Web 3D家裝云公共服務平臺系統設計

徐靈

[摘要]隨著云時代的到來，整個互聯網家裝行業面臨著業務模式的轉型，平臺與垂直的界限也日趨模糊。本文以大數據云計算為核心基礎，結合家裝行業目前定制化、個性化的業務需求，具體采用基于Hadoop的Web 3D虛擬現實技術，運用HDFS分布式存儲的方式存儲海量數據模型、Map Reduce并行編程模式，構建一種可視化、定制化、個性化和可擴展性好的Web 3D家裝云公共服務平臺系統。

[關鍵詞]Web 3D；大數據云計算；家裝行業

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2017.18.094

[中圖分類號]TP311.52 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2017）18-0151-02

0引言

隨著互聯網時代的到來，云計算憑借自身的海量存儲、超強計算管理、低成本以及與其一體兩面的“大數據”實現對已有IT資源的充分利用，提高信息系統的效率和性能，提高經營決策的實時性，從而精準分析用戶不經意的行為中透露出來的需求特點，使企業從大規模制造過渡到大規模定制。

目前，越來越多的平臺型企業通過業務模式轉型，已從單純的流量中介向自營業務過度，平臺與垂直的界限也日趨模糊。互聯網家裝市場目前主要面臨的問題有：①海量的、孤立的家裝資源有待整合；②家裝信息資源的使用效率和性能較低，家裝企業針對多變市場需求的經營決策實時性調整能力不足；③家裝企業同質化嚴重、核心競爭力不足、差異化不明顯，無法很好地整合產業鏈及服務鏈。

針對目前家裝市場面臨的局限性和不足，設計一種可視化、定制化、個性化和可擴展性好的Web 3D家裝云公共服務平臺系統。新的系統含括數據層、模型層、視圖層，通過云服務器與數據層連接的是服務層、客戶端，與服務層通過云服務器相連的是客戶端。同時，服務層與客戶端之間設有云節點，各云節點之間設有負載均衡設備，以構建系統廣域網的加速通道，使系統與客戶端之間可以快速地傳送大量業務數據。此外，負載均衡設備與避雷裝置相連為用戶提供簡單、快速、一體化的家裝需求、設計解決方案。Web 3D家裝云公共服務平臺系統主體框架如圖1所示。

1數據層

數據層是基于Hadoop開源云計算平臺的兩大核心技術，即Hadoop分布式文件系統HDFS（Hadoop Distributed File System）平臺系統和并行計算框架MapReduee平臺系統，為海量的數據提供存儲和分析處理。同時，數據層能夠對家裝設計方案數據模型中的原始數據進行預處理工作，過濾掉其中錯誤、殘缺的數據，保證要存儲數據的完整性、可靠性和準確性，進而為客戶匹配最佳設計方案。此外，本系統可將設計方案可視化，用戶可以看到房子根據設計方案裝修完成后的真實效果，實現家裝“所見即所得”的愿景。

1.1數據連接與集成

Web 3D家裝云公共服務平臺系統針對各類大數據乃至關系數據，都內嵌了訪問連接器，可以將分散的、異構數據源中的數據，如關系數據、平面數據文件等抽取到臨時中間層后，進行清洗、轉換、集成，最后按照預先定義好的數據倉庫模型，加載導人到內嵌的Hadoop云平臺的HDFS存儲庫中，成為聯機分析處理、數據挖掘提供決策支持的數據。同時，系統直接與數據庫、多維數據集、數據倉庫、文件和電子表格實時連接獲取最新數據，并通過創造性的關聯分析，極大提高了分析的靈活性和效率。

1.2數據挖掘

本系統通過分布式內存彈性計算引擎解決大數據挖掘問題，如用戶畫像、客戶流失預警、客戶行為分析、收入預測、故障預警、風險分析、互聯網用戶日志分析、黑客入侵報警、熱點問題輿情分析等。

1.3數據可視化

Web 3D家裝云公共服務平臺系統能夠跨平臺、跨系統，完美支持所有流行的操作系統和常用的瀏覽器甚至是Android/Iphone等主流的智能終端。平臺系統擁有廣泛的組件庫，使數據可視化，并且可以拖放任何組件，組件都提供了強大的CSS樣式配置功能，以及提供了支持外部的css文件引入，能夠將大型數據集中的數據以圖形圖像形式表示。

1.4自助交互分析

系統采用動態的內存數據立方體技術、并行計算的先進數據處理模式、列式數據庫存儲模式、高效智能位圖索引，智能避免重復計算的緩存機制，方便讓用戶做互動性分析。

2服務層

Web 3D家裝云公共服務平臺系統，基于云計算的虛擬化技術、分布式海量數據存儲、海量數據管理技術、編程模型和云計算平臺，管理大量不同風格、不同品牌、不同規格的家居建材模型，打造適用于該系統的云服務器、云存儲、云加速、模型數據整合與挖掘等系列云組件，讓客戶在設計師的指導下親自動手DrY，隨意更換設計元素。

2.1虛擬化技術

家裝云添加虛擬層調用軟件對底層相應的接口，以達到共享資源的目的，也可以進行大規模應用部署、維護、運行、遷移，可實現軟件應用與底層硬件相隔離，包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的裂分模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。

