איך נוצרו אופניים חשמליים חכמים

על Habré הם כותבים לעתים קרובות על תחבורה חשמלית. ולגבי אופניים. וגם על AI. Cloud4Y החליטה לשלב את שלושת הנושאים הללו על ידי דיבור על אופניים חשמליים "חכמים" שנמצאים תמיד באינטרנט. נדבר על דגם Greyp G6.

כדי להפוך אותו למעניין יותר עבורכם, חילקנו את המאמר לשני חלקים. הראשון מוקדש לתהליך יצירת מכשיר, פלטפורמה ופרוטוקולי תקשורת. השני הוא המפרט הטכני, תיאור החומרה והיכולות של האופניים.

חלק ראשון, אחורי

Greyp Bikes היא יצרנית קרואטית של אופניים חשמליים פרימיום, בבעלות יצרנית מכוניות העל האקזוטיות המקומית Rimac. החברה יוצרת אופניים מעניינים באמת. רק תסתכל על הדגם הקודם, ה-G12S כפול ההשעיה. זה היה משהו בין אופניים חשמליים לאופנוע חשמלי, שכן המכשיר יכול להאיץ ל-70 קמ"ש, היה בעל מנוע חזק ורץ 120 ק"מ בטעינה אחת.

ה-G6 התגלה כיותר אלגנטי ושטחי, אבל התכונה העיקרית שלו היא "קישוריות". אופני גרייפ לקח צעד חשוב לקראת פיתוח ה-IoT על ידי הצעת אופניים שהם תמיד "מקוון". אבל בואו נדבר קודם על איך האופניים החשמליים ה"חכמים" נוצרו מלכתחילה.

הולדת רעיון

מספר עצום של מכשירים שונים מתחברים לאינטרנט. למה אופניים גרועים יותר? כך הגה Greyp Bikes את הרעיון שהפך ל-G6. בכל זמן נתון, האופניים האלה מחוברים שרת ענן. המפעיל הסלולרי מספק את החיבור, וה-eSIM נתפר ישירות לתוך האופניים. וזה פותח הרבה הזדמנויות מעניינות גם לספורטאים וגם לחובבי אופניים רגילים.

פלטפורמה

בעת יצירת פלטפורמה למוצר חדשני, יש לקחת בחשבון ניואנסים רבים. לכן, בחירת פלטפורמת ענן לארח ולהפעיל את כל השירותים הנדרשים לאופניים חשמליים מודרניים הייתה נושא חשוב מאוד. החברה בחרה בשירותי האינטרנט של אמזון (AWS). זה נבע בין השאר מהעובדה של-Greyp Bikes כבר היה ניסיון עם השירות. חלקית - בשל הפופולריות שלה, תפוצה רחבה בקרב מפתחים ברחבי העולם ויחס טוב כלפי Java / JVM (כן, הם נמצאים בשימוש פעיל ב-Greyp Bikes).

ל-AWS היה מתווך IoT MQTT טוב (Cloud4Y כתב על פרוטוקולים מוקדם יותר), אידיאלי להחלפת נתונים קלה עם האופניים שלך. נכון, היה צורך איכשהו ליצור קשר עם אפליקציית הטלפון החכם. היו ניסיונות ליישם זאת בעצמם באמצעות Websockets, אך מאוחר יותר החליטה החברה לא להמציא את הגלגל מחדש ועברה לפלטפורמת Google Firebase, שנמצאת בשימוש נרחב על ידי מפתחי מובייל. מאז תחילת הפיתוח, ארכיטקטורת המערכת עברה שיפורים ושינויים רבים. ככה זה נראה עכשיו בערך:

מחסנית טכנית

Реализация

החברה סיפקה שתי דרכים להיכנס למערכת. כל אחד מהם מיושם בנפרד, עם טכנולוגיות שונות למקרה השימוש שלו.

