本发明属于教育或演示用具领域，特别涉及一种气象演示系统。
背景技术：
气象演示是一项重要的科普内容。目前进行气象演示的方式既有有实体装置演示，又有屏幕视频演示。但是很多的气象演示装置体积较小，只能演示很少种类的气象条件，且演示手段也比较单一，缺少声音、灯光等的配合。而对于屏幕视频演示来说，虽然其演示画面丰富多彩，但是受众仅仅通过眼睛观看视频演示，体验身临其境的感觉较为困难。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，提供一种气象演示系统，既能够演示多种气象条件，同时营造出与所演示的气象条件相适应的空中和地面环境变化状况以及生物反应情况，提高气象演示效果。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种气象演示系统，包括演示室，所述演示室内地面上设置有地形模型、动物模型组以及植物模型组，所述演示室内上方设置有云朵模型组以及太阳模型，所述动物模型组包括若干动物模型，所述植物模型组包括若干植物模型，所述云朵模型组包括若干云朵模型，所述太阳模型内部设置有灯具；所述演示室内地面设置有动物模型轨道和植物模型轨道，所述演示室内顶面设置有云朵模型轨道，各个所述动物模型、植物模型以及云朵模型上均设置有滚轮，所述云朵模型上的滚轮嵌入所述云朵模型轨道中，所述动物模型上的所述滚轮嵌入所述动物模型轨道中，所述植物模型上的所述滚轮嵌入所述植物模型轨道中；所述气象演示系统还包括用于控制所述地形模型形变的地形模型控制装置、用于控制所述动物模型组运动以及形变的动物模型控制装置、用于控制所述植物模型组形变的植物模型控制装置、用于控制所述云朵模型组运动以及形变的云朵模型控制装置、用于控制所述太阳模型内部灯具亮度变化的太阳模型控制装置；所述地形模型控制装置包括第一处理器模块以及分别与所述第一处理器模块连接的地形模型形变机构、第一无线通信模块，所述动物模型控制装置包括第二处理器模块以及分别与所述第二处理器模块连接的动物模型形变机构、动物模型驱动机构、第二无线通信模块，所述植物模型控制装置包括第三处理器模块以及分别与所述第三处理器模块连接的植物模型形变机构、第三无线通信模块，所述云朵模型控制装置包括第四处理器模块以及分别与所述第四处理器模块连接的云朵模型形变机构、云朵模型驱动机构、第四无线通信模块，所述太阳模型控制装置包括第五处理器模块以及与所述第五处理器模块连接的第五无线通信模块，所述第五处理器模块同时与所述太阳模型内部的灯具连接；所述地形模型形变机构包括设置在地面上的若干往复式液压缸，所述若干液压缸分别与所述第一处理器模块连接，所述若干液压缸均与地面垂直设置且按照阵列排列，所述地形模型为可伸缩薄膜，所述地形模型覆盖在所述若干液压缸上，每个所述液压缸的运动端均与所述地形模型的下表面连接，所述地形模型的周边与地面连接；所述演示室内还设置有气象模拟装置，所述气象模拟装置包括灯光部分、语音部分、风力部分以及水力部分，所述灯光部分包括若干电脑灯；所述语音部分包括第六处理器模块以及与所述第六处理器模块连接的第六无线通信模块和语音模块；所述风力部分包括第一PLC模块以及与所述第一PLC模块连接的风机；所述水力部分包括第二PLC模块以及与所述第二PLC模块连接的水泵，所述演示室内设置有若干喷头，所述水泵分别与所述若干喷头管道连接；所述演示室外设置有气象演示控制台，所述气象演示控制台包括触摸屏、主处理器模块以及主无线通信模块；所述第一PLC模块、第一PLC模块以及第二PLC模块分别与所述气象演示控制台连接。
在上述技术方案中，通过气象演示控制台的触摸屏选择需要演示的气象条件，每一种气象条件均对应一系列的模型运动形变状况。在选择好需要演示的气象条件后，主处理器模块发出控制信号，控制信号由主无线通信模块传输至在该气象条件所需要调动的模型控制装置以及气象模拟装置，一方面根据气象条件的要求，气象模拟装置中的灯光部分、语音部分、风力部分以及水力部分中的一个或多个进行工作，利用多种手段模拟气象条件的发生；另一方面，各个模型根据气象条件的需要相应地沿轨道进行运动或者进行形变展示，从而与气象模拟装置所模拟的气象条件相适应。各个模型与气象模拟装置之间相互配合，既能够在演示室内模拟多种气象条件，同时又能够利用演示室内的各个模型从整体上展现与所演示的气象条件相适应的空中和地面环境变化状况以及生物反应情况，对所要演示的气象内容进行立体展示，观众还可以进入演示室内进行亲身体验，从而提高了气象演示的互动性、完整性以及内容深度，有利于为受众带来更好的观赏体验以及科普效果。
