本發(fā)明屬于教育或演示用具領域，特別涉及一種氣象演示系統(tǒng)。
背景技術：
氣象演示是一項重要的科普內容。目前進行氣象演示的方式既有有實體裝置演示，又有屏幕視頻演示。但是很多的氣象演示裝置體積較小，只能演示很少種類的氣象條件，且演示手段也比較單一，缺少聲音、燈光等的配合。而對于屏幕視頻演示來說，雖然其演示畫面豐富多彩，但是受眾僅僅通過眼睛觀看視頻演示，體驗身臨其境的感覺較為困難。
技術實現要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是，提供一種氣象演示系統(tǒng)，既能夠演示多種氣象條件，同時營造出與所演示的氣象條件相適應的空中和地面環(huán)境變化狀況以及生物反應情況，提高氣象演示效果。
為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：
一種氣象演示系統(tǒng)，包括演示室，所述演示室內地面上設置有地形模型、動物模型組以及植物模型組，所述演示室內上方設置有云朵模型組以及太陽模型，所述動物模型組包括若干動物模型，所述植物模型組包括若干植物模型，所述云朵模型組包括若干云朵模型，所述太陽模型內部設置有燈具；所述演示室內地面設置有動物模型軌道和植物模型軌道，所述演示室內頂面設置有云朵模型軌道，各個所述動物模型、植物模型以及云朵模型上均設置有滾輪，所述云朵模型上的滾輪嵌入所述云朵模型軌道中，所述動物模型上的所述滾輪嵌入所述動物模型軌道中，所述植物模型上的所述滾輪嵌入所述植物模型軌道中；所述氣象演示系統(tǒng)還包括用于控制所述地形模型形變的地形模型控制裝置、用于控制所述動物模型組運動以及形變的動物模型控制裝置、用于控制所述植物模型組形變的植物模型控制裝置、用于控制所述云朵模型組運動以及形變的云朵模型控制裝置、用于控制所述太陽模型內部燈具亮度變化的太陽模型控制裝置；所述地形模型控制裝置包括第一處理器模塊以及分別與所述第一處理器模塊連接的地形模型形變機構、第一無線通信模塊，所述動物模型控制裝置包括第二處理器模塊以及分別與所述第二處理器模塊連接的動物模型形變機構、動物模型驅動機構、第二無線通信模塊，所述植物模型控制裝置包括第三處理器模塊以及分別與所述第三處理器模塊連接的植物模型形變機構、第三無線通信模塊，所述云朵模型控制裝置包括第四處理器模塊以及分別與所述第四處理器模塊連接的云朵模型形變機構、云朵模型驅動機構、第四無線通信模塊，所述太陽模型控制裝置包括第五處理器模塊以及與所述第五處理器模塊連接的第五無線通信模塊，所述第五處理器模塊同時與所述太陽模型內部的燈具連接；所述地形模型形變機構包括設置在地面上的若干往復式液壓缸，所述若干液壓缸分別與所述第一處理器模塊連接，所述若干液壓缸均與地面垂直設置且按照陣列排列，所述地形模型為可伸縮薄膜，所述地形模型覆蓋在所述若干液壓缸上，每個所述液壓缸的運動端均與所述地形模型的下表面連接，所述地形模型的周邊與地面連接；所述演示室內還設置有氣象模擬裝置，所述氣象模擬裝置包括燈光部分、語音部分、風力部分以及水力部分，所述燈光部分包括若干電腦燈；所述語音部分包括第六處理器模塊以及與所述第六處理器模塊連接的第六無線通信模塊和語音模塊；所述風力部分包括第一PLC模塊以及與所述第一PLC模塊連接的風機；所述水力部分包括第二PLC模塊以及與所述第二PLC模塊連接的水泵，所述演示室內設置有若干噴頭，所述水泵分別與所述若干噴頭管道連接；所述演示室外設置有氣象演示控制臺，所述氣象演示控制臺包括觸摸屏、主處理器模塊以及主無線通信模塊；所述第一PLC模塊、第一PLC模塊以及第二PLC模塊分別與所述氣象演示控制臺連接。
