스마트 전기자전거는 어떻게 만들어졌나

Habré에서는 종종 전기 운송에 관해 글을 씁니다. 그리고 자전거에 대해서. 그리고 AI에 대해서도요. Cloud4Y는 항상 온라인 상태인 "스마트" 전기 자전거에 대해 이야기하여 이 세 가지 주제를 결합하기로 결정했습니다. Greyp G6 모델에 대해 이야기하겠습니다.

여러분의 흥미를 더 높이기 위해 기사를 두 부분으로 나누었습니다. 첫 번째는 장치, 플랫폼 및 통신 프로토콜을 만드는 프로세스에 전념합니다. 두 번째는 기술 사양, 자전거의 하드웨어 및 기능에 대한 설명입니다.

XNUMX부, 백엔드

Greyp Bikes는 현지 슈퍼카 제조업체인 Rimac이 소유한 크로아티아의 프리미엄 전기 자전거 제조업체입니다. 이 회사는 정말 흥미로운 자전거를 만듭니다. 이전 모델인 듀얼 서스펜션 G12S를 살펴보세요. 시속 70km/h까지 가속할 수 있고, 강력한 모터를 탑재했으며, 120회 충전으로 XNUMXkm를 달릴 수 있다는 점에서 전기 자전거와 전기 오토바이의 중간 정도였습니다.

G6는 더욱 우아하고 오프로드용으로 드러났지만, 주요 특징은 '연결성'이다. 그레이프 바이크 항상 "온라인"인 자전거를 제공함으로써 IoT 발전을 향한 중요한 발걸음을 내디뎠습니다. 하지만 먼저 "스마트" 전기 자전거가 어떻게 만들어졌는지부터 이야기해 보겠습니다.

아이디어의 탄생

수많은 다양한 장치가 인터넷에 연결됩니다. 자전거가 더 나쁜 이유는 무엇입니까? 이것이 Greyp Bikes가 G6가 된 아이디어를 생각해낸 방법입니다. 언제든지 이 자전거는 다음과 연결되어 있습니다. 클라우드 서버. 통신사가 연결을 제공하고 eSIM은 자전거에 직접 꿰매어집니다. 그리고 이것은 운동선수와 일반 사이클링 애호가 모두에게 많은 흥미로운 기회를 열어줍니다.

플랫폼

혁신적인 제품을 위한 플랫폼을 만들 때는 여러 가지 미묘한 차이를 고려해야 합니다. 따라서 현대 전기 자전거에 필요한 모든 서비스를 호스팅하고 실행할 클라우드 플랫폼을 선택하는 것은 매우 중요한 문제였습니다. 회사는 Amazon Web Services(AWS)를 선택했습니다. 이는 부분적으로 Greyp Bikes가 이미 서비스 경험을 갖고 있다는 사실 때문이었습니다. 부분적으로 - 인기, 전 세계 개발자들 사이의 광범위한 배포 및 Java / JVM에 대한 좋은 태도로 인해 (예, Greyp Bikes에서 적극적으로 사용됩니다).

AWS에는 훌륭한 IoT MQTT 브로커가 있었습니다(Cloud4Y는 프로토콜에 관해 썼습니다. 이전), 자전거와의 손쉬운 데이터 교환에 이상적입니다. 사실, 어떻게든 스마트폰 애플리케이션과 연결을 설정해야 했습니다. Websocket을 사용하여 이를 자체적으로 구현하려는 시도가 있었지만 나중에 회사는 바퀴를 재발명하지 않기로 결정하고 모바일 개발자가 널리 사용하는 Google Firebase 플랫폼으로 전환했습니다. 개발 초기부터 시스템 아키텍처는 많은 개선과 변경을 거쳤습니다. 지금의 모습은 대략 이렇습니다.

기술 스택

Реализация

회사는 시스템에 로그인하는 두 가지 방법을 제공했습니다. 각각은 사용 사례에 따라 다양한 기술을 사용하여 별도로 구현됩니다.

자전거에서 스마트폰으로

시스템 진입점을 생성할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 사용할 통신 프로토콜입니다. 이미 언급했듯이 회사는 가벼운 특성 때문에 MQTT를 선택했습니다. 이 프로토콜은 처리량 측면에서 우수하고 잠재적으로 신뢰할 수 없는 연결에서도 잘 작동하며 배터리 전력을 절약합니다. 이는 Greyp 전기 자전거에 특히 중요합니다.

자전거에서 들어오는 모든 데이터를 로드하려면 사용되는 MQTT 브로커가 필요합니다. AWS 네트워크 내부에는 MQTT 브로커가 제공하는 바이너리 데이터를 읽고 구문 분석한 후 추가 처리를 위해 Apache Kafka에 전달하는 Lambda가 있습니다.

