スマート電動自転車はどのようにして作られたのか

ハブレでは、彼らは電気輸送についてよく書いています。 そして自転車について。 そしてAIについても。 Cloud4Y は、常にオンラインにある「スマート」電動自転車について話すことで、これら 6 つのトピックを組み合わせることにしました。 Greyp GXNUMXモデルについてお話します。

より興味を持っていただけるよう、記事を XNUMX つの部分に分割しました。 XNUMX つ目は、デバイス、プラットフォーム、および通信プロトコルを作成するプロセスに専念します。 XNUMX つ目は技術仕様で、バイクのハードウェアと機能の説明です。

パート XNUMX、バックエンド

Greyp Bikes は、地元のエキゾチックなスーパーカー メーカー Rimac が所有するクロアチアの高級電動自転車メーカーです。 この会社は本当に面白い自転車を作っています。 前モデルのデュアルサスペンションG12Sを見てください。 この装置は時速 70 km まで加速でき、強力なモーターを搭載し、120 回の充電で XNUMX km 走行できるため、電動自転車と電動バイクの中間のようなものでした。

G6はよりエレガントでオフロードになったが、最大の特徴は「コネクティビティ」だ。 グレイプバイク は、常に「オンライン」な自転車を提供することで、IoT の発展に向けた重要な一歩を踏み出しました。 しかし、まずは「スマート」電動自転車がそもそもどのようにして作られたのかについて話しましょう。

アイデアの誕生

膨大な数のさまざまなデバイスがインターネットに接続します。 なぜ自転車はダメなのでしょうか？ こうして Greyp Bikes は G6 となるアイデアを思いつきました。 このバイクはいつでも クラウドサーバー。 携帯電話会社が接続を提供し、eSIM は自転車に直接縫い付けられます。 これにより、アスリートと一般のサイクリング愛好家の両方に多くの興味深い機会が開かれます。

プラットフォーム

革新的な製品のプラットフォームを作成する場合、多くのニュアンスを考慮する必要があります。 したがって、最新の電動自転車に必要なすべてのサービスをホストして実行するためのクラウド プラットフォームを選択することは、非常に重要な問題でした。 同社はアマゾン ウェブ サービス (AWS) を選択しました。 これは、Greyp Bikes がすでにこのサービスの経験を持っていたことも理由の XNUMX つです。 部分的には、その人気、世界中の開発者の間での幅広い配布、および Java / JVM に対する優れた姿勢 (はい、Greyp Bikes で積極的に使用されています) によるものです。

AWS には優れた IoT MQTT ブローカーがありました (Cloud4Y がプロトコルについて書きました 前）、バイクとの簡単なデータ交換に最適です。 確かに、何らかの方法でスマホアプリとの接続を確立する必要がありました。 Websocket を使用してこれを独自に実装する試みもありましたが、その後、同社は車輪の再発明は行わず、モバイル開発者に広く使用されている Google Firebase プラットフォームに切り替えました。 開発の開始以来、システム アーキテクチャには多くの改善と変更が加えられてきました。 これはおおよそ次のようになります。

技術スタック

具現化

同社はシステムにログインする XNUMX つの方法を提供しています。 それぞれは、ユースケースに応じて異なるテクノロジーを使用して個別に実装されます。

自転車からスマホへ

システム エントリ ポイントを作成するときに最初に考慮すべきことは、どの通信プロトコルを使用するかということです。 すでに述べたように、同社は軽量であるという理由で MQTT を選択しました。 このプロトコルはスループットの点で優れており、信頼性が低い可能性がある接続でも適切に動作し、Greyp 電動自転車にとって特に重要であるバッテリー電力を節約します。

使用される MQTT ブローカーは、バイクからのすべてのデータをロードする必要があります。 AWS ネットワーク内には Lambda があり、MQTT ブローカーによって提供されたバイナリ データを読み取り、解析して、さらなる処理のために Apache Kafka に配信します。

Apache Kafka はシステムの中核です。 すべてのデータは最終宛先に到達するためにそこを通過する必要があります。 現在、システム コアには複数のエージェントがあります。 最も重要なものは、データを収集して InfluxDB コールド ストレージに転送するものです。 もう XNUMX つは、データを Firebase Realtime データベースに転送し、スマートフォン アプリケーションで利用できるようにします。 ここで Apache Kafka が本当に役に立ちます。コールド ストレージ (InfluxDB) はバイクからのすべてのデータを保存し、Firebase は最新の情報 (リアルタイム メトリクス - 現在の速度など) を取得できます。

