TDengine 时序函数 IRATE 用户手册

TDengine （老段）2025-09-29 6:07

IRATE 函数用户手册（智能电表场景）

1. 函数概述

IRATE 是 TDengine 的时间序列聚合函数，用于计算瞬时增长率（Instantaneous Rate）。该函数使用时间区间中最后两个样本数据来计算瞬时增长速率，特别适用于监测系统中快速变化指标的瞬时增长趋势分析。

核心特性：

  • 使用最后两个有效数据点计算增长率
  • 当数据呈递减关系时，只使用最后一个值计算（增长率为最后一个值/时间差）
  • 对于复合主键表，时间戳相同时只有主键最小的数据参与运算
  • 返回每秒的增长速率

2. 语法

sql 复制代码 
SELECT IRATE(column_name) FROM table_name [WHERE condition];

参数说明

  • column_name：需要计算瞬时增长率的数值列
  • 只接受一个数值类型参数
  • 不支持多参数或嵌套使用

返回值说明

  • 返回类型：DOUBLE
  • 返回值意义：每秒的瞬时增长率
  • 返回行数：每个分组返回一行结果

3. NULL 值处理

3.1 输入 NULL 值处理

sql 复制代码 
-- 示例数据包含 NULL 值
-- 时间戳: 10:00, 10:01, 10:02, 10:03, 10:04
-- 功率值:  1000,  NULL,  1200,  1500,   NULL

SELECT IRATE(power) FROM meters;

处理规则：

  • NULL 值会被自动忽略，不参与计算
  • IRATE 会自动寻找最后两个非 NULL 值进行计算
  • 在上述示例中，使用 1200 和 1500 进行计算

3.2 返回 NULL 的情况

sql 复制代码 
-- 情况1：所有值都是 NULL
SELECT IRATE(power) FROM meters WHERE power IS NULL;
-- 返回：NULL

-- 情况2：只有一个非 NULL 值
SELECT IRATE(power) FROM meters WHERE ts = '2024-09-22 10:00:00';
-- 返回：NULL（需要至少两个数据点）

-- 情况3：没有数据
SELECT IRATE(power) FROM meters WHERE 1=0;
-- 返回：NULL

3.3 NULL 值处理示例

sql 复制代码 
-- 创建测试数据
INSERT INTO d001 VALUES 
('2024-09-22 10:00:00', 1000.0),
('2024-09-22 10:01:00', NULL),
('2024-09-22 10:02:00', 1200.0),
('2024-09-22 10:03:00', 1500.0),
('2024-09-22 10:04:00', NULL);

-- IRATE 计算会忽略 NULL，使用 1200 和 1500
SELECT IRATE(power) AS growth_rate FROM d001;
-- 结果：使用最后两个非NULL值 1200 和 1500 计算
-- 增长率 = (1500 - 1200) / 时间差（秒）

4. 计算原理与实际意义

4.1 计算公式

正常情况（最后两个值递增）
复制代码 
IRATE = (最后一个值 - 倒数第二个值) × 1000 / (最后时间戳 - 倒数第二时间戳)
特殊情况（最后两个值递减）
复制代码 
IRATE = 最后一个值 × 1000 / (最后时间戳 - 倒数第二时间戳)

4.2 计算示例

假设智能电表功率数据：

时间戳 功率值
10:01:00 1000W
10:01:05 1200W
10:01:10 1150W

计算过程：

  • 最后两个值：1200W, 1150W （递减关系）
  • 时间差：5秒
  • 由于递减，使用特殊公式：IRATE = 1150 × 1000 / 5000 = 0.23

5. 智能电表应用场景

基于智能电表数据库结构：

sql 复制代码 
-- 超级表
CREATE STABLE meters (
    ts TIMESTAMP,
    voltage FLOAT,
    current FLOAT,
    power FLOAT
) TAGS (
    device_id VARCHAR(50),
    location VARCHAR(50)
);

-- 子表
CREATE TABLE d001 USING meters TAGS ('meter001', 'California.SanFrancisco');

5.1 功率瞬时增长率监控

sql 复制代码 
-- 单个设备功率瞬时增长率
SELECT IRATE(power) AS power_growth_rate 
FROM d001 
WHERE ts >= NOW() - 1h;

-- 多设备功率增长率对比
SELECT 
    device_id,
    IRATE(power) AS power_growth_rate
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 30m
GROUP BY device_id;

5.2 电流瞬时变化监控

sql 复制代码 
-- 检测电流瞬时增长率
SELECT 
    location,
    IRATE(current) AS current_growth_rate
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 15m
GROUP BY location;