Apache Kafka는 시스템의 핵심입니다. 모든 데이터는 최종 목적지에 도달하기 위해 이를 통과해야 합니다. 현재 시스템 코어에는 여러 에이전트가 있습니다. 가장 중요한 것은 데이터를 수집하여 InfluxDB 콜드 스토리지로 전송하는 것입니다. 다른 하나는 데이터를 Firebase 실시간 데이터베이스로 전송하여 스마트폰 애플리케이션에서 사용할 수 있도록 합니다. Apache Kafka가 실제로 필요한 곳입니다. 콜드 스토리지(InfluxDB)는 자전거에서 들어오는 모든 데이터를 저장하고 Firebase는 최신 정보(예: 실시간 측정항목 - 현재 속도)를 얻을 수 있습니다.

Kafka를 사용하면 다양한 속도로 메시지를 수신하여 거의 즉시 Firebase에 전달하고(스마트폰의 애플리케이션에 표시하기 위해) 궁극적으로 InfluxDB로 전송할 수 있습니다(데이터 분석, 통계, 모니터링을 위해).

Kafka를 사용하면 로드가 증가함에 따라 수평적으로 확장할 수 있을 뿐만 아니라 수신 데이터를 자신의 속도와 사용 사례(예: 자전거 그룹 간의 경주)에 맞게 처리할 수 있는 다른 에이전트를 연결할 수도 있습니다. 즉, 이 솔루션을 통해 자전거 운전자는 다양한 특성을 두고 서로 경쟁할 수 있습니다. 예를 들어 최대 속도, 최대 점프, 최대 성능 등이 있습니다.

모든 서비스("GVC" - Greyp Vehicle Cloud라고 함)는 주로 Spring Boot 및 Java로 구현되지만 다른 언어도 사용됩니다. 각 빌드는 ECR 리포지토리에 호스팅되고 Amazon ECS에 의해 시작되고 조정되는 Docker 이미지에 패키징됩니다. NoSQL은 매우 편리하고 많은 경우에 인기가 있지만 Firebase는 항상 Greyp의 요구 사항을 모두 충족할 수는 없으므로 회사는 임시 쿼리에도 MySQL(RDS)을 사용합니다(Firebase는 JSON 트리를 사용하는데 이는 더 효율적입니다). 경우에 따라) 특정 데이터를 저장합니다. 사용되는 또 다른 스토리지는 수집된 데이터의 보안을 보장하는 Amazon S3입니다.

스마트폰에서 자전거까지

이미 말했듯이 스마트폰과의 통신은 Firebase를 통해 이루어집니다. 이 플랫폼은 애플리케이션 사용자와 해당 데이터베이스를 실시간으로 인증하는 데 사용됩니다. 실제로 Firebase는 두 가지의 조합입니다. 하나는 지속적인 데이터 저장을 위한 데이터베이스이고, 다른 하나는 Websocket 연결을 통해 스마트폰에 실시간 데이터를 전달하는 것입니다. 이러한 유형의 연결에 이상적인 옵션은 장치가 서로 가깝지 않을 때(BT/Wi-Fi 연결을 사용할 수 없음) 자전거에 명령을 보내는 것입니다.

이 경우 Greyp는 실시간 모드에서 데이터베이스를 통해 스마트폰에서 메시지를 수신하는 자체 명령 처리 메커니즘을 개발했습니다. 이 메커니즘은 스마트폰 명령을 IoT 브로커를 통해 자전거로 전송되는 MQTT 메시지로 변환하는 역할을 하는 핵심 애플리케이션 서비스(GVC)의 일부입니다. 자전거는 명령을 받으면 이를 처리하고 적절한 작업을 수행한 후 Firebase(스마트폰)에 응답을 반환합니다.

모니터링

매개변수 제어

거의 모든 백엔드 개발자는 10분마다 서버를 확인하지 않고 밤에 잠을 자는 것을 좋아합니다. 이는 시스템에 자동화된 모니터링 및 경고 솔루션을 구현해야 함을 의미합니다. 이 규칙은 Greyp 사이클링 생태계에도 적용됩니다. 숙면을 취하는 전문가도 있으므로 회사는 Amazon CloudWatch와 jmxtrans라는 두 가지 클라우드 솔루션을 사용합니다.

CloudWatch는 로그, 지표 및 이벤트 형태로 모니터링 및 운영 데이터를 수집하는 모니터링 및 가시성 서비스로, AWS 플랫폼과 온프레미스에서 실행되는 AWS 애플리케이션, 서비스 및 리소스에 대한 통합된 보기를 얻을 수 있도록 도와줍니다. CloudWatch를 사용하면 환경에서 이상 동작을 쉽게 감지하고, 경고를 설정하고, 로그 및 지표의 공통 시각화를 생성하고, 자동화된 작업을 수행하고, 문제를 해결하고, 애플리케이션을 원활하게 실행하는 데 도움이 되는 실행 가능한 통찰력을 발견할 수 있습니다.

CloudWatch는 사용자 지표를 수집하여 대시보드에 전달합니다. 여기에서는 다른 Amazon 관리 리소스에서 들어오는 데이터와 결합됩니다. JVM은 jmxtrans(ECS 내부의 Docker 컨테이너로도 호스팅됨)라는 "커넥터"를 사용하여 JMX 끝점을 통해 메트릭을 수신합니다.

