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基于 HTML5 的工业组态高炉炼铁 3D 大屏可视化

前言

  在大数据盛行的现在,大屏数据可视化也已经成为了一个热门的话题。大屏可视化可以运用在众多领域中,比如工业互联网、医疗、交通、工业控制等等。将各项重要指标数据以图表、各种图形等形式表现在一个页面上,各种数据一目了然。随着浏览器不断发展完善,使用 Web 做大屏展示也已经不是新鲜的事了。市面上已有不少的大屏解决方案,大部分是以放各种图表的形式呈现,基本是 2D 的呈现。有些是根据投放屏幕的比例设计出来的,并不能自适应于其它的屏幕比例。最近学习了 Hightopo 的 HT for Web 产品,特有的矢量,在各种比例下不失真,加上布局机制,解决了不同屏幕比例下的展示问题,加上 3D 的呈现部分,可以做出别具一格的大屏系统。在这里与大家分享学习,先来张整体效果图:

链接:www.hightopo.com/demo/large-…

  本文主要介绍内容如下,文章中以 HT 作为 HT for Web 的简称:

  1. 页面搭建
  2. 数据对接
  3. 动画效果实现
  4. 其他细节优化

一、页面搭建

  在这个系统中,我们需要创建 ht.graph.GraphView 和 ht.graph3d.Graph3dView 来呈现 2D 和 3D 的内容。设计师给到的 display.json 是 2D 图纸的内容,主要是使用矢量绘制呈现,有一些图表是用了 Echarts,HT 也有机制可以让我们使用它们。scene.json 是 3D 场景的内容,大部分模型都是通过 3dMax 建模生成的,该建模工具可以导出 obj 与 mtl 文件,在 HT 中可以通过解析 obj 与 mtl 文件来生成 3d 场景中的所有复杂模型,简单的模型也可以通过 HT 来建模。关键代码如下:

var g2d = new ht.graph.GraphView();
var g3d = new ht.graph3d.Graph3dView();

// 将 3D 组件加入到 body 下
g3d.addToDOM();
// 将 2D 组件加入到 3D 组件的根 div 下,父子 DOM 事件会冒泡,这样不会影响 3D 场景的交互
g2d.addToDOM(g3d.getView());

g2d.deserialize('display.json', function(json, dm, g2d, datas){
     // TODO 2D 反序列化完成回调,后面会讲到
});
g3d.deserialize('scene.json', function(json, dm, g3d, datas) {
     // TODO 3D 反序列化完成回调,后面会讲到});复制代码

二、数据对接

  页面加载出来后,就可以与后台通讯,请求相关数据对接到对应的元素上了。HT 一大强项是作为 Web 组态,所以有很友好的数据绑定方式,我们可以轻松将数据展示到各个节点上。我们这个案例采用随机数模拟的方式模拟展示数据,在 json 中对相应的节点设置唯一标识 tag,在反序列化完成后,通过 g2d.dm().getDataByTag(tag) 来获得相应节点,再根据这个节点的数据绑定来将数据展示到改节点上。

以下是上面这个表格数据对接的代码,它的 tag 是 alarmTable

// 模拟数据
var mockData = [
    { "time": "2019-02-17 21:54:31", "warningDesc": "11_15冷却壁发生渣皮减薄" },
    { "time": "2019-02-17 21:57:49", "warningDesc": "炉缸热损失正常" },
    { "time": "2019-02-17 22:00:34", "warningDesc": "8_12冷却壁发生渣皮减薄" },
    { "time": "2019-02-17 22:03:44", "warningDesc": "8_12冷却壁发生渣皮减薄" },
    { "time": "2019-02-17 22:07:09", "warningDesc": "11_15炉缸热损失正常" },
    { "time": "2019-02-17 22:11:35", "warningDesc": "8_12冷却壁发生渣皮减薄" },
    { "time": "2019-02-17 22:16:24", "warningDesc": "11_15局部小气流" }
];

var dm = g2d.dm();
var table = dm.getDataByTag('alarmTable');
table.a('ht.dataSource', mockData);复制代码

以上表格是一个用 ht 定义的矢量节点,矢量由一个个组件组成,组件不仅可以预定义的矩形,文本等内容,也可以引用其它定义好的矢量,甚至可以自定义绘制逻辑,这个表格就由此而来。矢量不仅可以用在 2D 图纸里,还可以用在 3D 贴图中,在我们 3D 场景中,以下截图的几个面板也是使用矢量实现,

HT 中数据都由 DataModel 驱动,所以 3D 对接数据也是一样的,这里就不再赘述。

三、动画效果实现

  • 铁水罐车动画  

这个案例中最明显的动画应该就是铁水罐车的动画了,我们先来聊聊它的实现。基本流程是这样的

如上,我们依然是在反序列化完成后,通过 car = g3d.dm().getDataByTag('car'); 得到铁水罐车的节点对象。

通过 car.s('3d.visible', true | false); 就可以控制它的显隐。

通过不断修改节点的 3D 坐标就可以实现位移效果 car.setPosition3d(x, y, z);

至于铁水罐车上的面板,也是个矢量,将它吸附于铁水罐车节点,它就会跟随车移动,不需要单独控制它的坐标来实现动画。

  • 管道中气体流动动画

这部分动画效果,只要不断修改贴图的 uv 值就可以实现,以下是示例代码,node 还是由 getDataByTag 得来

var offset1 = 0.03;

setInterval(function () {
    node.s({
        'top.uv.offset': [-offset1, 0],
        'front.uv.offset': [-offset1, 0],
    });
    offset1 += 0.1;
}, 100);复制代码

上料履带的动画也是相同的实现方式

四、其他细节优化

  在点击 2D 有点到图元像素时,我们希望不触发 3D 的交互,比如拖动表格滚动时,3D 场景也会跟着旋转。可以通过如下代码控制:

var handler = function(e) {
    if (gv.getDataAt(e)) { // 如果点击到的位置有节点信息
        e.preventDefault();
        e.stopPropagation();
    }
}
gv.getView().addEventListener('mousedown', handler);
gv.getView().addEventListener('click', handler);
gv.getView().addEventListener('touchstart', handler);复制代码

同时,禁用一些交互动作和一些默认选中边框

// 选中边框为0
gv.getSelectWidth = function () { return 0; };
// 禁止鼠标缩放
gv.handleScroll = function () { };
// 禁止 touch 下双指缩放
gv.handlePinch = function () { };
// 禁止平移
gv.setPannable(false);
// 禁止框选
gv.setRectSelectable(false);
// 隐藏滚动条
gv.setScrollBarVisible(false);
// 2D 中所有节点不可拖动
gv.setMovableFunc(function () { return false; });
// 3D 中所有节点不可拖动
g3d.setMovableFunc(function () { return false; });复制代码

总结

通过 2D 3D 结合的方式的大屏展示,可以非常直观的看到数据呈现,比如在履带出的上料数据,通过它的位置,不需要太多文字描述就知道这里是要展示什么内容。HT 非常轻量,可以结合 2D 3D 呈现数据,矢量在各种屏幕下不失真,还可以适应各种屏幕大小进行展示,用来做大屏可视化再合适不过了。除了在大屏上,电脑上可以展示良好,移动端同样支持,最后放上一张移动端的效果图。


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