מאופניים לסמארטפון

הדבר הראשון שיש לקחת בחשבון בעת ​​יצירת נקודת כניסה למערכת הוא באיזה פרוטוקול תקשורת להשתמש. כפי שכבר ציינו, החברה בחרה ב-MQTT בגלל אופיו הקל משקל. הפרוטוקול טוב מבחינת תפוקה, עובד היטב עם חיבורים שעלולים להיות לא אמינים וחוסך בסוללה, מה שחשוב במיוחד עבור האופניים החשמליים של Greyp.

מתווך MQTT בו נעשה שימוש נדרש לטעון את כל הנתונים המגיעים מהאופניים. בתוך רשת AWS נמצאת Lambda, שקוראת את הנתונים הבינאריים שסופקו על ידי ברוקר MQTT, מנתחת אותם ומעבירה אותם לאפצ'י קפקא להמשך עיבוד.

אפאצ'י קפקא הוא הליבה של המערכת. כל הנתונים חייבים לעבור דרכו כדי להגיע ליעדו הסופי. נכון לעכשיו, בליבת המערכת יש כמה סוכנים. החשוב ביותר הוא זה שאוסף נתונים ומעביר אותם לאחסון קר InfluxDB. השני מעביר את הנתונים למסד הנתונים של Firebase Realtime, מה שהופך אותם לזמינים ליישומי סמארטפון. כאן באמת נכנס אפאצ'י קפקא לתמונה - אחסון קר (InfluxDB) מאחסן את כל הנתונים המגיעים מהאופניים ו-Firebase יכולה לקבל מידע עדכני (למשל מדדים בזמן אמת - מהירות נוכחית).

קפקא מאפשר לקבל הודעות במהירויות שונות ולמסור אותן כמעט מיד ל-Firebase (להצגה באפליקציה בסמארטפון) ובסופו של דבר להעביר אותן ל-InfluxDB (לניתוח נתונים, סטטיסטיקה, ניטור).

השימוש בקפקא מאפשר גם לבצע קנה מידה אופקי ככל שהעומס גדל, וכן לחבר סוכנים אחרים שיכולים לעבד נתונים נכנסים בקצב שלהם ולמקרה השימוש שלהם (כגון מירוץ בין קבוצת אופניים). כלומר, הפתרון מאפשר לרוכבי אופניים להתחרות זה בזה על מגוון מאפיינים. למשל מהירות מקסימלית, מקסימום קפיצה, מקסימום ביצועים וכו'.

כל השירותים (הנקראים "GVC" - Greyp Vehicle Cloud) מיושמים בעיקר ב-Spring Boot ו-Java, אם כי נעשה שימוש גם בשפות אחרות. כל בנייה ארוזה בתמונת Docker המתארחת במאגר ה-ECR, שהושקה ומתוזמרת על ידי Amazon ECS. בעוד ש-NoSQL נוח ופופולרי למדי עבור מספר מקרים, Firebase לא תמיד יכול לענות על כל הצרכים של Greyp, ולכן החברה משתמשת גם ב-MySQL (ב-RDS) עבור שאילתות אד-הוק (Firebase משתמש בעץ JSON, שהוא יעיל יותר ב- במקרים מסוימים) ואחסון נתונים ספציפיים. אחסון נוסף בו נעשה שימוש הוא Amazon S3, המבטיח את אבטחת הנתונים שנאספים.

מסמארטפון לאופניים

כפי שכבר אמרנו, תקשורת עם סמארטפונים נוצרת דרך Firebase. הפלטפורמה משמשת לאימות משתמשי יישומים וחלקם ממסד הנתונים בזמן אמת. למעשה, Firebase הוא שילוב של שני דברים: האחד הוא מסד נתונים לאחסון נתונים מתמשך, והשני הוא להעברת נתונים בזמן אמת לסמארטפונים באמצעות חיבור Websocket. האפשרות האידיאלית לחיבור מסוג זה היא להוציא פקודות לאופניים כאשר המכשירים אינם קרובים זה לזה (אין חיבור BT/Wi-Fi זמין).

