设备网关与子设备

1. 概述

1.1 设备类型

创建产品时，需要选择设备类型。设备类型由 IotProductDeviceTypeEnum 枚举定义，包含以下三种：

产品设备类型

名称	说明
直连设备	直接连接物联网平台，独立进行数据上报和接收命令
网关子设备	不能直接连接物联网平台，需要通过网关设备代理接入
网关设备	可以直接连接物联网平台，并且能代理多个子设备接入，管理子设备的拓扑关系

设备创建时，会自动继承所属产品的设备类型。

1.2 网关子设备使用同一套协议

网关连接物联网平台后，将拓扑关系同步至物联网平台的云端，"代理"子设备进行设备认证、消息上传、指令接收等与物联网平台的通信。

简单理解

网关设备就像子设备的"路由器" —— 子设备自身不具备直连物联网平台的能力，需要通过网关进行消息转发和代理通信。

① 网关子设备与直连设备使用完全相同的协议。 以 MQTT 协议为例，子设备的属性上报、事件上报、服务调用等，都跟直连设备使用相同的主题和消息格式：

操作	直连设备主题	网关子设备主题
属性上报	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/property/post`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/property/post`
事件上报	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/event/post`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/event/post`
服务调用	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/service/invoke`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/service/invoke`

具体来说，子设备不直接连接物联网平台，而是将消息发给网关设备，再由网关设备转发到物联网平台：

认证：网关设备使用子设备的三元组（productKey + deviceName + deviceSecret）向平台执行认证
上报：网关设备以子设备的 {productKey}/{deviceName} 为主题，将子设备的数据上报到平台
下发：平台以子设备的 {productKey}/{deviceName} 为主题下发指令，由网关设备接收后转发给子设备

② 网关设备独有的操作包括：

拓扑管理：thing.topo.add、thing.topo.delete、thing.topo.get、thing.topo.change
子设备动态注册：thing.auth.register.sub（详见《设备动态注册》）
批量上报：thing.event.property.pack.post（网关一次上报自身 + 多个子设备的数据）

1.3 拓扑关系的两种管理方式

拓扑关系（即网关与子设备的绑定关系）支持两种管理方式：

方式	说明	适用场景
方式一：后台绑定	管理员在管理后台手动绑定/解绑子设备，操作完成后平台下发 `thing.topo.change` 通知给网关	部署阶段、手动配置
方式二：协议绑定	网关设备通过 MQTT 协议主动上报 `thing.topo.add`/`delete`/`get` 消息，动态管理拓扑关系	运行阶段、自动发现

两种方式可以并存，互不影响。

1.4 表结构设计

在 iot_device 表中，通过 device_type 和 gateway_id 字段支持网关与子设备的关联关系：

字段	类型	说明
`device_type`	`tinyint`	设备类型，参见 IotProductDeviceTypeEnum 枚举
`gateway_id`	`bigint`	网关设备 ID，子设备需要关联的网关设备 ID（直连/网关设备为空）

2. 拓扑关系管理（后台绑定）

管理员在管理后台手动管理子设备与网关的绑定关系。由 IotDeviceController 提供接口。

① 在设备详情页，仅「网关设备」显示【子设备管理】Tab 页签。对应前端项目的 @/views/iot/device/device/detail/DeviceDetailsSubDevice.vue。

