Како е создаден паметен електричен велосипед

На Хабре често пишуваат за електричен транспорт. И за велосипедите. И, исто така, за вештачката интелигенција. Cloud4Y одлучи да ги комбинира овие три теми зборувајќи за „паметен“ електричен велосипед кој е секогаш онлајн. Ќе зборуваме за моделот Greyp G6.

За да ви биде поинтересно, статијата ја поделивме на два дела. Првиот е посветен на процесот на создавање уред, платформа и протоколи за комуникација. Вториот е технички спецификации, опис на хардверот и можностите на велосипедот.

Прв дел, заднина

Greyp Bikes е хрватски производител на премиум електрични велосипеди, во сопственост на локалниот производител на егзотични суперавтомобили Rimac. Компанијата создава навистина интересни велосипеди. Погледнете го само претходниот модел, G12S со двојна суспензија. Тоа беше нешто помеѓу електричен велосипед и електричен мотоцикл, бидејќи уредот можеше да забрза до 70 km/h, имаше моќен мотор и трчаше 120 km со едно полнење.

G6 се покажа како поелегантен и надвор од патот, но неговата главна карактеристика е „поврзаноста“. Велосипеди Грејп направи важен чекор кон развојот на IoT нудејќи велосипед кој е секогаш „онлајн“. Но, ајде прво да разговараме за тоа како на прво место е создаден „паметниот“ електричен велосипед.

Раѓање на идеја

Огромен број различни уреди се поврзуваат на Интернет. Зошто велосипедите се полоши? Така Greyp Bikes дојде до идејата која стана G6. Во секое време, овој велосипед е поврзан со облак сервер. Мобилниот оператор ја обезбедува врската, а eSIM-ката се шие директно во велосипедот. И ова отвора многу интересни можности и за спортистите и за обичните ентузијасти на велосипедизмот.

Платформа

Кога креирате платформа за иновативен производ, треба да се земат предвид многу нијанси. Затоа, изборот на платформа за облак за хостирање и управување со сите услуги што ги бара модерен електричен велосипед беше многу важно прашање. Компанијата избра Amazon Web Services (AWS). Ова делумно се должи на фактот дека Greyp Bikes веќе имаше искуство со услугата. Делумно - поради неговата популарност, широката дистрибуција меѓу програмерите ширум светот и добриот однос кон Java / JVM (да, тие активно се користат во Greyp Bikes).

AWS имаше добар IoT MQTT брокер (Cloud4Y пишуваше за протоколи порано), идеален за лесна размена на податоци со вашиот велосипед. Точно, беше неопходно некако да се воспостави врска со апликацијата за паметен телефон. Имаше обиди да се имплементира ова самостојно користејќи Websockets, но подоцна компанијата одлучи да не го измисли повторно тркалото и се префрли на платформата Google Firebase, која нашироко се користи од развивачите на мобилни телефони. Од почетокот на развојот, архитектурата на системот претрпе многу подобрувања и промени. Отприлика вака изгледа сега:

Технолошки оџак

Реализация

Компанијата обезбеди два начини за логирање во системот. Секој од нив е имплементиран посебно, со различни технологии за неговата употреба случај.

Од велосипед до паметен телефон

Првото нешто што треба да се земе предвид при креирањето на влезна точка во системот е каков протокол за комуникација да се користи. Како што веќе споменавме, компанијата го избра MQTT поради неговата лесна природа. Протоколот е добар во однос на пропусната моќ, работи добро со потенцијално несигурни врски и заштедува енергија од батеријата, што е особено важно за електричниот велосипед Greyp.

Посредникот MQTT што се користи треба да ги вчита сите податоци што доаѓаат од велосипедот. Внатре во мрежата AWS е Lambda, која ги чита бинарните податоци обезбедени од брокерот MQTT, ги анализира и ги доставува до Apache Kafka за понатамошна обработка.

Апачи Кафка е јадрото на системот. Сите податоци мора да поминат низ него за да стигнат до крајната дестинација. Во моментов, јадрото на системот има неколку агенти. Најважен е оној што собира податоци и ги пренесува во ладилникот InfluxDB. Другиот ги пренесува податоците во базата на податоци Firebase Realtime, што ги прави достапни за апликациите за паметни телефони. Ова е местото каде што Apache Kafka навистина доаѓа - ладилникот (InfluxDB) ги складира сите податоци што доаѓаат од велосипедот и Firebase може да добие ажурирани информации (на пр. метрика во реално време - моментална брзина).

