Auf Habré schreiben sie oft über Elektrotransport. Und über Fahrräder. Und auch über KI. Cloud4Y hat beschlossen, diese drei Themen zu kombinieren, indem es über ein „intelligentes“ Elektrofahrrad spricht, das immer online ist. Wir werden über das Modell Greyp G6 sprechen.
Um es für Sie interessanter zu machen, haben wir den Artikel in zwei Teile geteilt. Der erste ist dem Prozess der Erstellung eines Geräts, einer Plattform und Kommunikationsprotokollen gewidmet. Das zweite sind die technischen Spezifikationen, eine Beschreibung der Hardware und Fähigkeiten des Fahrrads.
Teil eins, Backend
Greyp Bikes ist ein kroatischer Hersteller von Premium-Elektrofahrrädern, der dem lokalen Hersteller exotischer Supersportwagen Rimac gehört. Das Unternehmen stellt wirklich interessante Fahrräder her. Schauen Sie sich einfach das Vorgängermodell an, das G12S mit Doppelfederung. Es war etwas zwischen einem Elektrofahrrad und einem Elektromotorrad, da das Gerät auf 70 km/h beschleunigen konnte, über einen leistungsstarken Motor verfügte und mit einer einzigen Ladung 120 km zurücklegte.
Der G6 erwies sich als eleganter und geländegängiger, sein Hauptmerkmal ist jedoch die „Konnektivität“. hat einen wichtigen Schritt in der Entwicklung des IoT gemacht, indem es ein Fahrrad anbot, das immer „online“ ist. Aber lassen Sie uns zunächst darüber sprechen, wie das „intelligente“ Elektrofahrrad überhaupt entstanden ist.
Geburt einer Idee
Eine Vielzahl unterschiedlicher Geräte verbindet sich mit dem Internet. Warum sind Fahrräder schlimmer? So kam Greyp Bikes auf die Idee, aus der das G6 wurde. Zu jedem Zeitpunkt ist dieses Fahrrad mit verbunden . Der Mobilfunkanbieter stellt die Verbindung her und die eSIM wird direkt in das Fahrrad eingenäht. Und das eröffnet sowohl Sportlern als auch normalen Radsportbegeisterten viele interessante Möglichkeiten.
Plattform
Bei der Schaffung einer Plattform für ein innovatives Produkt müssen viele Nuancen berücksichtigt werden. Daher war die Wahl einer Cloud-Plattform zum Hosten und Ausführen aller für ein modernes Elektrofahrrad erforderlichen Dienste ein sehr wichtiges Thema. Das Unternehmen entschied sich für Amazon Web Services (AWS). Dies lag unter anderem daran, dass Greyp Bikes bereits Erfahrung mit dem Service hatte. Teilweise aufgrund seiner Beliebtheit, der weiten Verbreitung unter Entwicklern auf der ganzen Welt und seiner guten Einstellung zu Java / JVM (ja, sie werden in Greyp Bikes aktiv verwendet).
AWS hatte einen guten IoT-MQTT-Broker (Cloud4Y hat über Protokolle geschrieben ), ideal für den einfachen Datenaustausch mit Ihrem Fahrrad. Es war zwar notwendig, irgendwie eine Verbindung mit der Smartphone-Anwendung herzustellen. Es gab Versuche, dies mithilfe von Websockets selbst umzusetzen, doch später beschloss das Unternehmen, das Rad nicht neu zu erfinden und wechselte zur Google Firebase-Plattform, die von mobilen Entwicklern weit verbreitet ist. Seit Beginn der Entwicklung hat die Systemarchitektur viele Verbesserungen und Änderungen erfahren. So ungefähr sieht es jetzt aus:
Tech-Stack
Implementierung
Das Unternehmen bietet zwei Möglichkeiten, sich beim System anzumelden. Jeder von ihnen wird separat implementiert, mit unterschiedlichen Technologien für seinen Anwendungsfall.
Vom Fahrrad bis zum Smartphone
Beim Erstellen eines Systemeintrittspunkts ist zunächst zu berücksichtigen, welches Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll. Wie bereits erwähnt, entschied sich das Unternehmen aufgrund seiner Leichtgewichtigkeit für MQTT. Das Protokoll ist hinsichtlich des Durchsatzes gut, funktioniert gut mit potenziell unzuverlässigen Verbindungen und spart Batteriestrom, was besonders für das Greyp-Elektrofahrrad wichtig ist.
Der verwendete MQTT-Broker ist erforderlich, um alle vom Fahrrad kommenden Daten zu laden. Innerhalb des AWS-Netzwerks befindet sich Lambda, das die vom MQTT-Broker bereitgestellten Binärdaten liest, sie analysiert und zur weiteren Verarbeitung an Apache Kafka übermittelt.
