So erstellen Sie ein intelligentes Elektrofahrrad

Auf Habré schreiben oft über Elektromobilität. Und über Fahrräder. Und auch über KI. Cloud4Y hat beschlossen, diese drei Themen zu kombinieren und über das „intelligente“ Elektrofahrrad zu sprechen, das immer online ist. Es geht um das Modell Greyp G6.

Um es interessanter zu machen, haben wir den Artikel in zwei Teile geteilt. Der erste ist dem Prozess der Erstellung des Geräts, der Plattform und der Kommunikationsprotokolle gewidmet. Das zweite sind die technischen Spezifikationen, eine Beschreibung der Füllung und die Fähigkeiten des Fahrrads.

Teil eins, Backend

Greyp Bikes ist ein kroatischer Premium-Elektrofahrradhersteller des lokalen exotischen Supercar-Herstellers Rimac. Das Unternehmen stellt wirklich interessante Fahrräder her. Was ist nur das Vorgängermodell, der G12S mit zwei Aufhängungen. Es war etwas zwischen einem Elektrofahrrad und einem Elektromotorrad, da das Gerät auf 70 km / h beschleunigen konnte, einen starken Motor hatte und 120 km mit einer einzigen Ladung lief.

Das G6 erwies sich als eleganter und im Gelände, aber sein Hauptmerkmal ist die „Konnektivität“. Greyp Bikes hat einen wichtigen Schritt in Richtung Entwicklung des IoT getan und ein Fahrrad angeboten, das immer „online“ ist. Aber lassen Sie uns zuerst darüber sprechen, wie ein „intelligentes“ Elektrofahrrad entstanden ist.

Die Geburt einer Idee

Eine Vielzahl unterschiedlicher Geräte ist mit dem Internet verbunden. Warum sind Fahrräder schlechter? In Greyp Bikes tauchte also eine Idee auf, die sich in G6 verwandelte. Dieses Fahrrad unterhält zu jedem Zeitpunkt eine Verbindung zum Cloud-Server . Der Mobilfunkbetreiber sorgt für die Kommunikation, und eSIM wird direkt in das Fahrrad eingenäht. Dies eröffnet sowohl Sportlern als auch gewöhnlichen Radsportbegeisterten viele interessante Möglichkeiten.

Plattform

Bei der Erstellung einer Plattform für ein innovatives Produkt müssen Sie viele Nuancen berücksichtigen. Daher war die Wahl einer Cloud-Plattform zum Hosten und Starten aller Dienste, die ein modernes Elektrofahrrad benötigt, ein sehr wichtiges Thema. Das Unternehmen entschied sich für Amazon Web Services (AWS). Dies war teilweise darauf zurückzuführen, dass Greyp Bikes bereits Erfahrung mit dem Service hatte. Teilweise - aufgrund seiner Beliebtheit, der breiten Verbreitung unter Entwicklern auf der ganzen Welt und der guten Einstellung zu Java / JVM (ja, sie werden aktiv in Greyp Bikes verwendet).

AWS hatte einen guten IoT MQTT-Broker ( Cloud4Y schrieb früher über Protokolle ), der sich ideal für den einfachen Datenaustausch mit einem Fahrrad eignet . Es war zwar notwendig, irgendwie eine Verbindung mit der Anwendung für ein Smartphone herzustellen. Es gab Versuche, dies mithilfe von Websockets selbst zu implementieren. Später entschied sich das Unternehmen jedoch, das Rad nicht neu zu erfinden, und wechselte zur Google Firebase-Plattform, die von mobilen Entwicklern häufig verwendet wird. Seit Beginn der Entwicklung hat die Systemarchitektur viele Verbesserungen und Änderungen erfahren. Es sieht jetzt so aus:


Technischer Stapel

Implementierung

Das Unternehmen hat zwei Möglichkeiten bereitgestellt, um in das System einzutreten. Jeder von ihnen wird separat implementiert, mit verschiedenen Technologien für seinen Anwendungsfall.

