ThingsBoard CEはApache License 2.0のオープンソースだが、PEでは有償ライセンスが必要で、CEとPEで機能差があります。一方、OpenRemoteはAGPLv3で100%オープンソースとして提供されており、ライセンス費用なしで利用できるため、OpenRemoteも検討することにしました。
OpenRemoteは、ベースとなる地図データやGeoJSONによる独自の地図レイヤーを利用し、地図上にセンサー、設備、機器などの任意のデバイスを配置・管理できるIoTプラットフォームです。デバイスごとに多様なプロパティや状態を定義でき、ルールエンジンによるデータ処理や自動制御にも対応しています。
これにより、フィールドオートメーション、スマートシティ、スマートビルディング、エネルギー管理など、位置情報とIoTデータを組み合わせた幅広いシステムを構築できます。
Dockerコンテナで稼動。デプロイするサービスと環境変数については下記参照。
Android
iOS
ここからマップデータを取得
入手したデータのファイル名 ***.mbtilesをinput.mbtilesへ変更。
mapディレクトリを作成し、この中へ移動。
./map/input.mbtiles
ダウンロードしたマップデータの一部領域のみ必要な場合は、以下のNodeJSコンテナを利用して変換処理を行います。
領域の経緯は以下のサイトから算出
left(West)=5.53 bottom(South)=47.23 right(East)=15.38 top(North)=54.96
$ docker run -it --rm --network host -v ./map:/mapdata nikolaik/python-nodejs:python3.8-nodejs12 bash
# npm install -g --unsafe @mapbox/mbtiles @mapbox/tilelive
# tilelive-copy --minzoom=0 --maxzoom=14 --bounds="5.53,47.23,15.38,54.96" /mapdata/input.mbtiles /mapdata/output.mbtiles
output.mbtiles を mapdata.mbtiles へ変更し /deployment/map ディレクトリへコピー
地図データ設定ファイルの座標も変更すること。中心座標は経緯度の平均値。
deployment/map/mapsettings.json
{
"options" : {
"default" : {
"center" : [ 139.785, 35.655 ],
"bounds" : [ 139.71, 35.59, 139.86,35.72 ],
"zoom" : 15,
"minZoom" : 0,
"maxZoom" : 19,
"boxZoom" : false,
"geocodeUrl" : "https://nominatim.openstreetmap.org"
},
URLを指定して保存すると、デフォルトのマップデータがOpenFreeMapに切り替わります。
URLを指定してImportボタンを押し保存すると、URLで指定した書式のみ反映されます。
URL: https://tiles.openfreemap.org/styles/positron
Request query parameters
{
"current": [
"temperature_2m,relative_humidity_2m,apparent_temperature,precipitation,wind_speed_10m,wind_direction_10m,wind_gusts_10m,uv_index,shortwave_radiation"
],
"wind_speed_unit": [
"ms"
],
"timezone": [
"Asia/Tokyo"
],
"latitude": [
"35.662162168484286"
],
"longitude": [
"139.77089481216473"
]
