1. 业务背景
某大厂物联场景从消费领域扩展至城市数字化建设、分布式可再生能源等多个方向。物联解决方案主要分为四大板块:
工业互联网:融合云计算、物联网、大数据、AI、区块链等技术,发挥产业链和供应链优势,赋能多行业生态。
能源双碳:基于分布式可再生能源产业变革现状,利用云原生技术重构分布式能源平台底座,促进产业运营转型和提升。
智能家居:依托平台电商能力,扩大智能产品使用人群,满足智能家居多场景需求。
数字仓库:结合物流和金融积累,实现货物和仓单数字化,并构建仓储数字化业务创新解决方案。
基于物联网场景“云、边、端”架构,某大厂整合多领域应用场景与功能需求,结合大数据、云原生、AI、区块链等技术,成功打造物联通用平台。平台基座为终端设备层,连接智能家居、供应链金融、能源等各领域智能设备。核心层级包括技术平台层(T-PaaS 层)和业务平台层(B-PaaS 层)。T-PaaS 层通过构建通用平台,为物联场景提供设备管理、数据处理、边缘计算、数字孪生等功能。B-PaaS 层针对不同行业方向提供对应业务平台能力,进一步支撑智能家居、供应链金融、能源双碳等领域应用。
某大厂在数字能源、智能家居和数字仓库等领域应用 IoTDB,支持能源设备监控、智能家居数据分析和仓储货物实时监管等业务。IoTDB 的高效存储、实时查询、云边协同等能力,为物联平台提供了强大的技术基座,推动物联网多领域场景实现智能化升级。
2. 选型要点
某大厂对于时序数据库的期望为:
高并发、高吞吐写入:物联时序数据规模庞大,写多读少,因此时序数据库需支持多终端海量时序数据实时写入。
实时聚合查询分析:时序数据结构化语义较弱。时序数据库需结合实时和历史数据,生成可感知、可解读、可调控的高语义数据结果,以备业务层应用。
本地自治:为优化时序数据处理成本,时序数据库需支持数据源本地计算,减少不必要的数据复制与迁移。
分布式高可用:为满足多行业规模化时序数据管理需求,时序数据库需实现分布式部署,并支持多副本管理与高效集群扩容。
端边云协同:参照物联平台“云、边、端”架构,时序数据库需解决各终端部署难点。端侧需支持弱 Schema 可插拔式接入;边侧需实现去中心化分布式架构,方便远程运维;云侧需提供统一数据应用接口,支撑丰富应用能力。
某大厂认可 IoTDB 为物联网场景量身打造的系统架构与多项功能特性,选择 IoTDB 为时序数据管理核心的原因为:
物联网专属模型:树状结构支持单节点管理百万设备、千万条时间序列,模型定义灵活,扩展方便,适合物联网海量设备数据监控场景。
高效存储、高压缩比:通过 TsFile 优化时间序列编码和压缩方法,结合针对物联网优化的 IoT-LSM 时序存储引擎,支持海量数据高效存储,写入性能可达千万点/秒。
高效查询:通过预聚合和时序索引,高效支持数据过滤、聚合查询、降采样查询等物联网典型时序数据查询种类。
云边协同:端侧通过 TsFile 实现数据即插即用,边侧部署轻量化单机版 IoTDB 实现自治。依托统一文件格式 TsFile,IoTDB 支持端侧、边侧数据传输至云平台,不需要重新组织和重复写入。数据同步逻辑简单,并能有效节省网络带宽消耗。
生态丰富:IoTDB 支持与 Flink、Spark、Grafana 等系统集成,有效拓展时序数据管理解决方案的丰富性。
凭借 IoTDB 的存储性能、查询效率及高扩展性优势,某大厂的时序数据管理需求得到了全方位满足。
3. 应用场景及效果
某大厂在多个领域落地以 IoTDB 为基座的物联网解决方案,典型场景如下:
(1)数字能源
数字能源领域涉及光伏、风机、储能电池、充电桩等设备,这些设备一般呈分散式分布。因此,方案架构侧重于“端-边-云”数据协同,通过边缘节点实时采集设备运行数据,传输至云侧处理分析。此架构方便在发电侧和储能侧建立、调整本地化调度策略,实现本地能量循环平衡。
