火灾的频繁发生对人们的生命及财产安全带来了严重危害,而引起火灾发生的主要原因是人们消防知识薄弱及火灾发生时不知道该如何处理。目前针对消防问题最常用的方式是进行实际演练,但由于该方式既浪费人力、物力、金钱又不能确保人们在演练中不受到伤害,因此本文将虚拟现实技术应用到消防演练中,开发一个消防演练系统。用户可以借助沉浸式交互设备在系统中进行演练,该系统具有沉浸感强、功能丰富的特点,且系统可以在任意时间被循环使用,可以解决在实际消防演练中造成的资源浪费问题。首先,本文研究与优化了碰撞检测技术。通过对层次包围盒碰撞检测算法及本系统开发平台中碰撞检测方法的研究,对虚拟场景中物体模型的碰撞检测提出优化方法,该方法综合考虑物体模型紧凑性及系统资源两方面,可以在提高物体模型紧凑性的前提下节省系统资源。其次,本文设计了基于粒子系统的烟雾与火焰扩散算法。选取粒子系统技术制作烟雾、火焰,并模拟烟雾与火焰的扩散,根据烟雾与火焰特性,确定烟雾与火焰粒子系统的关键属性,通过设计关键属性的计算方法、扩散条件及结束条件实现烟雾与火焰的扩散。将算法应用到系统中,并经过测试表明产生的烟雾与火焰扩散效果可以满足用户的需求。再次,本文设计并实现了基于VR(Virtual Reality)的沉浸式消防演练系统。该系统结合虚拟现实、传感器跟踪检测及网络传输技术,遵循实际的消防演练对系统各演练功能进行设计,用户可以利用沉浸式交互设备与虚拟场景中物体模型进行交互完成模拟灭火、逃生、多人配合救援、查找火灾隐患等演练,通过使用不同技术及设计相应算法来实现各功能。最后,本文对系统进行了测试。除了设计测试用例对系统各功能模块进行功能测试,还对系统兼容性及性能进行了测试,测试结果表明各功能均满足用户需求且系统可以稳定的运行。