Su Habré scrivono spesso di trasporto elettrico. E sulle biciclette. E anche sull’intelligenza artificiale. Cloud4Y ha deciso di unire questi tre argomenti parlando di una bicicletta elettrica “intelligente” e sempre online. Parleremo del modello Greyp G6.
Per renderlo più interessante per te, abbiamo diviso l'articolo in due parti. Il primo è dedicato al processo di creazione di un dispositivo, di una piattaforma e di protocolli di comunicazione. Il secondo sono le specifiche tecniche, una descrizione dell'hardware e delle capacità della bici.
Prima parte, backend
Greyp Bikes è un produttore croato di biciclette elettriche premium, di proprietà del produttore locale di supercar esotiche Rimac. L'azienda crea biciclette davvero interessanti. Basta guardare il modello precedente, il G12S a doppia sospensione. Era una via di mezzo tra una bicicletta elettrica e una motocicletta elettrica, poiché il dispositivo poteva accelerare fino a 70 km/h, aveva un motore potente e percorreva 120 km con una singola carica.
Il G6 si è rivelato più elegante e fuoristrada, ma la sua caratteristica principale è la “connettività”. ha compiuto un passo importante verso lo sviluppo dell’IoT offrendo una bicicletta sempre “online”. Ma parliamo innanzitutto di come è nata la bici elettrica “intelligente”.
Nascita di un'idea
Un numero enorme di dispositivi diversi si connette a Internet. Perché le biciclette sono peggiori? È così che Greyp Bikes ha avuto l'idea che è diventata la G6. In qualsiasi momento, questa bici è connessa . L'operatore di telefonia mobile fornisce la connessione e l'eSIM viene cucita direttamente nella bicicletta. E questo apre molte opportunità interessanti sia per gli atleti che per i normali appassionati di ciclismo.
piattaforma
Quando si crea una piattaforma per un prodotto innovativo, è necessario tenere conto di molte sfumature. Pertanto, la scelta di una piattaforma cloud per ospitare ed eseguire tutti i servizi richiesti da una moderna bicicletta elettrica è stata una questione molto importante. L'azienda ha scelto Amazon Web Services (AWS). Ciò è dovuto in parte al fatto che Greyp Bikes aveva già esperienza con il servizio. In parte, a causa della sua popolarità, dell'ampia distribuzione tra gli sviluppatori di tutto il mondo e del buon atteggiamento nei confronti di Java / JVM (sì, sono utilizzati attivamente in Greyp Bikes).
AWS disponeva di un buon broker IoT MQTT (Cloud4Y ha scritto sui protocolli ), ideale per un facile scambio dati con la tua bici. È vero, era necessario stabilire in qualche modo una connessione con l'applicazione per smartphone. Ci sono stati tentativi di implementarlo da soli utilizzando Websocket, ma in seguito l'azienda ha deciso di non reinventare la ruota e di passare alla piattaforma Google Firebase, ampiamente utilizzata dagli sviluppatori mobili. Dall'inizio dello sviluppo, l'architettura del sistema ha subito numerosi miglioramenti e modifiche. Questo è più o meno quello che appare adesso:
Pila tecnologica
implementazione
L'azienda ha fornito due modi per accedere al sistema. Ciascuno di essi viene implementato separatamente, con tecnologie diverse per il relativo caso d'uso.
Dalla bici allo smartphone
La prima cosa da considerare quando si crea un punto di ingresso del sistema è quale protocollo di comunicazione utilizzare. Come già accennato, l’azienda ha scelto MQTT per la sua natura leggera. Il protocollo è buono in termini di throughput, funziona bene con connessioni potenzialmente inaffidabili e consente di risparmiare la carica della batteria, il che è particolarmente importante per la bici elettrica Greyp.
Il broker MQTT utilizzato è necessario per caricare tutti i dati provenienti dalla bici. All'interno della rete AWS c'è Lambda, che legge i dati binari forniti dal broker MQTT, li analizza e li consegna ad Apache Kafka per un'ulteriore elaborazione.
