Обзор WisMesh Station – телеметрия, MQTT и Grafana, протестированные на шлюзе Meshtastic на базе Raspberry Pi 4

В нём предустановлен meshtasticd, поэтому он готов к использованию сразу после распаковки. Просто распакуйте, подключите и начинайте пользоваться Meshtastic. Мы также будем использовать программные пакеты для связи, хранения данных и визуализации, такие как MQTT, Node-RED, InfluxDB и Grafana, в основном следуя руководству пользователя RAKwireless.

WisMesh Station доступна в двух моделях в зависимости от мощности передатчика: стандартная модель RAK8622, использующая модуль LoRa RAK13300 (Semtech SX1262 с мощностью 22 дБм), подходящая для городских сетей, где узлы расположены близко друг к другу, и высокомощная модель RAK8623 (HP), использующая модуль RAK13302 (SX1262 + усилитель SKY66122 мощностью 30 дБм или 1 Вт) для ретрансляции на большие расстояния или установки на возвышенностях в сельской местности. Для этого обзора мы получили стандартный вариант RAK8622 из-за правил Таиланда.

В этом обзоре мы начнём с распаковки WisMesh Station и предоставленных аксессуаров, рассмотрим аппаратную часть, установим датчик окружающей среды RAK1906 (Bosch BME680) в оставшийся слот WisBlock и протестируем реальную работу mesh-сети вместе с двумя другими устройствами Meshtastic: WisMesh Pocket V2 и WisMesh Tag .

Более подробно мы рассмотрим следующее:

• Распаковка и изучение внутреннего аппаратного обеспечения
• Установка модуля RAK1906 (BME680) и использование встроенного модуля GNSS
• Начальная настройка и установка региона для Таиланда (920–925 МГц / AS923)
• Тестирование отправки/получения сообщений и обмена местоположением через Meshtastic
• Проведение теста дальности
• Тестирование чтения телеметрии с BME680 и отображение результатов через Node-RED / Grafana

Технические характеристики WisMesh Station / WisMesh Station HP

• SBC – Raspberry Pi 4 Model B (2 ГБ ОЗУ)
• Плата расширения – RAK6421 WisMesh Pi HAT+ со встроенной EEPROM для хранения метаданных и дерева устройств, что позволяет прошивке Meshtastic автоматически обнаруживать и настраивать установленные модули
  • 4 слота для датчиков (A, B, C, D) и 2 слота ввода/вывода
  • 16-битный АЦП (SGM58031, совместимый с ADS1115), поддерживающий 4 аналоговых входных канала 0–3.3 В
• Модуль LoRa
  • RAK8622 (стандартная модель) – RAK13300 (Semtech SX1262, 22 дБм)
  • RAK8623 (модель HP) – RAK13302 (SX1262 + усилитель SKY66122, 30 дБм / 1 Вт)
  • Частота – выбирается 800 МГц (EU868/IN865/RU864) или 900 МГц (US915/AU915/KR920/AS923)
• Модуль GNSS – RAK12501 ( Quectel L76K ), предустановленный на заводе, внешняя GPS-антенна подключается через разъём SMA
• Поддерживаемые дополнительные датчики WisBlock
  • RAK1901 (температура/влажность)
  • RAK1902 (барометрическое давление)
  • RAK1906 (BME680, 4-в-1 датчик качества воздуха)
  • RAK12002 (часы реального времени)
  • RAK12037 (CO2)
  • RAK12020 (освещённость)
  • RAK12019 (УФ)
  • RAK12003 (ИК-температура)
• Программное обеспечение
  • Meshtasticd предустановлен на SD-карте (протестированный образ использует meshtasticd 2.7.20).
  • Mosquitto, Node-RED, InfluxDB и Grafana могут быть установлены пользователем
• Разъёмы для антенн – разъём RP-SMA для антенны LoRa, разъём SMA для GPS
• Питание
  • 5 В через USB-C
  • Аккумулятор 3000 мАч
• Размеры – 92 x 68,3 x 57,5 мм (безвентиляторный металлический корпус)
• Вес – 630 грамм