在上述技術方案中，通過氣象演示控制臺的觸摸屏選擇需要演示的氣象條件，每一種氣象條件均對應一系列的模型運動形變狀況。在選擇好需要演示的氣象條件后，主處理器模塊發(fā)出控制信號，控制信號由主無線通信模塊傳輸至在該氣象條件所需要調動的模型控制裝置以及氣象模擬裝置，一方面根據氣象條件的要求，氣象模擬裝置中的燈光部分、語音部分、風力部分以及水力部分中的一個或多個進行工作，利用多種手段模擬氣象條件的發(fā)生；另一方面，各個模型根據氣象條件的需要相應地沿軌道進行運動或者進行形變展示，從而與氣象模擬裝置所模擬的氣象條件相適應。各個模型與氣象模擬裝置之間相互配合，既能夠在演示室內模擬多種氣象條件，同時又能夠利用演示室內的各個模型從整體上展現與所演示的氣象條件相適應的空中和地面環(huán)境變化狀況以及生物反應情況，對所要演示的氣象內容進行立體展示，觀眾還可以進入演示室內進行親身體驗，從而提高了氣象演示的互動性、完整性以及內容深度，有利于為受眾帶來更好的觀賞體驗以及科普效果。
作為改進，所述動物模型、植物模型以及云朵模型均為充氣式可伸縮模型；所述動物模型形變機構包括與所述動物模型數量相同的動物模型微型風機，所述動物模型微型風機與所述動物模型一一對應并用于向所述動物模型充放氣，所述動物模型驅動機構包括與所述動物模型數量相同的動物模型微型電機，各個所述動物模型微型電機的輸出軸分別與各個所述動物模型的滾輪一一對應連接；所述植物模型形變機構包括與所述植物模型數量相同的植物模型微型風機，所述植物模型微型風機與所述植物模型一一對應并用于向所述植物模型充放氣；所述云朵模型驅動機構包括與所述云朵模型數量相同的云朵模型微型風機，所述云朵模型微型風機與所述云朵模型一一對應并用于向所述云朵模型充放氣，所述云朵模型驅動機構包括與所述云朵模型數量相同的云朵模型微型電機，各個所述云朵模型微型電機的輸出軸分別與各個所述云朵模型的滾輪一一對應連接。使用充氣式可伸縮模型便于利用充放氣控制動植物模型以及云朵模型的大小形變，模型在大小形變過程中始終保持飽滿狀態(tài)，使得模型的變化效果更加立體顯著，同時利用微型電機便于直接控制各個模型上的滾輪轉動，進而控制各個模型沿其軌道運行。
作為改進，所述演示室內上方還設置有地球模型，所述演示室內頂面設置有圍繞所述太陽模型設置的地球模型軌道，所述地球模型上同樣設置有滾輪，所述地球模型的滾輪嵌入所述地球模型軌道中，所述地球模型沿地球模型軌道運行用于模擬地球的公轉；所述氣象演示系統(tǒng)還包括用于控制所述地球模型運動的地球模型控制裝置；所述地球模型控制裝置包括第七處理器模塊以及分別與所述第七處理器模塊連接的地球模型驅動機構、第七無線通信模塊；所述地球模型驅動機構包括地球模型微型電機，所述地球模型微型電機的輸出軸與所述地球模型上的滾輪連接。除了可以模擬氣象條件之外，還可以通過氣象演示控制臺選擇模擬地球公轉演示，主處理器模塊發(fā)出控制信號，控制信號由主無線通信模塊傳輸至第七無線通信模塊，進而被傳輸至第七處理器模塊，第七處理器模塊接收信號后向地球模型驅動機構發(fā)出控制指令，地球模型驅動機構驅動地球模型沿地球模型軌道運行，也就使得地球模型沿太陽模型運行，從而模擬地球的公轉。
作為改進，所述地形模型以及所述植物模型組表面覆蓋有感光變色層，因而可以根據演示室內的燈光條件進行變色，模擬植物在不同光照條件下的生長狀況。
作為改進，所述植物模型組中包括樹木模型，所述樹木模型包括若干樹葉模型、若干樹枝模型以及樹干模型，所述樹葉模型表面覆蓋有感光變色層，所述若干樹枝模型按照樹木形狀設置于所述樹干模型上，每個所述樹枝模型內部設置有電磁鐵，各個所述樹枝模型相互之間并聯，所述樹木模型的樹枝模型與樹干模型外部均包裹有仿真樹皮每個所述樹葉模型的葉柄端部設置有金屬，所述樹枝模型內的電磁鐵通電后通過磁力將所述葉柄吸附在所述仿真樹皮表面。當一個或多個樹枝模型內的電磁鐵不再通電后，其上的樹葉模型不再受到磁力吸引作用便會掉落，從而可以模擬樹木落葉過程。
綜上，本發(fā)明一種氣象演示系統(tǒng)能夠從整體上展現氣象條件的發(fā)生過程以及所帶來的地面和空中環(huán)境變化以及生物反應，提高了氣象演示的互動性、完整性以及內容深度，有利于為受眾帶來更好的觀賞體驗以及科普效果。
附圖說明