}
注）temperature_2mなど各種パラメータの書式はOpen-Meteoから入手すること。
各デバイスをアセットとして地図上の任意の位置へ配置
6つのデバイス（アセット）を配置
フィールドを俯瞰表示して各デバイスを表示（カラーバルーン）
デバイス設置位置とステータス表示
モニターしたい任意のデバイスのステータスをグラフやゲージなどで表示
注）OpenRemoteはデフォルトでMQTTブローカとして Apache Artemis が組込まれています。
OpenWeatherMapのAPIに対応したエージェントですが有料サービスへの登録が必要（有料サービスの中で無料枠が設定されています）
Open-MeteoのAPIを利用したデータ取得はここを参照。
注）送信側SMTPの設定はManagerサービス（Dockerコンテナ）で設定
# Configure Email, SMTP server to send password reset emails etc.
OR_EMAIL_HOST: smtp.gmail.com
OR_EMAIL_USER: [email protected]
OR_EMAIL_PASSWORD: XXXXXXXXXXXXXXXX
OR_EMAIL_PORT: 587
OR_EMAIL_TLS: true
OR_EMAIL_X_HEADERS: # Headers to set on all outbound emails
OR_EMAIL_PROTOCOL: # smtp or smtps for SSL (if TLS not set or is true then smtp is assumed)
受信側クライアント設定（GmailのIMAP設定）
ユーザ名とパスワードのJSON形式での記述
{
"username": "[email protected]",
"password": "XXXXXXXXXXXXXXXX"
}
マップ画面で表示される各マーカのデータ表示や出力値による色分けを追加。
例）マップ上のマーカを風速で色分け
"pages": {
"map": {
"markers": {
"WeatherAsset": {
"attributeName": "windSpeed",
"showLabel": true,
"showUnits": true,
"colours": {
"type": "range",
"ranges": [
{
"min": 0,
"colour": "39B54A"
},
{
"min": 10,
"colour": "F7931E"
},
{
"min": 20,
"colour": "C1272D"
}
]
}
}
},
MQTTによるAPIを利用したリモート端末からのアセットへのサブスクリプション・パブリッシュ。
リモート操作用のサービスユーザmqttuserをOpenRemote側で別途用意する必要があります。
サービスユーザに割当てられるパスワードxxxxxxxx は、MQTTブローカへの認証に使用されます。
テスト用のアセットを作成（Thing Assetを選択）—> Add attribute: testValue (boolean)
アセットID XXXXXXXX はURLの末尾に表示されます。
他の端末のターミナルからmqttクライアントコマンドを実行。
注）clientIdは任意ですが、サブとパブで同一のIdを使用しないこと。
サブスクリプション
{realm}/{clientId}/attribute/{attributeName}/{assetId}
{realm}/{clientId}/attributevalue/{attributeName}/{assetId}
$ mosquitto_sub -h iot.example.com -p 8883 -u "master:mqttuser" -P "xxxxxxxx" -i "test-client-01" -t "master/test-client-01/attribute/testValue/XXXXXXXX" -d
パブリッシュ
{realm}/{clientId}/writeattributevalue/{attributeName}/{assetId}
$ mosquitto_pub -h iot.example.com -p 8883 -u "master:mqttuser" -P "xxxxxxxx" -i "test-client-02" -t "master/test-client-02/writeattributevalue/testValue/XXXXXXXX" -m "true"
STM32F103C8 + DX-LR30 (SX1262) + BMI160 + ESP32-C6 による、Node / Repeater / Gateway 兼用のLoRaメッシュセンサーネットワーク一式。Gatewayはメッシュのデータを MQTTS (TLS) でMQTTブローカーへ転送し、Wi-Fi設定ポータル (APモード) で設定します。
project/
├── platformio.ini # STM32側: CLI / mesh / mesh_debug の3ビルド環境
├── src/
│ ├── cli_main.cpp # 元のインタラクティブLoRa CLI（変更なし）
