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：http://www.hightopo.com/demo/large-screen-puddling/

　　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
});

 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);

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);

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);

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; });

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