设备详情 - 子设备管理

展示当前网关下已绑定的所有子设备，包括设备名称、备注名称、所属产品、设备状态、最后上线时间等信息。

② 点击【添加子设备】按钮，弹出对话框。支持按产品筛选（仅显示「网关子设备」类型的产品），选中未绑定的子设备后确认绑定。

绑定子设备

支持单个解绑和批量解绑。选中已绑定的子设备，点击【解绑】或【批量解绑】按钮即可解除绑定关系。

后台绑定或解绑操作完成后，平台会通过 thing.topo.change 下行消息主动通知网关设备，网关设备可据此更新本地拓扑缓存。

3. 拓扑关系管理（协议绑定）

网关设备也可以通过 MQTT 协议主动管理拓扑关系，实现运行时动态添加/删除子设备。

3.1 MQTT 主题格式

操作	方向	消息方法	MQTT 主题
添加拓扑关系	上行	`thing.topo.add`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/topo/add`
删除拓扑关系	上行	`thing.topo.delete`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/topo/delete`
获取拓扑关系	上行	`thing.topo.get`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/topo/get`
拓扑变更通知	下行	`thing.topo.change`	`/sys/{productKey}/{deviceName}/thing/topo/change`

其中 {productKey} 和 {deviceName} 为网关设备的标识。回复主题在原主题后追加 _reply 后缀。

3.2 快速测试

可以通过以下集成测试类快速体验，具体步骤见各类的注释：

协议	网关设备	网关子设备
MQTT	IotGatewayDeviceMqttProtocolIntegrationTest	IotGatewaySubDeviceMqttProtocolIntegrationTest
HTTP	IotGatewayDeviceHttpProtocolIntegrationTest	IotGatewaySubDeviceHttpProtocolIntegrationTest
CoAP	IotGatewayDeviceCoapProtocolIntegrationTest	IotGatewaySubDeviceCoapProtocolIntegrationTest
TCP	IotGatewayDeviceTcpProtocolIntegrationTest	IotGatewaySubDeviceTcpProtocolIntegrationTest
UDP	IotGatewayDeviceUdpProtocolIntegrationTest	IotGatewaySubDeviceUdpProtocolIntegrationTest
WebSocket	IotGatewayDeviceWebSocketProtocolIntegrationTest	IotGatewaySubDeviceWebSocketProtocolIntegrationTest

3.3 消息数据结构

拓扑相关的消息数据结构定义在 yudao-module-iot-core 模块的 core.topic.topo 包中：

消息方法	方向	数据结构类	说明
`thing.topo.add`	上行	IotDeviceTopoAddReqDTO	包含 `subDevices` 子设备认证信息列表
`thing.topo.delete`	上行	IotDeviceTopoDeleteReqDTO	包含 `subDevices` 子设备标识列表
`thing.topo.get`	上行	IotDeviceTopoGetReqDTO	目前为空，预留扩展
`thing.topo.get`	上行	IotDeviceTopoGetRespDTO	包含 `subDevices` 子设备标识列表
`thing.topo.change`	下行	IotDeviceTopoChangeReqDTO	包含 `status`（0=创建/1=删除）和 `subList` 子设备列表

4. 网关批量上报

网关设备支持批量上报功能：一次消息同时上报网关自身和多个子设备的属性、事件数据。这是网关设备独有的操作，对应 thing.event.property.pack.post 消息方法。

以 MQTT 协议为例，网关设备上报批量消息的主题和数据格式如下：

MQTT 主题：/sys/{gatewayProductKey}/{gatewayDeviceName}/thing/event/property/pack/post

数据格式：对应 IotDevicePropertyPackPostReqDTO 类

{
  "method": "thing.event.property.pack.post",
  "params": {
    "properties": {
      "cpuUsage": 45.2
    },
    "events": {
      "alert": {
        "value": { "level": 1 },
        "time": 1739265600000
      }
    },
    "subDevices": [
      {
        "identity": {
          "productKey": "YzvHxd4r67sT4s2B",
          "deviceName": "small"
        },
        "properties": {
          "temperature": 36.5,
          "humidity": 60
        },
        "events": {
          "eat": {
            "value": { "rice": 3 },
            "time": 1739265600000
          }
        }
      }
    ]
  }
}

平台收到后，会将批量消息拆分为各设备独立的 thing.property.post 和 thing.event.post 消息分别处理。具体可见 IotDeviceMessageServiceImpl 的 #handlePackMessage(...) 方法。

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