Распаковка и разборка WisMesh Station

Комплект поставки WisMesh Station включал следующие предметы:

• Шлюз WisMesh Station
• Антенны LoRa и GPS
• Блок питания
• МикроSD-карта 16 ГБ с предустановленной ОС и программным обеспечением
• Руководство пользователя

Устройство использует полностью металлический корпус, такой же, как в шлюзе RAK7248. Он кажется очень прочным и подходит для постоянной установки. На одной стороне расположены разъем SMA для GNSS, разъем RP-SMA для LoRa, слот для microSD-карты и два светодиода, в то время как другая сторона предоставляет порты Raspberry Pi 4, а именно 4 порта USB Type-A и Gigabit Ethernet. Разъем питания USB-C Raspberry Pi доступен с одной из длинных сторон.

При открытии крышки обнаруживается Raspberry Pi 4 Model B (2 ГБ ОЗУ) с установленной сверху платой RAK6421 WisMesh Pi HAT. На плате HAT модуль LoRa RAK6421 подключен к слоту ввода-вывода, а модуль GNSS RAK12501 — к слоту датчика A, оставляя остальные слоты датчиков свободными для установки дополнительных модулей WisBlock. Установка RAK1906 будет выполнена в следующем разделе.

Тестовые устройства: WisMesh Pocket V2 и WisMesh Tag

Нам понадобятся некоторые узлы для подключения к шлюзу, поэтому RAKWireless также прислала два устройства Meshtastic для тестирования. Оба основаны на микроконтроллере Bluetooth Nordic nRF52840 в паре с приемопередатчиком LoRa Semtech SX1262 — комбинация, хорошо известная своей энергоэффективностью и идеально подходящая для портативных устройств.

WisMesh Pocket V2 (RAK10709)

WisMesh Pocket V2 — это готовое к использованию портативное устройство с предустановленной прошивкой Meshtastic. Внутри используется модуль WisBlock Core RAK4631 ( nRF52840 + SX1262) на базовой плате RAK19026 WisMesh, которая специально разработана для приложений Meshtastic. Он имеет встроенный GNSS-модуль на базовой плате, сенсор акселерометра LIS3DH для пробуждения экрана при поднятии устройства, 1,3-дюймовый OLED-дисплей для просмотра сообщений, информации об узлах и уровня сигнала без необходимости открывать телефон, а также пользовательскую кнопку для переключения экранов и выключатель питания, отключающий батарею.

В отличие от некоторых конкурирующих моделей с несъемными встроенными антеннами, Pocket V2 оснащен SMA-разъемом антенны, позволяющим выбрать внешнюю антенну с более высоким коэффициентом усиления. Также устройство оснащено встроенным аккумулятором 3200 мАч с защитой от перенапряжения и NTC-термистором для контроля температуры батареи во время зарядки. Зарядка осуществляется через USB-C, также имеется внутренний разъем для подключения солнечной панели. Кроме того, осталось 2 слота для сенсоров (того же типа, что и на WisMesh Station) и 1 слот ввода-вывода для дальнейшего расширения. Корпус доступен в 3 цветах: зеленый, черный и белый.

WisMesh Tag

Второе тестовое устройство — WisMesh Tag, более компактный и тонкий трекер размером с кредитную карту толщиной около 7,5 мм. RAKwireless разработала его в сотрудничестве с MOKOSmart, чтобы напрямую конкурировать с Seeed Studio T1000-E. В нем используется тот же чипсет nRF52840 + SX1262, что и в Pocket V2, но применяется GNSS-модуль AT6558R, обеспечивающий более быструю фиксацию позиции. Все антенны LoRa, BLE и GPS встроены внутрь устройства. Также имеется встроенный акселерометр LIS2DH и аккумулятор емкостью 1000 мАч.

