数字孪生 3D 智能仓储管理系统技术解析

数字孪生 3D 智能仓储管理系统是一个基于现代前端技术栈构建的企业级 3D 可视化解决方案。该项目通过 Three.js 技术在 Web 端实现了真实仓储环境的数字化孪生，为智能物流和仓储管理提供了直观的 3D 交互界面。

功能演示

大屏预览

设备运行动画

核心特性

🏭 智能仓库 3D 建模：完整的仓储环境 3D 重现
📦 货架立库管理：动态货架布局与货物存储可视化
🚛 车辆轨迹动画：叉车、无人搬运车等设备的实时轨迹展示
📊 数据可视化面板：基于 Ant Design 的现代化管理界面
🎮 交互式操作：支持 3D 场景的缩放、旋转、点击交互
📱 响应式设计：适配不同屏幕尺寸的设备

项目架构

本项目采用Monorepo架构，使用pnpm工作空间和turbo进行统一管理，实现了高效的多包开发模式。


├── apps/ # 应用程序
│ └── admin/ # 管理后台应用
└── packages/ # 共享包
    ├── apis/ # API请求封装
    ├── components/ # 通用组件库
    ├── hooks/ # 自定义Hooks
    ├── mobx-store/ # MobX状态管理
    ├── store/ # Redux状态管理
    ├── three/ # Three.js 3D组件
    ├── ui/ # UI组件库
    └── utils/ # 工具函数

技术栈详解

前端核心

技术	作用
React	构建用户界面
TypeScript	静态类型检查
Vite	极速开发构建工具
Ant Design	企业级 UI 组件库

三维渲染

技术	作用
Three.js	WebGL 渲染引擎
@react-three/fiber	React 与 Three.js 的声明式桥接
@react-three/drei	实用三维组件集合
@react-three/rapier	物理引擎集成
@react-three/csg	CSG 布尔运算

状态管理与工程化

技术	作用
Redux Toolkit	全局状态管理
MobX	三维场景状态
Turbo	Monorepo 构建加速
pnpm	包管理器

🔥 核心功能模块

1. 3D 场景渲染引擎

核心文件：packages/three/Canva/index.tsx

const Canva = (props) => {
  return (
    <Canvas shadows gl={{ logarithmicDepthBuffer: true }}>
      <BaseSence /> {/* 基础场景：相机、灯光、天空 */}
      <Factory /> {/* 工厂场景：仓库、设备、动画 */}
      <Gizmo /> {/* 辅助工具 */}
    </Canvas>
  );
};

技术实现：

使用@react-three/fiber将 Three.js 与 React 声明式开发结合
支持阴影渲染和对数深度缓冲，提升视觉效果
模块化场景管理，便于功能扩展

2. 智能仓储建筑系统

核心文件：packages/three/Canva/components/Factory/components/house.tsx

const House = (props: IHouse) => {
  // 复杂的仓库几何体构建
 
  const getBackWallShape = () => {
    const shape = getPointToShape([
      /* 墙体顶点 */
    ]);
 
    const doorHoles = new THREE.Path(); // 门洞挖空
 
    shape.holes.push(doorHoles);
 
    return shape;
  };
 
  return (
    <group position={position}>
      {/* 墙体、屋顶、地面 */}
 
      <mesh>
        <extrudeGeometry
          args={[getBackWallShape(), { depth: wallThickness }]}
        />
      </mesh>
 
      {/* 道路、草坪系统 */}
 
      <OutSideSurface />
    </group>
  );
};

技术亮点：

使用ExtrudeGeometry构建复杂建筑几何体
支持门洞、窗户等细节的布尔运算
材质贴图系统，包括墙体、地面、道路纹理
程序化生成道路和绿化系统

3. 立体货架系统

核心文件：packages/three/Canva/components/Factory/components/stereoscopicShelf.tsx

function StereoscopicShelf({ layout: { row, col, layer } }) {
  // 动态计算货架尺寸
 
  const lenX = useMemo(
    () => row * locationSize.x + (row + 1) * shelfRackDiameter,
    [row]
  );
 
  const lenY = useMemo(
    () => shelfBottomHeight + layer * (locationSize.y + shelfRackDiameter),
    [layer]
  );
 
  return (
    <group>
      {/* 横向支撑结构 */}
 
      {Array(row + 1)
        .fill(1)
        .map((_, rowIndex) =>
          Array(layer)
            .fill(1)
            .map((_, layerIndex) => (
              <mesh
                geometry={rowShelfRackGeometry}
                material={shelfRackMaterial}
                position={calculatePosition(rowIndex, layerIndex)}
              />
            ))
        )}
 
