小 T 導(dǎo)讀：上海嘉柒智能科技有限公司致力于電力行業(yè)線下線上一體化運維，為此提供整體解決方案。業(yè)務(wù)包含電力運維，智慧路燈，隧道一體化等。其電力運維平臺數(shù)據(jù)庫使用的是TDengine Database，采用TDengine后，存儲空間大為節(jié)省。

業(yè)務(wù)場景

嘉柒智能的電力運維平臺嘉能云，專注于線下線上聯(lián)合運維，具有海量設(shè)備接入能力、數(shù)據(jù)分析和計算能力，其中電力運維平臺數(shù)據(jù)庫使用的是TDengine Database，在數(shù)據(jù)層面包含有：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)存儲，數(shù)據(jù)分析。

數(shù)據(jù)采集：設(shè)備多種多樣，生產(chǎn)研發(fā)采集設(shè)備及通訊管理機的廠家也非常多，這種場景特別適合TDengine的“一個設(shè)備一張表”模式。廠家的設(shè)備都是根據(jù)規(guī)約來生產(chǎn)的，電力規(guī)約通常有電力協(xié)議有許多比如(IEC101、103、104國內(nèi)電力調(diào)度協(xié)議)、61850（國際通用），還有一些其他的比如Modbus-RTU、CDT等。而這些協(xié)議包含幾種數(shù)據(jù)：遙測、遙信、遙脈、遙控、遙調(diào)等，這些數(shù)據(jù)都由一個或多個點表（點表包含測點類型及測點數(shù)量多有不同）上報，采集頻率一般是五分鐘（根據(jù)被監(jiān)控設(shè)備的重要性及其需要的反應(yīng)時間來確定），隨著設(shè)備量的增加，數(shù)據(jù)量還是相當(dāng)龐大的。

遙信：要求采用無源接點方式，即某一路遙信量的輸入應(yīng)是一對繼電器的觸點，或者是閉合，或者是斷開。通過遙信端子板將繼電器觸點的閉合或斷開轉(zhuǎn)換成為低電平或高電平信號送入RTU 的YX 模塊。遙信功能通常用于測量下列信號,開關(guān)的位置信號、變壓器內(nèi)部故障綜合信號、保護裝置的動作信號、通信設(shè)備運行狀況信號、調(diào)壓變壓器抽頭位置信號。自動調(diào)節(jié)裝置的運行狀態(tài)信號和其它可提供繼電器方式輸出的信號；事故總信號及裝置主電源停電信號等。在TDengine中，此種類型的數(shù)據(jù)比較適合使用bool類型。

遙測：遙測往往又分為重要遙測、次要遙測、一般遙測和總加遙測等。遙測功能常用于變壓器的有功和無功采集；線路的有功功率采集；母線電壓和線路電流采集；溫度、壓力、流量(流速) 等采集；周波頻率采集和其它模擬信號采集。在TDengine中，此種類型的數(shù)據(jù)比較適合使用float類型。

遙控：采用無源接點方式,要求其正確動作率不小于99. 99 %。所謂遙控的正確動作率是指其不誤動的概率，一般拒動不認為是不正確，遙控功能常用于斷路器的合、分和電容器以及其它可以采用繼電器控制的場合。在TDengine中，此種類型的數(shù)據(jù)比較適合使用bool類型。

遙調(diào)：采用無源接點方式,要求其正確率大于99. 99 %。遙調(diào)常用于有載調(diào)壓變壓器抽頭的升、降調(diào)節(jié)和其它可采用一組繼電器控制具有分級升降功能的場合。在TDengine中，此種類型的數(shù)據(jù)比較適合使用float類型。

遙脈：遙脈往往是累積量，通常用于尖峰平谷時期的電度量采集（分為有功電度、無功電），電壓暫升、暫降等。在TDengine中，此種類型的數(shù)據(jù)比較適合使用double類型。

系統(tǒng)設(shè)計

數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)傳輸方式，多采用RJ45口傳輸，或者sim卡無線傳輸，這取決于監(jiān)控站允許的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如果是串口，則加一個轉(zhuǎn)換設(shè)備將串口轉(zhuǎn)為網(wǎng)口數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)分析：嘉能云電力運維平臺，針對不同站具體的情況，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。常見的數(shù)據(jù)分析有：模擬量越限、異常開關(guān)、電氣火災(zāi)、用電分析等等，緊急情況將第一時間通知到電力運維負責(zé)人。TDengine的降頻和流式計算功能，為此種場景，提供了極大的方便。

