作者：李軍/三禾一科技

安徽三禾一(yi)信(xin)息(xi)科技有限公(gong)司（以下簡稱三禾一(yi)科技），專業從事大數據行業應用及工業互聯網解決(jue)方案(an)，致力于攜手(shou)各行業客戶共同發(fa)現產業新價值(zhi)。目前(qian)，三禾一(yi)科技自(zi)研的3H1高(gao)端裝(zhuang)備運維服務平臺已(yi)經成功應用在高(gao)端裝(zhuang)備制(zhi)造、汽車制(zhi)造、環保設備、色(se)選機械(xie)、水(shui)泥行業等領域(yu)。

高(gao)端成(cheng)形裝(zhuang)備(bei)是國家的戰略性支柱產業，應用于汽車、石化(hua)(hua)、航空、航天、軍(jun)工、工程機械(xie)、家用電器等國民經濟(ji)發(fa)展中的重(zhong)要領(ling)域，是許多(duo)重(zhong)大工程的基礎。當前，新一代信息(xi)技(ji)術的快速發(fa)展，使得高(gao)端成(cheng)形裝(zhuang)備(bei)制造業正(zheng)處(chu)于由(you)數字化(hua)(hua)、網絡(luo)化(hua)(hua)向(xiang)智能化(hua)(hua)發(fa)展的重(zhong)要階(jie)段(duan)。

作為一個高(gao)(gao)端裝備運維服(fu)務平臺，3H1的底層物聯(lian)網數(shu)據(ju)庫(ku)要支持數(shu)百家企業(ye)、數(shu)十萬設備的接入(ru)，此前(qian)一直采用(yong)開源的InfluxDB，原(yuan)因是(shi)在(zai)其(qi)(qi)單機版本基礎上可以擴展多實例分庫(ku)架構，但在(zai)使(shi)用(yong)過(guo)程中(zhong)一些缺點也逐漸暴露，如硬(ying)件成(cheng)本較(jiao)高(gao)(gao)、維護難(nan)度較(jiao)大，不(bu)便于(yu)橫向擴展。所(suo)幸(xing)后來遇到10倍高(gao)(gao)性能(neng)數(shu)據(ju)庫(ku)TDengine，經多次試驗(yan)其(qi)(qi)各項(xiang)指標均滿足業(ye)務需求，便一直使(shi)用(yong)至今。

為什么選擇TDengine？

在裝備行(xing)業物(wu)聯網場景下實時數據量巨大，包(bao)括溫度、壓力、振動、位(wei)移等眾多(duo)參數，針對(dui)這些參數如何(he)進行(xing)分析和預警都是難(nan)點(dian)。這些需(xu)求概況(kuang)如下：

• 高并發數據寫入，每條記錄都需要帶時間戳；
• 不同傳感器設備需要記錄的數據字段不同，希望能夠針對不同設備單獨建表；
• 原始數據存儲要求在5年以上，需要支持數據壓縮，以降低數據存儲成本；
• 支持國產化，支持數據庫廠商服務快速響應。

選(xuan)用(yong)(yong)TDengine Database社區版2.2.1.1進行分布(bu)式模擬試驗(yan)，用(yong)(yong)到了(le)3臺配置(zhi)如下(xia)的服務器：

組件	配置描述
CPU	4核
內存	15G
硬盤	4T
操作系統	CentOS Linux release 7.6
網絡	內網

測試一：驗證時序數據庫產品3臺數據庫節點時序數據寫入性能

模擬2個廠區共10個車(che)間的(de)數(shu)據(ju)、每(mei)(mei)個車(che)間1000個監(jian)測點，每(mei)(mei)個監(jian)測點從2017-07-14 10:40:00.000開始(shi)寫(xie)入(ru)模擬(ni)數(shu)據(ju)，記錄時間戳間隔(ge)0.001秒，每(mei)(mei)個測點寫(xie)入(ru)500000條記錄。

8線程寫(xie)入(ru)，在寫(xie)入(ru)超過50億條(tiao)記錄后停止(zhi)了寫(xie)入(ru)程序。本次測(ce)試對50億條(tiao)數(shu)據記錄的寫(xie)入(ru)，平均寫(xie)入(ru)速度達到191萬條(tiao)/秒。

條數/秒	總時延（秒）
5000000000/2606= 1918635.03	2606.0193

測試二：驗證時序數據庫產品3臺數據庫節點時序數據壓縮能力

在測(ce)試一的基礎上(shang)，查看(kan)3臺數據庫節(jie)點實(shi)際文件大小，如下：

落盤后所有文件大小為36GB，

原始數據大小(xiao)為5000000000*20/1024/1024/1024=93.13GB，

壓縮比(bi)為36 / 93.13 = 38.65%。

測試三：時序數據庫產品3臺數據庫節點對歷史時序數據按時間回溯查詢的性能

隨(sui)機選(xuan)擇任一個測(ce)點(dian)，查詢該測(ce)點(dian)在某個時(shi)間段(duan)內(nei)(nei)的歷史數(shu)據，比如從2017-07-14 10:40:00.000 到 2017-07-14 10:40:10.000 10s內(nei)(nei)的共10001條數(shu)據記錄(lu)（數(shu)據輸出到文件(jian)）。

