小T導(dǎo)讀：在 “雙碳” 目標推動下，水泥行業(yè)需同時破解高能耗精細化管控與環(huán)保數(shù)據(jù)長期合規(guī)存儲難題，海螺信息作為海螺水泥集團核心信息化主體，承擔(dān)著全國 100 余家工廠的能源與環(huán)保數(shù)據(jù)管理職責(zé)，卻面臨異構(gòu)設(shè)備數(shù)據(jù)治理難、存儲成本高企、能耗異常響應(yīng)慢等痛點。通過 TDengine 時序數(shù)據(jù)庫分庫架構(gòu)、多級存儲（0 級 SSD/1 級 HDD/S3）及時序 SQL 函數(shù)提供解決方案，不僅實現(xiàn)存儲成本降低 70%、能源監(jiān)控大屏實時查詢延遲＜500ms，還將能耗異常檢測響應(yīng)時間壓縮至＜2 秒，報表生成效率提升 90%，為水泥行業(yè)時序數(shù)據(jù)管理提供高效可落地的實踐路徑。

背景和痛點

水泥生產(chǎn)以 “連續(xù)運行、高能耗、強合規(guī)” 為核心特性，覆蓋 “生料制備→熟料煅燒→水泥制成→環(huán)保處理” 全流程，各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)管理需求明確：生料需精準管控配比與能耗以筑牢質(zhì)量基礎(chǔ)，熟料要穩(wěn)定溫度并優(yōu)化燃料消耗、余熱回收效率，水泥制成需平衡成品質(zhì)量與能耗成本，環(huán)保處理需長期留存數(shù)據(jù)以滿足合規(guī)審計。

但數(shù)據(jù)管理存在核心痛點：

1. 環(huán)保數(shù)據(jù)管理難：環(huán)保數(shù)據(jù)需保存 5 年，保存所有數(shù)據(jù)存儲成本高；調(diào)取歷史數(shù)據(jù)需掃描大量數(shù)據(jù)文件，查詢耗時過長，且人工備份存在數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。
2. 存儲成本過高：熱冷數(shù)據(jù)混存浪費 SSD 資源，且數(shù)據(jù)增量快、擴容頻繁，整體存儲成本高。
3. 數(shù)據(jù)割裂與協(xié)同難：各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)分散存儲，無法聯(lián)動分析（如煅燒溫度與余熱發(fā)電的關(guān)聯(lián)）；不同工廠數(shù)據(jù)標簽不統(tǒng)一（如 “研磨能耗” 記為 “粉碎能耗”），跨廠統(tǒng)計需手動匹配，效率極低。
4. 核算與報表效率低：單廠日能耗報表及多廠月度匯總耗時長，核算與報表效率難以滿足業(yè)務(wù)時效要求。

TDengine 整體解決方案

針對上述痛點，結(jié)合 TDengine TSDB 特性，我們決定從 “分庫設(shè)計、多級存儲與 S3 歸檔、超級表優(yōu)化、核心 SQL 應(yīng)用” 四大維度構(gòu)建全鏈路解決方案，且與海螺信息業(yè)務(wù)流程深度適配：

分庫設(shè)計：全量 – 分庫的精細化管控

基于生產(chǎn)運行、能源管理、環(huán)保合規(guī)場景特性，明確 TDengine TSDB 中三庫分工，解決數(shù)據(jù)混存問題，每庫的參數(shù)均對應(yīng)具體業(yè)務(wù)需求：

多級存儲 + S3 歸檔：平衡效率與成本

我們通過 TDengine TSDB 多級存儲及對象存儲功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù) “熱→溫→冷” 自動分層，且冷數(shù)據(jù)超期后歸檔至 S3，解決存儲成本與歸檔難題：

多級存儲分層邏輯（對應(yīng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)特性）

• 0 級存儲（熱數(shù)據(jù)，45 天）：介質(zhì)為 SSD，對應(yīng)thingdb_t.KEEP 45d，存儲水泥磨實時電流、余熱功率等高頻訪問數(shù)據(jù)，CACHEMODEL 'last_row'確保大屏 5 秒輪詢時響應(yīng)時間＜500ms；優(yōu)化效果：單廠大屏查詢延遲從 1.2-1.8 秒降至 300-500ms，運維人員盯屏無卡頓，后續(xù)未再錯過預(yù)警。
• 1 級存儲（溫數(shù)據(jù)，45 天-1 年）：介質(zhì)為 HDD，對應(yīng)thingdb_t.KEEP 365d，存儲周 / 月報表數(shù)據(jù)，COMP 2壓縮后數(shù)據(jù)壓縮率可達到10%，節(jié)省大量 HDD 磁盤存儲成本。
• 共享存儲（冷數(shù)據(jù)，3年以上）：介質(zhì)為 HDD+S3，envdb_t的 共享存儲存 3 年以上數(shù)據(jù)。通過對象存儲周期參數(shù)SS_KEEPLOCAL 1576800m（3 年）設(shè)置本地保留周期，超過 3 年自動歸檔至對象存儲，本地僅保留索引。對象存儲的使用，使環(huán)保合規(guī)數(shù)據(jù)歸檔耗時從原來的 150-250 小時 / 月降至 0，無數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。

