كيف تصنع دراجة كهربائية ذكية

على Habré غالبا ما يكتب عن النقل الكهربائي. وحول الدراجات. وأيضا عن منظمة العفو الدولية. قررت Cloud4Y الجمع بين هذه الموضوعات الثلاثة ، والحديث عن الدراجة الكهربائية "الذكية" ، التي هي على الإنترنت دائمًا. سيكون حول نموذج GREY G6.

لجعله أكثر إثارة للاهتمام ، قسمنا المقال إلى جزأين. الأول مخصص لعملية إنشاء الجهاز والنظام الأساسي وبروتوكولات الاتصال. والثاني هو المواصفات الفنية ، ووصف التعبئة وقدرات الدراجة.

الجزء الأول ، الخلفية

Greyp Bikes هي شركة تصنيع الدراجات الكهربائية الفخمة الكرواتية التي تملكها شركة Rimac لصناعة السيارات الغريبة المحلية. تقوم الشركة بإنشاء دراجات مثيرة للاهتمام حقًا. ما هو فقط النموذج السابق ، G12S تعليقين. كان هناك شيء بين دراجة كهربائية ودراجة نارية كهربائية ، حيث أن الجهاز يمكن أن يتسارع إلى 70 كم / ساعة ، وكان لديه محرك قوي وركض 120 كم في شحنة واحدة.

تحولت G6 إلى أكثر أناقة وعرة ، ولكن الميزة الرئيسية هي "الاتصال". اتخذ Greyp Bikes خطوة مهمة نحو تطوير إنترنت الأشياء ، حيث قدم دراجة " متصلة بالإنترنت " دائمًا. ولكن دعونا نتحدث أولاً عن كيفية إنشاء دراجة كهربائية "ذكية".

ولادة فكرة

هناك عدد كبير من الأجهزة المختلفة متصلة بالإنترنت. لماذا الدراجات أسوأ؟ حتى في Greyp Bikes ظهرت فكرة تحولت إلى G6. في أي وقت معين ، تحافظ هذه الدراجة على اتصال بالخادم السحابي . يوفر مشغل الهاتف المحمول الاتصالات ، ويتم خياطة eSIM مباشرة في الدراجة. وهذا يفتح الكثير من الفرص المثيرة للاهتمام لكل من الرياضيين وهواة ركوب الدراجات العاديين.

منصة

عند إنشاء نظام أساسي لمنتج مبتكر ، تحتاج إلى النظر في العديد من الفروق الدقيقة. لذلك ، كان اختيار منصة سحابية لاستضافة وإطلاق جميع الخدمات التي تحتاج إليها دراجة كهربائية حديثة مسألة مهمة للغاية. اختارت الشركة خدمات Amazon Web Services (AWS). كان هذا جزئيًا بسبب حقيقة أن دراجات Greyp كانت لديها بالفعل خبرة في الخدمة. جزئيًا - بسبب شعبيته والتوزيع الواسع بين المطورين في جميع أنحاء العالم وموقفهم الجيد من Java / JVM (نعم ، يتم استخدامهم بنشاط في دراجات Greyp).

كان لدى AWS وسيط IoT MQTT جيد ( كتب Cloud4Y حول البروتوكولات في وقت سابق ) ، وهي مثالية لتبادل البيانات بسهولة مع الدراجة. صحيح ، كان من الضروري إقامة اتصال مع التطبيق للهاتف الذكي بطريقة أو بأخرى. كانت هناك محاولات لتنفيذ ذلك من تلقاء نفسها باستخدام Websockets ، لكن فيما بعد قررت الشركة عدم إعادة اختراع العجلة والتحول إلى منصة Google Firebase ، التي يستخدمها مطورو الأجهزة المحمولة على نطاق واسع. منذ بداية التطوير ، شهدت بنية النظام العديد من التحسينات والتغييرات. يبدو هذا الآن:


كومة التقنية

تطبيق

قدمت الشركة طريقتين لدخول النظام. يتم تطبيق كل منها على حدة ، مع تقنيات مختلفة لحالة الاستخدام.

