Em Habré escrevem frequentemente sobre transporte eléctrico. E sobre bicicletas. E também sobre IA. A Cloud4Y decidiu combinar estes três temas falando de uma bicicleta elétrica “inteligente” que está sempre online. Falaremos sobre o modelo Greyp G6.
Para torná-lo mais interessante para você, dividimos o artigo em duas partes. O primeiro é dedicado ao processo de criação de um dispositivo, plataforma e protocolos de comunicação. A segunda são as especificações técnicas, uma descrição do hardware e das capacidades da bicicleta.
Parte um, back-end
Greyp Bikes é um fabricante croata de bicicletas elétricas premium, de propriedade do fabricante local de supercarros exóticos Rimac. A empresa cria bicicletas verdadeiramente interessantes. Basta olhar para o modelo anterior, o G12S de suspensão dupla. Era algo entre uma bicicleta elétrica e uma motocicleta elétrica, já que o aparelho podia acelerar até 70 km/h, tinha um motor potente e rodava 120 km com uma única carga.
O G6 se mostrou mais elegante e off-road, mas sua principal característica é a “conectividade”. deu um passo importante no desenvolvimento da IoT ao oferecer uma bicicleta que está sempre “online”. Mas vamos primeiro falar sobre como a bicicleta elétrica “inteligente” foi criada.
Nascimento de uma ideia
Um grande número de dispositivos diferentes se conecta à Internet. Por que as bicicletas são piores? Foi assim que a Greyp Bikes teve a ideia que se tornou o G6. A qualquer momento, esta bicicleta está conectada a . A operadora móvel fornece a conexão e o eSIM é costurado diretamente na bicicleta. E isso abre muitas oportunidades interessantes tanto para atletas quanto para entusiastas comuns do ciclismo.
Plataforma
Ao criar uma plataforma para um produto inovador, muitas nuances precisam ser levadas em consideração. Portanto, escolher uma plataforma em nuvem para hospedar e executar todos os serviços exigidos por uma bicicleta elétrica moderna foi uma questão muito importante. A empresa escolheu Amazon Web Services (AWS). Em parte, isso se deveu ao fato de a Greyp Bikes já ter experiência com o serviço. Em parte devido à sua popularidade, ampla distribuição entre desenvolvedores ao redor do mundo e boa atitude em relação a Java/JVM (sim, eles são usados ativamente em Greyp Bikes).
A AWS tinha um bom corretor IoT MQTT (Cloud4Y escreveu sobre protocolos ), ideal para facilitar a troca de dados com a sua bicicleta. É verdade que foi necessário estabelecer de alguma forma uma conexão com o aplicativo do smartphone. Houve tentativas de implementar isso por conta própria usando Websockets, mas depois a empresa decidiu não reinventar a roda e mudou para a plataforma Google Firebase, que é amplamente utilizada por desenvolvedores móveis. Desde o início do desenvolvimento, a arquitetura do sistema passou por muitas melhorias e mudanças. Isto é aproximadamente o que parece agora:
Pilha de tecnologia
Implementação
A empresa forneceu duas maneiras de fazer login no sistema. Cada um deles é implementado separadamente, com tecnologias diferentes para seu caso de uso.
Da bicicleta ao smartphone
A primeira coisa a considerar ao criar um ponto de entrada do sistema é qual protocolo de comunicação usar. Como já mencionado, a empresa escolheu o MQTT devido à sua leveza. O protocolo é bom em termos de rendimento, funciona bem com conexões potencialmente não confiáveis e economiza energia da bateria, o que é especialmente importante para a bicicleta elétrica Greyp.
O corretor MQTT utilizado é necessário para carregar todos os dados provenientes da bicicleta. Dentro da rede AWS está o Lambda, que lê os dados binários fornecidos pelo corretor MQTT, analisa-os e os entrega ao Apache Kafka para processamento posterior.
