Flash設(shè)計開發(fā)零能耗家居水循環(huán)仿真系統(tǒng)*

孟春梅，陳 捷

(泰州師范高等專科學(xué)校數(shù)理信息學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

Flash是一種動畫創(chuàng)作與應(yīng)用程序開發(fā)于一身的創(chuàng)作軟件，它融動畫、聲音、位圖等內(nèi)容于一起，功能強大，具有豐富的動畫表現(xiàn)力及很強的交互性［1］，而且flash所制程序占用硬盤空間少，廣泛應(yīng)用在flash課件、MTV、網(wǎng)絡(luò)小游戲、廣告片頭、交互設(shè)計等領(lǐng)域［2］.使用flash設(shè)計開發(fā)該系統(tǒng)，更為直觀形象地仿真實驗運行過程，同時也降低了實驗成本，彌補了實驗設(shè)備不足的問題.

1 家居日常生活用水的使用現(xiàn)狀

人們?nèi)粘５纳钣盟?0%用于沖洗，例如洗衣服、洗澡和馬桶沖水，而大多數(shù)使用都發(fā)生在衛(wèi)生間里.那一個小小的衛(wèi)生間，究竟能夠造成多少的能源消耗?假如一個人用的洗澡水40L(1～2天)，洗衣服用水60L(3～6天)，做飯洗菜用水10L，早上洗臉用水3～4L.那么以一個三口之家為例一天產(chǎn)生廢水量大約在175～235L.生活用水在使用過程中混進(jìn)了各種雜質(zhì)而受到污染，往往是直接廢棄外排.如今水資源越來越少，怎樣將這些生活污水合理的利用就成了我們需要去關(guān)注研究的難題.如果能解決這一問題，每個家庭則可節(jié)約一半的生活用水，同時還能節(jié)約電力資源.

2 仿真零能耗家居水循環(huán)系統(tǒng)的總體設(shè)計

2.1 零能耗家居水循環(huán)系統(tǒng)的開發(fā)思路

仿真設(shè)計首先要明確動畫設(shè)計主要是對現(xiàn)實具體實驗過程及現(xiàn)象的模擬.制作過程中要保證我們的仿真設(shè)計和實際的實驗操作具有同樣明確的實驗?zāi)繕?biāo)、實驗過程、注意事項;應(yīng)對實際的實驗環(huán)境和實驗設(shè)備進(jìn)行合理逼真地模擬布置;同時，需要利用flash的交互功能實現(xiàn)現(xiàn)實實驗各項具體操作的演示，并能讓學(xué)生通過操作模擬系統(tǒng)完成虛擬的實驗過程，從而實現(xiàn)形象、直觀、逼真的仿真實驗環(huán)境設(shè)計.

2.2 零能耗家居水循環(huán)系統(tǒng)的功能框架設(shè)計

本零能耗家居水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計原理是:適當(dāng)將淋浴間提高，在下水孔連通管道并接到蓄水池，在蓄水池中放入明礬吸附細(xì)微顆粒，在管道中放入活性炭以及細(xì)沙所做成的紗布包用以凈化過濾水中顆粒物以及雜質(zhì)，防止其沖馬桶時滋生細(xì)菌，在馬桶后座加一個小型水泵，用于將蓄水池中水抽出，循環(huán)使用.同時洗臉池也使用紅外水龍頭，節(jié)水節(jié)能.在設(shè)計上將洗臉池的出水管道連接至蓄水池，利用重力勢能將其引入，在蓄水池后面開一個出口以便儲水箱水滿時，多余的水可以順利排出.

同時，在儲水箱出水口以及通入馬桶水箱和蓄水池的管道中安裝一個超滑低阻力材料覆蓋的輕質(zhì)塑膠扇輪，當(dāng)水經(jīng)過時，會沖擊扇輪的葉片轉(zhuǎn)動，從而帶動發(fā)電機產(chǎn)生電流并將電能存儲于蓄電池中供給馬桶水泵、衛(wèi)生間照明及紅外感應(yīng)使用.

在仿真系統(tǒng)設(shè)計中，我們將系統(tǒng)設(shè)計分成兩部分，一部分主要是通過動畫展示水循環(huán)系統(tǒng)中水的流動過程;另一部分主要是展示水流沖擊扇輪的葉片轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機產(chǎn)生電流并將電能存儲于蓄電池的過程.

3 零能耗家居水循環(huán)系統(tǒng)的開發(fā)步驟

首先，進(jìn)行實驗基本素材準(zhǔn)備，拍攝及繪制現(xiàn)實實驗設(shè)備及相關(guān)圖片，理清實驗中各個實驗設(shè)備之間的動作順序及邏輯關(guān)系.

其次，完成試驗環(huán)境的虛擬配置，繪制好各個實驗設(shè)備及實驗元素，形成元件庫;

最后，根據(jù)實驗原理，完成相關(guān)動畫的制作，實現(xiàn)水循環(huán)系統(tǒng)運行的仿真模擬.

4 家居零能耗水循環(huán)系統(tǒng)的實現(xiàn)

按家居水循環(huán)利用的原理要求，設(shè)計的仿真系統(tǒng)的界面如圖1、圖2所示.本文主要以蓄水池和馬桶之間的水循環(huán)系統(tǒng)為例來仔細(xì)說明家居零能耗水循環(huán)系統(tǒng)實驗的仿真制作過程.