Трекер с классом защиты IP66 обеспечивает защиту от воды и пыли и может работать при температурах от -20 до +60°C. Зарядка осуществляется через 4-контактный магнитный кабель с подпружиненными контактами. На верхней части корпуса расположены светодиоды для индикации пульса (heartbeat), BLE и состояния зарядки, а также одна передняя кнопка для управления несколькими функциями в зависимости от количества нажатий. Например, двойное нажатие немедленно отправляет местоположение в mesh-сеть, а тройное — включает/выключает GPS. В комплект также входит шнурок.

Основное отличие от Pocket V2 в том, что у него нет дисплея и возможности расширения сенсоров, поэтому он позиционируется как трекерный узел для отслеживания имущества, домашних животных или ношения на шее.

Обзор шлюза Meshtastic WisMesh Station с Pocket V2 и WisMesh Tag

Топология сети для тестирования следующая: WisMesh Station выступает в роли фиксированной базовой станции и шлюза, подключенного через Ethernet к внутренней сети. Pocket V2 и WisMesh Tag служат узлами Meshtastic, подключенными через Bluetooth к сопутствующим хостам, таким как смартфон и ноутбук.

Установка модуля RAK1906 (BME680)

Ключевой особенностью WisMesh Station являются слоты расширения WisBlock на плате RAK6421, которые позволяют добавлять сенсоры без пайки и проводки. В этом обзоре добавляется один дополнительный модуль: датчик окружающей среды RAK1906 на базе 4-в-1 датчика качества воздуха Bosch BME680, который измеряет температуру, влажность, атмосферное давление и сопротивление газа. Эти значения можно обработать с помощью библиотеки Bosch BSEC для оценки IAQ, TVOC и eCO2.

Процесс установки прост: откройте крышку, вставьте модуль в пустой слот для сенсора, закрепите его одним винтом и закройте корпус. Поскольку плата RAK6421 соответствует стандарту HAT+ и оснащена EEPROM для хранения информации о плате, прошивка автоматически обнаружит новый модуль I²C.

Теперь включите WisMesh Station и войдите через SSH в RAKPiOS, используя учётную запись по умолчанию (rak) и пароль (changeme), который потребуется сменить при первом входе.

При проверке командой meshtastic --info будет обнаружен только сенсор BME680, но не модуль GNSS. В ходе выяснения оказалось, что это проблема конфигурации Meshtastic, требующая явного указания выводов TX и RX. Это можно настроить следующим образом:

meshtastic --host localhost --set position.rx_gpio 5 --set position.tx_gpio 6
meshtastic --host localhost --set position.gps_mode ENABLED

Или перейдите в веб-интерфейс в раздел Module Config -> Serial чтобы задать выводы Rx и Tx.

Проверить, используется ли /dev/ttyS0 службой meshtasticd, можно командой:

rak@rakpios:~ $ sudo lsof /dev/ttyS0
[sudo] password for rak:
COMMAND   PID        USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
meshtasti 669 meshtasticd   20u   CHR   4,64      0t0  132 /dev/ttyS0

Первоначальная настройка и выбор региона для Таиланда (AS923)

Регион LoRa должен быть установлен на TH (920-925 МГц), чтобы использовать шлюз в Таиланде на законных основаниях. NBTC (аналог FCC в Таиланде) предписывает, что этот частотный диапазон для использования, не связанного с RFID, освобождается от лицензирования, если мощность передачи не превышает 500 мВт E.I.R.P. Испытанная стандартная модель имеет максимальную мощность передачи 22 дБм, к которой можно добавить усиление антенны примерно 2-3 дБи, что даёт эффективную мощность около 24-25 дБм (250-320 мВт), что всё ещё находится в пределах безлицензионного лимита.

Кроме того, при использовании предустановки TH по умолчанию в прошивке Meshtastic мощность передачи ограничена 16 дБм, что с запасом укладывается в безопасный диапазон. Это одна из причин, по которой было решено тестировать стандартную модель вместо версии HP. Модель HP, способная передавать до 1 Вт, при использовании на полной мощности сразу превысит 500 мВт e.i.r.p. Использование её в Таиланде потребовало бы лицензии NBTC, либо мощность пришлось бы снизить до уровня, почти совпадающего со стандартной моделью.

