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water/docs/mqtt-embedded-communication.md
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2026-07-17 08:20:44 +08:00

12 KiB
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MQTT 与嵌入式通信协议

本文档说明后端服务与嵌入式设备之间的 MQTT Topic、通信方向、Payload 类型和 JSON 数据格式。

Topic 标识变更（v5.6 起）：除首次注册回复 registerDeviceNo 仍按 MAC 地址 下发外，其余 MQTT 下行命令 Topic 第一段统一使用设备编号 deviceNo。后端上行处理通过 DeviceIdentityResolver 兼容 MAC / 设备编号两种入参；下行命令请按 deviceNo 订阅 subscriber/cmd 或 subscriber/schedule。业务字段（payload 中的 deviceNo、数据库主键、API 入参）仍是设备编号，未变更。

当前配置位置：

  • 后端订阅配置：water-admin/src/main/resources/application.yml
  • 后端上行消息分发：water-modules/water-app/src/main/java/org/dromara/app/mqtt
  • 后端命令下发：water-common/water-common-mqtt/src/main/java/org/dromara/mqtt/DeviceMqttCommandPublisher.java

基础约定

项目 说明
Broker mqtt.broker-url
QoS mqtt.qos，当前默认 1
设备标识 首次注册 Topic 使用设备 MAC；注册完成后的上、下行业务 Topic 统一使用 deviceNo；LWT 离线 Topic 兼容 MAC
Topic 变量 文档中的 {deviceNo} 指服务端分配的设备编号，{mac} 指设备 MAC 地址
JSON 编码 UTF-8
时间格式 yyyy-MM-dd HH:mm:ss

后端会订阅以下 Topic：

- /+/publish/finish/schedule
- /+/publish/register
- /+/publish/status
- /+/publish/power
- /+/publish/ack
- /+/publish/finish/key
- /+/publish/error
- /+/subscriber/cmd

Topic 总览

功能名称 通信方向 订阅名称 / Topic Payload 类型 后端处理
排程任务完成上报 设备发布，后端订阅 /{deviceNo}/publish/finish/schedule JSON 当前记录日志
设备注册 设备发布，后端订阅 /{mac}/publish/register JSON 注册、标记上线并下发 deviceNo
设备离线遗嘱 设备发布，后端订阅 /{deviceNo}/publish/status JSON 收到 offline 后立即标记离线
电量及在线心跳 设备发布，后端订阅 /{deviceNo}/publish/power JSON 更新设备电量并刷新 10 分钟在线心跳
命令应答 ACK 设备发布，后端订阅 /{deviceNo}/publish/ack JSON 或纯文本 清理待确认命令
按键浇水完成上报 设备发布，后端订阅 /{deviceNo}/publish/finish/key JSON 当前记录日志
硬件故障上报 设备发布，后端订阅 /{deviceNo}/publish/error JSON 当前记录日志
下发命令 后端发布，设备订阅 /{deviceNo}/subscriber/cmd JSON 设备执行命令

设备注册

项目 内容
功能名称 设备注册
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{mac}/publish/register
Payload 类型 JSON

后端以 Topic 中的设备标识作为解析入口，payload 中的 deviceNo 即使传入也会被 Topic 覆盖。

示例：

{
  "deviceName": "一号浇水设备",
  "powerLevel": "86",
  "deviceEm": "WATER-EM-01",
  "deviceSn": "SN202606100001",
  "fwVer": "1.0.0",
  "macAddress": "AA:BB:CC:DD:EE:FF"
 
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
deviceName string 否 设备名称
powerLevel string 否 电量
deviceEm string 否 设备型号
deviceSn string 否 设备序列号
fwVer string 否 固件版本
macAddress string 否 MAC 地址

电量上报

项目 内容
功能名称 电量上报
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{deviceNo}/publish/power
Payload 类型 JSON

示例：

{
  "deviceName":	"Waterer_01",
  "powerLevel": "86",
  "charging":	1
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
powerLevel string 是 电量值，后端当前按字符串保存

