基于Unity3D仿真火灾事故预防和处理设计与实现

时间：2021-07-09 00:06:27 来源：蒲公英阅读网 本文已影响人

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　 基于 D Unity3D 的仿真火灾事故的预防和处理的设计与实现

　Research and implementation of the system of prevention and treatment of fire

　内容摘要

　科技的日新月异，计算机成了人类生活中不可或缺的一部分，说到计算机，游戏是不得不说的是其中的一个联想词，游戏本身所拥有的趣味性以及娱乐性，能大大的激发人类的兴趣。我们常说兴趣是学习最好的老师，那游戏能否和学习结合起来呢？毋庸置疑，答案是肯定的。教育类游戏早就已经掀起了一股热潮，在游戏中学习，在趣味中学习，能够让学习者沉浸在知识的海洋中。更能提高学习的效率和深刻所学的内容，加深印象。因此，教育类游戏在当今社会拥有无法估量的应用价值。

　本课题的游戏设计是基于 Unity3D 游戏引擎，与火灾逃生这个生活实际问题所联系而开发的逃生知识类小游戏。火灾是令人恐惧的，因为火灾自我救援的意识和方法较为匮乏，每年有大量的人因为火灾发生时没有有效的逃生方法永远的失去了宝贵的生命。在本课题中，虚拟仿真真实火灾情况下我们该怎么做，在最佳自救时

　 间内用有效且安全的方法逃离火灾现场，实现自救，是本课题的目的所在。

　游戏、生活、学习，三者结合的前景已是一片大好，仿真类游戏来源于生活，而有益于生活，一种新颖且有趣的学习方式是很容易被人们接受的。在游戏中“身临其境”的学习火灾知识，安全无风险，却能学到真正有用的火灾救援知识。本课题将会介绍设计游戏的开发引擎、人物建模、场景设计以及人物动作、游戏玩法、游戏逻辑等等所用到的技术，进行一系列详细分析。

　关键词：

　Unity3D 学习 虚拟仿真 火灾 游戏

　 Abstract

　With the rapid development of science and technology, the computer has become an indispensable part of human life. Speaking of the computer, the game is one of the associative words. The fun and entertainment of the game itself can greatly stimulate human interest. We often say that interest is the best teacher for learning. Can games be combined with learning? The answer, of course, is yes. Educational games have long been a hot trend. Learning in games, learning in fun, can immerse learners in the ocean of knowledge. More can improve the efficiency of learning and deep learning content, deepen the impression. Therefore, educational games have inestimable application value in today"s society. The game design of this topic is based on the Unity3D game engine, and the fire escape, a practical problem of life and the development of escape knowledge small game. Fire is frightening because of the lack of awareness

　 and methods of self-rescue. Every year, a large number of people lose their precious lives forever because there is no effective way to escape when the fire breaks out. In this topic, how should we do in the case of virtual simulation of real fire? The purpose of this topic is to escape from the fire scene in an effective and safe way within the best time for self-rescue, so as to achieve self-rescue. Game, life, learning, the prospects of the combination of the three has been a good, simulation games from life, and good for life, a new and interesting way of learning is easy to be accepted. In the game "immersive" to learn fire knowledge, safety without risk, but can learn really useful fire rescue knowledge. This topic will introduce the development engine, character modeling, scene design and the techniques used in character action, gameplay, game logic, etc., and make a series of detailed analysis.

　Key words:

　 Unity3D

　learning

　virtual simulation

　fire

　game

　 目

　录

　第一章

　绪论

　................................ .................1 1

　1.1

　选题的目的及意义

　................................ ......1 1

　1.2 研究背景

　................................ ..............1 1

　1.3 研究实现内容

　................................ ..........2 2

　第二章

　Unity y 游戏引擎和开发工具介绍

　..........................4 4

　D 2.1 Unity3D 游戏引擎

　................................ .......4 4

　 2.1.1 软件介绍 ........................................... 4

　 2.1.2 生命周期函数 ....................................... 4

　2.1.3 GUI ................................................ 6

　2.2 开发工具介绍

　................................ ..........6 6

　 2.2.1 Visual Studio Code 软件 ............................ 6

　2.2.2 3ds max 软件 ....................................... 6

　2.2.3 C#开发语言 ......................................... 7

　2.3 使用插件介绍

　................................ ..........7 7

　 2.3.1 NGUI 插件 .......................................... 7

　第三章

　游戏功能需求分析和结构设计

　...........................8 8

　3.1 游戏大体结构方案设计

　................................ ..8 8

　3.2 游戏总体结构方案设计

　................................ ..8 8

　第四章

　游戏的详细设计与实现

　................................