במקרה זה, Greyp פיתחו מנגנון עיבוד פקודות משלהם, שמקבל הודעות מהסמארטפון דרך מסד נתונים במצב בזמן אמת. מנגנון זה הוא חלק משירותי הליבה של אפליקציות (GVC), שתפקידם לתרגם פקודות סמארטפונים להודעות MQTT המועברות לאופניים באמצעות מתווך IoT. כאשר האופניים מקבלים פקודה, הם מעבדים אותה, מבצעים את הפעולה המתאימה ומחזירים תגובה ל-Firebase (סמארטפון).

ניטור

בקרת פרמטרים

כמעט כל מפתח אחורי אוהב לישון בלילה מבלי לבדוק את השרתים כל 10 דקות. המשמעות היא שיש צורך ביישום פתרונות ניטור והתרעה אוטומטיים במערכת. כלל זה רלוונטי גם למערכת האקולוגית של רכיבה על אופניים Greyp. יש גם אניני טעם של שנת לילה טובה, ולכן החברה משתמשת בשני פתרונות ענן: Amazon CloudWatch ו-jmxtrans.

CloudWatch הוא שירות ניטור ונראות שאוסף נתוני ניטור ותפעול בצורה של יומנים, מדדים ואירועים, ועוזר לך לקבל תצוגה אחידה של אפליקציות, שירותים ומשאבים של AWS הפועלים בפלטפורמת AWS ובמקום. עם CloudWatch, אתה יכול לזהות בקלות התנהגות חריגה בסביבות שלך, להגדיר התראות, ליצור הדמיות נפוצות של יומנים ומדדים, לבצע פעולות אוטומטיות, לפתור בעיות ולגלות תובנות ניתנות לפעולה שעוזרות לשמור על הפעלת האפליקציות שלך בצורה חלקה.

CloudWatch אוסף מדדי משתמשים ומעביר אותם ללוח מחוונים. שם הוא משולב עם נתונים המגיעים ממשאבים אחרים בניהול אמזון. ה-JVM מקבל מדדים דרך נקודת קצה JMX באמצעות "מחבר" ​​הנקרא jmxtrans (מתארח גם כמיכל Docker בתוך ECS).

חלק שני, מאפיינים

אז עם איזה סוג של אופניים חשמליים יצא לך? אופני ההרים החשמליים Greyp G6 מצוידים בסוללת ליתיום-יון 36V, 700 וואט המופעלת על ידי תאי LG. במקום להסתיר את הסוללה כמו שיצרני אופניים חשמליים רבים עושים, גריפ הניח את הסוללה הנשלפת ממש במרכז המסגרת. ה-G6 מצויד במנוע MPF עם הספק נקוב של 250 W (ויש גם אפשרות של 450 W).

ה-Greyp G6 הם אופני הרים הכוללים מתלים אחוריים של Rockhox, צמודים לצינור העליון ומשאירים הרבה מקום לסוללה נשלפת בין ברכי הרוכב. המסגרת היא בסגנון אנדורו ומציעה נסיעה של 150 מ"מ הודות למתלה. קווי הכבלים והבלמים מנותבים בתוך המסגרת. זה מבטיח מראה אסתטי ומפחית את הסיכון להיתפס לענפים.

מסגרת 100% סיבי פחמן פותחה במיוחד על ידי Greyp תוך שימוש בניסיון שנצבר במהלך יצירת מכונית ההיפר-הפרק החשמלית Concept One.

חבילת האלקטרוניקה ב-Greyp G6 נשלטת על ידי מודול בינה מרכזי (CIM) על הגזע. הוא כולל תצוגה צבעונית, WiFi, בלוטות', קישוריות 4G, גירוסקופ, מחבר USB C, מצלמה קדמית, וכן ממשק עם מצלמה אחורית מתחת לאוכף. אגב, המצלמה האחורית מוקף ב-4 נורות לד. מצלמות זווית רחבה (1080p 30 fps) מיועדות בעיקר לצילום וידאו בזמן נסיעה.