Кафка ви овозможува да примате пораки со различни брзини и да ги доставувате речиси веднаш до Firebase (за прикажување во апликација на паметен телефон) и на крајот да ги префрлите на InfluxDB (за анализа на податоци, статистика, следење).

Користењето на Кафка ви овозможува и хоризонтално скалирање како што се зголемува оптоварувањето, како и поврзување на други агенти кои можат да ги обработуваат дојдовните податоци со свое темпо и за сопствен случај (како што е трка помеѓу група велосипеди). Односно, решението им овозможува на велосипедистите да се натпреваруваат едни со други за различни карактеристики. На пример, максимална брзина, максимален скок, максимални перформанси итн.

Сите услуги (наречени „GVC“ - Greyp Vehicle Cloud) првенствено се имплементирани во Spring Boot и Java, иако се користат и други јазици. Секоја градба е спакувана во слика на Docker хостирана во складиштето ECR, лансирана и оркестрирана од Amazon ECS. Иако NoSQL е доста удобен и популарен за голем број случаи, Firebase не може секогаш да ги задоволи сите потреби на Greyp, и затоа компанијата користи и MySQL (во RDS) за ад-хок прашања (Firebase користи дрво JSON, што е поефикасно во некои случаи) и складирање на конкретни податоци. Друго складирање што се користи е Amazon S3, што ја обезбедува безбедноста на собраните податоци.

Од паметен телефон до велосипед

Како што веќе рековме, комуникацијата со паметните телефони се воспоставува преку Firebase. Платформата се користи за автентикација на корисниците на апликациите и нивниот дел од базата на податоци во реално време. Всушност, Firebase е комбинација од две работи: едната е база на податоци за постојано складирање на податоци, а другата е за доставување податоци во реално време до паметните телефони преку конекција Websocket. Идеалната опција за овој тип на поврзување е да се издаваат команди на велосипедот кога уредите не се блиску еден до друг (не е достапна BT/Wi-Fi конекција).

Во овој случај, Greyp имаат развиено свој механизам за обработка на команди, кој прима пораки од паметниот телефон преку база на податоци во режим во реално време. Овој механизам е дел од основните апликациски услуги (GVC), чија задача е да ги преведува командите на паметниот телефон во MQTT пораки кои се пренесуваат на велосипедот преку IoT брокер. Кога велосипедот ќе добие команда, тој ја обработува, го извршува соодветното дејство и враќа одговор на Firebase (паметен телефон).

Мониторинг

Контрола на параметри

Речиси секој развивач на заднина сака да спие ноќе без да ги проверува серверите на секои 10 минути. Тоа значи дека е неопходно да се имплементираат решенија за автоматско следење и предупредување во системот. Ова правило е исто така релевантно за екосистемот за велосипеди Greyp. Има и познавачи на добар сон, така што компанијата користи две решенија за облак: Amazon CloudWatch и jmxtrans.

CloudWatch е услуга за следење и видливост која собира мониторинг и оперативни податоци во форма на дневници, метрика и настани, помагајќи ви да стекнете унифициран преглед на апликациите, услугите и ресурсите на AWS што работат на платформата AWS и во просториите. Со CloudWatch, можете лесно да откриете аномално однесување во вашите околини, да поставувате предупредувања, да создавате вообичаени визуелизации на дневници и метрика, да вршите автоматизирани дејства, да решавате проблеми и да откриете акциони сознанија кои помагаат да се одржуваат вашите апликации непречено.

CloudWatch собира кориснички метрики и ги доставува до контролната табла. Таму, тој е комбиниран со податоци кои доаѓаат од други ресурси управувани од Амазон. JVM добива метрика преку крајната точка JMX користејќи „конектор“ наречен jmxtrans (исто така хостиран како контејнер Docker во ECS).

Втор дел, карактеристики

Па со каков електричен велосипед заврши? Електричниот планински велосипед Greyp G6 е опремен со литиум-јонска батерија од 36 V, 700 Wh, напојувана од ќелии на LG. Наместо да ја крие батеријата како што прават многу производители на е-велосипеди, Greyp ја постави отстранливата батерија точно во центарот на рамката. G6 е опремен со MPF мотор со номинална моќност од 250 W (и има и опција од 450 W).

