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网关设备MQTT数据交互规范

概述​

本规范描述通过MQTT协议连接到ThingsPanel的网关设备接入要求，定义了设备与平台之间的数据交互格式和流程。

重要说明
  • message_id 为消息标识符，近期消息不重复即可，可取毫秒时间戳的后七位（仅为建议，实际不限制长度）
  • device_number 为设备编号，设备唯一标识，平台可修改
  • sub_device_address 为子设备地址，网关下唯一，平台可修改
  • 核心交互数据分为四类：遥测、属性、事件、命令
灵活性说明
  • 订阅和发布 - 设备对于主题的订阅和发布都是可选的，可根据实际需求选择
  • 响应机制 - 设备响应也是可选的，可根据业务场景决定是否实现
  • 报文格式 - 非规范的报文也支持，可通过平台脚本转换为规范格式

设备要求​

设备需具备以下特性：

  • ✅ MQTT客户端能力
  • ✅ 可联网并稳定运行

接入步骤​

  1. 注册设备 - 在ThingsPanel创建设备并获取配置
  2. 建立连接 - 设备连接到MQTT服务器
  3. 发送请求 - 设备发送连接请求消息
  4. 激活确认 - ThingsPanel确认并激活设备
  5. 数据交互 - 设备上报数据，接收平台控制

MQTT主题规范​

设备上报主题（平台订阅）​

主题说明数据类型是否必需
gateway/telemetry上报遥测数据遥测可选
gateway/attributes/{message_id}上报属性状态属性可选
gateway/event/{message_id}上报事件信息事件可选
gateway/command/response/{message_id}命令执行响应响应可选
gateway/attributes/set/response/{message_id}属性设置响应响应可选

设备订阅主题（平台下发）​

主题说明

注意： + 表示 message_id 占位符，长度不限制

主题说明数据类型是否必需
gateway/telemetry/control/{device_number}接收遥测控制指令控制可选
gateway/attributes/set/{device_number}/+接收属性设置指令属性设置可选
gateway/attributes/get/{device_number}接收属性查询请求属性查询可选
gateway/command/{device_number}/+接收命令执行请求命令可选
gateway/attributes/response/{device_number}/+接收属性响应确认响应确认可选
gateway/event/response/{device_number}/+接收事件响应确认响应确认可选

数据交互格式​

1. 遥测数据上报​

主题： gateway/telemetry

实时上报模式​

直接键值对格式，系统自动使用服务器接收时间作为时间戳。

实时遥测数据格式示例（单层网关）
{
    "gateway_data": {
        "temperature": 25.5,
        "version": "1.0.0",
        "switch": true
    },
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": {
            "temperature": 24.0,
            "humidity": 65.0,
            "switch": true
        },
        "sensor_002": {
            "temperature": 26.5,
            "humidity": 60.0,
            "switch": false
        }
    }
}
实时遥测数据格式示例（多级网关）
{
  "gateway_data": { 
    "temperature": 26.0, 
    "version": "2.0.0", 
    "switch": true 
  },
  "sub_device_data": {
    "device_001": { 
      "temperature": 25.0, 
      "humidity": 70.0 
    }
  },
  "sub_gateway_data": {
    "gateway_001": {
      "gateway_data": { 
        "temperature": 28.0, 
        "version": "1.5.0", 
        "switch": true 
      },
      "sub_device_data": {
        "sensor_101": { 
          "temperature": 27.5, 
          "humidity": 55.0 
        }
      }
    }
  }
}

