三维组态可视化解决方案

HTML5 WebGL 在三维中的应用，已经发展的如火如荼，使其在三维组态（工业控制）方面也变得简单易行！ 三维组态软件提高了工业控制的管理效率，让工业控制的资源管理、风险管控得到很大的改善。

传统的三维组态一般都是本地应用， 该案例使用的是基于浏览器B/S架构下的三维组态的应用。

该案例模拟的是一个油田简单的工业控制场景， 模型大致包括
油井、分离器、 加热炉、天然气、外输泵。
还包括管路流动、流动方向。 描述了采油、加工、 输出的全过程。

制作模型

第一步要做的就是建模，设计组使用3D建模工具 3d max或者c4d 进行油田设备模型的建模。建模后导出后缀为obj或者gltf格式文件，这两种格式是我们三维渲染引擎支持最好的文件格式。

建模后的所有模型文件，最终会放到后端的模型库，模型库的管理目录，如下图所示：

需要制作的模型包括油井、分离器、加热炉、天然气、外输泵，如下图所示，

加载模型

加载模型可使用引擎模型的加载函数，进行模型加载，如obj模型加载，如下代码所示：

new mono.OBJMTLLoader().load( 'youjing.obj', 'youjing.mtl', '',  (node)=> {
    node.type = 'obj';
    box.addByDescendant(node);
  },
);

如加载一个油井模型，因为加载模型是一个异步的过程，所以会有一个回调函数，加载完成之后，在回调函数中，把模型文件生成的三维对象，加入到场景容器box之中，加入之后场景中就会显示我们的三维对象，如下图所示：

三维场景搭建

创建Network3D对象，即可以创建三维场景对象，如下代码所示：

const box = new mono.DataBox();
    const network = new TopoNetwork(box, null, 'monoCanvas');
    network.mode = 'editor';
    window.network = network; // todo
    this.network = network;
    network.bindApp(this);
    network.setRenderSelectFunction(() => false);
    make.Default.path = './static/myModellib/';

    network.setClearColor(0, 0, 0);
    network.setClearAlpha(0);

    const directionalLight = new mono.DirectionalLight(0x333333, 0.3);
    directionalLight.setDirection(new mono.Vec3(0, 1, 1));
    box.add(directionalLight);
    let pointLight = new mono.PointLight(0xeae5e1, 0.3);
    pointLight.setPosition(2000, 2000, 2000);
    box.add(pointLight);
    pointLight = new mono.PointLight(0xeae5e1, 0.4);
    pointLight.setPosition(-2000, 2000, 2000);
    box.add(pointLight);
    pointLight = new mono.PointLight(0xeae5e1, 0.3);
    pointLight.setPosition(2000, 2000, -2000);
    box.add(pointLight);
    pointLight = new mono.PointLight(0xeae5e1, 0.4);
    pointLight.setPosition(-2000, 2000, -2000);
    box.add(pointLight);
    box.add(new mono.AmbientLight(0x888888));

    mono.Utils.autoAdjustNetworkBounds(
      network,
      document.querySelector('.app'),
      'clientWidth',
      'clientHeight',
    );

拖拽模型生成场景

从模型列表，把模型拖拽到三维场景对象上，即可以创建模型对象，如下图所示：

在模型按钮上，需要监听drag 或者dragstart事件，这个被封装到一个独立的类Dragger.js里面，在该类中专门处理了dragstart事件：

 addDragger(parent, subClass, option) {
    parent.addEventListener('dragstart', (e) => {
      let target = null;
      //  拿到冒泡的所有元素
      const path = eventPath(e);
      for (let i = 0; i < path.length; i += 1) {
        if (path[i].classList && path[i].classList.contains(subClass)) {
          target = path[i];
          break;
        }
      }
...
}

创建管路

在三维场景中，可以直接通过打点的方式创建三维管道，如下代码所示：

 let path = new mono.Path(pipePoints);
    path = mono.PathNode.prototype.adjustPath(path, 2, 2);
    const node = new mono.PathNode(path, 10, 3, 20);
    node.s({
      'm.type': 'phong',
      'm.side': 'both',
      'm.normalType': mono.NormalTypeSmooth,
      'm.color': '#E35944',
      'm.ambient': '#E35944',
    });
    this.network.getDataBox().addByDescendant(node);

其中pipePoints是打点记录下的三维顶点。

管路动画

管路动画是通过管路贴图的offset属性，不断变化形成的动态流动效果，如下代码所示：

 node.animate = new mono.Animate({
      from: pipeDirection === 'forward' ? 0 : 1,
      to: pipeDirection === 'forward' ? 1 : 0,
      dur: 1000,
      reverse: false,
      repeat: Number.POSITIVE_INFINITY,
      onUpdate(value) {
        node.setStyle('m.texture.offset', new mono.Vec2(value, 0));
      },
    });

最终效果如下图：

整体效果

通过研发编辑，最终的显示效果大致如下：

还有更多效果本文并没有凸显出来， 有兴趣获取demo的，请发邮件到：
terry.tan@servasoft.com

欢迎关注公众号“ITman彪叔”。彪叔，拥有10多年开发经验，现任公司系统架构师、技术总监、技术培训师、职业规划师。在计算机图形学、WebGL、前端可视化方面有深入研究。对程序员思维能力训练和培训、程序员职业规划有浓厚兴趣。