作为改进，所述动物模型、植物模型以及云朵模型均为充气式可伸缩模型；所述动物模型形变机构包括与所述动物模型数量相同的动物模型微型风机，所述动物模型微型风机与所述动物模型一一对应并用于向所述动物模型充放气，所述动物模型驱动机构包括与所述动物模型数量相同的动物模型微型电机，各个所述动物模型微型电机的输出轴分别与各个所述动物模型的滚轮一一对应连接；所述植物模型形变机构包括与所述植物模型数量相同的植物模型微型风机，所述植物模型微型风机与所述植物模型一一对应并用于向所述植物模型充放气；所述云朵模型驱动机构包括与所述云朵模型数量相同的云朵模型微型风机，所述云朵模型微型风机与所述云朵模型一一对应并用于向所述云朵模型充放气，所述云朵模型驱动机构包括与所述云朵模型数量相同的云朵模型微型电机，各个所述云朵模型微型电机的输出轴分别与各个所述云朵模型的滚轮一一对应连接。使用充气式可伸缩模型便于利用充放气控制动植物模型以及云朵模型的大小形变，模型在大小形变过程中始终保持饱满状态，使得模型的变化效果更加立体显著，同时利用微型电机便于直接控制各个模型上的滚轮转动，进而控制各个模型沿其轨道运行。
作为改进，所述演示室内上方还设置有地球模型，所述演示室内顶面设置有围绕所述太阳模型设置的地球模型轨道，所述地球模型上同样设置有滚轮，所述地球模型的滚轮嵌入所述地球模型轨道中，所述地球模型沿地球模型轨道运行用于模拟地球的公转；所述气象演示系统还包括用于控制所述地球模型运动的地球模型控制装置；所述地球模型控制装置包括第七处理器模块以及分别与所述第七处理器模块连接的地球模型驱动机构、第七无线通信模块；所述地球模型驱动机构包括地球模型微型电机，所述地球模型微型电机的输出轴与所述地球模型上的滚轮连接。除了可以模拟气象条件之外，还可以通过气象演示控制台选择模拟地球公转演示，主处理器模块发出控制信号，控制信号由主无线通信模块传输至第七无线通信模块，进而被传输至第七处理器模块，第七处理器模块接收信号后向地球模型驱动机构发出控制指令，地球模型驱动机构驱动地球模型沿地球模型轨道运行，也就使得地球模型沿太阳模型运行，从而模拟地球的公转。
作为改进，所述地形模型以及所述植物模型组表面覆盖有感光变色层，因而可以根据演示室内的灯光条件进行变色，模拟植物在不同光照条件下的生长状况。
作为改进，所述植物模型组中包括树木模型，所述树木模型包括若干树叶模型、若干树枝模型以及树干模型，所述树叶模型表面覆盖有感光变色层，所述若干树枝模型按照树木形状设置于所述树干模型上，每个所述树枝模型内部设置有电磁铁，各个所述树枝模型相互之间并联，所述树木模型的树枝模型与树干模型外部均包裹有仿真树皮每个所述树叶模型的叶柄端部设置有金属，所述树枝模型内的电磁铁通电后通过磁力将所述叶柄吸附在所述仿真树皮表面。当一个或多个树枝模型内的电磁铁不再通电后，其上的树叶模型不再受到磁力吸引作用便会掉落，从而可以模拟树木落叶过程。
综上，本发明一种气象演示系统能够从整体上展现气象条件的发生过程以及所带来的地面和空中环境变化以及生物反应，提高了气象演示的互动性、完整性以及内容深度，有利于为受众带来更好的观赏体验以及科普效果。
附图说明
图1是本发明示意图。
图中：1，主处理器模块；2，主无线通信模块；3，第一无线通信模块；4，第一处理器模块；5，液压缸；6，第二无线通信模块；7，第二处理器模块；8，动物模型微型风机；9，动物模型微型电机；10，第三无线通信模块；11，第三处理器模块；12，植物模型微型风机；13，第四无线通信模块；14，第四处理器模块；15，云朵模型微型风机；16，云朵模型微型电机；17，第五无线通信模块；18，第五处理器模块；19，灯具；20，电脑灯；21，第六无线通信模块；22，第六处理器模块；23，语音模块；24，第七无线通信模块；25，第七处理器模块；26，地球模型微型电机；27，第一PLC模块；28，风机；29，第二PLC模块；30，水泵。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例一