Apache Kafka è il cuore del sistema. Tutti i dati devono attraversarlo per raggiungere la destinazione finale. Attualmente, il nucleo del sistema ha diversi agenti. Il più importante è quello che raccoglie i dati e li trasferisce al cold storage di InfluxDB. L'altro trasferisce i dati al database Firebase Realtime, rendendoli disponibili alle applicazioni smartphone. È qui che entra in gioco Apache Kafka: il cold storage (InfluxDB) memorizza tutti i dati provenienti dalla bici e Firebase può ottenere informazioni aggiornate (ad esempio parametri in tempo reale - velocità attuale).
Kafka ti consente di ricevere messaggi a velocità diverse e consegnarli quasi immediatamente a Firebase (per la visualizzazione in un'applicazione su uno smartphone) e infine trasferirli a InfluxDB (per analisi dei dati, statistiche, monitoraggio).
L'uso di Kafka consente inoltre di scalare orizzontalmente all'aumentare del carico, nonché di connettere altri agenti che possono elaborare i dati in ingresso al proprio ritmo e per il proprio caso d'uso (come una corsa tra un gruppo di biciclette). Cioè, la soluzione consente ai ciclisti di competere tra loro su una varietà di caratteristiche. Ad esempio, velocità massima, salto massimo, prestazione massima, ecc.
Tutti i servizi (chiamati "GVC" - Greyp Vehicle Cloud) sono implementati principalmente in Spring Boot e Java, sebbene vengano utilizzati anche altri linguaggi. Ogni build è confezionata in un'immagine Docker ospitata nel repository ECR, lanciata e orchestrata da Amazon ECS. Sebbene NoSQL sia abbastanza comodo e popolare in numerosi casi, Firebase non può sempre soddisfare tutte le esigenze di Greyp, quindi l'azienda utilizza anche MySQL (in RDS) per query ad hoc (Firebase utilizza un albero JSON, che è più efficiente in alcuni casi) e la memorizzazione di dati specifici. Un altro storage utilizzato è Amazon S3, che garantisce la sicurezza dei dati raccolti.
Dallo smartphone alla bicicletta
Come abbiamo già detto, la comunicazione con gli smartphone avviene tramite Firebase. La piattaforma viene utilizzata per autenticare gli utenti dell'applicazione e la loro parte del database in tempo reale. In effetti, Firebase è una combinazione di due cose: uno è un database per l'archiviazione persistente dei dati e l'altro serve per fornire dati in tempo reale agli smartphone tramite una connessione Websocket. L'opzione ideale per questo tipo di connessione è impartire comandi alla bici quando i dispositivi non sono vicini tra loro (nessuna connessione BT/Wi-Fi disponibile).
In questo caso, Greyp ha sviluppato un proprio meccanismo di elaborazione dei comandi, che riceve messaggi dallo smartphone attraverso un database in modalità tempo reale. Questo meccanismo fa parte dei core application services (GVC), il cui compito è tradurre i comandi dello smartphone in messaggi MQTT trasmessi alla bicicletta tramite un broker IoT. Quando la bici riceve un comando, lo elabora, esegue l'azione appropriata e restituisce una risposta a Firebase (smartphone).
Monitoraggio
Controllo dei parametri
Quasi tutti gli sviluppatori backend preferiscono dormire la notte senza controllare i server ogni 10 minuti. Ciò significa che è necessario implementare soluzioni automatizzate di monitoraggio e allarme nel sistema. Questa regola è rilevante anche per l’ecosistema ciclistico Greyp. Ci sono anche gli intenditori del buon sonno, quindi l'azienda utilizza due soluzioni cloud: Amazon CloudWatch e jmxtrans.
CloudWatch è un servizio di monitoraggio e visibilità che raccoglie dati operativi e di monitoraggio sotto forma di log, parametri ed eventi, aiutandoti a ottenere una visione unificata delle applicazioni, dei servizi e delle risorse AWS in esecuzione sulla piattaforma AWS e in locale. Con CloudWatch puoi rilevare facilmente comportamenti anomali nei tuoi ambienti, impostare avvisi, creare visualizzazioni comuni di log e parametri, eseguire azioni automatizzate, risolvere problemi e scoprire informazioni utili che aiutano a mantenere le tue applicazioni in esecuzione senza intoppi.
CloudWatch raccoglie i parametri utente e li fornisce a un dashboard. Lì vengono combinati con i dati provenienti da altre risorse gestite da Amazon. La JVM riceve i parametri tramite un endpoint JMX utilizzando un "connettore" chiamato jmxtrans (anch'esso ospitato come contenitore Docker all'interno di ECS).
