스마트 전기자전거는 어떻게 만들어졌나

하브르에서는 전기 운송에 대한 글이 자주 나옵니다. 그리고 자전거에 관해서도요. 그리고 AI에 대해서도요. Cloud4Y는 항상 온라인 상태인 "스마트" 전기 자전거에 대해 이야기함으로써 이 세 가지 주제를 결합하기로 결정했습니다. Greyp G6 모델에 대해서 이야기해 보겠습니다.

여러분의 흥미를 더 높이기 위해 기사를 두 부분으로 나누었습니다. 첫 번째는 장치, 플랫폼, 통신 프로토콜을 만드는 과정에 관한 것입니다. 두 번째는 기술 사양, 즉 자전거 구성 요소와 기능에 대한 설명입니다.

1부, 백엔드

Greyp Bikes는 크로아티아의 프리미엄 전기 자전거 제조업체로, 현지의 이국적인 슈퍼카 제조업체인 Rimac이 소유하고 있습니다. 이 회사는 정말 흥미로운 자전거를 만듭니다. 이전 모델인 풀서스펜션 G12S를 살펴보세요. 이 차량은 전기 자전거와 전기 오토바이의 중간쯤 되는 차량이었는데, 최대 시속 70km까지 가속할 수 있었고 강력한 모터가 장착되어 있었으며 한 번 충전으로 120km를 주행할 수 있었습니다.

G6는 더욱 우아하고 오프로드에 적합하지만, 가장 큰 특징은 '연결성'입니다. 그레이프 바이크 항상 "온라인" 상태인 자전거를 제공함으로써 IoT 개발을 향한 중요한 한 걸음을 내딛었습니다. 하지만 우선 "스마트" 전기 자전거가 어떻게 만들어졌는지부터 이야기해 보겠습니다.

아이디어의 탄생

엄청나게 많은 수의 다양한 장치가 인터넷에 연결되어 있습니다. 자전거가 왜 더 나쁠까? 이렇게 하여 Greyp Bikes는 G6라는 아이디어를 얻게 되었습니다. 이 자전거는 언제든지 연결을 유지합니다. 클라우드 서버. 이동통신사가 통신을 제공하고, eSIM은 자전거에 직접 꿰매져 있습니다. 그리고 이는 운동선수와 일반적인 자전거 애호가 모두에게 많은 흥미로운 기회를 열어줍니다.

플랫폼

혁신적인 제품을 위한 플랫폼을 만들 때 고려해야 할 미묘한 점이 많습니다. 따라서 현대 전기자전거에 필요한 모든 서비스를 호스팅하고 실행할 클라우드 플랫폼을 선택하는 것은 매우 중요한 문제였습니다. 이 회사는 Amazon Web Services(AWS)를 선택했습니다. 이는 부분적으로 Greyp Bikes가 이미 이 서비스에 대한 경험이 있었기 때문이었습니다. 부분적으로는 인기, 전 세계 개발자들에게 널리 채택된 점, 그리고 Java/JVM에 대한 좋은 태도 때문입니다(예, Greyp Bikes에서 실제로 사용합니다).

AWS에는 좋은 IoT MQTT 브로커가 있습니다.Cloud4Y는 프로토콜에 대해 글을 썼습니다. 이전), 자전거와의 쉬운 데이터 교환에 이상적입니다. 사실, 스마트폰 애플리케이션과 어떻게든 연결을 구축하는 것이 필요했습니다. 웹소켓을 사용하여 이를 독립적으로 구현하려는 시도가 있었지만 나중에 회사는 바퀴를 다시 발명하지 않기로 결정하고 모바일 개발자에게 널리 사용되는 Google Firebase 플랫폼으로 전환했습니다. 개발이 시작된 이래로 시스템 아키텍처는 많은 개선과 변화를 겪었습니다. 지금은 대략 다음과 같습니다.

기술 스택

Реализация

회사는 시스템에 로그인하는 두 가지 방법을 제공합니다. 각각은 별도로 구현되며, 자체 사용 사례에 따라 다른 기술이 적용됩니다.

자전거에서 스마트폰까지

시스템에 진입점을 만들 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 어떤 통신 프로토콜을 사용할 것인가입니다. 이미 언급한 것처럼 회사는 가벼운 특성 때문에 MQTT를 선택했습니다. 이 프로토콜은 처리량 측면에서 뛰어나고, 신뢰할 수 없는 연결에도 잘 작동하며, 배터리 전력을 절약하는데, 이는 Greyp 전자 자전거에 특히 중요합니다.

모든 자전거에서 나오는 데이터를 다운로드하려면 MQTT 브로커가 필요합니다. AWS 네트워크 내부에는 MQTT 브로커가 제공한 바이너리 데이터를 읽고 구문 분석한 후 추가 처리를 위해 Apache Kafka에 전달하는 Lambda가 있습니다.