Vom Fahrrad zum Smartphone

Wenn Sie einen Einstiegspunkt in das System erstellen, müssen Sie zunächst berücksichtigen, welches Kommunikationsprotokoll verwendet werden soll. Wie bereits erwähnt, entschied sich das Unternehmen wegen seines leichten „Charakters“ für MQTT. Das Protokoll ist in Bezug auf die Bandbreite gut, funktioniert hervorragend bei potenziell unzuverlässigen Verbindungen und spart Batteriestrom, was besonders für ein Elektrofahrrad von Greyp wichtig ist.

Der verwendete MQTT-Broker muss alle vom Fahrrad kommenden Daten herunterladen. Innerhalb des AWS-Netzwerks befindet sich Lambda, das die vom MQTT-Broker bereitgestellten Binärdaten liest, analysiert und zur weiteren Verarbeitung an Apache Kafka übermittelt.

Apache Kafka ist das Fundament des Systems. Alle Daten müssen durchlaufen werden, um das endgültige Ziel zu erreichen. Derzeit verfügt der Kernel des Systems über mehrere Agenten. Das wichtigste davon ist dasjenige, das die Daten sammelt und an den InfluxDB-Kühlraum überträgt. Ein anderer überträgt Daten in die Firebase Realtime-Datenbank und stellt sie für Smartphone-Anwendungen zur Verfügung. Hier wird Apache Kafka wirklich benötigt - ein Kühlhaus (InfluxDB) speichert alle vom Fahrrad empfangenen Daten, und Firebase kann relevante Informationen empfangen (z. B. Echtzeitmetriken - aktuelle Geschwindigkeit).

Mit Kafka können Sie Nachrichten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten empfangen und fast sofort an Firebase senden (zur Anzeige in der Anwendung auf Ihrem Smartphone) und schließlich an InfluxDB übertragen (zur Datenanalyse, Statistik, Überwachung).

Mit Kafka können Sie auch die horizontale Skalierung mit zunehmender Last verwenden und andere Agenten verbinden, die eingehende Daten in ihrem eigenen Tempo und für ihren eigenen Anwendungsfall verarbeiten können (z. B. im Wettbewerb zwischen einer Gruppe von Fahrrädern). Das heißt, die Lösung ermöglicht es Radfahrern, miteinander um eine Vielzahl von Eigenschaften zu konkurrieren. Zum Beispiel maximale Geschwindigkeit, maximaler Sprung, maximale Leistung usw.

Alle Dienste ("GVC" - Greyp Vehicle Cloud genannt) werden hauptsächlich auf der Basis von Spring Boot und Java implementiert, obwohl auch andere Sprachen verwendet werden. Jede Assembly ist in einem Docker-Image gepackt, das in einem ECR-Repository gehostet wird, und wird von Amazon ECS gestartet und gehostet. Obwohl NoSQL in einer Reihe von Fällen sehr praktisch und beliebt ist, kann Firebase nicht immer alle Greyp-Anforderungen erfüllen. Daher verwendet das Unternehmen MySQL (in RDS) auch für spezielle Abfragen (Firebase verwendet den in einigen Fällen effizienteren JSON-Baum) und die Speicherung bestimmter Daten. Ein weiterer verwendeter Speicher ist Amazon S3, der die Sicherheit der gesammelten Daten gewährleistet.

Vom Smartphone zum Fahrrad

Wie bereits erwähnt, wird die Kommunikation mit Smartphones über Firebase hergestellt. Die Plattform wird verwendet, um Benutzer der Anwendung und ihres Teils der Datenbank in Echtzeit zu authentifizieren. In der Tat ist Firebase eine Kombination aus zwei Dingen: Eine ist eine Datenbank zur dauerhaften Speicherung von Daten und die andere dient zur Bereitstellung von Echtzeitdaten an Smartphones über eine Verbindung zu Websocket. Eine ideale Option für diese Art der Verbindung besteht darin, Befehle an das Fahrrad zu senden, wenn die Geräte nicht nahe beieinander liegen (es ist keine BT / Wi-Fi-Verbindung verfügbar).