      {/* 轨道系统 */}
 
      {Array(col + 1)
        .fill(1)
        .map((_, colIndex) => (
          <mesh geometry={shelfTrackGeometry} material={shelfTrackMaterial} />
        ))}
    </group>
  );
}

设计特点：

参数化货架生成，支持任意行列层配置
精确的几何计算，确保货架结构合理
轨道系统集成，支持自动化设备运行
材质区分不同功能区域

4. 车辆动画系统

核心文件：packages/three/Canva/components/Factory/components/WarehouseMap.tsx

useFrame((_, delta) => {
  // 动画数据驱动的车辆运动
 
  const curList = animationData[index];
 
  curList.forEach(({ el, type, hasGoods, radian }) => {
    let dis = [0, 0, 0];
 
    let rad = 0;
 
    if (type === "move") dis = getDis(delta, cur);
    if (type === "rotate") rad = getRad(delta, cur);
 
    // 更新车辆状态
 
    if (el === "mxwCar") {
      setMxwCarData((state) => ({
        position: [x + dis[0], y + dis[1], z + dis[2]],
 
        radian: state.radian + rad,
 
        hasGoods,
      }));
    }
  });
});

动画特性：

基于关键帧的车辆运动系统
支持位移、旋转、货物装卸等复合动作
多车辆协调作业的时序控制
可配置的动画数据，易于调整运行轨迹

5. 交互式区域管理

核心文件：packages/three/Canva/components/Factory/components/area.tsx

const Area = ({ x, y, width, height, areaNumber }) => {
  const [clicked, setClicked] = useState(false);
 
  const handleClick = () => {
    const box = new THREE.Box3().setFromCenterAndSize(
      new THREE.Vector3(x, (y + textHeight) / 2, z),
 
      new THREE.Vector3(width, textHeight, height)
    );
 
    controls.fitToBox(box, true); // 相机聚焦到选中区域
 
    annotationRef.current?.show(); // 显示区域信息
  };
 
  return (
    <group onClick={handleClick}>
      <mesh ref={meshRef}>
        <boxGeometry args={size} />
 
        <lineSegments>
          <edgesGeometry args={[new THREE.BoxGeometry(...size)]} />
 
          <lineBasicMaterial color={strokeColor} />
        </lineSegments>
      </mesh>
 
      <Annotation ref={annotationRef} data={annotationData} />
    </group>
  );
};

交互功能：

点击区域自动聚焦相机视角
区域边框高亮显示
信息标注系统，显示区域详细数据
响应式交互反馈

技术亮点

1. 先进的 Monorepo 架构

// turbo.json - 构建管道配置
 
{
  "pipeline": {
    "build": { "dependsOn": ["^build"], "outputs": ["dist/**"] },
    "dev": { "cache": false, "persistent": true },
    "lint": {}
  }
}

并行构建：Turbo 智能缓存，提升构建效率
依赖管理：pnpm 工作空间减少磁盘占用
类型共享：统一的 TypeScript 配置

2. 双状态管理架构

Redux 用于全局应用状态：

// 用户权限、路由、系统配置
 
const store = configureStore({
  reducer: {
    user: userReducer,
    menu: menuReducer,
  },
});

MobX 用于 3D 场景状态：

// 3D对象位置、动画状态等
 
const threeStore = observable({
  cameraPosition: [0, 100, 300],
  selectedObject: null,
  animationProgress: 0,
});

3. 声明式 3D 开发

// 传统Three.js写法
const geometry = new THREE.BoxGeometry(1, 1, 1);
 
const material = new THREE.MeshBasicMaterial({ color: 0x00ff00 });
 
const cube = new THREE.Mesh(geometry, material);
 
scene.add(cube);
 
// React Three Fiber写法
 
<mesh>
  <boxGeometry args={[1, 1, 1]} />
 
  <meshBasicMaterial color="green" />
</mesh>;

开发与部署

开发环境启动

# 安装依赖
pnpm install
 
# 启动开发服务器
pnpm dev
 
# 并行启动所有应用（Turbo加速）
turbo run dev --concurrency 14

项目构建

# 构建所有包
pnpm build
 
# 代码检查
pnpm lint
 
# 清理构建产物
pnpm clean

源码地址

https://github.com/anyone-yuren/degital-twin-3d (opens in a new tab)

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