數(shù)據(jù)存儲：接入站點眾多，每個站點有多個設(shè)備，每個設(shè)備有多個測點，采集時間間隔小。在這樣的情況下，數(shù)據(jù)量已經(jīng)非常龐大了，必須要有一個可靠性高，能快速插入、查詢大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫?？紤]到數(shù)據(jù)庫的方便使用，數(shù)據(jù)庫性能，以及語言環(huán)境；我們開始嘗試使用TDengine，并且用python作為執(zhí)行快速插入/查詢的client。

本平臺支持公網(wǎng)接入或平臺接入兩種接入方式: 公網(wǎng)接入數(shù)據(jù)解析，數(shù)據(jù)傳輸皆在云端完成，平臺將云端數(shù)據(jù)通過消息隊列訂閱下來，且在訂閱服務(wù)中，植入TDengine操作代碼，將接收到的設(shè)備三遙數(shù)據(jù)直接存入TDengine，避免數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)時間過長。平臺直接接入設(shè)備，嘉能云平臺具備協(xié)議解析能力，能直接將設(shè)備上傳的字節(jié)流數(shù)據(jù)解析出來，再存入TDengine。

數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)：在TDengine數(shù)據(jù)庫中，存儲方式我們采用站名為數(shù)據(jù)庫名，表名為設(shè)備名，一個設(shè)備一張表，以凍結(jié)時間為主鍵，以點表測點標(biāo)識符為字段名的模式。

由于接入設(shè)備各不相同，在接入設(shè)備之前,我們?yōu)槊總€設(shè)備創(chuàng)建物模型，相同物模型的設(shè)備歸為一類，相同站歸為一組，再通過數(shù)據(jù)庫同步到TDengine生成相應(yīng)的設(shè)備表。使用TDengine的超級表，可以實現(xiàn)對同一類設(shè)備的統(tǒng)一管理。

Show databases;

select * from da00012829 limit 1\G;

數(shù)據(jù)量寫入：在決定使用TDengine之前，我根據(jù)：

• 十個站一千個設(shè)備；
• 五分鐘采集上報一次；
• 一個設(shè)備兩百個測點；
• 云端接入的情況，

做了一下簡單測試：一千個設(shè)備一千張表，每張表200個field，也就是20萬個測點值要分一千次，存入TDengine，經(jīng)持續(xù)的插入測試，數(shù)據(jù)并無丟失，且運行穩(wěn)定。

下面是Log記錄：

數(shù)據(jù)查詢和展示

數(shù)據(jù)查詢：在數(shù)據(jù)查詢方面，用于數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)查詢，我們覺得數(shù)據(jù)分析完全在代碼層處理是非常慢的，尤其是在數(shù)據(jù)密度大，分析數(shù)據(jù)時段長的時候，這會很影響用戶體驗，TDengine除了可以快速插入數(shù)據(jù)，另外一個重要的點就是可在數(shù)據(jù)庫層面將數(shù)據(jù)預(yù)處理（過濾、填充、時間段篩選、數(shù)據(jù)查詢密度等），且速度快。

查詢舉例：觀察一個月內(nèi)的電壓情況，查詢出相關(guān)設(shè)備的電流電壓，以及產(chǎn)生的告警；綜合分析。根據(jù)采集間隔計算：時間范圍30天43200分鐘，密度為5min一個點，則是8640個值，三相電壓則一次返回三組數(shù)據(jù)。在接口中嵌入TDengine時序稀釋數(shù)據(jù)查詢代碼示例，做到即時查詢即時返回：

部分設(shè)備測點同比分析示例：

使用感受

TDengine確實是一款不錯的時序數(shù)據(jù)庫，開源、高效的存儲和查詢，存儲空間大為節(jié)省。最開始只是關(guān)注插入和查詢性能，數(shù)據(jù)的壓縮率確實給了不少的驚喜，大約11%，節(jié)省了不少的存儲空間。

connection的人性化、輕量級的軟件、每種語言的樣例程序，在安裝包中都/examples中都可以找到。

未來優(yōu)化建議

TDengine數(shù)據(jù)庫的鏈接對象處理機制還有待提升，希望2.0版本之后能夠改變。

在數(shù)據(jù)庫查詢方面：希望查詢能夠更加靈活，且能更多的分擔(dān)代碼計算的壓力，這也將使TDengine在項目中的地位越重。

作者簡介：張灝，上海嘉柒智能科技有限公司研發(fā)工程師， 主要從事電力運維平臺開發(fā)與應(yīng)用及底層數(shù)據(jù)接入，近年專注于數(shù)據(jù)應(yīng)用與能耗分析。