历史上报模式​

时间序列数组格式，每条记录包含时间戳和对应的数据值。

历史遥测数据格式示例（单层网关）
{   
    "gateway_data": [
        {"ts": 1609459200, "values": {"temperature": 25.0, "humidity": 60.0}},
        {"ts": 1609462800, "values": {"temperature": 26.0, "humidity": 62.0}}
    ],
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": [
            {"ts": 1609459200, "values": {"temperature": 24.5, "humidity": 65.0}},
            {"ts": 1609462800, "values": {"temperature": 25.5, "humidity": 63.0}}
        ]
    }
}
历史遥测数据格式示例（多级网关）
{
  "gateway_data": [
    {"ts": 1609459200, "values": {"temperature": 26.0, "humidity": 70.0}},
    {"ts": 1609462800, "values": {"temperature": 27.0, "humidity": 68.0}}
  ],
  "sub_device_data": {
    "device_001": [
      {"ts": 1609459200, "values": {"temperature": 25.0, "humidity": 72.0}}
    ]
  },
  "sub_gateway_data": {
    "gateway_001": {
      "gateway_data": [
        {"ts": 1609459200, "values": {"temperature": 28.0, "humidity": 55.0}}
      ],
      "sub_device_data": {
        "sensor_101": [
          {"ts": 1609462800, "values": {"temperature": 29.0, "humidity": 52.0}}
        ]
      }
    }
  }
}

2. 属性数据上报​

主题： gateway/attributes/{message_id}

单层网关属性上报​

属性数据格式示例（单层网关）
{
    "gateway_data": {
        "ip": "192.168.1.100",
        "version": "1.0.0",
        "mac": "00:11:22:33:44:55"
    },
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": {
            "ip": "192.168.1.101",
            "version": "1.2.0",
            "type": "temperature"
        },
        "sensor_002": {
            "ip": "192.168.1.102",
            "version": "1.1.0",
            "type": "humidity"
        }
    }
}

多级网关属性上报​

属性数据格式示例（多级网关）
{
  "gateway_data": { 
    "ip": "192.168.1.100", 
    "version": "2.0.0",
    "mac": "00:11:22:33:44:55"
  },
  "sub_device_data": {
    "device_001": { 
      "ip": "192.168.1.101", 
      "version": "1.5.0",
      "type": "sensor"
    }
  },
  "sub_gateway_data": {
    "gateway_001": {
      "gateway_data": { 
        "ip": "192.168.1.200", 
        "version": "1.8.0",
        "mac": "00:AA:BB:CC:DD:EE"
      },
      "sub_device_data": {
        "sensor_101": { 
          "ip": "192.168.1.201", 
          "version": "1.3.0",
          "type": "actuator"
        }
      }
    }
  }
}

3. 事件数据上报​

主题： gateway/event/{message_id}

实时事件上报​

实时事件数据格式示例（单层网关）
{
    "gateway_data": {
        "method": "SystemStarted",
        "params": {
            "version": "1.0.0",
            "mode": "normal"
        }
    },
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": {
            "method": "AlarmTriggered",
            "params": {
                "level": "high",
                "sensor": "temperature"
            }
        },
        "sensor_002": {
            "method": "StatusChanged",
            "params": {
                "status": "online",
                "timestamp": 1609459200
            }
        }
    }
}
实时事件数据格式示例（多级网关）
{
    "gateway_data": {
        "method": "SystemStarted",
        "params": { 
          "version": "2.0.0", 
          "mode": "normal" 
        }
    },
    "sub_device_data": {
        "device_001": {
            "method": "AlarmTriggered",
            "params": { 
              "level": "medium", 
              "sensor": "humidity" 
            }
        }
    },
    "sub_gateway_data": {
        "gateway_001": {
            "gateway_data": {
                "method": "ConfigChanged",
                "params": { 
                  "setting": "interval", 
                  "value": 60 
                }
            },
            "sub_device_data": {
                "sensor_101": {
                    "method": "StatusChanged",
                    "params": { 
                      "status": "offline", 
                      "reason": "timeout" 
                    }
                }
            }
        }
    }
}

