在現(xiàn)代鋼鐵制造領(lǐng)域，生產(chǎn)過程的復(fù)雜性與高效運作的需求對企業(yè)的管理和技術(shù)系統(tǒng)提出了極高的要求。面對成千上萬的監(jiān)測點，以及海量的時序數(shù)據(jù)，企業(yè)面臨的首要挑戰(zhàn)是如何高效存儲、處理和分析這些數(shù)據(jù)，從而提升生產(chǎn)效率并確保系統(tǒng)穩(wěn)定性。特別是隨著數(shù)據(jù)量的指數(shù)級增長，傳統(tǒng)的存儲和查詢系統(tǒng)已難以滿足實時性與準確性的要求。

在此背景下，某鋼廠在最新項目中采用了北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司（下文簡稱“首自信”）自主研發(fā)的 IoT 平臺，打造了一個集成的云邊端管理系統(tǒng)。為實現(xiàn)該系統(tǒng)的高效存儲與查詢能力，首自信選擇集成 TDengine，利用時序數(shù)據(jù)管理技術(shù)應(yīng)對上述挑戰(zhàn)。

場景及痛點

據(jù)了解，該系統(tǒng)在邊緣端利用定制的采集器實時采集數(shù)據(jù)，覆蓋了包括煉鐵和煉鋼在內(nèi)的整個生產(chǎn)流程，目前規(guī)劃有 25 萬個監(jiān)測點，預(yù)計未來隨著更多數(shù)據(jù)的接入，監(jiān)測點數(shù)量將達到 50 萬個，要求每秒采集數(shù)據(jù)，并存儲至少五年的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)計總量將達到 80 萬億條記錄。這對數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)提出了巨大的挑戰(zhàn)，不僅需要高效的存儲能力，還必須確保數(shù)據(jù)的安全性和高可用性，同時支持系統(tǒng)的靈活擴展。

其次，該系統(tǒng)需支持多種時序查詢方式，以便高效生成數(shù)據(jù)曲線并進行報表統(tǒng)計分析。面對亂序?qū)懭氲奶魬?zhàn)，系統(tǒng)還需具備強大的處理能力，能夠應(yīng)對不同消費組的消息隊列消費不一致和歷史數(shù)據(jù)補傳問題。同時，設(shè)計高效的云邊協(xié)同機制也至關(guān)重要，以確保在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下實現(xiàn)斷線續(xù)傳，并在邊緣端數(shù)據(jù)更新后自動同步至中心端，保障數(shù)據(jù)的一致性和實時性。

解決方案與效果

TDengine 作為一款高效的開源時序數(shù)據(jù)庫，憑借其卓越的性能和靈活架構(gòu)，解決了鋼鐵生產(chǎn)中的諸多痛點。它通過高效存儲技術(shù)，達到 20:1 的高壓縮比，支持冷熱分離、多級存儲，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活擴展，實現(xiàn)動態(tài)擴容而無需中斷服務(wù)。

此外，TDengine 具備豐富的時序查詢優(yōu)化功能，提供時間截斷、時間差計算、累加求和、單位變化率、列有效值差、瞬時增長率、k值移動平均、狀態(tài)次數(shù)統(tǒng)計、狀態(tài)時長統(tǒng)計、時間加權(quán)平均以及積分等多種時序數(shù)據(jù)優(yōu)化函數(shù)，還支持數(shù)據(jù)切分查詢和時間窗口切分查詢等特色查詢功能，滿足客戶對時序數(shù)據(jù)處理的靈活性和高效性需求。

針對亂序數(shù)據(jù)寫入，TDengine 企業(yè)版通過異步整理和簡便的 SQL 操作，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的在線整理與存儲空間的有效釋放。其云邊協(xié)同架構(gòu)支持邊緣計算、斷線續(xù)傳、負載解耦和流量削峰，邊緣端可進行數(shù)據(jù)清洗和統(tǒng)計，減輕中心端的存儲和計算壓力。同時，TDengine 支持行為同步，確保創(chuàng)建、刪除和修改操作及時同步至中心，實現(xiàn)邊緣與中心的高效協(xié)同和統(tǒng)一管理。

結(jié)語

通過引入 TDengine，該系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了對大規(guī)模數(shù)據(jù)的高效管理與存儲，更借助時序數(shù)據(jù)的深度分析能力，提升了整個鋼鐵生產(chǎn)的智能化水平。這一系統(tǒng)成功應(yīng)對了當(dāng)前的存儲與處理挑戰(zhàn)，并具備極高的擴展性，為未來的進一步智能化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。未來，TDengine 憑借卓越的性能與靈活性，將持續(xù)為行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供堅實支撐。

關(guān)于首自信

北京首鋼自動化信息技術(shù)有限公司隸屬首鋼集團，是集團唯一的自動化、信息化專業(yè)公司，具有較強的技術(shù)開發(fā)、創(chuàng)新能力和成功的國際合作經(jīng)驗，已形成了以四級自動化產(chǎn)品及其服務(wù)體系構(gòu)成的產(chǎn)業(yè)架構(gòu)，在大規(guī)模集成電路、工業(yè)機器人、觸摸電腦信息技術(shù)、煉鋼自動化控制系統(tǒng)、高爐自動化控制系統(tǒng)、軋鋼自動化控制系統(tǒng)、交直流傳動系統(tǒng)、智能燃氣表、智能電表、智能中子水分儀、r-料位計、E-catch 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域居國內(nèi)先進水平，在上述領(lǐng)域已成為享譽業(yè)界的產(chǎn)品制造商和系統(tǒng)集成服務(wù)商。