5.3 异常检测应用（修正版）

❌ 错误写法（TDengine 不支持）：

sql 复制代码 
-- 错误：在 HAVING 中使用聚合函数表达式
SELECT device_id, IRATE(current) AS current_rate
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 5m
GROUP BY device_id
HAVING ABS(IRATE(current)) > 0.2;

-- 错误：在 WHERE 中使用聚合函数
SELECT * FROM meters WHERE IRATE(power) > 0.5;

✅ 正确写法：

sql 复制代码 
-- 方法1：使用嵌套查询
SELECT * FROM (
    SELECT 
        device_id,
        IRATE(current) AS current_rate
    FROM meters 
    WHERE ts >= NOW() - 5m
    GROUP BY device_id
) 
WHERE ABS(current_rate) > 0.2;

-- 方法2：分步查询，应用层过滤
SELECT 
    device_id,
    IRATE(current) AS current_rate
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 5m
GROUP BY device_id
ORDER BY current_rate DESC;
-- 然后在应用层代码中过滤 ABS(current_rate) > 0.2 的记录

5.4 实时监控大屏应用

sql 复制代码 
-- 获取各设备的功率瞬时增长率，供前端判断状态
SELECT 
    device_id,
    location,
    IRATE(power) AS instant_growth
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 10m
GROUP BY device_id, location
ORDER BY instant_growth DESC;

-- 前端 JavaScript 处理逻辑
/*
data.forEach(row => {
    if (row.instant_growth > 0.5) {
        row.status = '快速增长';
        row.alert_level = 'high';
    } else if (row.instant_growth < -0.5) {
        row.status = '快速下降';
        row.alert_level = 'high';
    } else {
        row.status = '稳定';
        row.alert_level = 'normal';
    }
});
*/

5.5 分时段分析

sql 复制代码 
-- 获取不同时间段的瞬时增长率
SELECT 
    '最近5分钟' AS time_period,
    device_id,
    IRATE(power) AS growth_rate
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 5m
GROUP BY device_id

UNION ALL

SELECT 
    '5-10分钟前' AS time_period,
    device_id,
    IRATE(power) AS growth_rate
FROM meters 
WHERE ts BETWEEN NOW() - 10m AND NOW() - 5m
GROUP BY device_id;

6. 使用注意事项与限制

6.1 聚合函数使用限制

sql 复制代码 
-- ❌ 错误：不能在 WHERE 子句中使用聚合函数
SELECT * FROM meters WHERE IRATE(power) > 0.1;

-- ❌ 错误：不能在 HAVING 中直接使用聚合函数表达式
SELECT device_id, IRATE(power) FROM meters 
GROUP BY device_id 
HAVING ABS(IRATE(power)) > 0.5;

-- ✅ 正确：使用嵌套查询
SELECT * FROM (
    SELECT device_id, IRATE(power) AS rate FROM meters GROUP BY device_id
) WHERE ABS(rate) > 0.5;

6.2 数据要求

sql 复制代码 
-- ✅ 正确：确保有足够的数据点
SELECT IRATE(power) FROM d001 WHERE ts >= NOW() - 1h;

-- ⚠️ 注意：数据点不足可能返回NULL
SELECT IRATE(power) FROM d001 WHERE ts >= NOW() - 1s;

6.3 数据类型限制

sql 复制代码 
-- ✅ 支持的数据类型
SELECT IRATE(power) FROM meters;    -- FLOAT
SELECT IRATE(voltage) FROM meters;  -- FLOAT
SELECT IRATE(current) FROM meters;  -- FLOAT

-- ❌ 不支持的数据类型
SELECT IRATE(device_id) FROM meters;  -- 字符串类型
SELECT IRATE(ts) FROM meters;         -- 时间戳类型

6.4 NULL 值的实际处理建议

sql 复制代码 
-- 处理可能的 NULL 结果
SELECT 
    device_id,
    IRATE(power) AS growth_rate,
    CASE 
        WHEN IRATE(power) IS NULL THEN '数据不足'
        WHEN IRATE(power) > 0.5 THEN '快速增长'
        WHEN IRATE(power) < -0.5 THEN '快速下降'
        ELSE '稳定'
    END AS status
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 30m
GROUP BY device_id;

7. 常见错误及解决方案

7.1 语法错误

sql 复制代码 
-- ❌ 错误用法
SELECT IRATE() FROM meters;                    -- 无参数
SELECT IRATE(power, current) FROM meters;     -- 多参数
SELECT IRATE(IRATE(power)) FROM meters;       -- 嵌套使用