Greyp G6 е планински велосипед кој има задна суспензија Rockhox, сместена блиску до горната цевка и остава многу простор за отстранлива батерија помеѓу колената на возачот. Рамката е во стил на ендуро и нуди патување од 150 mm благодарение на суспензијата. Кабелот и линиите на сопирачките се насочуваат внатре во рамката. Ова обезбедува естетски изглед и го намалува ризикот од фаќање на гранки.

Рамката од 100% јаглеродни влакна е специјално развиена од Greyp користејќи го искуството стекнато за време на создавањето на електричниот хиперавтомобил Concept One.

Пакетот за електроника на Greyp G6 е контролиран од централниот модул за разузнавање (CIM) на стеблото. Вклучува дисплеј во боја, WiFi, Bluetooth, 4G конекција, жироскоп, USB C конектор, предна камера, како и интерфејс со задна камера под седло. Патем, задната камера опкружен со 4 LED диоди. Широкоаголните камери (1080p 30 fps) се првенствено дизајнирани за снимање видео додека патувате.

Фото примери





Компанијата посветува посебно внимание на решението eSTEM.

„Greyp eSTEM е централен паметен модул за велосипедот кој контролира две камери (предна и задна), го следи отчукувањата на срцето на возачот, има вграден жироскоп, систем за навигација и eSIM, што му овозможува да се поврзе во секое време. Системот е-велосипед го користи паметниот телефон како кориснички интерфејс, а мобилната апликација создава уникатно корисничко искуство со различни нови опции како далечински прекинувач за велосипед, фотографирање, текст во велосипед и ограничување на моќноста.

На рачките на велосипедот има специјално копче „Сподели“. Ако нешто интересно или возбудливо се случи за време на вашето возење, можете да притиснете копче и автоматски да ги зачувате последните 15-30 секунди од видеото и да го поставите на сметката на социјалните мрежи на велосипедистот. На видеото може да се наметнат и дополнителни податоци. На пример, потрошувачката на енергија на велосипедот, брзината, времето на патување итн.

Со телефонот поставен на велосипедот во режим на контролна табла, Greyp G6 може да обезбеди многу информации освен само прикажување на вашата моментална брзина или нивото на батеријата. Така, велосипедистот може да избере која било точка на мапата (на пример, висок рид), а компјутерот ќе пресмета дали полнењето на батеријата е доволно за да стигне до врвот. Или ќе ја пресмета точката од која нема враќање, ако одеднаш не сакате да педалите на враќање. Иако педалите може прилично лесно да се вртат. Производителот уверува дека велосипедот не е тежок (иако во зависност од тоа како го гледате, неговата тежина е 25 кг).

Greyp G6 е сосема можно да се подигне

Greyp G6 има систем за заштита од кражба кој е сличен на Режим на чувар од Тесла. Односно, ако допрете паркиран велосипед, тој ќе го извести сопственикот и ќе му даде пристап до камерата за да открие кој се врти околу електричниот велосипед. Возачот потоа може да избере далечински да го оневозможи велосипедот за да го спречи натрапникот да замине. И со оглед на тоа дека овие системи се во развој во Greyp со години, веројатно е дека тие всушност го смислиле овој систем пред Тесла да го имплементира.

Во продажба има неколку модели од оваа серија: G6.1, G6.2, G6.3. G6.1 забрзува до 25 km/h (15,5 mph) и чини 6 евра. G499 има максимална брзина од 6.3 km/h (45 mph) и чини 28 евра. Што е различно кај моделот G7 е нејасно, но чини 499 евра.

Што друго можете да прочитате на блогот? Cloud4y

→ Патот на вештачката интелигенција од фантастична идеја до научната индустрија
→ 4 начини да заштедите на бекап во облак
→ Поставување на врвот во GNU/Linux
→ Летото е речиси завршено. Скоро и да нема непротечени податоци
→ IoT, магла и облаци: ајде да зборуваме за технологија?

Претплатете се на нашата Телеграма-канал за да не ја пропуштите следната статија! Ние пишуваме не повеќе од двапати неделно и само на деловен план.

Извор: www.habr.com