Настройка может быть выполнена тремя способами:

• через мобильное приложение Meshtastic по Bluetooth
• через веб-интерфейс meshtasticd на станции
• через CLI, например: meshtastic --set lora.region TH

После установки региона на всех трех устройствах и настройки их на использование одного канала, устройства отобразятся в веб-интерфейсе. Используются WISMESH_TAG, RAK4631 для Pocket V2 и PORTUINO (meshtasticd) на Raspberry Pi 4/WisMesh Station.

Также можно проверить GPS-координаты устройств через командную строку.

rak@rakpios:~/meshtastic-rak6421-guide/setup/scripts $ meshtastic --host localhost --nodes
Connected to radio
╒═════╤═════════════════╤═══════════╤═══════╤═════════════╤══════════════════════════════════════════════╤════════╤════════════╤═════════════╤════════════╤═══════════╤═════════════════╤════════════════╤═══════╤════════╤═══════════╤═══════╤═════════════════════╤═════════════╕
│   N │ User            │ ID        │ AKA   │ Hardware    │ Pubkey                                       │ Role   │ Latitude   │ Longitude   │ Altitude   │ Battery   │ Channel util.   │ Tx air util.   │ SNR   │   Hops │   Channel │ Fav   │ LastHeard           │ Since       │
╞═════╪═════════════════╪═══════════╪═══════╪═════════════╪══════════════════════════════════════════════╪════════╪════════════╪═════════════╪════════════╪═══════════╪═════════════════╪════════════════╪═══════╪════════╪═══════════╪═══════╪═════════════════════╪═════════════╡
│   1 │ Meshtastic 3028 │ !3f3f62a2 │ 3028  │ PORTDUINO   │ C328Dcl15LHsR8soK261jRaZ-------------------- │ N/A    │ 13.xxxx°   │ 100.xxxx°   │ -8m        │ Powered   │ N/A             │ 0.32%          │ N/A   │    N/A │         0 │ *     │ 2026-07-04 19:08:44 │ 1 sec ago   │
├─────┼─────────────────┼───────────┼───────┼─────────────┼──────────────────────────────────────────────┼────────┼────────────┼─────────────┼────────────┼───────────┼─────────────────┼────────────────┼───────┼────────┼───────────┼───────┼─────────────────────┼─────────────┤
│   2 │ Meshtastic 91c2 │ !90ca91c2 │ 91c2  │ RAK4631     │ 4x8ThIbTaLXCUYYzSisTwMZs-------------------- │ N/A    │ 13.xxxx°   │ 100.xxxx°   │ -2m        │ 69%       │ N/A             │ 0.45%          │ 6 dB  │      0 │         0 │       │ 2026-07-04 19:01:14 │ 7 mins ago  │
├─────┼─────────────────┼───────────┼───────┼─────────────┼──────────────────────────────────────────────┼────────┼────────────┼─────────────┼────────────┼───────────┼─────────────────┼────────────────┼───────┼────────┼───────────┼───────┼─────────────────────┼─────────────┤
│   3 │ Meshtastic af36 │ !4718af36 │ af36  │ WISMESH_TAG │ pbSa4iFYbvkW9tBHQsbF64BP-------------------- │ N/A    │ 13.xxxx°   │ 100.xxxx°   │ 1m         │ 95%       │ 2.27%           │ 0.49%          │ 8 dB  │      0 │         0 │       │ 2026-07-04 18:30:52 │ 37 mins ago │
╘═════╧═════════════════╧═══════════╧═══════╧═════════════╧══════════════════════════════════════════════╧════════╧════════════╧═════════════╧════════════╧═══════════╧═════════════════╧════════════════╧═══════╧════════╧═══════════╧═══════╧═════════════════════╧═════════════╛

Тестирование отправки/получения сообщений и передачи местоположения через Meshtastic

Выполнено базовое тестирование: отправка текстового сообщения со смартфона, подключенного к Pocket V2, на основной канал. Сообщение прошло по LoRa и отобразилось на Station. Использовался канал LongFast, который является общедоступным каналом по умолчанию.