基于行业需求,某大厂构建了边云协同的能源物联网架构体系。端侧通过 ModbusRTU、ModbusTCP、OPC 等采集协议,将充电桩、换电站、逆变器等设备数据上传至边侧。边侧网关整合数据后,将数据上传至云侧物联管理平台。
云侧物联管理平台包括接入层和管理层。接入层涵盖协议适配、安全认证、Topic 权限策略等模块,并支持边端业务数据同步。管理层实现设备管理、数字孪生、边缘计算和数据处理等功能,通过 API 网关支撑能源设备管理、碳资产管理、光伏设备运维等上游应用。
IoTDB 应用于云侧物联管理平台,支持设备模型建构、高效写入、自定义数据处理、低延迟查询等操作,帮助实现多类能源设备实时运维监控。以某电力能源项目要求为例,IoTDB 需接入测点数超 5000 万,写入速度达千万级/秒,存储超 5 年全量数据,实现查询秒级响应,时间窗口统计业务支持百万级/秒处理能力,并提供低运维成本云边协同能力。
(2)智能家居
某大厂智能家居方案架构中,设备接入层采集家居设备数据并传输至物联平台。物联平台涵盖设备分组、设备孪生、物模型等功能,定义和管理设备及其上报数据。在此基础上,水电气服务包含多个关键组件:
数据查询组件:执行权限校验、数据校验、数据过滤、数据聚合等操作,确保查询结果安全性和准确性。
降采样组件:通过定时调度、元数据读取、数据聚合等,对数据进行降采样处理,还原数据基本走势。
聚合算子组件:执行累计值、平均值、实时功率、状态时长等多种聚合计算。
时间聚合组件:按小时、天、周等时间维度进行数据聚合。
IoTDB 应用于智能家居系统水电气场景,支持水表、电表、气表使用量实时监控与统计,为水电气服务关键组件提供功能支撑。目前,IoTDB 接入家居系统测点数超 100 万,消息写入速率达 45 万+/分钟,存量数据超 32 亿条,支持六种算子、五种时间维度聚合查询,读取成本由 4 元/千次降至 1 元/百万次。
(3)数字仓库
某大厂数字仓库方案架构聚焦实时仓储货物监管及数字仓单管理,主要包含三部分:
全流程控货:覆盖入库、在库、出库各环节。通过图像视频采集实现远程看货,借助自动绘制轮廓和实时货物关联实现智能守货,全程对货物进行监管、主动告警并上链存证,达成高效 AI 管控。
多品类监管:针对仓储领域现货、期货市场的重点品类商品(如金属、化工商品、消费品等)提供智能监管方案。
高可信数字仓单:实现仓单开立、交易、质押、兑付、验真全流程上链存证,支持实时远程看货,确保可信。
IoTDB 为数字仓库提供时序数据实时感知能力。结合其他数据,形成仓储产业化数字链,支持货物状态 24 小时实时调取、监控、异常告警等业务,降低仓储人力成本,为数字化仓单交易提供依据,便于开展更丰富的数字化业务。
4. 未来展望
某大厂提出,时序数据库领域处于市场爆发期,发展迅速,而 IoTDB 是其中的佼佼者。从长期来看,时序数据库系统可观测性是商用化基础,多级多角度数据管理、可视化运维、深度分析追踪是未来发展的重要关注点。同时,单位数据应用价值的经济性是商用化经济效益的重要衡量指标。时序数据库需要以应用价值为牵引,实现采存算用一体化发展,进一步降低数字化成本。
IoTDB 多项功能研发成果,如 AINode、视图、流处理引擎、系统监控面板、可视化控制台及Workbench 等易用性工具,加强了 IoTDB 在时序数据实时处理、机器学习分析、权限管理、可视化管理等维度的能力,能够有效保障对时序数据的规模化应用。
未来,IoTDB 将持续迭代升级,紧密贴合用户业务发展节奏,建立和完善高稳定、强性能的万物互联平台基座,推动物联网数字化进程加速发展。