用户自定义 MQTT 协议与 MCU 数据直传对接

适用：水利监测 MCUM / MCU4X 等采集单元，MCU 内置 MQTT 客户端，不经过第三方网关，MCU 直接把传感器数据按用户自定义 MQTT 报文上传 MQTT 服务器，区别于厂家默认 MQTT 主题 & 载荷格式。 MQTT 属于应用层协议，底层一般为以太网（TCP）；部分带 4G 模块 MCU，可通过 4G 网络直连 MQTT 服务。

一、基础概念

MCU 内置 MQTT Client MCU 作为 MQTT 客户端，主动发起 TCP 连接，对接用户自建 / 第三方 MQTT Broker（服务器）。

原厂默认：固定 Topic、固定 JSON 载荷格式

用户自定义 MQTT 直传：MCU 固件定制，自定义发布主题、订阅主题、自定义 Payload 报文（自定义 JSON / 二进制 / 十六进制报文），直传给用户平台，不做中间转发。

两种 Payload 载荷方案

方案 1：自定义 JSON 格式（最常用，水利平台、物联网平台易解析）

方案 2：自定义二进制报文（字节流，数据量小、流量低，4G 场景节约流量，解析需要程序解码）

️注意：MQTT 协议本身不变（CONNECT/PUBLISH/SUBSCRIBE 等报文），自定义指的是：Topic 主题 + Payload 业务数据内容由用户定义，不是修改 MQTT 标准协议。

二、对接前置条件

MCU-X和MCU-M型  固件都支持 MQTT 客户端，支持自定义 Topic、自定义 Payload 输出；支持远程固件升级。

网络：MCU 网口 / 4G 模块可访问 MQTT 服务，IP / 域名、端口可达；

MQTT 默认端口：1883（无加密）；8883（TLS 加密）

MQTT 服务侧准备：Broker 服务器、账号密码 / 设备证书、订阅接收主题；

约定全部自定义要素：

三、报文示例

示例 1：自定义 JSON Payload（工程值，水利监测，QoS=1）

MCU 发布主题示例 device/sg-mcu-001/sensor/data

Payload（自定义，完全脱离厂家默认格式）

{

  "devId":"SG-MCU-001",

  "timestamp":"2026-08-29T10:30:00+08:00",

  "ntpSync":true,

  "channels":[

    {

      "No":1,

      "Type":"渗压计",

      "fq":6567.23,

      "tp":20.5,

      "el":123.45,

      "ut":"kPa",

      "ss":0

    }

  ]

}

status：0 正常；1 断线；2 超量程；3 采集失败

平台下发召测指令，MCU 订阅主题 device/sg-mcu-001/cmd/set 下发 payload：

{"cmd":"read","chList":[1,2,3]}

MCU 收到后立即采集并上报最新数据。

示例 2：自定义二进制 Payload（省流量，4G 无线 MCU）

发布 Topic：sg/mcu/001/upload 二进制帧结构（自定义）

表格

二进制模式上位机需要按协议解包，适合大量设备 4G 远传。

四、两种工作模式

模式 A：定时主动上报（主流，水库大坝监测）

MCU 网络连接 MQTT Broker，完成登录，上报遗嘱消息。

MCU 按配置周期（30s、5min、15min）采集各通道传感器。

MCU 按照用户自定义 Topic、自定义 Payload 组包。

MQTT PUBLISH 消息上报服务器（QoS=1 保证至少送达一次）。

用户平台订阅对应主题接收、解析、入库。

模式 B：平台下发指令召测（按需采集）

MCU 订阅平台下发指令 Topic。

用户平台发布召测 / 校时 / 参数配置指令。

MCU 收到 MQTT 订阅消息，解析业务指令。

MCU 执行采集 / 校时，再以自定义 Payload 上报结果。

适合：下闸蓄水期间需要即时召测当前测值场景。

五、自定义 MQTT 直传 vs 原厂 MQTT / 网关转发

六、对接实施步骤

输出《MQTT 自定义对接协议文档》：Broker 信息、Topic 命名规则、JSON / 二进制帧定义、全部指令、状态码、CRC 算法示例。

厂家固件评估：确认支持自定义 Topic、自定义 Payload、QoS 配置、遗嘱消息；确认 MCU 是输出原始频率还是本地输出工程值。

实验室联调：MQTTX 工具模拟 Broker，测试连接、定时上报、指令召测、断线重连、遗嘱离线消息。

重点校验：上报测值与 MCU 本地液晶屏读数一致；断线后网络恢复自动重连 MQTT。

现场配置：Broker 地址、账号密码、上报周期、NTP 对时，TLS 加密开启（公网部署强烈建议）。

稳定性测试：72 小时连续运行，统计丢包；模拟传感器断线、网络断连恢复，验证状态码输出。

七、水利行业重点注意点（匹配 SL/T 5302026）

上报报文必须携带：设备唯一编号、时间戳（NTP 同步时间）、通道号、传感器类型、原始读数、温度、工程物理量、单位、采集状态故障码，满足归档要求。

公网传输务必启用 TLS 8883 加密，禁止裸端口 1883 公网暴露。

QoS 建议设置为QoS1，水库监测不能丢测；QoS0 网络抖动容易丢数据。

必须支持断线自动重连 MQTT Broker；网络恢复后补发缺失数据（可选）。

遗嘱消息：MCU 离线时 Broker 推送离线状态，平台可以识别设备离线告警。

八、常见故障

MQTT 连接失败：服务器端口不通、账号密码错误、防火墙拦截、4G 模块 APN 配置错误。

连接成功收不到数据：Topic 订阅 / 发布写反；大小写敏感。

数据和本地不一致：MCU 内部率定参数没有映射到自定义 MQTT 输出逻辑。

频繁断连：KeepAlive 保活时间设置不合理；4G 信号弱。

指令下发 MCU 无响应：MCU 没有正确订阅下发主题。

 （上述文字来源于AI看图摘要）