橋梁監(jiān)測系統(tǒng)可以有效保障服役橋梁的安全性、耐久性和完整性。長期穩(wěn)定的橋梁結構監(jiān)測數(shù)據(jù)是橋梁監(jiān)測系統(tǒng)安全運行的基礎。由于監(jiān)測數(shù)據(jù)的高采樣頻率的特性,導致現(xiàn)有的關系型數(shù)據(jù)庫無法完成實時、高頻、海量數(shù)據(jù)存儲的任務。該文以贛江特大橋為監(jiān)測對象,針對監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)中時間標簽的唯一性,采用基于時序數(shù)據(jù)的InfluxDB數(shù)據(jù)存儲引擎,為監(jiān)控、統(tǒng)計、分析、告警和管理等提供數(shù)據(jù)訪問服務,并在此基礎上設計實現(xiàn)了一套橋梁監(jiān)測系統(tǒng)。實踐表明,該時序數(shù)據(jù)存儲引擎能夠提供海量的存儲能力,同時兼顧極高的數(shù)據(jù)訪問性能,為橋梁監(jiān)測提供可行的數(shù)據(jù)存儲方案。 

【文章來源】：現(xiàn)代電子技術. 2020,43(16)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

監(jiān)測系統(tǒng)硬件拓撲結構圖

本系統(tǒng)采用開源的InfluxDB為數(shù)據(jù)存儲引擎，其內置HTTP API，方便存儲和檢索，數(shù)據(jù)可以被標記，允許非常靈活的查詢。數(shù)據(jù)應用服務主要包括實時數(shù)據(jù)服務、歷史數(shù)據(jù)服務、故障診斷預警服務、設備管理服務，巡檢管理服務、用戶管理服務。其中，實時、歷史數(shù)據(jù)由InfluxDB提供數(shù)據(jù)支持，故障診斷預警服務通過Kapacitor進行分析診斷，分布式消息系統(tǒng)Kafka負責數(shù)據(jù)消息分發(fā)。Kapacitor為傳感器數(shù)據(jù)提供實時監(jiān)控服務，使用Kapacitor處理實時數(shù)據(jù)，按照橋梁監(jiān)測規(guī)范監(jiān)測傳感器數(shù)據(jù)[6]。Kapacitor是一個開源框架，用來處理、監(jiān)控和警告時間序列數(shù)據(jù)，可以重復在InfluxDB中運行查詢，然后在查詢結果上分析數(shù)據(jù)，將分析結果發(fā)送給InfluxDB存儲。同時，為了將告警消息及時傳給用戶，使用分布式消息系統(tǒng)Kafka將告警數(shù)據(jù)傳給在線用戶。2.2 TSM存儲架構

InfluxDB的數(shù)據(jù)存儲架構TSM(Timestamp Segments Merged）是在LSM(Log-Structured Merge）架構的基礎上針對時序數(shù)據(jù)做了針對性的存儲改進，LSM將數(shù)據(jù)保持在內存中，達到指定的大小限制后，將這些數(shù)據(jù)批量寫入磁盤，讀取需要合并磁盤與內存中的數(shù)據(jù)。所以寫入性能大大提升，讀取則需要訪問較多的磁盤文件，LSM放棄了部分數(shù)據(jù)讀能力，換取寫入的最大化[7]。TSM為了優(yōu)化LSM所存在的讀取性能問題，基于時序數(shù)據(jù)的特點，優(yōu)化讀取寫入的性能。TSM存儲架構主要由Cache,Wal,TSM File,Compactor組成，其結構如圖3所示。TSM存儲結構中每一個分片（Share）都包含Cache,Wal,TSM File,Compactor四個部分。分片是為了通過時間快速定位要查詢的數(shù)據(jù)，同時也可以通過分片批量刪除數(shù)據(jù)。保留策略（Retention Policy,RP）中設置數(shù)據(jù)過期時間，數(shù)據(jù)過期時會批量刪除指定時間分片的數(shù)據(jù)。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于數(shù)字測量技術的橋梁監(jiān)測及預警系統(tǒng)[J]. 于承新,張國建,趙永謙,劉曉東,丁新華,趙同龍.  山東大學學報(工學版). 2020(01)
[2]流式大數(shù)據(jù)實時處理技術、平臺及應用[J]. 陳純.  大數(shù)據(jù). 2017(04)
[3]基于內存數(shù)據(jù)庫的索引算法研究[J]. 石磊,黃高攀,喬雄.  信息技術. 2016(11)
[4]B+樹索引機制的研究及優(yōu)化[J]. 施恩,顧大權,馮徑,趙章明.  計算機應用研究. 2017(06)
[5]監(jiān)測與監(jiān)控技術在橋梁施工中的作用分析[J]. 王衛(wèi)彪.  交通世界. 2016(01)
[6]無線傳感器網絡在橋梁健康監(jiān)測中的應用[J]. 俞姝穎,吳小兵,陳貴海,戴海鵬,洪衛(wèi)星.  軟件學報. 2015(06)
[7]橋梁安全監(jiān)測最新研究進展與思考[J]. 馬宏偉,聶振華.  力學與實踐. 2015(02)

碩士論文
[1]大規(guī)模集群狀態(tài)時序數(shù)據(jù)采集、存儲與分析[D]. 劉金.北京郵電大學 2018



本文編號：3309565