Для передачи местоположения Pocket V2 и Tag имеют встроенный GNSS. При выносе на улицу они передают свои координаты и отображают их на карте в приложении. Station также сообщает свое положение от модуля RAK12501. Для Tag также протестирована функция двойного нажатия кнопки для отправки мгновенного местоположения (ad hoc ping).

Установка стека мониторинга (MQTT, Node-RED, InfluxDB и Grafana)

Хотя на странице продукта указано, что Mosquitto, Node-RED и Grafana предустановлены, прилагаемая microSD-карта содержит только meshtasticd. После поисков выяснилось, что RAKwireless выделяет это как расширенную настройку в их руководстве на GitHub . Оно предлагает как единый скрипт установки, так и пошаговый метод для тех, кто хочет установить каждый компонент вручную.

После тестирования установки обнаружено, что скрипт из GitHub имел проблемы и не мог выполниться успешно. Пришлось исправить часть установки Node-RED, отредактировав скрипт, который указывает на файлы установки Node-RED. Исправление было внесено в файл 05-install-nodered.sh , расположенный в ~/meshtastic-rak6421-guide/setup/scripts.

echo "Installing Node-RED using official script (installs Node.js + Node-RED)..."
#bash <(curl -sL https://github.com/node-red/linux-installers/releases/latest/download/update-nodejs-and-nodered-deb)
#--confirm-install --confirm-pi --no-init
bash <(curl -sL https://raw.githubusercontent.com/node-red/linux-installers/master/deb/update-nodejs-and-nodered)
--confirm-install --confirm-pi --no-init

После этого установка успешно завершилась, как показано на изображении ниже.

Установленный пакет программ также включает базу данных временных рядов InfluxDB.

Полный поток данных выглядит следующим образом: Sensors → meshtasticd → Mosquitto (MQTT, порт 1883) → Node-RED (порт 1880) → InfluxDB (порт 8086) → Grafana (порт 3000).

==========================================
MQTT Test
==========================================
mosquitto_sub not installed, skipping MQTT test

==========================================
Port Listening Status
==========================================
MQTT (1883):
LISTEN 0      100          0.0.0.0:1883      0.0.0.0:*
Node-RED (1880):
LISTEN 0      511          0.0.0.0:1880      0.0.0.0:*    users:(("node-red",pid=9507,fd=22))
InfluxDB (8086):
LISTEN 0      4096               *:8086            *:*
Grafana (3000):
  Not listening

==========================================
Quick Access Links
==========================================
Node-RED:  http://192.168.1.37:1880
InfluxDB:  http://192.168.1.37:8086
Grafana:   http://192.168.1.37:3000

Тестирование телеметрии: BME680 через MQTT в Node-RED и Grafana

WisMesh Station работает как шлюз и сервер данных; в этом разделе будет протестирована вторая функция. После установки стека мониторинга, как описано в предыдущем разделе, также было протестировано снятие BME680 со Station и его установка на WisMesh Pocket V2.

Важная часть — настройка всех устройств для отправки данных на MQTT-брокер на WisMesh Station.

Эту настройку можно выполнить через мобильное приложение Meshtastic в три шага:

• Установить нужные значения в разделе Telemetry
• Настроить MQTT-брокер
• Включить опции «OK to MQTT» в разделе Advanced на странице LoRa

После этого данные телеметрии BME680, транслируемые в mesh, пересылаются meshtasticd на локальный MQTT-брокер. Node-RED используется для подписки на топик msh/TH/2/json/#, декодирования данных и их пересылки в базу данных InfluxDB. Grafana может получать данные и отображать результаты в виде панели управления локально, без обращения к какому-либо внешнему облачному сервису.

Данные, хранящиеся в базе данных InfluxDB, могут отображаться на панели управления Grafana.