Apache Kafka가 이 시스템의 기반입니다. 모든 데이터는 최종 목적지에 도달하기 위해 이곳을 통과해야 합니다. 현재 시스템의 핵심에는 여러 개의 에이전트가 있습니다. 이 중 가장 중요한 것은 데이터를 수집하여 InfluxDB 콜드 스토리지에 푸시하는 것입니다. 다른 하나는 Firebase 실시간 데이터베이스로 데이터를 푸시하여 스마트폰 앱에서 사용할 수 있도록 합니다. 여기서 Apache Kafka가 정말 유용합니다. 콜드 스토리지(InfluxDB)는 자전거에서 나오는 모든 데이터를 저장하고, Firebase는 최신 정보(현재 속도와 같은 실시간 지표)를 가져올 수 있습니다.

Kafka를 사용하면 다양한 속도로 메시지를 수신하고 이를 거의 즉시 Firebase에 전달하여(스마트폰 앱에 표시) 최종적으로 이를 InfluxDB로 전송하여 데이터 분석, 통계, 모니터링을 수행할 수 있습니다.

카프카를 사용하면 부하가 증가함에 따라 수평적 확장이 가능하며, 자체적인 사용 사례(예: 자전거 그룹 간 경주)에 맞춰 들어오는 데이터를 처리할 수 있는 다른 에이전트를 추가할 수도 있습니다. 즉, 이 솔루션을 통해 자전거 타는 사람들은 다양한 특성에 따라 서로 경쟁할 수 있게 됐습니다. 예를 들어, 최대 속도, 최대 점프, 최대 성능 등입니다.

모든 서비스(GVC - Greyp Vehicle Cloud라고 함)는 주로 Spring Boot와 Java를 사용하여 구현되지만 다른 언어도 사용됩니다. 각 빌드는 ECR 저장소에 호스팅된 Docker 이미지로 패키징되고 Amazon ECS에 의해 실행되고 조정됩니다. NoSQL은 여러 사용 사례에서 매우 편리하고 인기가 있지만, Firebase는 항상 Greyp의 모든 요구 사항을 충족시킬 수는 없습니다. 따라서 이 회사는 임시 쿼리(Firebase는 어떤 경우에 더 효율적인 JSON 트리를 사용함)와 특정 데이터 저장을 위해 MySQL(RDS에서)을 사용합니다. 수집된 데이터의 보안을 보장하기 위해 Amazon S3라는 또 다른 저장소가 사용됩니다.

스마트폰에서 자전거까지

앞서 말했듯이 스마트폰과의 연결은 Firebase를 통해 설정됩니다. 이 플랫폼은 애플리케이션 사용자와 데이터베이스 슬라이스를 실시간으로 인증하는 데 사용됩니다. Firebase는 기본적으로 두 가지 기능을 결합한 것입니다. 하나는 지속적인 데이터 저장을 위한 데이터베이스이고, 다른 하나는 웹소켓 연결을 통해 스마트폰에 실시간 데이터를 전송하기 위한 것입니다. 이러한 유형의 연결에 대한 이상적인 사용 사례는 장치가 서로 가깝지 않을 때(BT/Wi-Fi 연결을 사용할 수 없을 때) 자전거에 명령을 보내는 것입니다.

이 경우, Greyp는 데이터베이스를 통해 스마트폰에서 실시간으로 메시지를 수신하는 자체 명령 처리 메커니즘을 개발했습니다. 이 메커니즘은 스마트폰 명령을 IoT 브로커를 통해 자전거로 전송되는 MQTT 메시지로 변환하는 역할을 하는 일반 애플리케이션 서비스(GVC)의 일부입니다. 자전거가 명령을 받으면, 이를 처리하고 적절한 조치를 취한 뒤 Firebase(스마트폰)에 응답을 반환합니다.

모니터링

매개변수 제어

거의 모든 백엔드 개발자는 10분마다 서버를 확인하지 않고 밤에 잠을 자는 것을 좋아합니다. 즉, 시스템에 자동화된 모니터링 및 알림 솔루션을 구현해야 합니다. 이 규칙은 Greyp 자전거 생태계에도 적용됩니다. 그곳에는 정상적인 수면을 취하는 전문가들도 있기 때문에, 이 회사는 Amazon CloudWatch와 jmxtrans라는 두 가지 클라우드 솔루션을 사용합니다.

CloudWatch는 로그, 지표, 이벤트 형태로 모니터링 및 운영 데이터를 수집하는 모니터링 및 관찰 서비스로, AWS 플랫폼과 온프레미스에서 실행되는 AWS 애플리케이션, 서비스, 리소스에 대한 통합된 보기를 얻는 데 도움이 됩니다. CloudWatch를 사용하면 환경에서 비정상적인 동작을 쉽게 감지하고, 알림을 설정하고, 로그 및 메트릭에 대한 고급 시각화를 만들고, 자동화된 작업을 수행하고, 문제를 해결하고, 애플리케이션을 원활하게 실행하는 데 도움이 되는 통찰력을 얻을 수 있습니다.

CloudWatch는 사용자 지표를 수집하여 대시보드에 전달합니다. 그런 다음 Amazon이 관리하는 다른 리소스에서 얻은 데이터와 결합됩니다. JVM은 jmxtrans라는 "커넥터"를 사용하여 JMX 엔드포인트를 통해 메트릭을 수신합니다(ECS 내부의 Docker 컨테이너로 호스팅됨).