Apache Kafka é o núcleo do sistema. Todos os dados devem passar por ele para chegar ao seu destino final. Atualmente, o núcleo do sistema conta com diversos agentes. O mais importante é aquele que coleta os dados e os transfere para o armazenamento frio do InfluxDB. A outra transfere os dados para o banco de dados Firebase Realtime, disponibilizando-os para aplicativos de smartphones. É aqui que o Apache Kafka realmente entra - o armazenamento frio (InfluxDB) armazena todos os dados provenientes da bicicleta e o Firebase pode obter informações atualizadas (por exemplo, métricas em tempo real - velocidade atual).
Kafka permite receber mensagens em diferentes velocidades e entregá-las quase imediatamente ao Firebase (para exibição em um aplicativo em um smartphone) e, por fim, transferi-las para o InfluxDB (para análise de dados, estatísticas, monitoramento).
Usar o Kafka também permite escalar horizontalmente à medida que a carga aumenta, bem como conectar outros agentes que podem processar dados recebidos em seu próprio ritmo e para seu próprio caso de uso (como uma corrida entre um grupo de bicicletas). Ou seja, a solução permite que os ciclistas possam competir entre si em diversas características. Por exemplo, velocidade máxima, salto máximo, desempenho máximo, etc.
Todos os serviços (chamados "GVC" - Greyp Vehicle Cloud) são implementados principalmente em Spring Boot e Java, embora outras linguagens também sejam utilizadas. Cada build é empacotado em uma imagem Docker hospedada no repositório ECR, iniciada e orquestrada pelo Amazon ECS. Embora o NoSQL seja bastante conveniente e popular para vários casos, o Firebase nem sempre pode atender a todas as necessidades da Greyp e, portanto, a empresa também usa MySQL (em RDS) para consultas ad-hoc (o Firebase usa uma árvore JSON, que é mais eficiente em alguns casos) e armazenamento de dados específicos. Outro armazenamento utilizado é o Amazon S3, que garante a segurança dos dados coletados.
Do smartphone à bicicleta
Como já dissemos, a comunicação com os smartphones é estabelecida através do Firebase. A plataforma é usada para autenticar usuários do aplicativo e sua parte do banco de dados em tempo real. Na verdade, o Firebase é uma combinação de duas coisas: uma é um banco de dados para armazenamento persistente de dados e a outra é para fornecer dados em tempo real para smartphones por meio de uma conexão Websocket. A opção ideal para este tipo de conexão é emitir comandos para a bicicleta quando os dispositivos não estão próximos entre si (sem conexão BT/Wi-Fi disponível).
Nesse caso, a Greyp desenvolveu seu próprio mecanismo de processamento de comandos, que recebe mensagens do smartphone por meio de um banco de dados em tempo real. Esse mecanismo faz parte dos principais serviços de aplicação (GVC), cuja função é traduzir comandos do smartphone em mensagens MQTT transmitidas à bicicleta por meio de um corretor IoT. Quando a bicicleta recebe um comando, ela o processa, executa a ação apropriada e retorna uma resposta ao Firebase (smartphone).
Monitoramento
Controle de parâmetros
Quase todo desenvolvedor backend gosta de dormir à noite sem verificar os servidores a cada 10 minutos. Isso significa que é necessário implementar soluções automatizadas de monitoramento e alerta no sistema. Esta regra também é relevante para o ecossistema de ciclismo Greyp. Também há apreciadores de uma boa noite de sono, por isso a empresa utiliza duas soluções em nuvem: Amazon CloudWatch e jmxtrans.
CloudWatch é um serviço de monitoramento e visibilidade que coleta dados operacionais e de monitoramento na forma de logs, métricas e eventos, ajudando você a obter uma visão unificada de aplicativos, serviços e recursos da AWS em execução na plataforma AWS e no local. Com o CloudWatch, você pode detectar facilmente comportamentos anômalos em seus ambientes, definir alertas, criar visualizações comuns de logs e métricas, executar ações automatizadas, solucionar problemas e descobrir insights acionáveis que ajudam a manter seus aplicativos funcionando perfeitamente.
O CloudWatch coleta métricas do usuário e as entrega em um painel. Lá, ele é combinado com dados provenientes de outros recursos gerenciados pela Amazon. A JVM recebe métricas por meio de um endpoint JMX usando um “conector” chamado jmxtrans (também hospedado como um contêiner Docker dentro do ECS).