In diesem Fall hat Greyp einen eigenen Befehlsverarbeitungsmechanismus entwickelt, der im Echtzeitmodus Nachrichten von einem Smartphone über eine Datenbank empfängt. Dieser Mechanismus ist Teil der Basic Application Services (GVC), deren Aufgabe es ist, die Smartphone-Befehle in MQTT-Nachrichten umzuwandeln, die über den IoT-Broker an das Fahrrad übertragen werden. Wenn das Fahrrad einen Befehl erhält, verarbeitet es diesen, führt die entsprechende Aktion aus und gibt eine Antwort an Firebase (Smartphone) zurück.

Überwachung


Parametersteuerung

Fast jeder Backend-Entwickler schläft gerne nachts, ohne alle 10 Minuten die Server zu überprüfen. Dies bedeutet, dass Sie automatisierte Überwachungs- und Warnlösungen im System implementieren müssen. Diese Regel gilt auch für das Greyp-Radsport-Ökosystem. Es gibt auch Kenner des normalen Nachtschlafes, daher verwendet das Unternehmen zwei Cloud-Lösungen: Amazon CloudWatch und jmxtrans.

CloudWatch ist ein Überwachungs- und Überwachungsdienst, der Überwachungs- und Betriebsdaten in Form von Protokollen, Metriken und Ereignissen sammelt und dabei hilft, eine einheitliche Ansicht der AWS-Anwendungen, -Dienste und -Ressourcen zu erhalten, die sowohl auf der AWS-Plattform als auch in der lokalen Umgebung ausgeführt werden. Mit CloudWatch ist es praktisch, abnormales Verhalten in Ihrer Umgebung zu erkennen, Warnungen einzurichten, allgemeine visuelle Darstellungen von Protokollen und Metriken zu erstellen, automatisierte Aktionen auszuführen, Probleme zu beheben und nützliche Informationen zu erhalten, mit denen Anwendungen reibungslos ausgeführt werden können.

CloudWatch sammelt benutzerdefinierte Metriken und liefert sie an das Dashboard. Dort werden sie mit Daten aus anderen von Amazon verwalteten Ressourcen kombiniert. Die JVM empfängt Metriken über den JMX-Endpunkt mithilfe eines „Connectors“ namens jmxtrans (der sich auch als Docker-Container in ECS befindet).

Teil Zwei, Eigenschaften

Was war das Ergebnis des Elektrofahrrads? Das elektrische Mountainbike Greyp G6 ist mit einem 36-V-Lithium-Ionen-Akku mit 700 Wh ausgestattet, der von LG-Zellen gespeist wird. Anstatt den Akku zu verstecken, wie es viele E-Bike-Hersteller tun, hat Greyp einen austauschbaren Akku direkt in der Mitte des Rahmens. Der G6 ist mit einem MPF-Motor mit einer Nennleistung von 250 Watt ausgestattet (und es gibt auch eine Option mit 450 Watt).

Das Greyp G6 ist ein Mountainbike mit einer Rockhox-Hinterradaufhängung, die nahe am Oberrohr verstaut ist und genügend Platz für einen austauschbaren Akku zwischen den Knien des Fahrers bietet. Der Rahmen ist im "Enduro" -Stil gefertigt und bietet dank der Federung einen Hub von 150 mm. Kabel- und Bremsleitungen fehlen im Rahmen. Dadurch wird ein ästhetisches Erscheinungsbild gewährleistet und das Risiko, sich an Ästen zu verfangen, verringert.

Das 100% Kohlefasergerüst wurde speziell bei Greyp unter Verwendung der Erfahrungen entwickelt, die bei der Entwicklung des elektrischen Hyperautos Concept One gesammelt wurden.