2부, 특성

그렇다면 우리는 어떤 종류의 전기 자전거를 만들게 되었을까요? Greyp G6 전기 산악 자전거에는 LG 셀로 구동되는 36V, 700Wh 리튬 이온 배터리가 장착되어 있습니다. 많은 전자 자전거 제조업체처럼 배터리를 숨기는 것과 달리, Greyp은 분리형 배터리를 프레임 중앙에 바로 배치했습니다. G6에는 정격 출력 250W의 MPF 모터가 장착되어 있습니다(450W 버전도 있습니다).

Greyp G6는 탑 튜브에 가깝게 Rockhox 리어 쇼크를 장착한 산악 자전거로, 라이더의 무릎 사이에 분리형 배터리를 설치할 수 있는 충분한 공간을 제공합니다. 프레임은 엔듀로 스타일로 디자인되었으며, 서스펜션 덕분에 150mm의 이동 거리를 제공합니다. 케이블과 브레이크 라인은 프레임 내부로 배선됩니다. 이렇게 하면 미적인 외관이 보장되고 가지에 걸리는 위험도 줄어듭니다.

100% 탄소 섬유 프레임은 Concept One 전기 하이퍼카를 제작하는 동안 얻은 경험을 활용하여 Greyp에서 특별히 개발되었습니다.

Greyp G6의 전자 패키지는 스템에 있는 중앙 정보 모듈(CIM)에 의해 제어됩니다. 이 제품에는 컬러 디스플레이, WiFi, 블루투스, 4G 연결, 자이로스코프, USB C 포트, 전면 카메라, 좌석 아래 후면 카메라 인터페이스가 포함되어 있습니다. 그런데 후면 카메라는 4개의 LED로 둘러싸여 있습니다. 광각 카메라(1080p 30fps)는 주로 여행 중 영상 촬영에 적합합니다.

사진 예시





회사는 eSTEM 솔루션에 특별한 주의를 기울이고 있습니다.

“Greyp eSTEM은 두 개의 카메라(전면 및 후면)를 제어하고, 라이더의 심박수를 모니터링하고, 내장형 자이로스코프, 내비게이션 시스템 및 eSIM을 갖추고 있어 언제든지 연결할 수 있는 자전거용 중앙 스마트 모듈입니다. 이 전자 자전거 시스템은 스마트폰을 사용자 인터페이스로 사용하고, 모바일 앱은 원격 자전거 스위치, 사진 촬영, 자전거로 문자 보내기 및 전력 제한과 같은 다양한 새로운 옵션으로 고유한 사용자 경험을 만듭니다."

자전거 핸들바에는 특별한 '공유' 버튼이 있습니다. 라이딩 중에 흥미롭거나 신나는 일이 발생하면 버튼을 눌러 마지막 15~30초 분량의 영상을 자동으로 저장하고 사이클리스트의 소셜 미디어 계정에 업로드할 수 있습니다. 추가 데이터가 비디오에 중첩될 수도 있습니다. 예를 들어, 자전거의 에너지 소비량, 속도, 이동 시간 등입니다.

자전거 대시보드 모드에서 휴대폰을 장착하면 Greyp G6는 현재 속도나 배터리 수준 이외에도 다양한 정보를 제공할 수 있습니다. 따라서 자전거 타는 사람이 지도에서 어떤 지점(예를 들어 높은 언덕)을 선택하더라도, 컴퓨터는 배터리 충전량이 정상에 도달하기에 충분한지 계산합니다. 또는 돌아올 때 갑자기 페달을 밟고 싶지 않다면 돌아갈 수 없는 지점을 계산합니다. 페달을 돌리는 것은 가능합니다. 제조사는 자전거가 무겁지 않다고 보장합니다(무게는 어떻게 보느냐에 따라 다르겠지만, 실제 무게는 25kg입니다).

Greyp G6는 쉽게 들어올릴 수 있습니다

Greyp G6에는 다음과 유사한 도난 방지 시스템이 있습니다. 센트리 모드 테슬라에서. 즉, 주차된 자전거를 만지면 자전거 주인에게 알리고 카메라에 접근해서 자전거 주변에 누가 있는지 확인할 수 있습니다. 운전자는 원격으로 자전거를 비활성화해 공격자가 떠나는 것을 막을 수 있습니다. 그리고 이러한 시스템이 Greyp에서 수년 동안 개발되었다는 점을 고려하면, Tesla가 이를 구현하기 전에 실제로 Greyp에서 이 시스템을 고안했을 가능성이 높습니다.

이 시리즈에는 G6.1, G6.2, G6.3 등 여러 모델이 판매되고 있습니다. G6.1의 최고 속도는 25km/h(15,5mph)이고 가격은 6유로입니다. G499의 최고 속도는 6.3km/h(45mph)이고 가격은 €28입니다. G7의 차이점이 무엇인지는 알 수 없지만 가격은 499유로입니다.

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출처 : habr.com