettbewerbs und des Pioneers Festivals 2016.

Der Beitrag ist mit Material von ParkHere entstanden und erschien zuerst auf unserem Partnerportal Elektronikpraxis.de.

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Referenzen

[1] https://de.statista.com/statistik/daten/studie/732264/umfrage/aufgewendete-zeit-fuer-die-parkplatzsuche-in-deutschen-grossstaedten/ (abgerufen am 15.1.)
[2] https://www.gruenderszene.de/automotive-mobility/park-here-platzsuche-sensor

(ID:45250362)