Das Elektronik-Kit des Greyp G6 wird von einem zentralen intelligenten Modul (CIM) auf Lager gesteuert. Es umfasst ein Farbdisplay, WLAN, Bluetooth, eine 4G-Verbindung, ein Gyroskop, einen USB C-Anschluss, eine Frontkamera und eine Schnittstelle mit einer Rückkamera unter dem Sattel. Die Rückfahrkamera ist übrigens von 4 LEDs umgeben . Weitwinkelkameras (1080p 30 fps) sind hauptsächlich für Videoaufnahmen auf Reisen gedacht.


Besonderes Augenmerk legt das Unternehmen auf die eSTEM-Lösung.

„Greyp eSTEM ist ein zentrales intelligentes Modul für ein Fahrrad, das zwei Kameras (vorne und hinten) steuert, die Herzfrequenz des Fahrers steuert, über ein eingebautes Gyroskop, ein Navigationssystem und eSIM verfügt, mit denen Sie es jederzeit anschließen können. Das E-Bike-System verwendet das Smartphone als Benutzeroberfläche, und die mobile Anwendung erstellt dank verschiedener neuer Optionen wie einem Remote-Fahrradschalter, dem Aufnehmen von Fotos, dem Senden von Text an das Fahrrad und der Leistungsbegrenzung eine einzigartige Benutzeroberfläche. “

Am Fahrradlenker befindet sich eine spezielle Schaltfläche „Teilen“. Wenn während der Fahrt etwas Interessantes oder Aufregendes passiert, können Sie auf die Schaltfläche klicken und die letzten 15 bis 30 Sekunden des Videos automatisch speichern, indem Sie es auf das Konto Ihres Radfahrers in einem sozialen Netzwerk hochladen. Außerdem können dem Video zusätzliche Daten überlagert werden. Zum Beispiel Energieverbrauch, Geschwindigkeit, Fahrzeit usw.

Wenn das Telefon im Dashboard-Modus am Fahrrad montiert ist, kann der Greyp G6 eine Fülle von Informationen liefern und nicht nur die aktuelle Geschwindigkeit oder den Akkuladestand anzeigen. Der Radfahrer kann also einen beliebigen Punkt auf der Karte auswählen (z. B. einen hohen Hügel), und der Computer berechnet, ob genügend Batterieleistung vorhanden ist, um an die Spitze zu gelangen. Oder es berechnet den Punkt ohne Rückkehr, wenn Sie plötzlich nicht mehr auf der Straße zurück radeln möchten. Obwohl die Pedale durchaus verdrehbar sind. Der Hersteller behauptet, dass das Fahrrad nicht schwer ist (obwohl es so aussieht, wiegt es 25 kg).


Greyp G6 ist durchaus möglich zu erhöhen

Der Greyp G6 verfügt über ein Diebstahlsicherungssystem, das dem Sentry-Modus von Tesla ähnelt. Das heißt, wenn Sie ein geparktes Fahrrad berühren, benachrichtigt er den Besitzer darüber und gibt ihm Zugang zur Kamera, um herauszufinden, wer sich um das Elektrofahrrad dreht. Der Fahrer kann dann das Fahrrad aus der Ferne trennen, um zu verhindern, dass der Angreifer das Fahrrad verlässt. Und da diese Systeme seit vielen Jahren bei Greyp entwickelt wurden, ist es wahrscheinlich, dass sie dieses System wirklich entwickelt haben, bevor es von Tesla eingeführt wurde.

Zum Verkauf stehen mehrere Modelle dieser Serie: G6.1, G6.2, G6.3. Der G6.1 beschleunigt auf 25 km / h und kostet 6.499 Euro. Der G6.3 hat eine Höchstgeschwindigkeit von 45 km / h und kostet 7.499 Euro. Was der Unterschied zwischen dem G6.2-Modell ist, ist unklar, kostet aber 6.999 Euro.

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