Kafka を使用すると、さまざまな速度でメッセージを受信し、ほぼ即座に Firebase に配信し (スマートフォン上のアプリケーションでの表示用)、最終的に InfluxDB に転送します (データ分析、統計、モニタリング用)。

Kafka を使用すると、負荷の増加に応じて水平方向に拡張したり、受信データを独自のペースで独自のユースケース (自転車グループ間のレースなど) に合わせて処理できる他のエージェントに接続したりすることもできます。 つまり、このソリューションにより、サイクリストはさまざまな特性で互いに競うことができます。 たとえば、最大速度、最大ジャンプ、最大パフォーマンスなどです。

すべてのサービス (「GVC」 - Greyp Vehicle Cloud と呼ばれる) は主に Spring Boot と Java で実装されますが、他の言語も使用されます。 各ビルドは ECR リポジトリでホストされる Docker イメージにパッケージ化され、Amazon ECS によって起動および調整されます。 NoSQL は多くの場合に非常に便利で人気がありますが、Firebase は常に Greyp のニーズをすべて満たせるわけではないため、同社はアドホック クエリに MySQL (RDS 内) も使用しています (Firebase は JSON ツリーを使用しており、これはより効率的です)場合によっては）特定のデータを保存します。 もう 3 つのストレージとして Amazon SXNUMX が使用され、収集されたデータのセキュリティが確保されます。

スマホから自転車へ

すでに述べたように、スマートフォンとの通信は Firebase を通じて確立されます。 このプラットフォームは、アプリケーション ユーザーとそのデータベース部分をリアルタイムで認証するために使用されます。 実際、Firebase は XNUMX つのものを組み合わせたものです。XNUMX つは永続的なデータ ストレージ用のデータベースであり、もう XNUMX つは Websocket 接続を介してリアルタイム データをスマートフォンに配信するためのものです。 このタイプの接続の理想的なオプションは、デバイスが互いに近くないとき (BT/Wi-Fi 接続が利用できないとき) にバイクにコマンドを発行することです。

この場合、Greyp は独自のコマンド処理メカニズムを開発し、データベースを通じてリアルタイム モードでスマートフォンからメッセージを受信します。 このメカニズムはコア アプリケーション サービス (GVC) の一部であり、その役割は、スマートフォンのコマンドを、IoT ブローカーを通じて自転車に送信される MQTT メッセージに変換することです。 自転車はコマンドを受信すると、それを処理し、適切なアクションを実行して、Firebase (スマートフォン) に応答を返します。

監視

パラメータ制御

ほぼすべてのバックエンド開発者は、10 分ごとにサーバーをチェックせずに夜寝ることを好みます。 これは、システムに自動監視および警告ソリューションを実装する必要があることを意味します。 このルールは、Greyp サイクリング エコシステムにも当てはまります。 良質な睡眠の愛好家もいるため、同社は Amazon CloudWatch と jmxtrans という XNUMX つのクラウド ソリューションを使用しています。

CloudWatch は、監視および運用データをログ、メトリクス、イベントの形式で収集する監視および可視化サービスで、AWS プラットフォームおよびオンプレミスで実行されている AWS アプリケーション、サービス、リソースの統合ビューを取得するのに役立ちます。 CloudWatch を使用すると、環境内の異常な動作の検出、アラートの設定、ログとメトリクスの共通の視覚化の作成、自動アクションの実行、問題のトラブルシューティング、およびアプリケーションのスムーズな実行の維持に役立つ実用的な洞察の発見を簡単に行うことができます。

CloudWatch はユーザーメトリクスを収集し、ダッシュボードに配信します。 そこでは、Amazon が管理する他のリソースからのデータと結合されます。 JVM は、jmxtrans と呼ばれる「コネクタ」 (ECS 内の Docker コンテナとしてもホストされます) を使用して、JMX エンドポイント経由でメトリクスを受信します。