注册成功后后端会立即将设备标记为在线。之后收到包含 powerLevel 的有效消息，会把在线心跳有效期刷新为 600 秒。设备必须周期上报，即使电量没有变化也要发送，建议每 5 分钟一次；连续 10 分钟未收到电量或 ACK 刷新时将被判定为离线。ACK 仍保留现有的在线缓存刷新逻辑。

设备离线遗嘱

项目 内容
功能名称 设备离线遗嘱
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{deviceNo}/publish/status，注册前可使用 /{mac}/publish/status
Payload 类型 JSON 或纯文本

推荐将以下消息配置为 MQTT LWT，并设置 retain=false：

{
  "status": "offline"
}

后端收到 offline 或 0 后立即标记设备离线。online 或 1 不会标记在线，设备上线通过注册成功或电量心跳确认。

兼容设备可发送 {"deviceMac":"AA:BB:CC:DD:EE:FF","offline":"true"}，服务端会使用 deviceMac 解析设备并标记离线。

命令应答 ACK

项目 内容
功能名称 命令应答
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{deviceNo}/publish/ack
Payload 类型 JSON，兼容纯文本

推荐 JSON：

{
  "commandId": "9f4f1f2e8c6a4e1f8b7f3a1d2c0b9e11",
  "status": "1",
  "message": "receive"
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
commandId string 是 后端下发命令时携带的命令 ID，用于清理待 ACK 命令
status string 否 执行状态，建议 1 成功，0 失败
message string 否 设备返回消息

兼容格式：

receive

说明：如果设备只返回纯文本，例如 receive，后端会查找该设备当前待确认命令。若只有一条 pending 命令，则按该命令完成 ACK；若没有或有多条 pending 命令，只记录日志，不清理命令。嵌入式侧建议优先使用 JSON ACK，并回传 commandId。

下发命令

项目 内容
功能名称 下发命令
通信方向 后端发布，设备订阅
Topic /{deviceNo}/subscriber/cmd
Payload 类型 JSON

后端下发手动开关设备命令示例：

{
  "deviceNo": "01",
  "workStatus": "1",
  "startTime": "2026-06-10 14:35:31",
  "durationMin": 20,
  "commandId": "9f4f1f2e8c6a4e1f8b7f3a1d2c0b9e11",
  "commandType": "switchDevice"
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
deviceNo string 是 设备编号
workStatus string 是 0 关闭浇水，1 开始浇水
startTime string 否 开始时间，格式 yyyy-MM-dd HH:mm:ss
durationMin number 是 持续时间，单位分钟，必须大于 0
commandId string 是 后端自动生成，设备 ACK 必须原样返回
commandType string 是 命令类型，手动开关设备为 switchDevice

设备收到命令后，应发布 ACK 到：

/{deviceNo}/publish/ack

推荐 ACK：

{
  "commandId": "9f4f1f2e8c6a4e1f8b7f3a1d2c0b9e11",
  "status": "1",
  "message": "receive"
}

设备编号下发

项目 内容
功能名称 设备编号下发
通信方向 后端发布，设备订阅
Topic /{deviceMac}/subscriber/cmd
Payload 类型 JSON

说明：这是首次注册后的唯一例外，后端按设备 MAC 回传设备编号；其余下行命令都使用 deviceNo 作为 Topic 第一段。

排程任务完成上报

项目 内容
功能名称 排程任务完成上报
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{deviceNo}/publish/finish/schedule
Payload 类型 JSON
当前后端行为 写入浇水记录