　11

　4.1 场景模块

　................................ .............

　11

　 4.1.1 场景搭建 .......................................... 11

　4.1.2 摄像机 ............................................ 11

　4.1.3 粒子效果 .......................................... 14

　4.2 交互设计模块

　................................ .........

　15

　 4.2.1 界面交互 .......................................... 15

　4.2.2 游戏交互 .......................................... 20

　4.2.3 碰撞交互 .......................................... 24

　第五章

　游戏测试

　................................ ............

　28

　5.1 设备环境

　................................ .............

　28

　 5.2 功能测试与执行情况

　................................ ...

　28

　5.3 小结

　................................ .................

　29

　第六章

　总结与展望

　................................ ..........

　30

　参

　考

　文

　献

　................................ ................

　32

　致谢

　................................ ........

　错误!未定义书签。

　广东东软学院本科毕业设计（论文）

　1

　 第一章

　绪论

　1.1

　选题的目的及意义

　时代在进步，人们的生活水平日渐提高，娱乐项目已经成为了生活中的必需品，作为娱乐项目其中之一的代表作——电子游戏，已经发展成了一颗参天大树，深受各个年龄段人们的喜爱与追捧。1952 年，电子游戏横空出世。世界上第一款电子游戏被剑桥大学所创作，这个游戏就是家喻户晓的井字棋游戏，当时这款电子游戏是在真空管电脑平台上运行的，是人类电子游戏史上的一次里程碑。发展至今，游戏随着时间走过了一段又一段的旅行，2019 年，中国游戏市场实际销售收入 2330.2 亿元，增速为 8.7%，游戏市场成为一个重要经济体之一，现今制作游戏都会用到游戏引擎，作为游戏引擎的翘楚之一，Unity，受到了许许多多游戏制作者的青睐。那这个游戏引擎创造过什么特别优秀的游戏呢？那就得谈到现在手游市场上最火爆的一款游戏了，它就是王者荣耀。截至 2019 年 5 月，王者荣耀的用户数达 2 亿。数字足以体现这个游戏的热门程度，从侧面也可以反馈出，Unity 这个游戏引擎的强大。电子信息科技时代迎来了前所未有的大好景象，就拿我们国家国家来说，学习和教育都是科技的第一生产力，那我们试想，游戏和学习是否能强强联合呢？答案是肯定的，现在已经有许许多多的知识类游戏已经诞生，如《我们相距十万光年》、《欧几里德几何 Euclidea》、《计算城堡》，这一类游戏确实给学习者们提供了许多优势，在快乐的游戏中学习到知识，完全可以克服传统教学所带来的枯燥无味，导致学习者丧失学习的兴趣，产生厌学恶学的消极态度。“学习游戏，游戏学习”的方式终将会被推崇，乐学乐教，在快乐中学习。

　 1.2

　研究背景

　本次课题研究的是与消防知识有关的火灾逃生游戏，就我国来说，2019 年火灾数高达 23.3 万起，死亡人数为 1335 人，受伤人数为 837 人，财产损失 35.12 亿元。火是无情的，很容易就能把生命化为灰烬，因为火灾，每年都会又有许许多多的生命因此消逝，大多数都是因为没有有效且及时的火灾自我救援意识而被大火吞噬。我国在防火安全普及上进展都相当的好，社区都会不定时组织线下的防火安全知识。但是大多数都是局限于指导如何使用灭火器，其实，最主要最危险的还是高楼层着火，因为火势一旦蔓延，大多数人因为没有规范的逃生知识而葬身火海。火灾刚起时，灭火器往往是最有效的手段，但是火势变大后，灭火器的作用是微乎其微的，