第 XNUMX 部、特徴

それで、どんな電動自転車ができあがったのですか？ Greyp G6 電動マウンテン バイクには、LG セルを搭載した 36V、700 Wh のリチウムイオン バッテリーが搭載されています。 多くの電動自転車メーカーのようにバッテリーを隠すのではなく、Greyp は取り外し可能なバッテリーをフレームの中央に配置しました。 G6 には、定格電力 250 W の MPF モーターが搭載されています (450 W のオプションもあります)。

Greyp G6 は、Rockhox リアサスペンションを備えたマウンテンバイクで、トップチューブの近くに押し込まれており、ライダーの膝の間に取り外し可能なバッテリーを搭載するための十分なスペースが残されています。 フレームはエンデューロ スタイルで、サスペンションのおかげで 150 mm のトラベルを実現します。 ケーブルとブレーキラインはフレーム内に配線されています。 これにより、美観が確保され、枝に引っ掛かる危険が軽減されます。

100% カーボンファイバー フレームは、コンセプト ワン電動ハイパーカーの作成中に得られた経験を使用して、Greyp によって特別に開発されました。

Greyp G6 の電子機器スイートは、ステム上のセントラル インテリジェンス モジュール (CIM) によって制御されます。 カラー ディスプレイ、WiFi、Bluetooth、4G 接続、ジャイロスコープ、USB C コネクタ、前面カメラ、および後部サドル下カメラとのインターフェイスが含まれています。 ちなみにリアカメラは 4つのLEDに囲まれた。 広角カメラ (1080p 30 fps) は、主に旅行中にビデオを撮影するために設計されています。

写真例





同社は eSTEM ソリューションに特別な注意を払っています。

「Greyp eSTEM は、XNUMX つのカメラ (フロントとリア) を制御し、ライダーの心拍数を監視し、ジャイロスコープ、ナビゲーション システム、eSIM を内蔵しているため、いつでも接続できるバイク用の中央インテリジェンス モジュールです。 e-バイクシステムはスマートフォンをユーザーインターフェイスとして使用し、モバイルアプリはリモートバイクスイッチ、写真キャプチャ、バイクへのテキストメッセージ、電力制限などのさまざまな新しいオプションを備えたユニークなユーザーエクスペリエンスを生み出します。」

自転車のハンドルバーには特別な「共有」ボタンがあります。 走行中に何か面白いことや刺激的なことが起こった場合、ボタンを押すとビデオの最後の 15 ～ 30 秒が自動的に保存され、サイクリストのソーシャル メディア アカウントにアップロードされます。 追加のデータがビデオに重ねられることもあります。 たとえば、自転車のエネルギー消費量、速度、移動時間などです。

スマートフォンをダッシュ​​ボード モードでバイクに取り付けると、Greyp G6 は現在の速度やバッテリー レベルを表示するだけでなく、豊富な情報を提供できます。 そのため、自転車に乗る人は地図上の任意の地点 (高い丘など) を選択すると、バッテリーの充電量が頂上に到達するのに十分であるかどうかをコンピューターが計算します。 あるいは、帰り道に急にペダルを漕ぎたくなくなった場合には、帰還不能点を計算します。 ペダルはかなり楽に回せますが。 メーカーはこのバイクは重くないと保証しています（見方によっては重量は25kgですが）。

Greyp G6はかなり持ち上げる可能性があります

Greyp G6 には、次のような盗難防止システムが搭載されています。 セントリーモード テスラから。 つまり、駐車した自転車に触れると、所有者に通知され、電動自転車の周りを回っている人を見つけるためにカメラにアクセスできるようになります。 ドライバーは、侵入者が走り去るのを防ぐために、遠隔で自転車を無効にすることを選択できます。 そして、これらのシステムが何年にもわたってGreypで開発されていることを考えると、実際にはTeslaが実装する前に彼らがこのシステムを思いついた可能性があります。

このシリーズには、G6.1、G6.2、G6.3 といういくつかのモデルが販売されています。 G6.1 は 25 km/h (15,5 マイル) まで加速し、価格は 6 ユーロです。 G499 の最高速度は 6.3 km/h (45 マイル) で、価格は 28 ユーロです。 G7モデルと何が違うのかは不明ですが、価格は499ユーロです。

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出所： habr.com