Apache Kafka ist der Kern des Systems. Alle Daten müssen es durchlaufen, um ihr endgültiges Ziel zu erreichen. Derzeit verfügt der Systemkern über mehrere Agenten. Der wichtigste ist derjenige, der Daten sammelt und an den InfluxDB-Cold-Storage überträgt. Der andere überträgt die Daten an die Firebase Realtime-Datenbank und stellt sie so Smartphone-Anwendungen zur Verfügung. Hier kommt Apache Kafka wirklich ins Spiel – Cold Storage (InfluxDB) speichert alle vom Fahrrad kommenden Daten und Firebase kann aktuelle Informationen abrufen (z. B. Echtzeitmetriken – aktuelle Geschwindigkeit).
Mit Kafka können Sie Nachrichten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten empfangen und nahezu sofort an Firebase übermitteln (zur Anzeige in einer Anwendung auf einem Smartphone) und schließlich an InfluxDB übertragen (zur Datenanalyse, Statistik, Überwachung).
Durch die Verwendung von Kafka können Sie bei zunehmender Last auch horizontal skalieren und andere Agenten verbinden, die eingehende Daten in ihrem eigenen Tempo und für ihren eigenen Anwendungsfall (z. B. ein Rennen zwischen einer Gruppe von Fahrrädern) verarbeiten können. Das heißt, die Lösung ermöglicht es Radfahrern, in einer Vielzahl von Eigenschaften miteinander zu konkurrieren. Zum Beispiel maximale Geschwindigkeit, maximaler Sprung, maximale Leistung usw.
Alle Dienste (genannt „GVC“ – Greyp Vehicle Cloud) sind primär in Spring Boot und Java implementiert, es kommen jedoch auch andere Sprachen zum Einsatz. Jeder Build wird in einem Docker-Image verpackt, das im ECR-Repository gehostet und von Amazon ECS gestartet und orchestriert wird. Während NoSQL in vielen Fällen recht praktisch und beliebt ist, kann Firebase nicht immer alle Anforderungen von Greyp erfüllen, weshalb das Unternehmen auch MySQL (in RDS) für Ad-hoc-Abfragen verwendet (Firebase verwendet einen JSON-Baum, der effizienter ist). (in manchen Fällen) und die Speicherung spezifischer Daten. Ein weiterer verwendeter Speicher ist Amazon S3, der die Sicherheit der gesammelten Daten gewährleistet.
Vom Smartphone bis zum Fahrrad
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Kommunikation mit Smartphones über Firebase. Die Plattform wird verwendet, um Anwendungsbenutzer und ihren Teil der Datenbank in Echtzeit zu authentifizieren. Tatsächlich ist Firebase eine Kombination aus zwei Dingen: Zum einen handelt es sich um eine Datenbank zur dauerhaften Datenspeicherung, zum anderen um die Bereitstellung von Echtzeitdaten an Smartphones über eine Websocket-Verbindung. Die ideale Option für diese Art der Verbindung besteht darin, Befehle an das Fahrrad zu erteilen, wenn die Geräte nicht nahe beieinander sind (keine BT-/Wi-Fi-Verbindung verfügbar).
In diesem Fall hat Greyp einen eigenen Befehlsverarbeitungsmechanismus entwickelt, der Nachrichten vom Smartphone über eine Datenbank im Echtzeitmodus empfängt. Dieser Mechanismus ist Teil der Core Application Services (GVC), deren Aufgabe es ist, Smartphone-Befehle in MQTT-Nachrichten zu übersetzen, die über einen IoT-Broker an das Fahrrad übermittelt werden. Wenn das Fahrrad einen Befehl empfängt, verarbeitet es diesen, führt die entsprechende Aktion aus und sendet eine Antwort an Firebase (Smartphone) zurück.
Überwachung
Parametersteuerung
Fast jeder Backend-Entwickler schläft gerne nachts, ohne alle 10 Minuten die Server zu überprüfen. Dies bedeutet, dass es notwendig ist, automatisierte Überwachungs- und Alarmierungslösungen im System zu implementieren. Diese Regel ist auch für das Greyp-Radsport-Ökosystem relevant. Es gibt auch Kenner guten Schlafs, deshalb nutzt das Unternehmen zwei Cloud-Lösungen: Amazon CloudWatch und jmxtrans.
CloudWatch ist ein Überwachungs- und Sichtbarkeitsdienst, der Überwachungs- und Betriebsdaten in Form von Protokollen, Metriken und Ereignissen sammelt und Ihnen so hilft, einen einheitlichen Überblick über AWS-Anwendungen, -Dienste und -Ressourcen zu erhalten, die auf der AWS-Plattform und vor Ort ausgeführt werden. Mit CloudWatch können Sie problemlos anomales Verhalten in Ihren Umgebungen erkennen, Warnungen festlegen, allgemeine Visualisierungen von Protokollen und Metriken erstellen, automatisierte Aktionen durchführen, Probleme beheben und umsetzbare Erkenntnisse gewinnen, die dazu beitragen, dass Ihre Anwendungen reibungslos laufen.
CloudWatch sammelt Benutzermetriken und liefert sie an ein Dashboard. Dort werden sie mit Daten aus anderen von Amazon verwalteten Ressourcen kombiniert. Die JVM empfängt Metriken über einen JMX-Endpunkt mithilfe eines „Connectors“ namens jmxtrans (auch als Docker-Container in ECS gehostet).