Эта функция отлично подходит для автономных приложений мониторинга окружающей среды, например, метеостанций в полях или на фермах без доступа в интернет. Сенсорные узлы на концах могут отправлять данные через mesh обратно на WisMesh Station для хранения и отображения — все это обрабатывается одним устройством. Также был модифицирован Node-RED добавлением функции Node Mapping для более аккуратной панели Grafana: добавлены имена узлов tag, pocket и station для более удобного мониторинга.

const NODE_MAP = {
    // Example: add your device IDs here
    // 12345678: "gateway",
    0x4718af36: "tag",     // WisMesh Tag (Meshtastic af36)
    0x90ca91c2: "pocket",  // WisMesh Pocket V2 + RAK1906 (Meshtastic 91c2)
    0x3f3f62a2: "station"
};

Тест дальности

Для этого использовался режим Range Test в приложении Meshtastic. WisMesh Station была установлена на втором этаже дома, а WisMesh Pocket V2 вынесена на улицу. В Node-RED был создан узел для обработки ответов Ping и Pong с передачей значений RSSI, SNR и Hops обратно источнику.

Затем тестирование продолжилось при удалении на автомобиле: отправлялись команды Ping для запроса значений силы сигнала, при этом была включена функция Range Test. В результате получен следующий сводный график.

Результаты показывают, что в жилом районе с зданиями, препятствующими сигналу, полезная дальность со штатной антенной составляет не более 500 метров.

При выезде из жилого района в место с прямой видимостью до WisMesh Station тестируемая дальность значительно увеличилась до 1,3 км (и потенциально больше).

Охлаждение и энергопотребление

Температура SoC Broadcom в WisMesh Station, измеренная с помощью vcgencmd measure_temp, остается ниже 45°C. BME680 внутри корпуса также показывает ниже 40°C. Это означает, что система остается холодной, без проблем с нагревом.

rak@rakpios:~ $ vcgencmd measure_temp
temp=42.3'C
rak@rakpios:~ $ meshtastic --host localhost --request-telemetry environment --dest '!3f3f62a2'
Connected to radio
Sending environment_metrics telemetry request to !3f3f62a2 on channelIndex:0 (this could take a while)
Telemetry received:
environmentMetrics:
  temperature: 37.839912
  relativeHumidity: 50.178925
  barometricPressure: 1010.62
  gasResistance: 13.777

Мы измерили энергопотребление с помощью USB-измерителя мощности при загрузке, в режиме ожидания и при открытии панели Grafana. Типичное энергопотребление составляет около 2–3 Вт, а при загрузке немного больше.

Заключение

WisMesh Station идеально соответствует потребностям пользователей, которые хотят получить серьезную, готовую к развертыванию базовую станцию Meshtastic, не занимаясь самостоятельной сборкой, предлагая при этом большую гибкость, чем типичные готовые решения.

Аппаратное обеспечение поставляется в прочном металлическом корпусе, подходящем для постоянной установки, с полными модулями LoRa и GNSS. Программное обеспечение готово к использованию от meshtasticd до Grafana (после ручной установки), а оставшиеся слоты WisBlock позволяют немедленно расширить функциональность до станции мониторинга окружающей среды, как мы продемонстрировали с BME680 в этом обзоре.

WisMesh Pocket V2 и WisMesh Tag дополняют экосистему: портативный узел с экраном и возможностями расширения, а также компактный водонепроницаемый трекер, идеально подходящий для полевых условий.

Мы хотели бы поблагодарить RAKwireless за предоставление на обзор шлюза и сервера WisMesh Station Meshtastic, а также узлов WisMesh Pocket V2 и WisMesh Tag. WisMesh Station можно приобрести за $169.99 на AliExpress или в магазине RAKwireless ($175.99 за модель HP, если это разрешено в вашем регионе). WisMesh Pocket V2 можно приобрести за $89.97 на AliExpress или в магазине RAK , а WisMesh Tag за $39.00 на AliExpress или в магазине RAK .

Выражаем свою благодарность источнику, с которого взята и переведена статья, сайту cnx-software.com.

Оригинал статьи вы можете прочитать здесь.