數據庫中(zhong)對應查(cha)詢語句為：

  select * from d0 where ts >= ‘2017-07-14 10:40:00.000’ and ts <= ’2017-07-14 10:40:10.000’ >> /dev/null;   

測試批次	時延（秒）
1	0.052473
2	0.048442
3	0.054255
平均	0.051723

通過試驗(yan)證，TDengine的(de)寫入(ru)性(xing)能高、并發高、查詢時延極短；整體集群采用(yong)分布式架(jia)構，可靠性(xing)、穩定性(xing)、數據完整性(xing)滿(man)足項目需求。

在選型結(jie)果確定之后，我們便立刻對原有業(ye)務系統進行了升(sheng)級(ji)改(gai)造，正式引(yin)入 TDengine。

TDengine在3H1上的落地實踐

3H1高端(duan)裝備(bei)運維服務平(ping)臺重點解決高端(duan)成形裝備(bei)企業由制造化向服務化轉型(xing)的(de)關鍵問題，為企業提供工業互聯網(wang)與智能運維的(de)整體解決方案。

平(ping)臺(tai)總(zong)體(ti)架構如圖1所示(shi)，其中，TDengine與高(gao)端(duan)成形裝備(bei)(bei)的(de)智能(neng)數(shu)據采(cai)集終端(duan)模(mo)塊(kuai)相連，助力采(cai)集終端(duan)完成對(dui)設備(bei)(bei)運行(xing)數(shu)據的(de)采(cai)集，為(wei)系(xi)統(tong)(tong)提供設備(bei)(bei)數(shu)據基礎；工業云計算服務(wu)(wu)平(ping)臺(tai)提供系(xi)統(tong)(tong)數(shu)據的(de)存儲、轉(zhuan)換、分(fen)析(xi)等，為(wei)系(xi)統(tong)(tong)提供業務(wu)(wu)數(shu)據支(zhi)持；智能(neng)運維服務(wu)(wu)系(xi)統(tong)(tong)由(you)裝備(bei)(bei)智能(neng)運維服務(wu)(wu)平(ping)臺(tai)和智能(neng)運維服務(wu)(wu)APP組成，分(fen)別(bie)為(wei)企業人員(yuan)提供系(xi)統(tong)(tong)和移動端(duan)的(de)服務(wu)(wu)支(zhi)持。

針對(dui)企業多種(zhong)應(ying)用(yong)場景，系統應(ying)用(yong)服務共(gong)分(fen)為六大(da)功能模塊(kuai)。

（1）企業駕駛艙：主要是服務于設(she)備(bei)制造企(qi)業(ye)的管理(li)者(zhe)，方便了(le)解平(ping)臺數據情(qing)(qing)況(kuang)與關鍵業(ye)務流程(cheng)(cheng)的指標，從整(zheng)體界面(mian)上(shang)可(ke)以(yi)很方便的了(le)解到設(she)備(bei)的售賣(mai)情(qing)(qing)況(kuang)，企(qi)業(ye)接入的信息，平(ping)臺數據的采集情(qing)(qing)況(kuang)。同時還可(ke)以(yi)對一些(xie)關鍵的業(ye)務流程(cheng)(cheng)，包括企(qi)業(ye)設(she)備(bei)的監控、報警信息的展示、維修效率的管理(li)、設(she)備(bei)的故障情(qing)(qing)況(kuang)和三(san)包任(ren)務的信息進行追蹤與管理(li)，如(ru)圖2所示。

（2）設備資源管理：主要的目的是為了(le)給每一個高端成形(xing)裝(zhuang)備建(jian)立電子檔案，以(yi)便了(le)解(jie)設(she)備歷史(shi)、當前情(qing)況，優化設(she)備運行(xing)，預測設(she)備未來狀況，查(cha)看具體的設(she)備信息時主要展示設(she)備的四(si)個維度——當前工(gong)況、健康分析(xi)、維修情(qing)況和(he)歷史(shi)工(gong)況。