-- ✅ 正确用法
SELECT IRATE(power) FROM meters;              -- 单个数值参数

7.2 条件过滤错误处理

sql 复制代码 
-- ❌ 错误：直接在条件中使用聚合函数
SELECT device_id FROM meters 
WHERE IRATE(power) > 0.1
GROUP BY device_id;

-- ✅ 正确：使用嵌套查询
SELECT device_id FROM (
    SELECT device_id, IRATE(power) AS rate 
    FROM meters 
    GROUP BY device_id
) 
WHERE rate > 0.1;

7.3 NULL 值处理示例

sql 复制代码 
-- 查询示例（包含 NULL 处理）
SELECT 
    device_id,
    IRATE(power) AS power_growth_rate,
    CASE 
        WHEN IRATE(power) IS NULL THEN 'NULL - 数据不足或全为空值'
        ELSE CONCAT(CAST(IRATE(power) AS VARCHAR(20)), ' W/s')
    END AS growth_description
FROM meters 
WHERE ts >= NOW() - 30m
GROUP BY device_id
ORDER BY power_growth_rate DESC;

8. 总结

IRATE 函数是智能电表监控系统中分析瞬时变化趋势的重要工具：

主要特点

  1. 瞬时性：基于最后两个数据点计算，反映最新趋势
  2. 智能处理：对递减数据采用特殊算法，避免负增长误判
  3. NULL 容忍：自动忽略 NULL 值，寻找有效数据点计算
  4. 高效聚合：每组返回一个结果，适合实时监控

应用价值

  1. 实时监控：快速识别设备负荷变化趋势
  2. 异常检测：及时发现功率、电流等指标的异常增长
  3. 效率分析：评估设备运行效率的瞬时变化
  4. 预警机制：为告警系统提供瞬时增长率指标

最佳实践

  • 使用嵌套查询处理结果过滤，避免在 WHERE/HAVING 中直接使用聚合函数
  • 合理处理 NULL 返回值，提供友好的状态描述
  • 选择合适的时间窗口，确保有足够数据点
  • 结合 CASE WHEN 语句提供状态判断
  • 在应用层处理复杂的阈值逻辑

通过正确使用 IRATE 函数，可以为智能电表系统提供精准的瞬时增长率分析能力，支撑实时监控和智能决策。

关于 TDengine

TDengine 专为物联网IoT平台、工业大数据平台设计。其中，TDengine TSDB 是一款高性能、分布式的时序数据库（Time Series Database），同时它还带有内建的缓存、流式计算、数据订阅等系统功能；TDengine IDMP 是一款AI原生工业数据管理平台，它通过树状层次结构建立数据目录，对数据进行标准化、情景化，并通过 AI 提供实时分析、可视化、事件管理与报警等功能。

相关推荐
不剪发的Tony老师2 小时前
SQLE：一个全方位的SQL质量管理平台
数据库·sql
lixora2 小时前
postgres linux 环境psql 中文乱码处理
数据库
TDengine （老段）2 小时前
TDengine 时序函数 CSUM 用户手册
大数据·数据库·sql·物联网·时序数据库·iot·tdengine
摇滚侠3 小时前
在 Oracle SQL 中实现 `IF-ELSE` 逻辑 SQL 错误 [12704] [72000]: ORA-12704: 字符集不匹配
数据库·sql·oracle
京东零售技术4 小时前
京东零售胡浩：智能供应链从运筹到大模型到超级智能体的演进
大数据·人工智能
lypzcgf7 小时前
Coze源码分析-资源库-删除数据库-后端源码-流程/核心技术/总结
数据库·go·coze·coze源码分析·智能体平台·ai应用平台·agent平台
土丁爱吃大米饭8 小时前
重磅！Repo Wiki！
大数据·词法分析·语义分析·语法分析·qoder·repo wiki
l1t9 小时前
拉取postgresql 18.0 docker镜像并运行容器
数据库·docker·postgresql
问道飞鱼9 小时前
【大数据技术】ClickHouse配置详细解读
大数据·clickhouse·配置信息
热门推荐
01GitHub 镜像站点02UV 工具安装与国内镜像源配置指南03UV安装并设置国内源04阿里最新开源Wan2.2-Animate-14B 本地部署教程：统一双模态框架，MoE架构赋能电影级角色动画与替换05Spec-Kit 使用指南06KGG转MP3工具|非KGM文件|解密音频07Multisim使用教程详尽版--(2025最新版)08Linux下V2Ray安装配置指南0946个Nano-banana 精选提示词，持续更新中10Burp与其他安全工具联动及代理设置教程