圖1是本發(fā)明示意圖。
圖中：1，主處理器模塊；2，主無線通信模塊；3，第一無線通信模塊；4，第一處理器模塊；5，液壓缸；6，第二無線通信模塊；7，第二處理器模塊；8，動物模型微型風機；9，動物模型微型電機；10，第三無線通信模塊；11，第三處理器模塊；12，植物模型微型風機；13，第四無線通信模塊；14，第四處理器模塊；15，云朵模型微型風機；16，云朵模型微型電機；17，第五無線通信模塊；18，第五處理器模塊；19，燈具；20，電腦燈；21，第六無線通信模塊；22，第六處理器模塊；23，語音模塊；24，第七無線通信模塊；25，第七處理器模塊；26，地球模型微型電機；27，第一PLC模塊；28，風機；29，第二PLC模塊；30，水泵。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發(fā)明進行進一步的說明。
實施例一
該氣象演示系統(tǒng)包括演示室，演示室內地面上設置有地形模型、動物模型組以及植物模型組，演示室內上方設置有云朵模型組以及太陽模型，動物模型組包括若干動物模型，植物模型組包括若干植物模型，云朵模型組包括若干云朵模型，太陽模型為透明模型，太陽模型內部設置有燈具19；演示室內地面設置有動物模型軌道和植物模型軌道，演示室內頂面設置有云朵模型軌道，各個動物模型、植物模型以及云朵模型上均設置有滾輪，云朵模型上的滾輪嵌入云朵模型軌道中，動物模型上的滾輪嵌入動物模型軌道中，植物模型上的滾輪嵌入植物模型軌道中；且演示室內頂面的各軌道與嵌入其內的各滾輪形成卡合關系，使得上述滾輪不能從上述軌道中掉落，從而演示室內上方的各個模型也不會落下。
氣象演示系統(tǒng)還包括用于控制地形模型形變的地形模型控制裝置、用于控制動物模型組運動以及形變的動物模型控制裝置、用于控制植物模型組形變的植物模型控制裝置、用于控制云朵模型組運動以及形變的云朵模型控制裝置、用于控制太陽模型內部燈具19亮度變化的太陽模型控制裝置；地形模型控制裝置包括第一處理器模塊4以及分別與第一處理器模塊4連接的地形模型形變機構、第一無線通信模塊3，動物模型控制裝置包括第二處理器模塊7以及分別與第二處理器模塊7連接的動物模型形變機構、動物模型驅動機構、第二無線通信模塊6，植物模型控制裝置包括第三處理器模塊11以及分別與第三處理器模塊11連接的植物模型形變機構、第三無線通信模塊10，云朵模型控制裝置包括第四處理器模塊14以及分別與第四處理器模塊14連接的云朵模型形變機構、云朵模型驅動機構、第四無線通信模塊13，太陽模型控制裝置包括第五處理器模塊18以及與第五處理器模塊18連接的第五無線通信模塊17，第五處理器模塊18同時與太陽模型內部的燈具19連接；地形模型形變機構包括設置在地面上的若干往復式液壓缸5，若干液壓缸5分別與第一處理器模塊連接，若干液壓缸5均與地面垂直設置且按照陣列排列，地形模型為可伸縮薄膜，例如乳膠或橡膠，地形模型覆蓋在若干液壓缸5上，每個液壓缸5的運動端均與地形模型的下表面連接，地形模型的周邊與地面連接。
演示室內還設置有氣象模擬裝置，氣象模擬裝置包括燈光部分、語音部分、風力部分以及水力部分，燈光部分包括若干電腦燈20；語音部分包括第六處理器模塊22以及與第六處理器模塊22連接的第六無線通信模塊21和語音模塊23；風力部分包括第一PLC模塊27以及與第一PLC模塊27連接的風機28；水力部分包括第二PLC模塊29以及與第二PLC模塊29連接的水泵30，演示室內設置有若干噴頭，水泵30分別與若干噴頭管道連接；演示室外設置有氣象演示控制臺，氣象演示控制臺包括觸摸屏、主處理器模塊1以及主無線通信模塊2，氣象演示控制臺也可以直接使用計算機；第一PLC模塊27以及第二PLC模塊29分別與氣象演示控制臺連接，第一PLC模塊27以及第二PLC模塊29分別與主處理器模塊1進行串行通信。
