在現代鋼鐵制造領域，生產(chan)過程的復雜性(xing)與(yu)高(gao)效運作的需(xu)求對(dui)企業(ye)(ye)的管理(li)和(he)技術(shu)系統(tong)提(ti)出了極高(gao)的要(yao)求。面對(dui)成(cheng)千上萬的監測(ce)點，以(yi)(yi)及海量的時序(xu)數(shu)據，企業(ye)(ye)面臨(lin)的首要(yao)挑(tiao)戰是如何高(gao)效存儲(chu)、處理(li)和(he)分析這些數(shu)據，從而提(ti)升生產(chan)效率并(bing)確保系統(tong)穩(wen)定(ding)性(xing)。特別(bie)是隨著數(shu)據量的指數(shu)級(ji)增長，傳統(tong)的存儲(chu)和(he)查詢系統(tong)已難以(yi)(yi)滿足實時性(xing)與(yu)準確性(xing)的要(yao)求。

在(zai)此背景下，某(mou)鋼廠(chang)在(zai)最新項目中采用了(le)北京首(shou)(shou)鋼自(zi)動(dong)化信息(xi)技術有(you)限公司（下文簡稱“首(shou)(shou)自(zi)信”）自(zi)主研(yan)發(fa)的 IoT 平臺，打造了(le)一個集成(cheng)的云(yun)邊端管理(li)系統(tong)。為實(shi)現該系統(tong)的高效存儲與查(cha)詢能力，首(shou)(shou)自(zi)信選擇集成(cheng) TDengine，利用時(shi)序數據管理(li)技術應對上述挑戰。

場景及痛點

據(ju)了解，該系(xi)統在(zai)邊緣端利(li)用定(ding)制的(de)采集器實時采集數(shu)據(ju)，覆蓋了包括(kuo)煉鐵(tie)和煉鋼在(zai)內的(de)整個(ge)(ge)生產流程，目(mu)前規劃有 25 萬(wan)個(ge)(ge)監測點，預計未(wei)來隨(sui)著(zhu)更多數(shu)據(ju)的(de)接(jie)入，監測點數(shu)量(liang)將(jiang)達到(dao) 50 萬(wan)個(ge)(ge)，要(yao)求每秒采集數(shu)據(ju)，并存(cun)(cun)儲至(zhi)少(shao)五年的(de)歷史(shi)數(shu)據(ju)，預計總量(liang)將(jiang)達到(dao) 80 萬(wan)億條記錄。這對數(shu)據(ju)存(cun)(cun)儲系(xi)統提出了巨大的(de)挑(tiao)戰，不僅需要(yao)高效的(de)存(cun)(cun)儲能力，還(huan)必須確保數(shu)據(ju)的(de)安全性(xing)和高可用性(xing)，同時支(zhi)持(chi)系(xi)統的(de)靈活擴展。

其次，該系(xi)統需支持多種(zhong)時(shi)序(xu)查詢(xun)方式，以(yi)便高效生成數(shu)據(ju)曲線并進行報表統計分析。面對(dui)亂(luan)序(xu)寫入的(de)(de)挑(tiao)戰，系(xi)統還需具備強(qiang)大的(de)(de)處理能力，能夠應對(dui)不同消費組的(de)(de)消息隊列消費不一(yi)致和(he)歷史數(shu)據(ju)補(bu)傳問題。同時(shi)，設計高效的(de)(de)云邊協(xie)同機制也至關(guan)重要，以(yi)確保在網絡不穩定(ding)的(de)(de)情(qing)況下實現斷線續傳，并在邊緣端(duan)數(shu)據(ju)更(geng)新后自動同步至中心端(duan)，保障數(shu)據(ju)的(de)(de)一(yi)致性和(he)實時(shi)性。

解決方案與效果

TDengine 作為一款高效的開源時序數據庫，憑借(jie)其卓越的(de)(de)性(xing)能和靈活(huo)架構(gou)，解(jie)決了鋼鐵(tie)生(sheng)產(chan)中的(de)(de)諸多痛點。它通(tong)過高(gao)(gao)效存儲技術，達到 20:1 的(de)(de)高(gao)(gao)壓縮比，支持冷熱分離(li)、多級存儲，并根據業務(wu)需(xu)求靈活(huo)擴(kuo)展(zhan)，實現動態擴(kuo)容而無需(xu)中斷服務(wu)。