Teil zwei, Eigenschaften
Was für ein Elektrofahrrad hast du dir also ausgedacht? Das Elektro-Mountainbike Greyp G6 ist mit einem 36-V-Lithium-Ionen-Akku mit 700 Wh ausgestattet, der von LG-Zellen angetrieben wird. Anstatt den Akku zu verstecken, wie es viele E-Bike-Hersteller tun, platzierte Greyp den austauschbaren Akku genau in der Mitte des Rahmens. Der G6 ist mit einem MPF-Motor mit einer Nennleistung von 250 W ausgestattet (und es gibt auch eine 450-W-Option).
Das Greyp G6 ist ein Mountainbike mit einer Rockhox-Hinterradaufhängung, die nahe am Oberrohr angebracht ist und viel Platz für einen herausnehmbaren Akku zwischen den Knien des Fahrers lässt. Der Rahmen ist im Enduro-Stil gehalten und bietet dank Federung 150 mm Federweg. Die Kabel- und Bremsleitungen werden innerhalb des Rahmens verlegt. Dies sorgt für ein ästhetisches Erscheinungsbild und verringert die Gefahr des Hängenbleibens an Ästen.
Der Rahmen aus 100 % Kohlefaser wurde speziell von Greyp entwickelt und nutzt die Erfahrungen aus der Entwicklung des elektrischen Hyperautos Concept One.
Die Elektronik des Greyp G6 wird von einem zentralen Intelligenzmodul (CIM) am Vorbau gesteuert. Es umfasst ein Farbdisplay, WLAN, Bluetooth, 4G-Konnektivität, ein Gyroskop, einen USB-C-Anschluss, eine nach vorne gerichtete Kamera sowie eine Schnittstelle mit einer hinteren Untersattelkamera. Übrigens die Rückfahrkamera . Weitwinkelkameras (1080p 30 fps) sind in erster Linie für die Videoaufnahme auf Reisen konzipiert.
Fotobeispiele
Besonderes Augenmerk legt das Unternehmen auf die eSTEM-Lösung.
„Greyp eSTEM ist ein zentrales Smart-Modul für das Fahrrad, das zwei Kameras (vorne und hinten) steuert, die Herzfrequenz des Fahrers überwacht, über ein integriertes Gyroskop, Navigationssystem und eSIM verfügt und so jederzeit verbunden werden kann. Das E-Bike-System nutzt das Smartphone als Benutzeroberfläche und die mobile App schafft ein einzigartiges Benutzererlebnis mit verschiedenen neuen Optionen wie Remote-Bike-Schalter, Fotoaufnahme, Text-to-Bike und Leistungsbegrenzung.“
Am Lenker des Fahrrads befindet sich ein spezieller „Teilen“-Button. Wenn während Ihrer Fahrt etwas Interessantes oder Aufregendes passiert, können Sie auf Knopfdruck automatisch die letzten 15–30 Sekunden des Videos speichern und es auf das Social-Media-Konto des Radfahrers hochladen. Es können auch zusätzliche Daten in das Video eingeblendet werden. Zum Beispiel der Energieverbrauch, die Geschwindigkeit, die Fahrzeit usw. des Fahrrads.
Wenn das Telefon im Dashboard-Modus am Fahrrad montiert ist, kann das Greyp G6 eine Fülle von Informationen bereitstellen, die über die bloße Anzeige Ihrer aktuellen Geschwindigkeit oder des Akkuladestands hinausgehen. So kann ein Radfahrer einen beliebigen Punkt auf der Karte auswählen (z. B. einen hohen Hügel) und der Computer berechnet, ob die Batterieladung ausreicht, um den Gipfel zu erreichen. Oder es berechnet den Point of no Return, wenn Sie auf dem Rückweg plötzlich nicht mehr in die Pedale treten möchten. Allerdings lassen sich die Pedale recht leicht drehen. Der Hersteller versichert, dass das Fahrrad nicht schwer ist (obwohl es je nach Betrachtungsweise 25 kg wiegt).
Greyp G6 lässt sich durchaus heben
Greyp G6 verfügt über ein ähnliches Diebstahlschutzsystem von Tesla. Das heißt, wenn Sie ein geparktes Fahrrad berühren, wird der Besitzer benachrichtigt und erhält Zugriff auf die Kamera, um herauszufinden, wer sich um das Elektrofahrrad dreht. Der Fahrer kann dann das Fahrrad aus der Ferne deaktivieren, um zu verhindern, dass der Eindringling wegfährt. Und wenn man bedenkt, dass diese Systeme bei Greyp schon seit Jahren in der Entwicklung sind, ist es wahrscheinlich, dass sie dieses System tatsächlich entwickelt haben, bevor Tesla es implementiert hat.
Es sind mehrere Modelle dieser Serie im Angebot: G6.1, G6.2, G6.3. Der G6.1 beschleunigt auf 25 km/h und kostet 15,5 Euro. Der G6 erreicht eine Höchstgeschwindigkeit von 499 km/h und kostet 6.3 Euro. Was beim G45-Modell anders ist, ist unklar, kostet aber 28 Euro.
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Source: habr.com