1、經(jīng)驗(yàn)分享TDengine在智能船舶領(lǐng)域的實(shí)踐冊作者：上海宇佑船舶架構(gòu)師 楊新霞T導(dǎo)讀：上海宇佑船舶科技有限公司是專注于船舶及海洋信息化體解決案的科技公司。公司主要專注于智慧船舶以及船舶新材料相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、設(shè)計、產(chǎn)、銷售及國際貿(mào)易，為船舶業(yè)提供新材料和智能化信息化解決案。公司前提供的產(chǎn)品和解決案，將會填補(bǔ)船舶業(yè)特別是郵輪游艇業(yè)缺乏信息化和智能化解決案和最新船舶新材料的空。在數(shù)據(jù)時代背景下，船舶智能化已經(jīng)成為船舶制造與航運(yùn)領(lǐng)域發(fā)展的必然趨勢。同時，智能船舶也是中國制造2025中明確重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，代表了船舶未來的向，關(guān)乎航運(yùn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。2021年4初公司接到個國家級船舶試驗(yàn)基地的智能化改造案，

2、在制定技術(shù)協(xié)議的過程中，業(yè)主指定要求數(shù)據(jù)采集使TDengine數(shù)據(jù)庫。選擇TDengine的核原因如下：國產(chǎn)化要求：國產(chǎn)開源，對于國家信息安全有保障，符合國家趨勢發(fā)展。物聯(lián)場景：團(tuán)隊之前正好開發(fā)過個型的物聯(lián)項(xiàng)，當(dāng)時的是MySQL數(shù)據(jù)庫，針對數(shù)據(jù)窗統(tǒng)計以及返回最新數(shù)據(jù)查詢紛繁復(fù)雜。在研究TDengine時發(fā)現(xiàn)這些問題都能夠被解決。學(xué)習(xí)成本低：我們的技術(shù)團(tuán)隊對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫（MySQL、Oracle）的SQL語法都較熟悉，TDengine采的也是標(biāo)準(zhǔn)SQL語句，團(tuán)隊成員上都較快。值得提的是，TDengine學(xué)習(xí)成本低這優(yōu)勢使得我們的團(tuán)隊成員，僅了很短的時間就掌握了其使技能，技術(shù)風(fēng)險降低。也因ft，我

3、們沒有再進(jìn)其他更多的技術(shù)選型對，將TDengine作為我們的底層時序數(shù)據(jù)存儲引擎開始投使。我們對TDengine的選型依據(jù)，不是憑借著測試數(shù)字的論證，是業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的實(shí)踐檢驗(yàn)。與MySQL相團(tuán)隊之前正好開發(fā)過個型的物聯(lián)項(xiàng)，當(dāng)時的是MySQL數(shù)據(jù)庫，些數(shù)據(jù)窗的統(tǒng)計以及返回最新數(shù)據(jù)的查詢略顯復(fù)雜，但沒有更好的解決案，在研究TDengine時發(fā)現(xiàn)這些問題不攻破。考慮到我們之后要啟動的物聯(lián)項(xiàng)都較，上述這問題存在共性，若是能夠利TDengine簡化代碼邏輯甚節(jié)省物理存儲空間，那公司和業(yè)主都將受益匪淺。通數(shù)據(jù)對這點(diǎn)主要是查詢效率和開發(fā)成本的優(yōu)勢。事實(shí)上，在項(xiàng)啟動后，我們團(tuán)隊對TDengine的研究已經(jīng)較深了。

4、后 續(xù)公司的項(xiàng)都是船舶業(yè)的物聯(lián)項(xiàng)，其中個較型的項(xiàng)的期是由其他公司開發(fā)的，我們接維護(hù)。項(xiàng)接初期，對于ft項(xiàng)中使通數(shù)據(jù)案實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集可能會產(chǎn)的效率問題，業(yè)主表很擔(dān)憂，希望我們可以早點(diǎn)優(yōu)化這塊。于是團(tuán)隊開始著研究TDengine數(shù)據(jù)庫在船舶業(yè)的應(yīng)，發(fā)現(xiàn)TDengine的案通數(shù)據(jù)案更適合這場景。建模式分析“個設(shè)備張表”的建模法。這建模式的優(yōu)勢，除了TDengine官介紹的通性的內(nèi)容，還在我們項(xiàng)中展現(xiàn)了如下個優(yōu)點(diǎn)：TDengine中超級表和表的設(shè)計很好地解決了單個設(shè)備寫的時間戳不會重復(fù)的問題個設(shè)備張表解決了同類設(shè)備聚合查詢的問題標(biāo)簽的設(shè)計可以減少量的數(shù)據(jù)冗余，由ft節(jié)省了量物理存儲空間數(shù)據(jù)類型分析由于我