此(ci)外(wai)，TDengine 具備豐富的時(shi)(shi)序(xu)查詢(xun)優化功能，提供時(shi)(shi)間(jian)截(jie)斷(duan)、時(shi)(shi)間(jian)差計算、累(lei)加(jia)求(qiu)和、單位變化率、列有效(xiao)(xiao)值差、瞬時(shi)(shi)增(zeng)長率、k值移(yi)動平均、狀態次數(shu)統計、狀態時(shi)(shi)長統計、時(shi)(shi)間(jian)加(jia)權平均以及積(ji)分等(deng)多種時(shi)(shi)序(xu)數(shu)據優化函數(shu)，還支持數(shu)據切分查詢(xun)和時(shi)(shi)間(jian)窗口切分查詢(xun)等(deng)特色(se)查詢(xun)功能，滿(man)足客戶對時(shi)(shi)序(xu)數(shu)據處理的靈活性和高(gao)效(xiao)(xiao)性需(xu)求(qiu)。

針對亂序數據寫入，TDengine 企業版通過異(yi)步(bu)整理和(he)簡便(bian)的(de)(de) SQL 操(cao)作，實(shi)現(xian)數據的(de)(de)在線整理與(yu)存(cun)儲空間的(de)(de)有效(xiao)釋(shi)放。其云邊(bian)協(xie)同(tong)(tong)架構支持邊(bian)緣(yuan)計算、斷線續傳、負載解(jie)耦和(he)流量削峰，邊(bian)緣(yuan)端(duan)可(ke)進行數據清洗和(he)統(tong)計，減輕中(zhong)心端(duan)的(de)(de)存(cun)儲和(he)計算壓(ya)力。同(tong)(tong)時(shi)，TDengine 支持行為(wei)同(tong)(tong)步(bu)，確保創建(jian)、刪除和(he)修改操(cao)作及時(shi)同(tong)(tong)步(bu)至中(zhong)心，實(shi)現(xian)邊(bian)緣(yuan)與(yu)中(zhong)心的(de)(de)高(gao)效(xiao)協(xie)同(tong)(tong)和(he)統(tong)一(yi)管理。

結語

通(tong)過引入 TDengine，該系統(tong)不僅實現了(le)(le)(le)對大規模數(shu)據的高效管理與(yu)存儲(chu)，更借助時(shi)序數(shu)據的深度分析能力，提(ti)升了(le)(le)(le)整個鋼鐵(tie)生產(chan)的智能化(hua)(hua)水平。這一系統(tong)成功應(ying)對了(le)(le)(le)當(dang)前(qian)的存儲(chu)與(yu)處理挑戰(zhan)，并(bing)具備極(ji)高的擴展性(xing)(xing)(xing)，為未來的進一步智能化(hua)(hua)生產(chan)奠定了(le)(le)(le)基礎。未來，TDengine 憑借卓越的性(xing)(xing)(xing)能與(yu)靈活(huo)性(xing)(xing)(xing)，將持續為行業的數(shu)字化(hua)(hua)轉型提(ti)供堅(jian)實支(zhi)撐。

關于首自信

北京首鋼(gang)自(zi)動(dong)化信(xin)息(xi)技(ji)(ji)術有(you)限公司(si)隸屬(shu)首鋼(gang)集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)，是集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)唯一(yi)的(de)自(zi)動(dong)化、信(xin)息(xi)化專業公司(si)，具(ju)有(you)較(jiao)強的(de)技(ji)(ji)術開發、創新能力(li)和成(cheng)功的(de)國(guo)際合作經驗，已(yi)形(xing)成(cheng)了以四(si)級自(zi)動(dong)化產品及其服務體系構成(cheng)的(de)產業架構，在(zai)大規(gui)模集(ji)(ji)成(cheng)電路、工業機器人(ren)、觸摸電腦信(xin)息(xi)技(ji)(ji)術、煉鋼(gang)自(zi)動(dong)化控制(zhi)系統、高(gao)爐自(zi)動(dong)化控制(zhi)系統、軋(ya)鋼(gang)自(zi)動(dong)化控制(zhi)系統、交直(zhi)流傳動(dong)系統、智(zhi)能燃(ran)氣表(biao)、智(zhi)能電表(biao)、智(zhi)能中子水分儀、r-料位計、E-catch 數字監控系統等領(ling)域居(ju)國(guo)內先(xian)進水平(ping)，在(zai)上述領(ling)域已(yi)成(cheng)為享譽業界的(de)產品制(zhi)造(zao)商(shang)和系統集(ji)(ji)成(cheng)服務商(shang)。