基於 HTML5 的工業組態高爐鍊鐵 3D 大屏視覺化

前言

　　在大資料盛行的現在，大屏資料視覺化也已經成為了一個熱門的話題。大屏視覺化可以運用在眾多領域中，比如工業網際網路、醫療、交通、工業控制等等。將各項重要指標資料以圖表、各種圖形等形式表現在一個頁面上，各種資料一目瞭然。隨著瀏覽器不斷髮展完善，使用 Web 做大屏展示也已經不是新鮮的事了。市面上已有不少的大屏解決方案，大部分是以放各種圖表的形式呈現，基本是 2D 的呈現。有些是根據投放螢幕的比例設計出來的，並不能自適應於其它的螢幕比例。最近學習了 Hightopo 的 HT for Web 產品，特有的向量，在各種比例下不失真，加上佈局機制，解決了不同螢幕比例下的展示問題，加上 3D 的呈現部分，可以做出別具一格的大屏系統。在這裡與大家分享學習，先來張整體效果圖：

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

　　本文主要介紹內容如下，文章中以 HT 作為 HT for Web 的簡稱：

1. 頁面搭建
2. 資料對接
3. 動畫效果實現
4. 其他細節優化

一、頁面搭建

　　在這個系統中，我們需要建立 ht.graph.GraphView 和 ht.graph3d.Graph3dView 來呈現 2D 和 3D 的內容。設計師給到的 display.json 是 2D 圖紙的內容，主要是使用向量繪製呈現，有一些圖表是用了 Echarts，HT 也有機制可以讓我們使用它們。scene.json 是 3D 場景的內容，大部分模型都是通過 3dMax 建模生成的，該建模工具可以匯出 obj 與 mtl 檔案，在 HT 中可以通過解析 obj 與 mtl 檔案來生成 3d 場景中的所有複雜模型，簡單的模型也可以通過 HT 來建模。關鍵程式碼如下：

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

// 將 3D 元件加入到 body 下
g3d.addToDOM();
// 將 2D 元件加入到 3D 元件的根 div 下，父子 DOM 事件會冒泡，這樣不會影響 3D 場景的互動
g2d.addToDOM(g3d.getView());

g2d.deserialize('display.json', function(json, dm, g2d, datas){
     // TODO 2D 反序列化完成回撥，後面會講到
});
g3d.deserialize('scene.json', function(json, dm, g3d, datas) {
     // TODO 3D 反序列化完成回撥，後面會講到});

二、資料對接

　　頁面載入出來後，就可以與後臺通訊，請求相關資料對接到對應的元素上了。HT 一大強項是作為 Web 組態，所以有很友好的資料繫結方式，我們可以輕鬆將資料展示到各個節點上。我們這個案例採用隨機數模擬的方式模擬展示資料，在 json 中對相應的節點設定唯一標識 tag，在反序列化完成後，通過 g2d.dm().getDataByTag(tag) 來獲得相應節點，再根據這個節點的資料繫結來將資料展示到改節點上。

以下是上面這個表格資料對接的程式碼，它的 tag 是 alarmTable

// 模擬資料
var mockData = [
    { "time": "2019-02-17 21:54:31", "warningDesc": "11_15冷卻壁發生渣皮減薄" },
    { "time": "2019-02-17 21:57:49", "warningDesc": "爐缸熱損失正常" },
    { "time": "2019-02-17 22:00:34", "warningDesc": "8_12冷卻壁發生渣皮減薄" },
    { "time": "2019-02-17 22:03:44", "warningDesc": "8_12冷卻壁發生渣皮減薄" },
    { "time": "2019-02-17 22:07:09", "warningDesc": "11_15爐缸熱損失正常" },
    { "time": "2019-02-17 22:11:35", "warningDesc": "8_12冷卻壁發生渣皮減薄" },
    { "time": "2019-02-17 22:16:24", "warningDesc": "11_15區域性小氣流" }
];

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

以上表格是一個用 ht 定義的向量節點，向量由一個個元件組成，元件不僅可以預定義的矩形，文字等內容，也可以引用其它定義好的向量，甚至可以自定義繪製邏輯，這個表格就由此而來。向量不僅可以用在 2D 圖紙裡，還可以用在 3D 貼圖中，在我們 3D 場景中，以下截圖的幾個皮膚也是使用向量實現，

HT 中資料都由 DataModel 驅動，所以 3D 對接資料也是一樣的，這裡就不再贅述。

三、動畫效果實現

• 鐵水罐車動畫　　

這個案例中最明顯的動畫應該就是鐵水罐車的動畫了，我們先來聊聊它的實現。基本流程是這樣的

如上，我們依然是在反序列化完成後，通過 car = g3d.dm().getDataByTag('car'); 得到鐵水罐車的節點物件。

通過 car.s('3d.visible', true | false); 就可以控制它的顯隱。

通過不斷修改節點的 3D 座標就可以實現位移效果 car.setPosition3d(x, y, z);

至於鐵水罐車上的皮膚，也是個向量，將它吸附於鐵水罐車節點，它就會跟隨車移動，不需要單獨控制它的座標來實現動畫。

• 管道中氣體流動動畫

這部分動畫效果，只要不斷修改貼圖的 uv 值就可以實現，以下是示例程式碼，node 還是由 getDataByTag 得來

var offset1 = 0.03;

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

上料履帶的動畫也是相同的實現方式

四、其他細節優化

　　在點選 2D 有點到圖元畫素時，我們希望不觸發 3D 的互動，比如拖動表格滾動時，3D 場景也會跟著旋轉。可以通過如下程式碼控制：

var handler = function(e) {
    if (gv.getDataAt(e)) { // 如果點選到的位置有節點資訊
        e.preventDefault();
        e.stopPropagation();
    }
}
gv.getView().addEventListener('mousedown', handler);
gv.getView().addEventListener('click', handler);
gv.getView().addEventListener('touchstart', handler);

同時，禁用一些互動動作和一些預設選中邊框

// 選中邊框為0
gv.getSelectWidth = function () { return 0; };
// 禁止滑鼠縮放
gv.handleScroll = function () { };
// 禁止 touch 下雙指縮放
gv.handlePinch = function () { };
// 禁止平移
gv.setPannable(false);
// 禁止框選
gv.setRectSelectable(false);
// 隱藏滾動條
gv.setScrollBarVisible(false);
// 2D 中所有節點不可拖動
gv.setMovableFunc(function () { return false; });
// 3D 中所有節點不可拖動
g3d.setMovableFunc(function () { return false; });

總結

通過 2D 3D 結合的方式的大屏展示，可以非常直觀的看到資料呈現，比如在履帶出的上料資料，通過它的位置，不需要太多文字描述就知道這裡是要展示什麼內容。HT 非常輕量，可以結合 2D 3D 呈現資料，向量在各種螢幕下不失真，還可以適應各種螢幕大小進行展示，用來做大屏視覺化再合適不過了。除了在大屏上，電腦上可以展示良好，移動端同樣支援，最後放上一張移動端的效果圖。