項目背景

太原嚮明智控科技有限公司（以下簡稱：嚮明智控）是中國領先的綜採智能化技術整體解決方案提供商，專注於煤礦綜採工作面智能化、無人化技術的研發和推廣，先後服務於國家能源集團、中煤集團、中國華能等大型能源、礦採企業。

在綜採智能化體系中，煤礦綜采地面分控中心是整個系統的核心平台之一，集設備狀態監測、遠程控制、數據存儲、備份、發佈、應用展示、統計分析、系統融合及信息共享等功能於一體。該中心實現了對工作面人員、設備、環境、生產等相關數據的遠程監控，以及對工作面裝備的一鍵啓停和遠程干預。作為綜采地面分控中心的重要組成部分，煤礦綜採數據分析系統通過對設備開機率、自動化率、推進量、出煤量、頂板壓力等數據的智能分析，自動生成圖形、圖表和報表，為煤礦智能化開採提供了重要的數據支撐。

然而，隨着綜採系統覆蓋範圍的擴大和智能化程度的不斷深入，設備接入規模持續增長，業務對數據分析的實時性、深度與廣度也提出了更高要求。在這一背景下，原有數據基礎設施逐漸面臨瓶頸，尤其在底層數據支撐能力方面凸顯出多項挑戰。例如，如何高效存儲和管理由數千個傳感器實時產生的高頻時序數據，如何實現多模態數據的統一管理以簡化數據使用流程，如何滿足業務對海量歷史數據的快速即席查詢需求，如何支撐面向時序數據的批量計算與統計分析，以及如何提升數據庫管理工具的易用性等，這些現實問題已成為制約系統整體性能與智能化水平進一步提升的關鍵瓶頸。

業務挑戰

海量時序數據存儲

綜採系統中的數千個傳感器產生大量強時間序列特徵的數據，用户原有的 MySQL、InfluxDB 等數據庫難以高效處理應對，如何高效可靠地存儲這些海量時序數據是首要難題。

多模數據管理

系統除時序數據外，還需要管理大量關係型數據，如數據表元數據、設備關係數據等。原有解決方案對異構數據採用分而治之策略，在數據管理和使用上較為複雜。

大量數據即席查詢

業務需要為應用系統提供至少 24 小時單數據因子歷史數據查詢能力，幫助用户及時獲取當日設備運行狀態和生產累計數據。

批量時序數據計算

系統需要為客户提供多維度數據統計報表和多主題數據分析服務，針對時序數據的批量操作是分析型數據庫必需的功能。

數據庫管理工具

MySQL、InfluxDB 等開源數據庫缺少易用性良好的管理工具，特別是在面對混合架構數據庫時，這一問題尤為突出。

KaiwuDB 解決方案

針對上述痛點，KaiwuDB 為嚮明智控量身打造了一站式煤礦綜採數據分析系統，基於分佈式多模數據庫底座，向上為系統提供各類數據服務及組件，向下實現各種感知數據的接入，提供生產類時序數據、業務類關係型數據的匯聚、計算、分析。

同時，KaiwuDB 通過幾項關鍵技術的綜合應用，有效解決了煤礦智能化建設中的數據管理難題：

自適應主動式時序引擎技術

------實現了數據採集入庫、預計算、壓縮、存儲及查詢分析的全流程優化：

• 智能數據預聚合：對傳感器產生的海量時序數據進行實時聚合處理，降低存儲壓力

• 動態壓縮優化：根據數據特徵自動選擇最優壓縮算法，實現 30 倍以上的數據壓縮比

• 高效查詢加速：通過自適應索引技術，實現毫秒級的數據查詢響應

• 實時數據處理：支持流式數據實時處理，滿足井下設備監控的實時性要求

多模數據庫基礎架構

------解決多模態數據管理難題：實現了對設備開機率、自動化率、推進量、出煤量等多維度數據的統一管理，支持複雜的數據分析場景：

• 統一數據存儲：同時支持時序數據、關係型數據、文檔數據等多種數據模型

• 跨模聯合查詢：實現時序數據與關係數據的關聯分析，如設備運行數據與設備信息的關聯查詢

• 數據一致性保障：通過分佈式事務機制確保多模數據的一致性

• 標準化接口：提供統一的 SQL 接口，簡化應用開發複雜度

創新雲邊端協同架構

------完美適配煤礦井上井下協同場景，既保證了井下數據的實時處理，又實現了井上數據的集中分析：

• 邊緣計算能力：在邊緣側低配置工控機上部署，CPU 佔用率不超過 50%，內存使用率穩定在 50% 以下

• 分級數據處理：終端存儲最新採集數據，邊緣端進行多終端數據彙總，雲端完成最終數據匯聚

• 智能數據同步：基於數據訂閲發佈能力，實現邊緣側與中心層的高效數據同步

• 彈性擴展架構：支持從 4C8G 配置到大規模集羣的彈性擴展

內置數據庫 AI 自治能力

------實現數據庫的自我管理和優化，實現了設備故障的提前預警，顯著提高了系統穩定性。

• 智能調優：根據工作負載自動調整數據庫參數，優化性能

• 故障預測：基於歷史數據預測潛在故障，實現預防性維護

• 自愈能力：自動檢測和修復數據庫異常，提高系統可靠性

• 資源優化：智能分配計算和存儲資源，提高資源利用率

數據庫原生預測分析技術

------支撐了煤礦綜採系統的主題分析、異常分析等高級功能，能夠自動生成包含預測結論的分析報告：

• 內置機器學習：直接在數據庫內部建立和訓練 AI 模型

• SQL 接口擴展：通過擴展 SQL 語法支持預測分析功能

• 實時預測能力：對設備運行狀態進行實時預測和異常檢測

• 模型管理：提供完整的模型版本管理和部署流程

案例價值

KaiwuDB 為煤礦綜採數據分析系統提供了一站式數據管理解決方案，並在性能、經濟、運維智能化和可靠性方面展現出顯著優勢。其中：

性能層面：

• 響應速度優化：數據處理響應時間由秒級降低至毫秒級，大幅提升系統實時性

• 查詢性能提升：整體查詢性能提升 68%，滿足實時業務分析需求

• 寫入性能卓越：數據寫入性能達到百萬行/秒，支撐海量數據高效入庫

經濟層面：

• 存儲成本優化 ：數據存儲成本降低 32%，高壓縮比存儲減少硬件資源投入

• 系統架構大幅簡化：支持一個數據庫處理多種數據類型，簡化了系統架構

• 資源利用率提升 ：最小支持 4C8G 靈活輕量化部署，硬件資源投入成本最高降低 80%

• 運營成本降低 ：數據庫運營成本降低 54%，實現降本增效

安全層面：

• 穩定性保障：在讀寫混合負載壓力測試下實現 100% 的可靠性和穩定性

• 高可用部署：通過集羣部署保障系統高可用與擴展能力，滿足業務持續發展需求

• 數據安全提升：保證底層數據庫技術安全可控，數據安全性顯著提升

運維層面：

• 兼容性優異：數據庫替換兼容度達到 90% 以上，平滑遷移無憂

• 管理便捷性：圖形化工具提升數據管理與運維效率，增強系統可維護性

• 實時分析能力：依託流式計算實現數據實時處理與分析，支持複雜 SQL 和智能判斷