Parte dois, características
Então, com que tipo de bicicleta elétrica você acabou? A mountain bike elétrica Greyp G6 está equipada com uma bateria de íons de lítio de 36V e 700 Wh alimentada por células LG. Em vez de esconder a bateria como muitos fabricantes de bicicletas elétricas fazem, Greyp colocou a bateria removível bem no centro do quadro. O G6 é equipado com motor MPF com potência nominal de 250 W (e também há opção de 450 W).
A Greyp G6 é uma mountain bike que possui suspensão traseira Rockhox, posicionada próximo ao tubo superior e deixando bastante espaço para uma bateria removível entre os joelhos do ciclista. O quadro é estilo enduro e oferece 150 mm de curso graças à suspensão. Os cabos e as linhas de freio são encaminhados dentro do quadro. Isso garante uma aparência estética e reduz o risco de ficar preso nos galhos.
O quadro 100% fibra de carbono foi especialmente desenvolvido pela Greyp utilizando a experiência adquirida durante a criação do hipercarro elétrico Concept One.
O conjunto eletrônico do Greyp G6 é controlado por um módulo central de inteligência (CIM) na haste. Inclui um display colorido, WiFi, Bluetooth, conectividade 4G, um giroscópio, um conector USB C, uma câmera frontal, bem como uma interface com uma câmera traseira sob o selim. A propósito, a câmera traseira . As câmeras grande angular (1080p 30 fps) são projetadas principalmente para gravar vídeos durante viagens.
Exemplos de fotos
A empresa dá especial atenção à solução eSTEM.
“Greyp eSTEM é um módulo central inteligente para a moto que controla duas câmeras (dianteira e traseira), monitora a frequência cardíaca do piloto, possui giroscópio embutido, sistema de navegação e eSIM, permitindo sua conexão a qualquer momento. O sistema de e-bike usa o smartphone como interface do usuário e o aplicativo móvel cria uma experiência de usuário única com várias novas opções, como troca remota de bicicleta, captura de fotos, texto para bicicleta e limitação de energia.”
Existe um botão especial “Compartilhar” no guidão da bicicleta. Se algo interessante ou emocionante acontecer durante o seu passeio, você pode pressionar um botão e salvar automaticamente os últimos 15 a 30 segundos do vídeo e enviá-lo para a conta de mídia social do ciclista. Dados adicionais também podem ser sobrepostos ao vídeo. Por exemplo, o consumo de energia da bicicleta, velocidade, tempo de viagem, etc.
Com o telefone montado na bicicleta no modo painel, o Greyp G6 pode fornecer uma riqueza de informações além de apenas mostrar sua velocidade atual ou nível de bateria. Assim, um ciclista pode selecionar qualquer ponto do mapa (por exemplo, um morro alto), e o computador calculará se a carga da bateria é suficiente para chegar ao topo. Ou calculará o ponto sem volta, se de repente você não quiser pedalar na volta. Embora os pedais possam ser girados facilmente. O fabricante garante que a bicicleta não é pesada (embora dependendo de como você olha, seu peso seja de 25 kg).
Greyp G6 é bem possível de levantar
Greyp G6 possui um sistema antifurto semelhante ao de Tesla. Ou seja, se você tocar em uma bicicleta estacionada, ele avisará o proprietário e lhe dará acesso à câmera para saber quem está girando na bicicleta elétrica. O motorista pode então optar por desativar remotamente a bicicleta para evitar que o intruso se afaste. E dado que esses sistemas estão em desenvolvimento na Greyp há anos, é provável que eles realmente tenham criado esse sistema antes de Tesla implementá-lo.
Existem vários modelos desta série à venda: G6.1, G6.2, G6.3. O G6.1 acelera até 25 km/h (15,5 mph) e custa 6 euros. O G499 atinge uma velocidade máxima de 6.3 km/h (45 mph) e custa 28 euros. O que há de diferente no modelo G7 não está claro, mas custa 499 euros.
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Fonte: habr.com