圖1 家居水循環(huán)仿真系統(tǒng)界面圖1

4.1 圖形元件、影片剪輯元件制作

Flash中有3種元件類型，分別為:影片剪輯、按鈕、圖形［3］.其中圖形元件為靜態(tài)元件.從上圖可以看出，在家居水循環(huán)系統(tǒng)中，馬桶、導(dǎo)管、蓄水池、淋浴間等都是靜態(tài)的圖形元件，而導(dǎo)管中的水流、蓄水池中的水面等需要制作成動態(tài)的硬片剪輯元件.

4.2 組裝元件，設(shè)計動畫，仿真設(shè)計水循環(huán)系統(tǒng)

首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計草圖理清水循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，將Flash元件庫中的元件拖放至Flash場景中，將各個元器件連接起來就可以得到一幅靜態(tài)的衛(wèi)生間水循環(huán)連通圖，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整文件的大小和背景顏色以適應(yīng)實驗界面需求.完成靜態(tài)的水循環(huán)連通圖后，根據(jù)水循環(huán)流動的過程順序及元件間的邏輯關(guān)系，進(jìn)行元件的動畫設(shè)計制作.制作過程中，最好將每個設(shè)備(尤其是動畫對象)放置在獨立的圖層中，這樣有利于避免動畫的互補干擾.

4.2.1 管道中的水流運動

下水道中的水流效果主要是通過制作遮罩動畫來實現(xiàn)，繪制好垂直和水平方向的水流，放置在兩個圖層中，然后分別為兩層添加遮罩層，制作形狀補間動畫完成遮罩效果.

圖3 水流從下水管道流向蓄水池

4.2.2 蓄水池中的連通效果

蓄水池分為兩部分:潔水箱和儲水箱，兩箱之間設(shè)有過水口連通.通過運動補間動畫控制“水流”影片剪輯元件實例制作出潔水箱中的水位逐步升高的動畫效果.

(1)在場景中繪制一個淺灰色矩形，模擬流入蓄水池的污水，將矩形拖入元件庫面板，轉(zhuǎn)換為影片剪輯原件，命名為“污水”，設(shè)置影片剪輯的注冊中心為左下角.

(2)新建圖層，命名為“潔水箱水位”，在時間軸上第60幀插入關(guān)鍵幀，將“污水”影片剪輯從元件庫中拖入場景中，調(diào)整元件實例的大小和位置.在第70幀上插入關(guān)鍵幀，使用任意變形工具拖放“污水”元件實例的高度到達(dá)過水口位置，制作運動補間動畫.同樣的方法，在70幀到80幀之間制作儲水箱內(nèi)水位變化.通過兩段補間動畫，我們模擬出當(dāng)潔水箱中的水位升高到過水口時，水流從過水口流入儲水箱，使得儲水箱中的水流也升高的連通器效果.

當(dāng)水流逐步升高，如何控制蓄水池中的水位，何時溢出，也是一個比較難解決的問題.此處我們通過編寫程序代碼來實現(xiàn).首先需要運用到影片剪輯元件的嵌套使用知識.

(1)新建一個影片剪輯，命名為“水位控制”，在其中內(nèi)置“污水”影片剪輯，注意調(diào)整“污水”影片剪輯的注冊中心在矩形的左下方［4］，將“污水”影片剪輯元件實例命名為“shui”;

(2)在“水位控制”影片剪輯的子時間軸第一幀上添加actionscript程序代碼，再在第二幀上插入普通幀.

圖4 蓄水池中量水箱間的連通效果

具體代碼如下:

(3)新建圖層“溢出”，在第81幀插入關(guān)鍵幀，將“水位控制”影片剪輯元件拖放到場景中，調(diào)整大小與蓄水池等寬，此處注意“溢出”層應(yīng)放在“蓄水池”圖層的下層.效果如圖5所示.

圖5 蓄水池水流溢出

(4)扇輪轉(zhuǎn)動發(fā)電

當(dāng)水流經(jīng)過導(dǎo)管進(jìn)入馬桶水箱時，水流沖擊扇片，帶動扇輪轉(zhuǎn)動發(fā)電.此處，首先我們繪制三個扇片，并將它們轉(zhuǎn)換成“扇輪”影片剪輯元件，在影片剪輯中，使用“扇輪”制作一段順時針旋轉(zhuǎn)的運動補間動畫.

5 總結(jié)

本文提出了利用Flash軟件模擬零能耗家居水循環(huán)仿真系統(tǒng)的設(shè)計.利用Flash的補間動畫、遮罩動畫和actionscript腳本語言實現(xiàn)了實驗的微觀化和實境化，避免了實驗在時間和空間上的限制.且flash軟件制作的仿真系統(tǒng)操作簡單，可以隨時添加、修改，學(xué)生使用方便.本系統(tǒng)中對于發(fā)電機以及電能的收集和傳輸部分，還需要進(jìn)一步修改和完善.如果在現(xiàn)有的開發(fā)環(huán)境中，我們能夠做好各個環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)處理和封裝，將具有一定的應(yīng)用價值.

［1］孫曉波，王榮浩，張鵬舉.基于Flash的遠(yuǎn)程工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計［J］.電子設(shè)計工程，2012，(9):64 －69.

［2］成樂，周祖榮.ActionScript在游戲制作中的應(yīng)用［J］.科技信息，2012，(12):238.

［3］導(dǎo)向科技.Flash cs3動畫制作［M］.北京:人民郵電出版社，2010.

［4］蘇仰娜.基于Flash的汽車模擬駕駛教學(xué)系統(tǒng)［J］.河南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010，(3):307 －310.