JSON 示例：

{
  "deviceNo": "dcda0cfa289c",
  "startWeek": 5,
  "startTime": "2026-06-05 14:37",
  "durationMin": 3,
  "triggerType": "mqtt on"
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
deviceNo string 否 设备编号；后端以 Topic 中的 {deviceNo} 为准，不一致时记录 warn
startWeek number 否 星期几，1 到 7；当前后端不入库
startTime string 是 开始时间，支持 yyyy-MM-dd HH:mm:ss 或 yyyy-MM-dd HH:mm
endTime string 否 结束时间，支持 yyyy-MM-dd HH:mm:ss 或 yyyy-MM-dd HH:mm
durationMin number 否 预计持续时间，单位分钟；大于 0 时后端按 startTime + durationMin 计算预计结束时间
triggerType string 否 设备触发来源；当前后端忽略该字段，排程完成记录固定入库为 0
scheduleId number 否 后端忽略 payload 中的该字段，按 AppSchedulingDevice.deviceNo 查询排程 ID；查不到时写入 0

后端先计算预计结束时间：durationMin > 0 时使用 startTime + durationMin，否则使用 payload 中的 endTime。实际入库的 endTime 取“消息接收时间”和“预计结束时间”中较早的时间，durationMin 按 startTime 到实际入库 endTime 重新计算。

按键浇水完成上报

项目 内容
功能名称 按键浇水完成上报
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{deviceNo}/publish/finish/key
Payload 类型 JSON
当前后端行为 写入浇水记录

JSON 示例：

{
  "deviceNo": "dcda0cfa289c",
  "startWeek": 5,
  "startTime": "2026-06-05 17:43",
  "durationMin": 0,
  "triggerType": "key"
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
deviceNo string 否 设备编号；后端以 Topic 中的 {deviceNo} 为准，不一致时记录 warn
startWeek number 否 星期几，1 到 7；当前后端不入库
startTime string 是 开始时间，支持 yyyy-MM-dd HH:mm:ss 或 yyyy-MM-dd HH:mm
endTime string 否 结束时间，支持 yyyy-MM-dd HH:mm:ss 或 yyyy-MM-dd HH:mm
durationMin number 否 预计持续时间，单位分钟；大于 0 时后端按 startTime + durationMin 计算预计结束时间
triggerType string 否 设备触发来源；当前后端忽略该字段，按键完成记录固定入库为 1

后端先计算预计结束时间：durationMin > 0 时使用 startTime + durationMin，否则使用 payload 中的 endTime。实际入库的 endTime 取“消息接收时间”和“预计结束时间”中较早的时间，durationMin 按 startTime 到实际入库 endTime 重新计算。按键完成记录的 scheduleId 固定为 0。

硬件故障上报

项目 内容
功能名称 硬件故障上报
通信方向 设备发布，后端订阅
Topic /{deviceNo}/publish/error
Payload 类型 JSON
当前后端行为 记录日志，暂未入库

建议 JSON：

{
  "errorCode": "E001",
  "errorType": "pump",
  "message": "pump blocked",
  "level": "error",
  "time": "2026-06-10 10:00:00"
}

字段说明：

字段 类型 必填 说明
errorCode string 建议 故障编码
errorType string 否 故障类型
message string 建议 故障描述
level string 否 故障级别，例如 warn、error
time string 否 故障发生时间

嵌入式侧实现要点

  1. 设备启动后使用 MAC 发布注册消息到 /{mac}/publish/register，取得服务端分配的 deviceNo。
  2. MQTT 连接时配置离线遗嘱 /{deviceNo}/publish/status，payload 为 {"status":"offline"}，retain=false。
  3. 设备至少每 5 分钟发布一次电量到 /{deviceNo}/publish/power，电量未变化也要上报。
  4. 设备订阅自己的命令 Topic：/{deviceNo}/subscriber/cmd 和 /{deviceNo}/subscriber/schedule。
  5. 设备收到命令后立即返回 ACK 到 /{deviceNo}/publish/ack，推荐返回 JSON 并携带 commandId。
  6. 排程或按键浇水完成后，分别发布到 /{deviceNo}/publish/finish/schedule 或 /{deviceNo}/publish/finish/key。
  7. 硬件异常时发布到 /{deviceNo}/publish/error。
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