動物模型、植物模型以及云朵模型均為充氣式可伸縮模型，類似于氣球，動物模型形變機構包括與動物模型數量相同的動物模型微型風機8，動物模型微型風機8與動物模型一一對應并用于向動物模型充放氣，每個動物模型上開設有進出風口，動物模型微型風機8上具有多個進出風嘴，動物模型微型風機8上的進出風嘴與各個動物模型上的進出風口一一對應且密封連接；動物模型驅動機構包括與動物模型數量相同的動物模型微型電機9，各個動物模型微型電機9的輸出軸分別與各個動物模型的滾輪一一對應連接；植物模型形變機構包括與植物模型數量相同的植物模型微型風機12，植物模型微型風機12與植物模型一一對應并用于向植物模型充放氣，每個植物模型上開設有進出風口，植物模型微型風機12上具有多個進出風嘴，植物模型微型風機12上的進出風嘴與各個植物模型上的進出風口一一對應且密封連接；云朵模型驅動機構包括與云朵模型數量相同的云朵模型微型風機15，云朵模型微型風機15與云朵模型一一對應并用于向云朵模型充放氣，每個云朵模型上開設有進出風口，云朵模型微型風機15上具有多個進出風嘴，云朵模型微型風機15上的進出風嘴與各個云朵模型上的進出風口一一對應且密封連接；云朵模型驅動機構包括與云朵模型數量相同的云朵模型微型電機16，各個云朵模型微型電機16的輸出軸分別與各個云朵模型的滾輪一一對應連接。
利用觸摸屏進行氣象條件的選擇，例如可以選擇刮風、降雨、雷電以及晴朗等多種氣象條件。當選擇的氣象條件為刮風時，主處理器模塊1發(fā)出控制信號，控制信號傳輸至第一PLC模塊27，第一PLC模塊27控制風機28工作，向演示室內吹風模擬刮風天氣；同時控制信號還由主無線通信模塊2分別傳輸至第四無線通信模塊13、第五無線通信模塊17和第六無線通信模塊21，然后被傳輸至第四處理器模塊14、第五處理器模塊18和第六處理器模塊22，第四處理器模塊14向與其連接的各個云朵模型微型電機16發(fā)出控制指令，云朵模型微型電機16工作帶動云朵模型沿云朵模型軌道運動，模擬云朵在刮風條件下的運行狀況；第五處理器模塊18向太陽模型內部的燈具19發(fā)出控制指令，燈具19發(fā)光模擬該氣象條件下的太陽景象；第六處理器模塊22向與其連接的語音模塊23發(fā)出控制指令，語音模塊23播放關于刮風的聲音；另外，各個植物模型也會在風機28的作用下產生擺動等活動。
當選擇的氣象條件為降雨時，主處理器模塊1發(fā)出控制信號，控制信號傳輸至第二PLC模塊29，第二PLC模塊29控制水泵30進行工作，水泵30帶動水從噴頭中噴出，噴頭可以設置在演示室內上方，從而模擬降雨天氣；同時控制信號還由主無線通信模塊2分別傳輸至第一無線通信模塊3、第二無線通信模塊6、第三無線通信模塊10、第四無線通信模塊13以及第五無線通信模塊17，進而分別被傳輸至第一處理器模塊4、第二處理器模塊7、第三處理器模塊11、第四處理器模塊14以及第五處理器模塊18，第一處理器模塊4向與其連接的各個液壓缸5發(fā)出控制指令，液壓缸5的運動端分別進行向上伸出或者向下收縮，由于地形模型的周邊與地面連接，故地形模型隨著若干液壓缸5的運動端上升或者下降從而塑造出不同的形狀；例如其中一個液壓缸5的運動端向上伸出，其余的液壓缸5的運動端向下收縮，從而地形模型被塑造成山峰的形狀；或者兩側的液壓缸5的運動端向上伸出，中間的液壓缸5的運動端向下收縮，則將地形模型塑造成山谷的形狀；通過地形模型的形狀變化，可以用來模擬地形與降雨等氣象條件的關系；例如地形模型某處的高度下降，模擬此處水土流失的情況；第二處理器模塊7向與其連接的各個動物模型微型電機9發(fā)出控制指令，動物模型微型電機9帶動動物模型沿動物軌道運行，模擬降雨條件下動物的活動；第三處理器模塊11向與其連接的各個植物模型微型風機12發(fā)出控制指令，植物模型微型風機12向植物模型內進行充氣，植物模型體積隨之增大，模擬降雨為植物提供水分后植物的生長；第四處理器模塊14向與其連接的各個云朵模型微型風機15以及各個云朵模型微型電機16發(fā)出控制指令，云朵模型微型電機16帶動云朵運動相互靠近，云朵模型微型風機15向云朵模型充氣或放氣，云朵模型變大或縮小，模擬由云朵帶來降雨以及云朵在降雨過程中的變化；第五處理器模塊18向太陽模型內部的燈具19發(fā)出控制指令，燈具19發(fā)光模擬該氣象條件下的太陽景象。