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　这时候用有效的方法第一时间逃离现场才是正确的，火灾中产生的浓烟是造成死亡的第一要素，许多人身亡并不是第一时间被火湮灭，而是被烟气熏的失去意识，等待他的只有死亡了。因为高楼层这种真实的模拟演练需要的条件是非常多的，因为不具备各种条件，这种实战的经验真的是少之又少，这时候，结合现实的虚拟游戏就起到了举足轻重的作用。火灾逃生游戏具有以下几个优势：1、在高楼层地带不方便展开实地逃生演练时用 PC 即可轻松演练 2、实战不可避免的要用到真实的火，火毕竟是具有一定的危险性的，但是虚拟游戏里的火却没有任何危险。3、游戏的趣味性会让学习消防知识的人印象更加深刻，达到事半功倍的效果。4、虚拟游戏的操作运用到现实生活中也一样可行。

　图 1-1 《VR 火灾逃生应急演练》游戏截图

　 1.3

　研究实现内容

　此次研究内容主要使用 Unity3D 开发引擎与插件 NGUI 所设计的第一人称室内仿真火灾逃生游戏，此游戏的设计背景是当火灾发生时，根据火势大小情况判断，用各种有效手段第一时间进行自救，本游戏搭建了现代楼层室内环境，实现不同关卡使用室内现有道具，根据游戏内提示进行有效逃生。

　本游戏的 UI 界面以及人物交互是使用 Unity 中的插件 NGUI 实现的，游戏的视角为第一人称，在人物方面会挂载 FPS 第一人称的脚本用于控制人物的移动；关卡之间使用的场景都是相同的，但是定位到具体某一关卡时，会有一些小小的改动，实现此模块需要与 NGUI 的 Button 相联系。

　回到游戏中，场景的搭建也是很重要的，如物体的摆放以及整个游戏地图的布

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　局等；既然是火灾游戏，火和烟气是重要的一环，在 Unity 游戏模块中，以上两种物体属于粒子系统模块；在游戏中将会有各种不同动作，该模块将会使用 Tween 动画具体实现；最重要的一环当然属于游戏的交互模块了，具体细分如下：UI 界面交互、人物交互、碰撞交互、点击交互和其他交互。

　游戏开始界面、得分情况、倒计时、血条都将会用到 NUGI 实现，具体人物以及游戏逻辑尽量遵循人类思考方式进行，例如错误提示，失败条件和成功条件的不同将会影响玩家对游戏的体验感。火灾逃生类游戏是让玩家学习逃生知识的，交互以及逻辑趋于简单易操作。

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　4

　第二章

　y Unity 游戏引擎和开发工具介绍

　2.1

　U U nityD 3D 游戏引擎

　2.1.1 软件介绍 Unity3D 作为众多游戏引擎中的翘楚，它并没有悠久的历史，但是它的惊艳已经让所有人看到了。Unity 的开始是于 2004 年诞生在丹麦的阿姆斯特丹，当时开发该工具的人看到它前所未有的价值，就这样，在 2005 年，Unity1.0 诞生了。

　发展至今，Unity3D 成为了一个全面的游戏引擎系统，从建模、光效、动画、粒子效果、碰撞系统、视角、层级文件管理和 Unity 强大的内置外置插件，让开发者从无到有，一个完整的游戏可以由这个强大的游戏引擎开发而出。

　Unity3D 支持多平台的导出，涵盖了 WINDOWS、MAC OSX、WEB 各种终端，让开发者开发的游戏兼容 PC 端和移动端。Unity3D 本是没有完善的建模功能的，但是目前市面上主流的三维建模软件是可以和 Unity 相辅相成的，如 3ds Max、Blender、Cheetah3D；2018 年，Unity 开发的三大建模插件，ProBuilder、Polybrush、ProGrids，可谓是让本就优异的 Unity 引擎锦上添花。

　Unity3D 的可视化编辑界面对于任何一位初学者来说都是友好的，独特的层级面板，存放代码和物体模型的文件夹面板，属性查看面板，还有游戏场景设置面板和游戏预览窗口面板，这两大面板独立分开但是更改却是实时的，开发者可以在开发游戏的过程中，一边开发一遍查看效...