Flash設(shè)計(jì)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?？茖W(xué)校數(shù)理信息學(xué)院，江蘇 泰州 225300)

Flash是一種動(dòng)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(dòng)畫、聲音、位圖等內(nèi)容于一起，功能強(qiáng)大，具有豐富的動(dòng)畫表現(xiàn)力及很強(qiáng)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(jì)等領(lǐng)域［2］.使用flash設(shè)計(jì)開發(fā)該系統(tǒng)，更為直觀形象地仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行過程，同時(shí)也降低了實(shí)驗(yàn)成本，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)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(gè)小小的衛(wèi)生間，究竟能夠造成多少的能源消耗?假如一個(gè)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(gè)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(gè)家庭則可節(jié)約一半的生活用水，同時(shí)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(jì)

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(jì)首先要明確動(dòng)畫設(shè)計(jì)主要是對(duì)現(xiàn)實(shí)具體實(shí)驗(yàn)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(jì)和實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作具有同樣明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)過程、注意事項(xiàng);應(yīng)對(duì)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行合理逼真地模擬布置;同時(shí)，需要利用flash的交互功能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)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(shí)驗(yàn)過程，從而實(shí)現(xiàn)形象、直觀、逼真的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì).

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

本零能耗家居水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(shí)滋生細(xì)菌，在馬桶后座加一個(gè)小型水泵，用于將蓄水池中水抽出，循環(huán)使用.同時(shí)洗臉池也使用紅外水龍頭，節(jié)水節(jié)能.在設(shè)計(jì)上將洗臉池的出水管道連接至蓄水池，利用重力勢(shì)能將其引入，在蓄水池后面開一個(gè)出口以便儲(chǔ)水箱水滿時(shí)，多余的水可以順利排出.

同時(shí)，在儲(chǔ)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(gè)超滑低阻力材料覆蓋的輕質(zhì)塑膠扇輪，當(dāng)水經(jīng)過時(shí)，會(huì)沖擊扇輪的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流并將電能存儲(chǔ)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(jì)中，我們將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分成兩部分，一部分主要是通過動(dòng)畫展示水循環(huán)系統(tǒng)中水的流動(dòng)過程;另一部分主要是展示水流沖擊扇輪的葉片轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電流并將電能存儲(chǔ)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(shí)驗(yàn)基本素材準(zhǔn)備，拍攝及繪制現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及相關(guān)圖片，理清實(shí)驗(yàn)中各個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備之間的動(dòng)作順序及邏輯關(guān)系.

其次，完成試驗(yàn)環(huán)境的虛擬配置，繪制好各個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)元素，形成元件庫;

最后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理，完成相關(guān)動(dòng)畫的制作，實(shí)現(xiàn)水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行的仿真模擬.

4 家居零能耗水循環(huán)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

按家居水循環(huán)利用的原理要求，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(dòng)態(tài)的硬片剪輯元件.

4.2 組裝元件，設(shè)計(jì)動(dòng)畫，仿真設(shè)計(jì)水循環(huán)系統(tǒng)

首先根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(dòng)的過程順序及元件間的邏輯關(guān)系，進(jìn)行元件的動(dòng)畫設(shè)計(jì)制作.制作過程中，最好將每個(gè)設(shè)備(尤其是動(dòng)畫對(duì)象)放置在獨(dú)立的圖層中，這樣有利于避免動(dòng)畫的互補(bǔ)干擾.

4.2.1 管道中的水流運(yùn)動(dòng)

下水道中的水流效果主要是通過制作遮罩動(dòng)畫來實(shí)現(xiàn)，繪制好垂直和水平方向的水流，放置在兩個(gè)圖層中，然后分別為兩層添加遮罩層，制作形狀補(bǔ)間動(dòng)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(chǔ)水箱，兩箱之間設(shè)有過水口連通.通過運(yùn)動(dòng)補(bǔ)間動(dòng)畫控制“水流”影片剪輯元件實(shí)例制作出潔水箱中的水位逐步升高的動(dòng)畫效果.

(1)在場景中繪制一個(gè)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(cè)中心為左下角.

(2)新建圖層，命名為“潔水箱水位”，在時(shí)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(shí)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(shí)例的高度到達(dá)過水口位置，制作運(yùn)動(dòng)補(bǔ)間動(dòng)畫.同樣的方法，在70幀到80幀之間制作儲(chǔ)水箱內(nèi)水位變化.通過兩段補(bǔ)間動(dòng)畫，我們模擬出當(dāng)潔水箱中的水位升高到過水口時(shí)，水流從過水口流入儲(chǔ)水箱，使得儲(chǔ)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(shí)溢出，也是一個(gè)比較難解決的問題.此處我們通過編寫程序代碼來實(shí)現(xiàn).首先需要運(yùn)用到影片剪輯元件的嵌套使用知識(shí).

(1)新建一個(gè)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(cè)中心在矩形的左下方［4］，將“污水”影片剪輯元件實(shí)例命名為“shui”;

(2)在“水位控制”影片剪輯的子時(shí)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(dòng)發(fā)電

當(dāng)水流經(jīng)過導(dǎo)管進(jìn)入馬桶水箱時(shí)，水流沖擊扇片，帶動(dòng)扇輪轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電.此處，首先我們繪制三個(gè)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(shí)針旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)間動(dòng)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(jì).利用Flash的補(bǔ)間動(dòng)畫、遮罩動(dòng)畫和actionscript腳本語言實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的微觀化和實(shí)境化，避免了實(shí)驗(yàn)在時(shí)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(shí)添加、修改，學(xué)生使用方便.本系統(tǒng)中對(duì)于發(fā)電機(jī)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(gè)環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)處理和封裝，將具有一定的應(yīng)用價(jià)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(jì)［J］.電子設(shè)計(jì)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(dòng)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(bào)(自然科學(xué)版)，2010，(3):307 －310.