Seconda parte, caratteristiche
Allora, che tipo di bici elettrica ti sei ritrovato? La mountain bike elettrica Greyp G6 è dotata di una batteria agli ioni di litio da 36 V, 700 Wh alimentata da celle LG. Invece di nascondere la batteria come fanno molti produttori di e-bike, Greyp ha posizionato la batteria rimovibile proprio al centro del telaio. Il G6 è dotato di un motore MPF con una potenza nominale di 250 W (ed è disponibile anche l'opzione da 450 W).
La Greyp G6 è una mountain bike dotata di sospensione posteriore Rockhox, nascosta vicino al tubo orizzontale e che lascia molto spazio per una batteria rimovibile tra le ginocchia del ciclista. Il telaio è in stile enduro e offre 150mm di escursione grazie alle sospensioni. I cavi e le linee dei freni passano all'interno del telaio. Ciò garantisce un aspetto estetico e riduce il rischio di rimanere impigliati nei rami.
Il telaio 100% in fibra di carbonio è stato sviluppato appositamente da Greyp utilizzando l'esperienza maturata durante la creazione dell'hypercar elettrica Concept One.
La suite elettronica del Greyp G6 è controllata da un modulo di intelligenza centrale (CIM) sullo stelo. Include un display a colori, WiFi, Bluetooth, connettività 4G, giroscopio, connettore USB C, fotocamera frontale, nonché un'interfaccia con una fotocamera posteriore sottosella. A proposito, la fotocamera posteriore . Le fotocamere grandangolari (1080p 30 fps) sono progettate principalmente per riprendere video durante i viaggi.
Esempi di foto
L'azienda presta particolare attenzione alla soluzione eSTEM.
“Greyp eSTEM è un modulo intelligente centrale per la bici che controlla due telecamere (anteriore e posteriore), monitora la frequenza cardiaca del ciclista, ha un giroscopio integrato, un sistema di navigazione ed eSIM, consentendone la connessione in qualsiasi momento. Il sistema e-bike utilizza lo smartphone come interfaccia utente e l’app mobile crea un’esperienza utente unica con varie nuove opzioni come il cambio remoto della bici, l’acquisizione di foto, il testo sulla bici e la limitazione della potenza”.
C'è uno speciale pulsante "Condividi" sul manubrio della bici. Se durante la corsa accade qualcosa di interessante o emozionante, puoi premere un pulsante e salvare automaticamente gli ultimi 15-30 secondi del video e caricarlo sull'account social del ciclista. È inoltre possibile sovrapporre dati aggiuntivi al video. Ad esempio, il consumo energetico della bicicletta, la velocità, il tempo di percorrenza, ecc.
Con il telefono montato sulla bici in modalità cruscotto, Greyp G6 può fornire numerose informazioni oltre a mostrare semplicemente la velocità attuale o il livello della batteria. Quindi, un ciclista può selezionare qualsiasi punto sulla mappa (ad esempio, una collina alta) e il computer calcolerà se la carica della batteria è sufficiente per raggiungere la cima. Oppure calcolerà il punto di non ritorno, se all’improvviso non vorrai più pedalare al ritorno. Sebbene i pedali possano essere girati abbastanza facilmente. Il produttore assicura che la bici non è pesante (anche se a seconda di come la si guarda, il suo peso è di 25 kg).
Greyp G6 è del tutto possibile da sollevare
Greyp G6 ha un sistema antifurto simile a da Tesla. Cioè, se tocchi una bicicletta parcheggiata, avviserà il proprietario e gli darà accesso alla telecamera per scoprire chi sta girando attorno alla bici elettrica. Il conducente può quindi scegliere di disabilitare da remoto la bicicletta per impedire all'intruso di allontanarsi. E dato che questi sistemi sono in fase di sviluppo presso Greyp da anni, è probabile che abbiano effettivamente inventato questo sistema prima che Tesla lo implementasse.
Sono disponibili diversi modelli di questa serie: G6.1, G6.2, G6.3. La G6.1 accelera fino a 25 km/h (15,5 mph) e costa 6 euro. La G499 ha una velocità massima di 6.3 km/h (45 mph) e costa 28 euro. Non è chiaro cosa differisca il modello G7, ma costa 499 euro.
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Fonte: habr.com