数据库的基本概念(数据库系统应用场景分析及其语义描述)

在此篇文章之前,已对实时数据库和时序数据库的特点及功能架构等方面进行了对比分析,正是基于两种数据库在功能、特点上的区别,两种数据库的优势领域也有不同程度的侧重,因此本文主要对实时数据库与时序数据库的应用场景进行分析。

一、数据库概述

1、实时数据库

实时数据库:是一种采集、存储和分析随时间快速变化的海量数据的软件产品,适用于处理不断更新的快速电话的数据及具有时间限制的事务处理。

实时数据库一般都带有工厂模型,因此它不只是一个数据库,更是一个系统,可以与工控软件相结合,协议兼容性好,部署简单,易上手,有成熟的解决方案,更适用于工厂企业级的应用。

2、时序数据库

时序数据库是用于存储和管理时间序列数据的专业化数据库。

时序数据库一般较少具有工厂模型,再应用是需要相关二次开发厂家进行模型抽象才能匹配生产业务,对于后续一系列的开发成本较高,目前较为广泛的应用于互联网大数据等场景。

二、数据库应用场景

1、数据库应用场景对比

两种数据库处理的虽然都是时间序列的数据,但在应用场景上仍具有一定差异:

实时数据库主要应用于生产、工程和控制等领域:

(1)多年应用,性能一流,具备完整解决方案;

(2)可进行数据实时反馈控制;

(3)产品配套齐全,自带采集工具,适配多种接口协议;

(4)具备定制可视化能力。

时序数据库主要应用于物联网、金融和监测等领域,在工业领域的应用积累较为欠缺:

(1)大多数只用于监控分析的场景;

(2)部署依赖过多;

(3)配套工具不完善;

(4)实时反馈控制的时效性较弱。

2、相关厂商产品

实时数据库产品:

国内:力控科技、亚控、和利时、紫金桥、麦杰等。

国外:GE iHistorian、OSI PI等。

时序数据库产品:

国外:influx DB、Prometheus、Timescale DB、Open TSDB等。

国内:涛思TDengine、清华IoTDB、索思Source DB、智臾Dolphin DB、华为Gauss DB、朗坤Trend DB等。

三、数据库厂商对比

1、国内外数据库产品对比

国内数据库的研究相较于国外的研究稍晚些,但国产数据库技术发展迅速,在适配性和可靠性方面甚至要优于国外数据库产品。

根据亿欧智库及券商的资料统计显示,国内产品的综合性能普遍优于海外产品,在跨平台能力方面,海外厂商普遍能力较差,大多只支持windows平台。OSI PI在海外的产品中价格最高,国内产品中麦杰的产品价格偏高,力控pSpace产品的价格处于中间偏低的位置,但可靠性、实时计算速度、硬件协议兼容等性能都处于较高水平,综合性能突出。

数据库的基本概念(数据库系统应用场景分析及其语义描述)插图1

2、实时数据库与时序数据库产品对比

对比完国内外实时数据库及时序数据库的性能水平,本文选取几款国产数据库进行具体的指标对比:力控pSpace实时数据库、庚顿实时数据库与朗坤Trend DB时序数据库、Dolphin DB、百度云TSDB时序时空数据库。

实时数据库

时序数据库

力控pSpace

庚顿

朗坤Trend DB

Dolphin DB

百度云TSDB

分布式

支持

支持

支持

支持

支持

数据写入速度

百万级

百万级

百万级

百万级

千万级

压缩比

比值为100:1

比值为50:1

压缩率20%~25%

压缩率10~20倍

云部署

不支持

不支持

支持

支持

支持

最高时间精度

毫秒

毫秒

毫秒

纳秒

毫秒

支持语言

C、C++、Java等

C++、java、Python等

C、C++、Java、Python等

C、C++、Java、Python、R、JS、Excel等

C#、Java、python、node等

并发用户数量

1000客户端并发访问

不小于1000客户数

不限

百个至千个用户

300-8000(与内存大小有关)

应用领域

市政

石油化工

工业物联网

发电企业

城市水务等

电力

新能源

石油化工

物联网等

发电企业

智能楼宇

电力

工业物联网

金融

电子商务

物流

智慧交通

物联网

互联网运维监测

工业设备监测

实时数据库经过多年工业领域的应用打磨,性能上绝对一流,产品配套齐全,甚至可以进行一定的反馈控制。

时序数据库的应用大多集中于物联网、金融及监测等领域,对于分析场景更具有优势,但是在工业领域中,其性能和可靠性方面与实时数据库仍具有一定的差距。

四、pSpace实时数据库应用案例

在工业领域中,实时数据库得到了非常广泛的应用,下面以力控pSpace实时数据库为例,介绍实时数据库在工业场景下的应用案例:

(1)数字化油田调度系统:

在油田公司部署实时数据库,各采油、采气厂、作业区访问油田公司级实时数据库。数据集中汇总至油田公司,现场采油厂、作业区以及站控系统通过Web应用监控。该项目的优势在于利用已有工厂模型直接进行数据采集,方便、快捷。尤其是后期系统维护起来简单、高效,普通技术人员经过培训后即可胜任后续工作。

数据库的基本概念(数据库系统应用场景分析及其语义描述)插图3

(2)燃气集团生产调度系统

调度中心采用力控pSpace实时数据库,能够完成来自DCS、FCS、流量计算机以及其他具有或不具有标准通讯接口的控制系统的实时数据采集、存储、压缩,并进行曲线、图表显示。可以满足流程性工业中典型的应用功能,实现数据与其他管理软件的双向通讯。

数据库的基本概念(数据库系统应用场景分析及其语义描述)插图5

(3)工业物联网系统方案

在油田等存在大量无线传输设备的工业企业,数字化物联网是将生产现场进行联网的最佳手段。

pSpace通过SmartIO可以接入大规模GPRS/CDMA通信的RTU/DTU设备,实现工业物联网整体解决方案。

数据库的基本概念(数据库系统应用场景分析及其语义描述)插图7

以上是力控pSpace实时数据库的部分应用案例,由于不管是实时数据库还是时序数据库都在不断地迭代升级,在具体选择和应用时需要根据应用场景灵活选择,相互借鉴融合,将两种数据库的产品发挥出最大价值。

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