│ └── mesh_main.cpp # Node/Repeater/Gateway統合ファームウェア（本体）
└── esp32_gateway/ # ESP32-C6用の独立したPlatformIOプロジェクト (ESP-IDF)
├── platformio.ini
├── sdkconfig.defaults # TLS証明書バンドル、mainタスクのスタックサイズ
└── src/
├── main.cpp # Wi-Fi (STA)・SNTP・MQTTS publish/subscribe・STM32とのUART橋渡し
├── gw_prov.cpp # NVSへの設定保存 + APモードの設定ポータル (Webフォーム)
├── gw_prov.h
├── CMakeLists.txt # コンポーネントの依存関係定義
├── Kconfig.projbuild # ビルド時オプション (UARTピン、初期値、設定用AP など)
└── ca_cert.pem # (任意) 自己署名・自前CAを使う場合のみ
lib/SX1262_Custom/（sx1262_driver.h/.cpp）は元リポジトリのものをそのまま project/lib/SX1262_Custom/ にコピーして使用（本一式には含まれていません）。
ESP32-C6は公式PlatformIOレジストリのespressif32プラットフォームで、 espidfフレームワークのみサポート対象（arduinoフレームワークは未対応。 platformio/platform-espressif32 issue #1694 で報告されている既知の課題）。 そのため esp32_gateway は最初からESP-IDFで実装。
ESP32-C6はUSB Serial/JTAGを内蔵しているため、USB-Cケーブル1本で書き込み・ シリアルモニタ・JTAGデバッグ（VSCode+PlatformIOのDebug機能）が完結するため外付けのJTAGプローブは不要。
0x01=成功 / 0x02=失敗）をSTM32へリターン。<prefix> は設定ポータルで指定するトピックプレフィックス（初期値はKconfig）。
| 方向 | トピック | ペイロード |
|---|---|---|
| Publish | <prefix>/<node_id>/data |
JSON: node_id, seq, event_type (heartbeat/motion), rssi, snr, hop_limit、存在する場合は ax〜gz |
| Publish | <prefix>/<node_id>/status |
JSON: node_id, seq, commanded_on, feedback_pin_high, last_cmd_seq_applied, rssi, snr |
| Subscribe | <prefix>/+/cmd/relay |
ON または 1 でオン、それ以外はオフ |
publishはQoS 0です。プレフィックスは、先頭と末尾に / を付けず、# と + を含まず、 47文字以内にしてください。
Wi-FiとMQTTの設定はソースに埋め込まず、Gateway自身が提供するWebフォームから入力し、 NVSに保存。
設定モードに入る条件
| きっかけ | 動作 |
|---|---|
| 保存済みの設定がない（初回起動） | 設定モードで起動 |
| 起動時にWi-Fi接続が30秒失敗 | 次回の起動で設定モードに入るよう再起動 |
| 動作中にBOOTボタン（初期値GPIO9）を5秒長押し | 設定モードに入るよう再起動 |
動作中にWi-Fiが切れた場合は設定モードに入らず、そのまま再接続を繰り返す。
ポータルの使い方
スマホやPCでWi-Fi LoRa-GW-XXXX に接続します（XXXX はSoftAPのMACアドレス下位2バイト）。 パスワードは CONFIG_GATEWAY_PROV_AP_PASSWORD（初期値 gateway-setup。必ず変更してください）。
ブラウザで http://192.168.4.1/ へアクセス。キャプティブポータル用のDNSは実装していないため、 アドレスは手入力してください。スマホが「インターネットに接続されていません」と表示したら、 接続を維持する側を選択。
フォームに入力して 保存して再起動 を押下。Gatewayが再起動し、STAモードで動作開始。
| 項目 | 備考 |
|---|---|
| SSID | 設定モード開始時にスキャンした周辺のSSIDが候補として表示 |
| Wi-Fiパスワード | 空欄で保存すると現在の値を維持。保存済みの値がなく空欄の場合はオープンネットワーク扱い |
| ブローカURI | mqtts:// を指定。例: mqtts://mqtt.example.com:8884 |
| MQTTユーザー名 / パスワード | パスワードを空欄にすると現在の値を維持 |
| トピックプレフィックス | 上記のトピックの規則を参照 |
設定ポータルに CONFIG_GATEWAY_PROV_TIMEOUT_SEC（初期値300秒）のあいだ操作がなければ、 Gatewayは再起動してSTAモードを試し直します（ルーターがまだ復旧していない停電復旧時でも、 自力で復帰できるようにするため）。