圖3所(suo)(suo)示的(de)當(dang)前(qian)(qian)工況(kuang)(kuang)方便用戶(hu)了解設(she)備的(de)基本(ben)信(xin)息、關鍵指(zhi)標和報警(jing)情(qing)況(kuang)(kuang)，還能(neng)夠提供(gong)設(she)備當(dang)前(qian)(qian)情(qing)況(kuang)(kuang)的(de)總覽。圖4所(suo)(suo)示為健康分析，其目的(de)則是讓設(she)備用戶(hu)更(geng)加深(shen)入(ru)地了解設(she)備的(de)當(dang)前(qian)(qian)狀況(kuang)(kuang)、設(she)備的(de)健康狀況(kuang)(kuang)隨(sui)著時間的(de)變化情(qing)況(kuang)(kuang)，如果設(she)備當(dang)前(qian)(qian)面臨(lin)故(gu)障(zhang)(zhang)風險(xian)，也(ye)能(neng)快速查找到引起(qi)風險(xian)的(de)故(gu)障(zhang)(zhang)原因(yin)以(yi)及故(gu)障(zhang)(zhang)模塊(kuai)。維(wei)修情(qing)況(kuang)(kuang)則是給了用戶(hu)設(she)備維(wei)修信(xin)息的(de)總覽和當(dang)前(qian)(qian)維(wei)修任(ren)務的(de)流程跟蹤，如圖5所(suo)(suo)示。歷(li)史工況(kuang)(kuang)則是為了進行故(gu)障(zhang)(zhang)模塊(kuai)預排查，如圖6所(suo)(suo)示。

（3）維修服務管理：主要提供給(gei)維修服務(wu)(wu)部門人員所(suo)維修任(ren)(ren)務(wu)(wu)當前和(he)歷史的(de)效率分析。維修任(ren)(ren)務(wu)(wu)展示當前待(dai)處理的(de)任(ren)(ren)務(wu)(wu)數量(liang)，比如待(dai)接(jie)單、待(dai)派單和(he)待(dai)回訪，同(tong)時還可以對每個維修任(ren)(ren)務(wu)(wu)進(jin)行查(cha)看和(he)操作，查(cha)看的(de)內(nei)容具體(ti)到維修流(liu)程的(de)每一個環(huan)節(jie)，如圖7所(suo)示。

維修(xiu)效(xiao)率(lv)分析則是(shi)對維修(xiu)中(zhong)的關鍵效(xiao)率(lv)指標進行(xing)統(tong)計分析、近一(yi)年來的訂單量的變化情況(kuang)、維修(xiu)響應(ying)時(shi)間變化情況(kuang)、故障類型分布(bu)、維修(xiu)人(ren)員任務統(tong)計，方便維修(xiu)管理(li)人(ren)員對維修(xiu)服務和效(xiao)率(lv)進行(xing)管理(li)，如圖8所示。

（4）設備健康分析：通過分(fen)析(xi)設(she)(she)備(bei)的歷史和當(dang)前設(she)(she)備(bei)信息(xi)來(lai)預測設(she)(she)備(bei)未來(lai)可能(neng)發(fa)生的故(gu)障，并且給(gei)出故(gu)障的可能(neng)性和類型，方便維(wei)修部門(men)為用(yong)戶指定維(wei)保策(ce)略，主動聯系用(yong)戶，如圖9所示。

（5）三包服務管理：服務于三包部門，提供當前維保(bao)活動(dong)提醒、設備維保(bao)活動(dong)記(ji)錄、設備維保(bao)到期預警(jing)等功(gong)能。

（6）備品備件管理：備(bei)(bei)品(pin)備(bei)(bei)件(jian)(jian)(jian)管(guan)理通(tong)過將(jiang)與維修保養相關的(de)備(bei)(bei)品(pin)備(bei)(bei)件(jian)(jian)(jian)也都建檔立(li)案。用戶和(he)各相關部門(men)人員可以(yi)在(zai)移動端和(he)系統端進行(xing)備(bei)(bei)品(pin)備(bei)(bei)件(jian)(jian)(jian)查(cha)詢申請審批等操作，較少不(bu)必要的(de)工作流程(cheng)，提(ti)高維修保養效(xiao)率。同(tong)時通(tong)過數(shu)據(ju)分析來(lai)預測備(bei)(bei)品(pin)備(bei)(bei)件(jian)(jian)(jian)需(xu)求量，保證需(xu)求的(de)同(tong)時減少企(qi)業的(de)庫存成本。

在(zai)應(ying)用TDengine Database后，這六大功(gong)能模塊(kuai)在(zai)使用效果上也(ye)獲得了(le)顯著提升，不光(guang)體現在(zai)數據的(de)(de)(de)寫入、查詢性(xing)能上，同(tong)時也(ye)體現在(zai)高效的(de)(de)(de)壓縮效率上，真正實(shi)現了(le)性(xing)能和成本平衡的(de)(de)(de)最優(you)化。

未來規劃

目前，在搭載TDengine Database后，3H1原有業(ye)務系統在升(sheng)級(ji)改造后獲得(de)了(le)(le)極大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)提升(sheng)，不僅降低(di)了(le)(le)研發和維護(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本，同(tong)時實現了(le)(le)橫(heng)向擴展。TDengine優異(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)查詢(xun)性能給我(wo)們帶(dai)來了(le)(le)很大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)驚喜，極高的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)縮效率，也給我(wo)們節省了(le)(le)大(da)量的(de)(de)(de)(de)(de)存儲資源。未來，我(wo)們也會嘗試在更多場景(jing)應(ying)用TDengine，加強與TDengine的(de)(de)(de)(de)(de)深度合作。