من الدراجة إلى الهاتف الذكي

أول شيء يجب مراعاته عند إنشاء نقطة إدخال في النظام هو بروتوكول الاتصال الذي يجب استخدامه. كما سبق ذكره ، اختارت الشركة MQTT بسبب "شخصيتها" الخفيفة. يعد البروتوكول جيدًا من حيث النطاق الترددي ، ويعمل بشكل رائع مع الاتصالات التي لا يمكن الاعتماد عليها ، ويوفر طاقة البطارية ، وهو أمر مهم بشكل خاص للدراجة الكهربائية من Greyp.

مطلوب وسيط MQTT المستخدم لتنزيل جميع البيانات الواردة من الدراجة. داخل شبكة AWS ، تقوم Lambda ، التي تقرأ البيانات الثنائية المقدمة من وسيط MQTT ، بتحليلها وتسليمها إلى Apache Kafka لمزيد من المعالجة.

أباتشي كافكا هو أساس النظام. يجب أن تمر جميع البيانات من أجل الوصول إلى الوجهة النهائية. حاليا ، نواة النظام لديها العديد من العوامل. الأهم من ذلك هو الذي يجمع البيانات وينقلها إلى InfluxDB "التخزين البارد". ينقل آخر البيانات إلى قاعدة بيانات Firebase Realtime ، مما يجعلها متاحة لتطبيقات الهاتف الذكي. هذا هو المكان الذي تحتاج إليه Apache Kafka فعلاً - يقوم التخزين البارد (InfluxDB) بتخزين جميع البيانات الواردة من الدراجة ، ويمكن أن يتلقى Firebase المعلومات ذات الصلة (على سبيل المثال ، المقاييس في الوقت الفعلي - السرعة الحالية).

يسمح لك تطبيق كافكا بتلقي الرسائل بسرعات مختلفة وتسليمها على الفور إلى Firebase (للعرض في التطبيق على هاتفك الذكي) ونقلها في النهاية إلى InfluxDB (لتحليل البيانات والإحصاءات والرصد).

يتيح لك استخدام Kafka أيضًا استخدام التدرج الأفقي مع زيادة الحمل ، بالإضافة إلى توصيل الوكلاء الآخرين الذين يمكنهم معالجة البيانات الواردة بالسرعة الخاصة بهم وحالة الاستخدام الخاصة بهم (على سبيل المثال ، عند التنافس بين مجموعة من الدراجات). وهذا يعني أن الحل يسمح لراكبي الدراجات بالتنافس مع بعضهم البعض لمجموعة متنوعة من الخصائص. على سبيل المثال ، السرعة القصوى ، القفز الأقصى ، الأداء الأقصى ، إلخ.

يتم تنفيذ جميع الخدمات (تسمى "GVC" - Greyp Vehicle Cloud) أساسًا على أساس Spring Boot و Java ، على الرغم من استخدام لغات أخرى أيضًا. يتم تجميع كل مجموعة في صورة Docker مستضافة على مستودع ECR ، ويتم إطلاقها واستضافتها بواسطة Amazon ECS. على الرغم من أن NoSQL ملائم وشائع لعدد من الحالات ، إلا أن Firebase لا يمكنه دائمًا تلبية جميع احتياجات Greyp ، وبالتالي تستخدم الشركة أيضًا MySQL (في RDS) للاستعلامات الخاصة (يستخدم Firebase شجرة JSON ، والتي تكون أكثر كفاءة في بعض الحالات) وتخزين بيانات محددة. مرفق تخزين آخر يستخدم هو Amazon S3 ، والذي يضمن أمان البيانات التي تم جمعها.

من الهاتف الذكي إلى الدراجة

كما قلنا بالفعل ، يتم تأسيس التواصل مع الهواتف الذكية من خلال Firebase. يتم استخدام النظام الأساسي لمصادقة مستخدمي التطبيق وقطعة قاعدة البيانات الخاصة بهم في الوقت الحقيقي. في الواقع ، Firebase هو مزيج من شيئين: الأول هو قاعدة بيانات للتخزين الدائم للبيانات ، والآخر هو لتقديم البيانات في الوقت الحقيقي إلى الهواتف الذكية من خلال اتصال Websocket. الخيار الأمثل لهذا النوع من الاتصال هو إصدار أوامر للدراجة عندما لا تكون الأجهزة قريبة من بعضها البعض (لا يتوفر اتصال BT / Wi-Fi).