历史事件上报​

历史事件数据格式示例（多级网关）
{
    "gateway_data": [
        {
            "ts": 1609459200000,
            "method": "SystemStarted",
            "params": {
                "version": "2.0.0",
                "mode": "normal"
            }
        },
        {
            "ts": 1609462800000,
            "method": "ConfigChanged",
            "params": {
                "setting": "report_interval",
                "value": 30
            }
        }
    ],
    "sub_gateway_data": {
        "gateway_001": {
            "gateway_data": [
                {
                    "ts": 1609459200000,
                    "method": "NetworkConnected",
                    "params": {
                        "ip": "192.168.1.200",
                        "signal": "strong"
                    }
                }
            ],
            "sub_device_data": {
                "sensor_101": [
                    {
                        "ts": 1609460800000,
                        "method": "AlarmTriggered",
                        "params": {
                            "level": "high",
                            "sensor": "temperature"
                        }
                    },
                    {
                        "ts": 1609464400000,
                        "method": "StatusChanged",
                        "params": {
                            "status": "offline",
                            "reason": "power_loss"
                        }
                    }
                ]
            }
        }
    }
}

4. 接收控制指令​

主题： gateway/telemetry/control/{device_number}

控制指令格式示例（单层网关）
{
    "gateway_data": {
        "temperature": 25.0,
        "brightness": 80,
        "switch": true
    },
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": {
            "temperature": 26.0,
            "switch": false
        },
        "sensor_002": {
            "brightness": 60,
            "mode": "auto"
        }
    }
}
控制指令格式示例（多级网关）
{
    "gateway_data": {
        "temperature": 25.0,
        "switch": true
    },
    "sub_device_data": {
        "device_001": {
            "brightness": 70,
            "switch": false
        }
    },
    "sub_gateway_data": {
        "gateway_001": {
            "gateway_data": {
                "temperature": 24.0,
                "mode": "eco"
            },
            "sub_device_data": {
                "sensor_101": {
                    "brightness": 50,
                    "switch": true
                }
            }
        }
    }
}

5. 接收属性设置​

主题： gateway/attributes/set/{device_number}/+

属性设置格式示例（单层网关）
{
    "gateway_data": {
        "ip": "192.168.1.100",
        "heartbeat": 30,
        "report_interval": 60
    },
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": {
            "ip": "192.168.1.101",
            "sampling_rate": 10
        },
        "sensor_002": {
            "ip": "192.168.1.102",
            "threshold": 80
        }
    }
}
属性设置格式示例（多级网关）
{
    "gateway_data": {
        "ip": "192.168.1.100",
        "heartbeat": 30,
        "encryption": true
    },
    "sub_device_data": {
        "device_001": {
            "ip": "192.168.1.101",
            "sampling_rate": 15
        }
    },
    "sub_gateway_data": {
        "gateway_001": {
            "gateway_data": {
                "ip": "192.168.1.200",
                "report_interval": 45
            },
            "sub_device_data": {
                "sensor_101": {
                    "ip": "192.168.1.201",
                    "threshold": 75
                }
            }
        }
    }
}

6. 接收属性查询请求​

主题： gateway/attributes/get/{device_number}

查询所有属性：

查询所有属性
{
    "gateway_data": []
}

查询指定属性（单层网关）：

查询指定属性（单层网关）
{
    "gateway_data": ["ip", "version"],
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": ["temperature", "humidity"],
        "sensor_002": ["brightness", "status"]
    }
}

查询指定属性（多级网关）：

查询指定属性（多级网关）
{
    "gateway_data": ["version", "mac"],
    "sub_device_data": {
        "device_001": ["temperature", "humidity"]
    },
    "sub_gateway_data": {
        "gateway_001": {
            "gateway_data": ["ip", "version"],
            "sub_device_data": {
                "sensor_101": ["brightness", "status"]
            }
        }
    }
}