$ cd project/esp32_gateway
$ pio run -t menuconfig
# "Gateway Configuration" メニュー
| オプション | 用途 |
|---|---|
GATEWAY_UART_PORT_NUM, GATEWAY_UART_TX_PIN, GATEWAY_UART_RX_PIN |
STM32とのUART接続 |
GATEWAY_MQTT_BROKER_URI |
設定フォームに表示される初期値 |
GATEWAY_MQTT_TOPIC_PREFIX |
設定フォームに表示されるプレフィックスの初期値 |
GATEWAY_NTP_SERVER |
時刻同期に使うNTPサーバ（初期値 ntp.nict.jp） |
GATEWAY_MQTT_USE_CUSTOM_CA |
公的CAバンドルの代わりに ca_cert.pem を埋め込む |
GATEWAY_PROV_AP_PASSWORD |
設定用APのパスワード（8文字以上） |
GATEWAY_PROV_BUTTON_GPIO |
5秒長押しに使うボタン（初期値9） |
GATEWAY_PROV_TIMEOUT_SEC |
設定モードの無操作タイムアウト（初期値300） |
ESP32-C6のGPIO9はストラップピン。起動後に押す分には問題ありませんが、 リセット中にLowにしているとROMのダウンロードモードに入るので注意。
sdkconfig.defaults
CONFIG_MBEDTLS_CERTIFICATE_BUNDLE=y
CONFIG_MBEDTLS_CERTIFICATE_BUNDLE_DEFAULT_FULL=y
CONFIG_ESP_MAIN_TASK_STACK_SIZE=6144
最初の2行は、Let’s Encryptなど公的CAの証明書を検証するためのCAバンドルを有効にします。 スタックサイズについては、PlatformIOが「Default Value Mismatch」と通知しますが、 情報表示であり問題ありません。
src/CMakeLists.txt
idf_component_register(
SRCS "main.cpp" "gw_prov.cpp"
INCLUDE_DIRS "."
REQUIRES nvs_flash esp_wifi esp_event esp_netif esp_timer
esp_http_server mqtt json driver mbedtls
)
自前CAを使う場合は、esp32_gateway/platformio.ini に board_build.embed_txtfiles = src/ca_cert.pem も追加すること。
通信の保護とユーザー認証は、別の仕組み。
TLS（サーバ証明書）: Gatewayがブローカーを確認し、通信を暗号化。 Let’s Encryptなどの公的CAなら、ESP32が内蔵のCAバンドルで証明書を検証するため、 デバイスに証明書ファイルを置く必要はなく、証明書の更新でファームウェアを書き換える必要もありません。
ユーザー認証: GatewayがTLSの中でMQTTのユーザー名とパスワードを送信。 クライアント証明書は不要。
TLSのハンドシェイクでは証明書の有効期間を検証するため、GatewayはMQTT開始前にSNTPで時刻を合わせます。 URIのホスト名は、証明書のCN/SANと一致している必要があります（IPアドレスでは検証に失敗します）。
ESP32-C6 --TLS 8884--> HAProxy (TLS終端) --平文 1883--> Mosquitto (パスワード + ACL)
OpenRemote Proxyの既存の listen mqtt ブロックを参考にした例。自分用の haproxy.cfg にこのブロックを追加し、既存の 8883 のブロックはそのまま残してください。
haproxy
listen mosquitto_mqtts
bind *:8884 ssl crt /etc/haproxy/certs crt "${CERT_DIR}" crt "${CUSTOM_CERT_DIR}" no-tls-tickets
mode tcp
option clitcpka
timeout client 3h
timeout server 3h
option logasap
balance leastconn
server mosquitto mosquitto:1883 resolvers docker_resolver
yaml
services:
proxy:
ports:
- "8884:8884"
volumes:
- ./haproxy.cfg:/data/proxy/haproxy.cfg
environment:
HAPROXY_CONFIG: '/data/proxy/haproxy.cfg'
Mosquittoの1883はホストに未公開。Dockerネットワーク内で、 プロキシからのみ到達。
mosquitto.conf
listener 1883 0.0.0.0
protocol mqtt
allow_anonymous false