في هذه الحالة ، طور Greyp آلية معالجة الأوامر الخاصة بهم ، والتي تستقبل الرسائل من الهاتف الذكي من خلال قاعدة بيانات في وضع الوقت الحقيقي. هذه الآلية جزء من خدمات التطبيق الأساسية (GVC) ، والتي تتمثل مهمتها في تحويل أوامر الهاتف الذكي إلى رسائل MQTT التي يتم إرسالها إلى الدراجة من خلال وسيط إنترنت الأشياء. عندما تتلقى الدراجة أمرًا ، تقوم بمعالجته ، وتنفذ الإجراء المقابل ، وتُرجع استجابة إلى Firebase (الهاتف الذكي).

مراقبة


تحكم المعلمة

يحب كل مطور خلفية تقريبًا النوم في الليل دون التحقق من الخوادم كل 10 دقائق. وهذا يعني أنك تحتاج إلى تنفيذ حلول المراقبة والتنبيهات الآلية في النظام. تنطبق هذه القاعدة أيضًا على نظام ركوب الدراجات في Greyp. يوجد أيضًا خبراء في النوم الليلي العادي ، لذا تستخدم الشركة حلين للسحابة: Amazon CloudWatch و jmxtrans.

CloudWatch هي خدمة مراقبة ومراقبة تقوم بجمع بيانات المراقبة والتشغيل في شكل سجلات ومقاييس وأحداث ، مما يساعد في الحصول على عرض واحد لتطبيقات AWS والخدمات والموارد التي تعمل على نظام AWS وكذلك في البيئة المحلية. مع CloudWatch ، من المريح اكتشاف السلوك غير الطبيعي في بيئاتك ، وإعداد التنبيهات ، وإنشاء تمثيلات مرئية عامة للسجلات والمقاييس ، وتنفيذ إجراءات تلقائية ، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ، وتعلم المعلومات المفيدة التي تساعد على تشغيل التطبيقات بسلاسة.

يجمع CloudWatch المقاييس المخصصة ويقوم بتسليمها إلى لوحة القيادة. هناك يجتمعون مع البيانات من الموارد الأخرى التي تديرها أمازون. يستقبل JVM المقاييس من خلال نقطة نهاية JMX باستخدام "موصل" يسمى jmxtrans (الموجود أيضًا في حاوية Docker داخل ECS).

الجزء الثاني ، الخصائص

إذن ماذا كانت نتيجة الدراجة الكهربائية؟ تم تجهيز الدراجة الجبلية الكهربائية Greyp G6 ببطارية ليثيوم أيون بقوة 36 فولت و 700 واط تعمل بخلايا إل جي. بدلاً من إخفاء البطارية ، كما يفعل العديد من مصنعي الدراجات الإلكترونية ، فإن Greyp لديها بطارية قابلة للإزالة في منتصف الإطار مباشرةً. تم تجهيز G6 بمحرك MPF مع قدرة مقدرة تبلغ 250 واط (وهناك أيضًا خيار بقوة 450 واط).

إن Greyp G6 عبارة عن دراجة جبلية مزودة بتعليق خلفي من Rockhox ، مدسوس بالقرب من الأنبوب العلوي ويترك مساحة كافية لبطارية قابلة للإزالة بين ركبتي السائق. الإطار مصنوع على طراز "enduro" ويوفر ضربة 150 ملم بفضل نظام التعليق. خطوط الكابلات والفرامل مفقودة داخل الإطار. نتيجة لهذا ، يتم ضمان المظهر الجمالي وتقليل خطر الاصطياد على الفروع.

تم تطوير إطار ألياف الكربون بنسبة 100٪ خصيصًا في Greyp باستخدام الخبرة المكتسبة أثناء إنشاء Hyceptcar الكهربائي.

يتم التحكم في مجموعة الأدوات الإلكترونية على Greyp G6 بواسطة وحدة ذكية مركزية (CIM) في المخزون. يتضمن شاشة ملونة ، واي فاي ، Bluetooth ، اتصال 4G ، جيروسكوب ، موصل USB C ، كاميرا أمامية ، واجهة مع كاميرا خلفية تحت السرج. بالمناسبة ، الكاميرا الخلفية محاطة بـ 4 مصابيح LED . تم تصميم الكاميرات ذات الزاوية العريضة (1080 بكسل 30 إطارًا في الثانية) بشكل أساسي لتصوير الفيديو أثناء السفر.