XNUMX부, 특징

그렇다면 어떤 종류의 전기 자전거가 탄생했습니까? Greyp G6 전기 산악자전거에는 LG 셀로 구동되는 36V, 700Wh 리튬 이온 배터리가 장착되어 있습니다. Greyp는 많은 전기자전거 제조업체처럼 배터리를 숨기는 대신 탈착식 배터리를 프레임 중앙에 배치했습니다. G6에는 정격 출력이 250W인 MPF 모터가 장착되어 있습니다(450W 옵션도 있음).

Greyp G6는 Rockhox 리어 서스펜션을 특징으로 하는 산악 자전거로, 탑 튜브 가까이에 자리잡고 있으며 라이더의 무릎 사이에 탈착식 배터리를 위한 충분한 공간을 남겨두고 있습니다. 프레임은 엔듀로 스타일이며 서스펜션 덕분에 150mm의 이동 거리를 제공합니다. 케이블과 브레이크 라인은 프레임 내부로 배선됩니다. 이렇게 하면 미적인 외관이 보장되고 나뭇가지에 걸릴 위험이 줄어듭니다.

100% 탄소 섬유 프레임은 Greyp가 Concept One 전기 하이퍼카 제작 과정에서 얻은 경험을 바탕으로 특별히 개발했습니다.

Greyp G6의 전자 제품군은 스템에 있는 중앙 지능 모듈(CIM)에 의해 제어됩니다. 여기에는 컬러 디스플레이, WiFi, Bluetooth, 4G 연결, 자이로스코프, USB C 커넥터, 전면 카메라는 물론 후면 안장 아래 카메라와의 인터페이스도 포함됩니다. 참고로 후방카메라는 4개의 LED로 둘러싸여 있음. 광각 카메라(1080p 30fps)는 주로 여행 중에 동영상을 촬영하도록 설계되었습니다.

사진 예





회사는 eSTEM 솔루션에 특별한 관심을 기울이고 있습니다.

“Greyp eSTEM은 두 대의 카메라(전면 및 후면)를 제어하고 라이더의 심박수를 모니터링하며 자이로스코프, 내비게이션 시스템 및 eSIM이 내장되어 있어 언제든지 연결할 수 있는 자전거용 중앙 스마트 모듈입니다. 전기자전거 시스템은 스마트폰을 사용자 인터페이스로 사용하고 모바일 앱은 원격 자전거 스위치, 사진 캡처, 자전거로 문자 보내기, 전력 제한 등 다양한 새로운 옵션을 통해 독특한 사용자 경험을 만들어냅니다.”

자전거 핸들바에는 특별한 "공유" 버튼이 있습니다. 라이딩 중에 흥미롭거나 흥미진진한 일이 발생하면 버튼을 누르고 마지막 15~30초 분량의 동영상을 자동으로 저장하고 자전거 타는 사람의 소셜 미디어 계정에 업로드할 수 있습니다. 추가 데이터가 비디오에 겹쳐질 수도 있습니다. 예를 들어, 자전거의 에너지 소비, 속도, 이동 시간 등이 있습니다.

대시보드 모드에서 자전거에 휴대폰을 장착하면 Greyp G6는 현재 속도나 배터리 수준을 보여주는 것 이상의 풍부한 정보를 제공할 수 있습니다. 따라서 자전거 타는 사람은 지도에서 어떤 지점(예: 높은 언덕)을 선택할 수 있으며, 컴퓨터는 배터리 충전량이 정상에 도달하기에 충분한지 여부를 계산합니다. 또는 갑자기 돌아오는 길에 페달을 밟고 싶지 않은 경우 돌아올 수 없는 지점을 계산합니다. 페달은 아주 쉽게 돌릴 수 있지만. 제조업체는 자전거가 무겁지 않다고 보장합니다(보는 방법에 따라 무게는 25kg이지만).

Greyp G6은 들어 올릴 수 있습니다

Greyp G6에는 다음과 유사한 도난 방지 시스템이 있습니다. 센트리 모드 테슬라에서. 즉, 주차된 자전거를 만지면 소유자에게 알리고, 카메라에 접근해 누가 전기자전거를 돌고 있는지 알아낼 수 있게 된다. 그러면 운전자는 침입자가 차를 몰지 못하도록 원격으로 자전거를 비활성화할 수 있습니다. 그리고 이러한 시스템이 Greyp에서 수년 동안 개발되어 왔다는 점을 고려하면 Tesla가 이를 구현하기 전에 실제로 이 시스템을 생각해 냈을 가능성이 높습니다.

이 시리즈에는 G6.1, G6.2, G6.3 등 여러 모델이 판매됩니다. G6.1은 25km/h(15,5mph)까지 가속되며 가격은 €6입니다. G499의 최고 속도는 6.3km/h(45mph)이고 가격은 €28입니다. G7 모델과 무엇이 다른지는 불분명하지만 가격은 499유로이다.

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출처 : habr.com