7. 接收命令执行请求​

主题： gateway/command/{device_number}/+

命令执行格式示例（单层网关）
{
    "gateway_data": {
        "method": "Restart",
        "params": {
            "delay": 5,
            "mode": "safe"
        }
    },
    "sub_device_data": {
        "sensor_001": {
            "method": "Calibrate",
            "params": {
                "sensor": "temperature",
                "offset": 0.5
            }
        },
        "sensor_002": {
            "method": "SetThreshold",
            "params": {
                "type": "humidity",
                "value": 80
            }
        }
    }
}
命令执行格式示例（多级网关）
{
    "gateway_data": {
        "method": "UpdateConfig",
        "params": {
            "setting": "report_interval",
            "value": 30
        }
    },
    "sub_device_data": {
        "device_001": {
            "method": "Reset",
            "params": {
                "type": "factory",
                "preserve_network": true
            }
        }
    },
    "sub_gateway_data": {
        "gateway_001": {
            "gateway_data": {
                "method": "SyncTime",
                "params": {
                    "timezone": "UTC+8",
                    "ntp_server": "pool.ntp.org"
                }
            },
            "sub_device_data": {
                "sensor_101": {
                    "method": "Calibrate",
                    "params": {
                        "sensor": "pressure",
                        "reference": 1013.25
                    }
                }
            }
        }
    }
}

响应格式规范​

响应参数说明​

参数是否必输类型说明
result✅number执行结果：0-成功，1-失败
errcode❌string错误码（失败时提供）
message✅string响应消息内容
ts❌number时间戳（秒）
method❌string事件和命令的方法名

响应格式示例​

成功响应：

操作成功
{
  "result": 0,
  "message": "success",
  "ts": 1609459200
}

失败响应：

操作失败
{
  "result": 1,
  "errcode": "INVALID_PARAM",
  "message": "Invalid parameter value",
  "ts": 1609459200,
  "method": "UpdateConfig"
}

带方法的成功响应：

命令执行成功
{
  "result": 0,
  "message": "Command executed successfully",
  "ts": 1609459200,
  "method": "UpdateConfig"
}

格式识别规则​

遥测数据格式识别​

  • 实时模式：gateway_data、sub_device_data 或 sub_gateway_data 的值为键值对对象
  • 历史模式：gateway_data、sub_device_data 或 sub_gateway_data 的值为数组，数组元素包含 ts 和 values 字段

事件数据格式识别​

  • 实时模式：gateway_data、sub_device_data 或 sub_gateway_data 的值包含 method 字段且不包含 ts 字段
  • 历史模式：gateway_data、sub_device_data 或 sub_gateway_data 的值为数组，数组元素同时包含 ts 和 method 字段

字段说明​

字段类型说明
tsnumberUnix时间戳，遥测数据为秒级，事件数据为毫秒级
valuesobject该时间点的遥测数据键值对
methodstring事件方法名，必填字段
paramsobject事件参数，可选字段

多级网关架构​

层级结构说明​

  • gateway_data：当前网关自身的数据
  • sub_device_data：直接挂载的普通子设备数据
  • sub_gateway_data：子网关及其下属设备数据（可递归多层）

架构说明​

  • MQTT主题路径保持不变，支持单层和多级网关架构
  • 设备可根据实际需求选择使用单层或多级网关模式
  • 多级网关支持无限层级嵌套，适应复杂网络拓扑

脚本转换支持​

自定义格式支持

平台支持非规范格式的报文，可以通过以下方式处理：

  1. 脚本转换 - 在平台配置脚本，将自定义格式转换为规范格式
  2. 灵活接入 - 设备可以使用现有的数据格式，无需强制修改
  3. 数据映射 - 通过脚本实现字段映射和数据转换
  4. 兼容性 - 保持设备原有协议的同时，满足平台数据规范要求

最佳实践​

开发建议
  1. 消息ID管理 - 建议使用时间戳后7位，但长度不限制，确保消息ID在近期不重复即可
  2. 可选实现 - 根据实际业务需求选择订阅、发布和响应的实现
  3. 数据验证 - 上报前验证JSON格式的正确性
  4. 连接保持 - 实现MQTT心跳机制保持连接稳定
  5. 重连机制 - 网络异常时自动重连
  6. 脚本利用 - 对于现有设备，可利用平台脚本功能实现格式转换
注意事项
  • 确保设备编号在系统中唯一
  • 遥测数据建议定期上报，避免数据丢失
  • 如实现响应机制，命令执行后建议返回响应确认
  • 属性设置时建议验证参数有效性
  • 非规范报文虽然支持，但建议优先使用规范格式以获得更好的性能