S3 歸檔的實操配置與查詢優(yōu)化

TDengine TSDB 啟動對象存儲非常便捷，只需配置對象存儲路徑，以及存儲參數(shù)，即可實現(xiàn)指定周期數(shù)據(jù)文件自動遷移，無需人工操作。

且 TDengine TSDB 通過本地索引可以快速定位 S3 文件，響應(yīng)時間優(yōu)化了 5 倍，滿足環(huán)保審計需求。

• /etc/taos/taos.cfg 中添加 S3 對接配置如下：

• 數(shù)據(jù)庫參數(shù)調(diào)整如下：

ALTER DATABASE envdb_t 
     SS_CHUNKPAGES 131072                      -- 按131072頁打包，提升傳輸效率
     SS_KEEPLOCAL 1576800m;                     -- 本地保留3年

超級表與標簽體系：解決編碼混亂與統(tǒng)計效率

通過超級表的設(shè)計，構(gòu)建標準化標簽體系，提升數(shù)據(jù)治理與統(tǒng)計效率：

超級表設(shè)計與場景適配

• 生產(chǎn)運行庫（thingdb_t）、能源管理庫（conchems_t）及環(huán)保合規(guī)庫（envdb_t）超級表均采用簡捷的單列模型，包括ts（時間戳）、point_value（數(shù)據(jù)值）、quality（數(shù)據(jù)質(zhì)量狀態(tài)）
• 通過 TAG 標簽來區(qū)分關(guān)鍵業(yè)務(wù)要素，各庫超級表僅保留個性業(yè)務(wù)標簽，適配各自業(yè)務(wù)場景，設(shè)計如下：

標簽標準化治理的實操步驟

• 制定標簽規(guī)則：明確point_id格式為 “業(yè)務(wù)類型_工廠編碼_設(shè)備類型_序號”（如EMS_F001_CEMENTMILL_01），point_name統(tǒng)一為中文業(yè)務(wù)名，新接入設(shè)備嚴格按規(guī)則配置；
• 存量數(shù)據(jù)補錄：通過批量 SQL 補錄老數(shù)據(jù)標簽，示例如下：

ALTER TABLE thingdb_t.tbname
tag point_name = '某電力室_某庫某區(qū)尾部***收塵風(fēng)機_C相電流', 
    point_id = 'DG_SNKD_***_Ic' 

• 補錄后跨 20-30 家工廠統(tǒng)計時間從 1-2 天縮短至 1 小時以內(nèi)，每月節(jié)省運維工時 15-20 小時。

核心 SQL 應(yīng)用示例：支撐能源管理關(guān)鍵場景

我們通過 TDengine TSDB 時序函數(shù)（diff、spread、last_row等）編寫核心 SQL，覆蓋 “能耗差異分析、異常檢測、波動統(tǒng)計、實時監(jiān)控” 四大關(guān)鍵場景，以下為整理后的完整 SQL 及業(yè)務(wù)意義：

• 能耗波動范圍統(tǒng)計：spread(point_value)計算指定時段內(nèi)能耗的波動范圍，用于設(shè)備能耗穩(wěn)定性分析（如判斷脫硫風(fēng)機的電流波動是否正常），波動超閾值時觸發(fā)維護提醒。

SELECT 
  spread(point_value) AS energy_spread,  -- 計算數(shù)值極差（最大值-最小值）
  quality, 
  oa_code, 
  point_name, 
  point_id 
FROM conchems_t.conchems_base 
WHERE 
  1 = 1 
  AND point_id IN ('DG_YL5_SCRKYJ1_Ea', 'DG_YL5_SCRKYJ1_Eb',……） 
  AND oa_code = 'F003'AND ts <= '2025-10-30 00:00:00' 
  AND ts >= '2025-10-01 00:00:00' GROUP BY quality, oa_code, point_name, point_id;

• 能耗累計差異統(tǒng)計：diff(point_value, 3)按步長 3 計算能耗差異，SUM累計后得到指定時段內(nèi)的總能耗變化，用于能耗總量核算（如每日水泥磨總耗電量統(tǒng)計），支撐成本分攤。