5、們存儲的數(shù)據(jù)是來船上PLC采集數(shù)據(jù)，因ft，我們先需要論證的是PLC可能的數(shù)據(jù)類型在TDengine中能否實(shí)現(xiàn)很好的存儲。在我們對數(shù)據(jù)類型進(jìn)匹配對后，發(fā)現(xiàn)TDengine沒有這類障礙。對如下：PLC控數(shù)據(jù)分析以我們業(yè)務(wù)中的船舶電站監(jiān)控PLC的I/O點(diǎn)為例，少具備如下數(shù)據(jù)量：86個數(shù)字量輸80個數(shù)字量輸出13路模擬量輸10路模擬量輸出這我們定的策略是，按照業(yè)動化控制的分類選擇不同的TDengine數(shù)據(jù)類型進(jìn)存儲：數(shù)字量：TINYINT類型開關(guān)量：INT或者FlOAT類型模擬量和脈沖量：FLOAT類型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析同時，我們針對性地分析了能夠于TDengine存儲的數(shù)據(jù)，包括不限于如下內(nèi)容：柴油機(jī)信

6、號：與柴油機(jī)相關(guān)的轉(zhuǎn)速、油溫、滑油相關(guān)的壓、冷卻相關(guān)的溫度、啟動空壓、排煙總管溫度等發(fā)電機(jī)信號：發(fā)電機(jī)的繞組溫度、發(fā)電電壓、電流、有功功率、電壓頻率、電壓與電電壓的相位差電的信號：電相關(guān)電壓、電功率、電路電流及電流頻率場景描述船舶業(yè)有種特殊情況，即船舶在海上的時候很有可能沒有絡(luò)信號，這個時間可能會持續(xù)個之久，也就是船舶上的數(shù)據(jù)庫最長有可能個內(nèi)法與岸上的數(shù)據(jù)中同步，這就要求船舶在靠港的時候能夠在短時間內(nèi)完成量的TDengine打造的技術(shù)解決案如下所：重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)船端實(shí)現(xiàn)：在船端增加應(yīng)程序，于動連接Kafka，并向Kafka寫數(shù)據(jù)Kafka實(shí)現(xiàn)：直接將船端和服務(wù)端的傳輸?shù)膬?nèi)容，寫同個Topic岸端實(shí)現(xiàn)

7、：對岸端服務(wù)端數(shù)據(jù)進(jìn)寫主要設(shè)計技術(shù)復(fù)設(shè)計：考慮到宇佑船舶之前使Kafka進(jìn)同步，這個案相對可以復(fù)之前的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計：在船端和集群端建庫時，使DB+船ID的式作為庫名，這樣來，在船端和集群端數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)致時，兩側(cè)的查詢和效寫SQL都較容易處理動傳輸設(shè)計：本案使船端程序完成動傳輸，使Kafka+TDengine的更新機(jī)制保證數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳（只要寫Kafka數(shù)據(jù)就會寫，且重新寫數(shù)據(jù)會覆蓋原有數(shù)據(jù)）開發(fā)作量：藍(lán)為需要開發(fā)的程序?qū)懶阅鼙憩F(xiàn)關(guān)于寫性能的確認(rèn)，我們有個的經(jīng)驗(yàn)：在前期論證寫速度時，我們參考了TDengine官的測試報告，并進(jìn)了部分功能的復(fù)現(xiàn)確認(rèn)。基于ft我們團(tuán)隊較短的時間和較少的投就對TDe

8、ngine的性能有了概的了解。我們的PLC數(shù)據(jù)往TDengine中寫的時間間隔最到100ms/點(diǎn)，寫性能完全能夠勝任。查詢性能表現(xiàn)因?yàn)槲覀兊闹腔鄞跋到y(tǒng)剛開始使TDengine，這的積累還較少。除了官介紹或者參考其他案例的些較普遍的查詢外，TDengine毫秒級的時間窗查詢也讓我們很驚喜，在數(shù)的時間跨度上進(jìn)時間窗查詢也能在秒級完成。我們原本計劃使通數(shù)據(jù)解決案來進(jìn)ft類查詢，現(xiàn)在依托TDengine時間窗統(tǒng)計功能的效性，開發(fā)員就可以舍棄紛繁復(fù)雜的SQL語句，極地縮減了項(xiàng)周期。我們團(tuán)隊在使TDengine的落地過程中，覺得有三個經(jīng)驗(yàn)較重要，在ft進(jìn)下分享：官學(xué)習(xí)：我們從項(xiàng)開始就仔細(xì)研究官上的技術(shù)檔，確實(shí)印證了那句話學(xué)習(xí)新技術(shù)最省的辦法就是看官技術(shù)提問：除了從官獲取內(nèi)容，我們團(tuán)隊也長期混跡于TDengine的官群，只要把技術(shù)細(xì)節(jié)和問題細(xì)節(jié)描述清晰，在群提問都能快速得到解答代碼例：在項(xiàng)持過程中，TDengine的持員建議我們參考TDengine在Github上的測試代碼，這部分代碼有量的函數(shù)例，更加便進(jìn)相關(guān)研究在最近的溝通中，TDengine技術(shù)員向我們反饋TDengine后續(xù)版本會上線TDLite功能，這個功能能夠很好地解決我們系統(tǒng)船舶離岸這種業(yè)務(wù)場景的“端到端”數(shù)據(jù)同步問題。TDe