password_file /mosquitto/config/passwd
acl_file /mosquitto/config/acl.conf
Gateway専用のユーザーを作成し（パスワードファイルが既にある場合は -c を付けない）、 ACLで権限を絞ります。lora はトピックプレフィックスに置き換えてください。
bash
$ docker compose exec mosquitto mosquitto_passwd -b /mosquitto/config/passwd gw01 'your-password'
conf
# /mosquitto/config/acl.conf
user gw01
topic write lora/+/data
topic write lora/+/status
topic read lora/+/cmd/relay
acl_file を有効にすると、ACLに書かれていないユーザーは何も読み書きできなくなります。 このブローカーを使う他のクライアントがあれば、そのエントリも追加してください。
PCからの接続テスト:
bash
$ mosquitto_pub -h mqtt.example.com -p 8884 --capath /etc/ssl/certs \
-u gw01 -P 'your-password' -t lora/1/cmd/relay -m ON
MQTT_EVENT_ERROR のときに、シリアルログへ原因が出力されます。
| ログ | 考えられる原因 |
|---|---|
TLS/TCP error: esp_tls_err=... tls_stack_err=... |
証明書の検証失敗、時刻が未同期、ホスト名の不一致、または8884へ到達できない |
MQTT connection refused, return code=5 |
ユーザー名/パスワードの誤り |
| 接続はできるがメッセージが届かない | ACLで拒否されている可能性（ACLの拒否はエラーにならず、publishは黙って捨てられる）。ACLのトピックとプレフィックスが一致しているか確認 |
Time synced が出ない |
SNTPの同期に失敗。時刻が合うまで、証明書が「まだ有効でない」と判定されることがある |
bash
# CLIデバッグビルド（動作確認・RF調整用）
$ pio run -e bluepill_cli -t upload
# 本番メッシュファームウェア
$ pio run -e bluepill_mesh -t upload
| 信号 | STM32ピン | 接続先 |
|---|---|---|
| SPI1 NSS/SCK/MISO/MOSI | PA4/PA5/PA6/PA7 | DX-LR30 |
| USART1 (デバッグ、CLIビルドのみ) | PA9/PA10 | USB-シリアル変換器 |
| USART2 (ESP32通信) | PA2(TX)/PA3(RX) | ESP32-C6 UART（ピンはKconfigで設定。TX/RXはクロス接続） |
| I2C1 (BMI160) | PB6(SCL)/PB7(SDA) | BMI160モジュール |
| BMI160 電源 | 3.3V直結ピン | BMI160モジュールの3.3Vピン（VINではなくLDOバイパス側） |
| BMI160 INT1 | PA1 | BMI160モジュールのINT1 |
| Repeater判定ジャンパー | PB0 | GND短絡でRepeater、オープンでNode |
| ステータスLED | PB11 | 外付けの青色LED（アクティブHIGH配線。極性が逆ならLED_ACTIVE_HIGHを0に） |
PB0がGNDに落ちている（ジャンパー装着） → Repeater起動時にLEDが役割に応じて点滅（1回=Node、2回=Repeater、3回=Gateway）。 Nodeにも関わらずBMI160が検出できなかった場合、5連の速い点滅でエラー表示し、 モーション検知なしのハートビート専用モードにフォールバック。
注）法規制の注意
920MHz 帯は特定小電力無線として使えますが、次の点に注意。
- 技適（工事設計認証）取得したモジュールを使う必要があります。SX1262 の素のチップではなく、DX-LR30 のような技適取得済みモジュールで、取得時の構成（アンテナ含む）のまま使うことが前提です。
- 920MHz 帯には送信時間制限（デューティ）、キャリアセンス（LBT）、チャンネル幅、出力**の規定があります。コメントにもあるとおり ARIB STD-T108 を確認してください。
ゲートウェイとノードを一対一接続した場合の目安
| 項目 | 値 |
|---|---|
| 周波数 | 920MHz帯 |
| SF | 9 |
| 帯域幅 | 125kHz |
| 送信出力 | 13dBm（約20mW） |
| 環境 | 到達距離の目安 |
|---|---|
| 見通しの良い屋外 | 2〜5km |
| 住宅街（屋外同士） | 300m〜1km |
| 住宅街（片方が屋内） | 100〜400m |
| 鉄筋コンクリート建物内（壁・階をまたぐ） | 数十m〜100m 程度 |
RSSI が -95dBm 程度まで