דוגמאות תמונות





החברה מקדישה תשומת לב מיוחדת לפתרון eSTEM.

“Greyp eSTEM הוא מודול חכם מרכזי לאופניים השולט בשתי מצלמות (קדמית ואחורית), מנטר את קצב הלב של הרוכב, בעל ג'ירוסקופ מובנה, מערכת ניווט ו-eSIM, המאפשר חיבור בכל עת. מערכת האופניים האלקטרוניים משתמשת בסמארטפון כממשק המשתמש והאפליקציה לנייד יוצרת חווית משתמש ייחודית עם אפשרויות חדשות שונות כמו מתג אופניים מרוחק, לכידת תמונה, טקסט לאופניים והגבלת כוח".

יש כפתור "שיתוף" מיוחד על כידון האופניים. אם משהו מעניין או מרגש קורה במהלך הרכיבה שלכם, תוכלו ללחוץ על כפתור ולשמור אוטומטית את 15-30 השניות האחרונות של הסרטון ולהעלות אותו לחשבון המדיה החברתית של רוכב האופניים. נתונים נוספים עשויים להיות מוצבים על גבי הסרטון. למשל צריכת האנרגיה של האופניים, מהירות, זמן נסיעה וכו'.

כשהטלפון מותקן על האופניים במצב לוח מחוונים, ה-Greyp G6 יכול לספק שפע של מידע מעבר להצגת המהירות הנוכחית או רמת הסוללה שלך. אז, רוכב אופניים יכול לבחור כל נקודה במפה (לדוגמה, גבעה גבוהה), והמחשב יחשב אם טעינת הסוללה מספיקה כדי להגיע לפסגה. או שהוא יחשב את נקודת האל חזור, אם פתאום אתה לא רוצה לדווש בדרך חזרה. למרות שניתן לסובב את הדוושות די בקלות. היצרן מבטיח שהאופניים לא כבדים (אם כי תלוי איך מסתכלים עליהם, משקלם הוא 25 ק"ג).

Greyp G6 בהחלט אפשרי להרים

ל-Greyp G6 מערכת אנטי גניבה דומה ל מצב הזקיף מטסלה. כלומר, אם תיגע באופניים חונים, זה יודיע לבעלים וייתן לו גישה למצלמה כדי לגלות מי מסתובב סביב האופניים החשמליים. לאחר מכן הנהג יכול לבחור להשבית מרחוק את האופניים כדי למנוע מהפורץ לנסוע. ובהתחשב בעובדה שהמערכות הללו נמצאות בפיתוח ב-Greyp במשך שנים, סביר להניח שהן באמת הגיעו עם המערכת הזו לפני שטסלה הטמיעה אותה.

ישנם מספר דגמים של סדרה זו במבצע: G6.1, G6.2, G6.3. ה-G6.1 מאיץ ל-25 קמ"ש (15,5 קמ"ש) ועולה 6 אירו. ל-G499 מהירות מרבית של 6.3 קמ"ש (45 מייל לשעה) ועולה 28 אירו. מה שונה בדגם ה-G7 לא ברור, אבל הוא עולה 499 יורו.

מה עוד אפשר לקרוא בבלוג? Cloud4Y

→ הדרך של בינה מלאכותית מרעיון פנטסטי לתעשייה המדעית
→ 4 דרכים לחסוך בגיבויים בענן
→ הגדרה למעלה ב-GNU/Linux
→ הקיץ כמעט נגמר. כמעט ולא נותרו נתונים שדלפו
→ IoT, ערפל ועננים: בואו נדבר על טכנולוגיה?

הירשם למנוי שלנו מברק-ערוץ כדי לא לפספס את המאמר הבא! אנו כותבים לא יותר מפעמיים בשבוע ורק לעסקים.

מקור: www.habr.com