SELECT 
  SUM(diff) AS total_energy_diff, 
  point_id, 
  point_name, 
  oa_code 
FROM (SELECT 
    diff(point_value, 3) AS diff, 
    oa_code, 
    point_name, 
    point_id,
    ts
  FROM conchems_t.conchems_base
  WHERE 
    1 = 1 AND point_id IN ('DG_95_0005_Er', 'DG_95_0005_Ia', …… ） -- 補充完整測點)AND oa_code = 'F004'AND ts BETWEEN '2025-10-01 00:00:00' AND '2025-10-31 00:00:00'PARTITION BY tbname
    AND oa_code = 'F004' AND ts BETWEEN '2025-10-30 00:00:00' AND '2025-10-31 00:00:00'
) AS sub_query
GROUP BY point_id, point_name, oa_code;

• 時間窗口能耗累計修正：按時間窗口（如 1 小時）計算能耗累計差異，通過CASE修正窗口起始與查詢起始不一致的情況，用于精準能耗統(tǒng)計（如小時級余熱發(fā)電量修正），避免統(tǒng)計偏差。

SELECT 
  CASE 
    WHEN _wstart > _qstart THEN SUM(step_diff) - FIRST(step_diff) 
    else  sum(diff)   end as spreadvalue ,
  _wstart AS wstart,
  _wend AS wend,
  point_id
FROM (SELECT 
    diff(point_value, 3) AS step_diff, 
    point_value,
    oa_code, 
    point_name, 
    point_id,
    ts
  WHERE 
    1 = 1 AND point_id IN ('DG_YL12_YLB1_E', 'DG_YT45_3BYQ_E', 'DG_YL4_13092_E',……) 
    AND oa_code = 'F005'AND ts BETWEEN '2025-10-01 00:00:00' AND '2025-10-31 00:00:00' )
  partition by point_id  INTERVAL(1h) ;

• 設(shè)備最新能耗值查詢：LAST_ROW函數(shù)快速獲取設(shè)備最新能耗數(shù)據(jù)，用于監(jiān)控大屏實時展示（如水泥磨當前電流、余熱發(fā)電當前功率），運維人員可直觀掌握設(shè)備運行狀態(tài)。

SELECT 
  LAST_ROW(*),
  point_name, 
  point_id
FROM conchems_t.conchems_base
WHERE
  oa_code = '01030206' AND point_id IN ('DG_MTHF_0109_E', 'DG_YM3_0110_E'……）;

未來規(guī)劃

為進一步提升數(shù)據(jù)利用價值，我們已在驗證使用 TDengine IDMP 工業(yè)數(shù)據(jù)管理平臺：?

• 組態(tài)可視化功能：IDMP 支持植入水泥行業(yè)專用矢量圖（如電機、儀表圖標），可直接讀取 TDengine 時序數(shù)據(jù)庫中存儲的生產(chǎn)、環(huán)保、能源數(shù)據(jù)，生成 B/S 端可視化組態(tài)界面，替代傳統(tǒng) C/S 架構(gòu)的組態(tài)軟件，降低跨終端訪問門檻；
• 智能分析擴展：IDMP 支持配置大模型接口（如 DeepSeek），未來可基于 TDengine 時序數(shù)據(jù)庫中存儲的歷史數(shù)據(jù)，訓(xùn)練設(shè)備故障預(yù)測模型、能耗優(yōu)化模型，推動集團從 “被動監(jiān)控” 向 “主動預(yù)警” 升級。

關(guān)于海螺信息

安徽海螺信息技術(shù)工程有限責(zé)任公司成立于 2008 年 6 月，是安徽海螺水泥股份有限公司全資子公司，位于安徽省蕪湖市，是海螺集團國家級企業(yè)技術(shù)中心、“綠色建材與高端制造安徽省技術(shù)中心”骨干成員單位。先后獲得國家高新技術(shù)企業(yè)及安徽省軟件企業(yè)，入選國家級“專精特新”小巨人企業(yè)、安徽省“專精特新”冠軍企業(yè)、安徽省制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展試點企業(yè)、安徽省服務(wù)型制造示范平臺、安徽省企業(yè)技術(shù)中心以及安徽省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)“十大服務(wù)商”、安徽省制造業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務(wù)商名單等稱號，取得多項發(fā)明專利、計算機軟件著作權(quán)、軟件產(chǎn)品注冊認證，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能工廠、企業(yè)信息化等方面構(gòu)建起管理咨詢、解決方案與產(chǎn)品、數(shù)據(jù)運維服務(wù)、數(shù)據(jù)監(jiān)理服務(wù)的全流程全周期的服務(wù)體系。

關(guān)于作者

海螺信息研發(fā)團隊，深耕水泥行業(yè)信息化領(lǐng)域，專注于通過技術(shù)創(chuàng)新解決生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理難題，助力行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。