2.2分布式海量數據存儲

家裝云由大量服務器同時為用戶服務，并采用HDFS分布式存儲的方式存儲海量數據模型，用冗余存儲的方式（集群計算、數據冗余和分布式存儲）保證數據的可靠性。

2.3海量數據管理

家裝云需要對分布的、海量的數據進行處理、分析，因此，數據管理技術必需能夠高效管理大量數據。本系統通過Hadoop平臺系統對高可靠性、高性能、面向列、可伸縮的分布式存儲系統的開源數據管理模塊HBase進行數據管理。HBase適合基于列而不是基于行的非結構化數據存儲的數據庫，能夠在一組商業硬件上存儲許多具有數十億行和上百萬列的大表，還能融合key/value存儲模式帶來實時查詢的能力，以及通過MapReduce進行離線處理或者批處理，從而讓用戶在大量的家裝設計方案以及設計元素模型庫大數據中查詢到用戶需要的家裝設計方案和設計元素，同時也可以讓系統管理員從中獲得家裝綜合分析報告。

2.4編程模型

家裝云采用了一種思想簡潔的分布式并行編程模型MapReduce。MapReduce是一種編程模型和任務調度模型，主要用于數據集的并行運算和并行任務的調度處理。在該模式下，用戶只需要自行編寫Map函數和Reduce函數即可進行并行計算，其中，在Map函數中定義各節點上的分塊數據的處理方法，而在Reduce函數中定義中間結果的保存方法以及最終結果的歸納方法。

3模型層

模型層是基于3ds Max、Photoshop、Maya的3D模型制作軟件進行模型制作，通過Unity3D引擎進行模型的設置、處理和場景搭建，并建立三維數字化模型數據。模型層的建立使Web 3D家裝云公共服務平臺系統的設計方案可視化成為可能，并提供了海量的設計模型元素，大到房屋模型設計，小到家具電器、燈飾窗簾等。

3ds Max是一款基于Pc系統的三維動畫渲染和制作軟件。該軟件之前就是基于DOS操作系統的3D Studio系列的應用軟件，被廣泛地應用在廣告、影視、工業設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程的可視化等相關領域中，是發展比較快速和成熟的一款應用軟件。在編寫建筑效果圖和制作建筑動畫中，3ds Max具有明顯的優勢，其特點可以被簡單地歸納成：功能強大、使用者152，CHINAMANAGEMENTINFORMATIONIZATION多，便于交流、擴展性好、插件豐富、操作簡單、容易上手、性價比高。3ds Max主要包括以下功能。

第一，塑形工具。3ds Max提供超過100種的新塑模工具，可以快速自由地制作復雜的多邊形模型，新的面版能更容易找到所需要的工具，也可以自定義按鈕，讓設計師的創意無限延伸。

第二，ProOptimizer Modifier。ProOptimizer能更精確地優化模型，在不影響細節的情況下減少高達75%的面數，并且可以保持貼圖UV與Normal。

第三，Quadify Mesh Modifier。四邊形化網面修改器可以快速為對象生成更干凈的四邊形面，比起以往的細分指令，使用它會感覺更方便，同時這對于以后模型進行平滑指令有很大幫助。

第四，Material Explorer。材質資源管理器可以快速瀏覽場景中所有的材質，查看材質的相關設定，也能夠快速取代材質，并進行有效管理。不過很可惜的是，3ds Max還是沒有類似Maya的節點式材質編輯器。

4視圖層

視圖層是基于網絡三維展示和交互功能的Unity3D虛擬現實引擎，通過Unity3D的粒子系統、動畫系統、遮擋剔除技術、尋路技術、物理系統、烘焙技術、屏幕后期渲染特效等使得家裝設計方案的可視化得以實現。系統提供多種觀看模式（自由模式、瀏覽模式、視覺模式、鳥瞰模式）來展示產品。同時，用戶可以DIY產品組，如墻體顏色設置、地板材質設置、室內產品布局、移動家具、測量尺寸等，讓用戶可以隨意組合產品、調整風格。

Web 3D家裝云公共服務平臺系統主要體現了交互技術和碰撞檢測技術以及三維展示交互技術。

第一，漫游是智慧生態家裝設計方案可視化的關鍵。在unily3D中交互是通過JavaScript腳本實現漫游方式，是以WSAD分別實現上下左右，相對應的代碼在FPScontral.js腳本語言中。

第二，三維展示交互是通過function OnGUI（）方法實現GUI界面設計，在虛擬校園中，可以選擇自動導航、手動導航和退出導航按鈕，并根據選擇進入場景，實現相應的漫游模式。

第三，碰撞檢測是模擬現實環境中的物體在遇到障礙物時發生的本能反應，如遇到墻壁時不能前行，好的碰撞檢測對一個漫游系統的基本條件。在Unity3D中，操作者可以通過functionOnCollisionEnter（obj：Collisionl腳本語言實現控制其碰撞范圍。

5結語

本文以大數據云計算為核心基礎，并采用Web 3D技術，具體從數據層、服務層、模型層、視圖層詳細介紹了Web 3D家裝云公共服務平臺系統的關鍵技術和實現方法。