當選擇的氣象條件為雷電時，主處理器模塊1發(fā)出控制信號，控制信號由主無線通信模塊2傳輸至各個電腦燈20，電腦燈20發(fā)光以模擬閃電，各個電腦燈20可以按照一定的陣列或者線性排列；同時控制信號由主無線通信模塊2傳輸至第五無線通信模塊17和第六無線通信模塊21，然后被傳輸至第五處理器模塊18和第六處理器模塊22，第五處理器模塊18向太陽模型內部的燈具19發(fā)出控制指令，燈具19發(fā)光模擬該氣象條件下的太陽景象，第六處理器模塊22向與其連接的語音模塊23發(fā)出控制指令，語音模塊23播放關于雷電的聲音。
雷電、降雨以及刮風等模擬氣象既可以單獨選擇發(fā)生，也可以選擇同時發(fā)生；三者同時選擇時，各個模型以及氣象模擬裝置中的各部分相互配合，例如語音模塊23既要播放雷電聲音，也要播放刮風聲音。
實施例二
實施例二在實施例一的基礎上，演示室內上方還設置有地球模型，演示室內頂面設置有圍繞太陽模型設置的地球模型軌道，地球模型上同樣設置有滾輪，地球模型的滾輪嵌入地球模型軌道中，地球模型沿地球模型軌道運行用于模擬地球的公轉；氣象演示系統(tǒng)還包括用于控制地球模型運動的地球模型控制裝置；地球模型控制裝置包括第七處理器模塊25以及分別與第七處理器模塊25連接的地球模型驅動機構、第七無線通信模塊24；地球模型驅動機構包括地球模型微型電機26，地球模型微型電機26的輸出軸與地球模型上的滾輪連接。除了可以模擬氣象條件之外，還可以通過氣象演示控制臺選擇模擬地球公轉演示，主處理器模塊1發(fā)出控制信號，控制信號由主無線通信模塊2傳輸至第七無線通信模塊24，進而被傳輸至第七處理器模塊25，第七處理器模塊25接收信號后向地球模型驅動機構發(fā)出控制指令，地球模型驅動機構驅動地球模型沿地球模型軌道運行，也就使得地球模型沿太陽模型運行，從而模擬地球的公轉。
實施例三
實施例三是在實施例二的基礎上，地形模型和植物模型組表面覆蓋有感光變色層，在模擬地球公轉的同時，在氣象演示控制臺上選擇調節(jié)電腦燈20的亮度，主處理器模塊1發(fā)出控制信號，控制信號由主無線通信模塊2傳輸至各個電腦燈20，電腦燈20進行亮度變化，使得地形模型和植物模型表面的顏色進行變化，例如由綠變黃，一方面模擬植物在不同光照條件下的生長狀況，以及依照實施例二模擬地球公轉帶來四季變換時，植物的顏色隨之變化的情況；另一方面依照實施例二模擬地球公轉帶來四季變換時地形表面的植被變化情況。
實施例四
實施例四是在實施例三的基礎上，植物模型組中包括樹木模型，樹木模型包括若干樹葉模型、若干樹枝模型以及樹干模型，樹葉模型表面覆蓋有感光變色層，若干樹枝模型按照樹木形狀設置于樹干模型上，每個樹枝模型內部設置有電磁鐵，各個樹枝模型相互之間并聯，樹木模型的樹枝模型與樹干模型外部均包裹有仿真樹皮，每個樹葉模型的葉柄端部設置有金屬，樹枝模型內的電磁鐵通電后通過磁力將葉柄吸附在仿真樹皮表面。在模擬地球公轉帶來四季變換以及植物顏色變化的基礎上，當一個或多個樹枝模型內的電磁鐵不再通電后，其上的樹葉模型不再受到磁力吸引作用便會掉落，從而可以依照實施例三模擬樹葉的顏色隨四季變換而變化，并同時能夠模擬樹葉隨著季節(jié)變換的掉落過程；還可以與實施例一中的各種氣象條件相配合模擬各種氣象條件下樹葉發(fā)生掉落的情況。
對于該氣象演示系統(tǒng)的受眾來說，其可以進入演示室內親身感受模擬的氣象條件，給受眾以身臨其境的感覺，提高氣象演示效果。
上面結合附圖和具體實施方式以及實施例對本發(fā)明進行了進一步的說明，但本發(fā)明并不限于上述具體實施方式和實施例，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。