تولي الشركة اهتماما خاصا لحل eSTEM.

"Greyp eSTEM هي وحدة ذكية مركزية لدراجة تتحكم في كاميرتين (أمامية وخلفية) ، وتتحكم في معدل ضربات القلب للسائق ، وتحتوي على جيروسكوب مدمج ونظام ملاحة و eSIM ، مما يسمح لك بتوصيله في أي وقت. يستخدم نظام e-bike الهاتف الذكي كواجهة مستخدم ، ويخلق تطبيق الهاتف المحمول واجهة مستخدم فريدة بفضل العديد من الخيارات الجديدة ، مثل مفتاح الدراجة عن بُعد ، والتقاط الصور ، وإرسال الرسائل النصية إلى الدراجة والحد من الطاقة. "

يوجد زر "مشاركة" خاص على مقود الدراجة. إذا حدث شيء مثير أو مثير أثناء الرحلة ، فيمكنك النقر فوق الزر وحفظ آخر 15 إلى 30 ثانية من الفيديو تلقائيًا عن طريق تحميله على حساب الشبكة الاجتماعية الخاص بدراجتك. أيضًا ، قد يتم تجميع البيانات الإضافية على الفيديو. على سبيل المثال ، استهلاك طاقة الدراجة ، السرعة ، وقت الركوب ، إلخ.

مع تركيب الهاتف على الدراجة في وضع لوحة القيادة ، يمكن أن يوفر Greyp G6 معلومات وفيرة ، وليس فقط عرض السرعة الحالية أو مستوى البطارية. لذلك ، يمكن للدراج تحديد أي نقطة على الخريطة (على سبيل المثال ، تل مرتفع) ، وسيحسب الكمبيوتر ما إذا كانت هناك طاقة بطارية كافية للوصول إلى القمة. أو ستحسب نقطة اللاعودة ، إذا كنت لا تريد فجأة السير على طول الطريق الخلفي. على الرغم من أن الدواسات من الممكن تحريفها تمامًا. تدعي الشركة المصنعة أن الدراجة ليست ثقيلة (على الرغم من أن هذه هي الطريقة التي تبدو بها ، وزنها 25 كجم).


Greyp G6 هو ممكن تماما لرفع

يحتوي Greyp G6 على نظام مضاد للسرقة يشبه وضع ترقب تسلا. بمعنى أنه إذا لمست دراجة متوقفة ، فسيقوم بإخطار المالك بهذا الأمر ومنحه إمكانية الوصول إلى الكاميرا لمعرفة من يدور حول الدراجة الكهربائية. يمكن للسائق بعد ذلك اختيار فصل الدراجة عن بعد لمنع المهاجم من المغادرة. ونظرًا لأن هذه الأنظمة قد تم تطويرها في Greyp لسنوات عديدة ، فمن المحتمل أنها توصلت بالفعل إلى هذا النظام قبل تقديمه بواسطة Tesla.

للبيع هناك عدة نماذج من هذه السلسلة: G6.1 ، G6.2 ، G6.3. يتسارع G6.1 إلى 25 كم / ساعة (15.5 ميل في الساعة) ويتكلف 6499 يورو. تبلغ سرعة G6.3 45 كم / ساعة (28 ميلاً في الساعة) وتتكلف 7499 يورو. ما الفرق بين طراز G6.2 غير واضح ، لكنه يكلف 6،999 يورو.

ما هو مفيد آخر للقراءة في مدونة Cloud4Y

→ طريق الذكاء الاصطناعي من فكرة رائعة إلى الصناعة العلمية
→ 4 طرق للحفظ على النسخ الاحتياطية في السحابة
→ تكوين القمة في جنو / لينكس
→ الصيف قد انتهى تقريبا. تقريبا لا تسربت البيانات
→ إنترنت الأشياء ، الضباب والغيوم: الحديث عن التكنولوجيا؟

اشترك في قناة Telegram الخاصة بنا حتى لا يفوتك مقال آخر! نكتب أكثر من مرتين في الأسبوع وفقط في الأعمال.