在現(xiàn)代鋼鐵制造領(lǐng)域，生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性與高效運(yùn)作的需求對(duì)企業(yè)的管理和技術(shù)系統(tǒng)提出了極高的要求。面對(duì)成千上萬(wàn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以及海量的時(shí)序數(shù)據(jù)，企業(yè)面臨的首要挑戰(zhàn)是如何高效存儲(chǔ)、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(jí)增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)和查詢系統(tǒng)已難以滿足實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性的要求。

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

場(chǎng)景及痛點(diǎn)

據(jù)了解，該系統(tǒng)在邊緣端利用定制的采集器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，覆蓋了包括煉鐵和煉鋼在內(nèi)的整個(gè)生產(chǎn)流程，目前規(guī)劃有 25 萬(wàn)個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)隨著更多數(shù)據(jù)的接入，監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量將達(dá)到 50 萬(wàn)個(gè)，要求每秒采集數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)至少五年的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)計(jì)總量將達(dá)到 80 萬(wàn)億條記錄。這對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)提出了巨大的挑戰(zhàn)，不僅需要高效的存儲(chǔ)能力，還必須確保數(shù)據(jù)的安全性和高可用性，同時(shí)支持系統(tǒng)的靈活擴(kuò)展。

其次，該系統(tǒng)需支持多種時(shí)序查詢方式，以便高效生成數(shù)據(jù)曲線并進(jìn)行報(bào)表統(tǒng)計(jì)分析。面對(duì)亂序?qū)懭氲奶魬?zhàn)，系統(tǒng)還需具備強(qiáng)大的處理能力，能夠應(yīng)對(duì)不同消費(fèi)組的消息隊(duì)列消費(fèi)不一致和歷史數(shù)據(jù)補(bǔ)傳問(wèn)題。同時(shí)，設(shè)計(jì)高效的云邊協(xié)同機(jī)制也至關(guān)重要，以確保在網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的情況下實(shí)現(xiàn)斷線續(xù)傳，并在邊緣端數(shù)據(jù)更新后自動(dòng)同步至中心端，保障數(shù)據(jù)的一致性和實(shí)時(shí)性。

解決方案與效果

TDengine 作為一款高效的開(kāi)源時(shí)序數(shù)據(jù)庫(kù)，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(diǎn)。它通過(guò)高效存儲(chǔ)技術(shù)，達(dá)到 20:1 的高壓縮比，支持冷熱分離、多級(jí)存儲(chǔ)，并根據(jù)業(yè)務(wù)需求靈活擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容而無(wú)需中斷服務(wù)。

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

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

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)引入 TDengine，該系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的高效管理與存儲(chǔ)，更借助時(shí)序數(shù)據(jù)的深度分析能力，提升了整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)的智能化水平。這一系統(tǒng)成功應(yīng)對(duì)了當(dāng)前的存儲(chǔ)與處理挑戰(zhàn)，并具備極高的擴(kuò)展性，為未來(lái)的進(jìn)一步智能化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)，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(jiān)實(shí)支撐。

關(guān)于首自信

北京首鋼自動(dòng)化信息技術(shù)有限公司隸屬首鋼集團(tuán)，是集團(tuán)唯一的自動(dòng)化、信息化專(zhuān)業(yè)公司，具有較強(qiáng)的技術(shù)開(kāi)發(fā)、創(chuàng)新能力和成功的國(guó)際合作經(jīng)驗(yàn)，已形成了以四級(jí)自動(dòng)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(jī)器人、觸摸電腦信息技術(shù)、煉鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)、高爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)、軋鋼自動(dòng)化控制系統(tǒng)、交直流傳動(dòng)系統(tǒng)、智能燃?xì)獗怼⒅悄茈姳?、智能中子水分儀、r-料位計(jì)、E-catch 數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等領(lǐng)域居國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，在上述領(lǐng)域已成為享譽(yù)業(yè)界的產(chǎn)品制造商和系統(tǒng)集成服務(wù)商。