该气象演示系统包括演示室，演示室内地面上设置有地形模型、动物模型组以及植物模型组，演示室内上方设置有云朵模型组以及太阳模型，动物模型组包括若干动物模型，植物模型组包括若干植物模型，云朵模型组包括若干云朵模型，太阳模型为透明模型，太阳模型内部设置有灯具19；演示室内地面设置有动物模型轨道和植物模型轨道，演示室内顶面设置有云朵模型轨道，各个动物模型、植物模型以及云朵模型上均设置有滚轮，云朵模型上的滚轮嵌入云朵模型轨道中，动物模型上的滚轮嵌入动物模型轨道中，植物模型上的滚轮嵌入植物模型轨道中；且演示室内顶面的各轨道与嵌入其内的各滚轮形成卡合关系，使得上述滚轮不能从上述轨道中掉落，从而演示室内上方的各个模型也不会落下。
气象演示系统还包括用于控制地形模型形变的地形模型控制装置、用于控制动物模型组运动以及形变的动物模型控制装置、用于控制植物模型组形变的植物模型控制装置、用于控制云朵模型组运动以及形变的云朵模型控制装置、用于控制太阳模型内部灯具19亮度变化的太阳模型控制装置；地形模型控制装置包括第一处理器模块4以及分别与第一处理器模块4连接的地形模型形变机构、第一无线通信模块3，动物模型控制装置包括第二处理器模块7以及分别与第二处理器模块7连接的动物模型形变机构、动物模型驱动机构、第二无线通信模块6，植物模型控制装置包括第三处理器模块11以及分别与第三处理器模块11连接的植物模型形变机构、第三无线通信模块10，云朵模型控制装置包括第四处理器模块14以及分别与第四处理器模块14连接的云朵模型形变机构、云朵模型驱动机构、第四无线通信模块13，太阳模型控制装置包括第五处理器模块18以及与第五处理器模块18连接的第五无线通信模块17，第五处理器模块18同时与太阳模型内部的灯具19连接；地形模型形变机构包括设置在地面上的若干往复式液压缸5，若干液压缸5分别与第一处理器模块连接，若干液压缸5均与地面垂直设置且按照阵列排列，地形模型为可伸缩薄膜，例如乳胶或橡胶，地形模型覆盖在若干液压缸5上，每个液压缸5的运动端均与地形模型的下表面连接，地形模型的周边与地面连接。
演示室内还设置有气象模拟装置，气象模拟装置包括灯光部分、语音部分、风力部分以及水力部分，灯光部分包括若干电脑灯20；语音部分包括第六处理器模块22以及与第六处理器模块22连接的第六无线通信模块21和语音模块23；风力部分包括第一PLC模块27以及与第一PLC模块27连接的风机28；水力部分包括第二PLC模块29以及与第二PLC模块29连接的水泵30，演示室内设置有若干喷头，水泵30分别与若干喷头管道连接；演示室外设置有气象演示控制台，气象演示控制台包括触摸屏、主处理器模块1以及主无线通信模块2，气象演示控制台也可以直接使用计算机；第一PLC模块27以及第二PLC模块29分别与气象演示控制台连接，第一PLC模块27以及第二PLC模块29分别与主处理器模块1进行串行通信。
动物模型、植物模型以及云朵模型均为充气式可伸缩模型，类似于气球，动物模型形变机构包括与动物模型数量相同的动物模型微型风机8，动物模型微型风机8与动物模型一一对应并用于向动物模型充放气，每个动物模型上开设有进出风口，动物模型微型风机8上具有多个进出风嘴，动物模型微型风机8上的进出风嘴与各个动物模型上的进出风口一一对应且密封连接；动物模型驱动机构包括与动物模型数量相同的动物模型微型电机9，各个动物模型微型电机9的输出轴分别与各个动物模型的滚轮一一对应连接；植物模型形变机构包括与植物模型数量相同的植物模型微型风机12，植物模型微型风机12与植物模型一一对应并用于向植物模型充放气，每个植物模型上开设有进出风口，植物模型微型风机12上具有多个进出风嘴，植物模型微型风机12上的进出风嘴与各个植物模型上的进出风口一一对应且密封连接；云朵模型驱动机构包括与云朵模型数量相同的云朵模型微型风机15，云朵模型微型风机15与云朵模型一一对应并用于向云朵模型充放气，每个云朵模型上开设有进出风口，云朵模型微型风机15上具有多个进出风嘴，云朵模型微型风机15上的进出风嘴与各个云朵模型上的进出风口一一对应且密封连接；云朵模型驱动机构包括与云朵模型数量相同的云朵模型微型电机16，各个云朵模型微型电机16的输出轴分别与各个云朵模型的滚轮一一对应连接。
利用触摸屏进行气象条件的选择，例如可以选择刮风、降雨、雷电以及晴朗等多种气象条件。当选择的气象条件为刮风时，主处理器模块1发出控制信号，控制信号传输至第一PLC模块27，第一PLC模块27控制风机28工作，向演示室内吹风模拟刮风天气；同时控制信号还由主无线通信模块2分别传输至第四无线通信模块13、第五无线通信模块17和第六无线通信模块21，然后被传输至第四处理器模块14、第五处理器模块18和第六处理器模块22，第四处理器模块14向与其连接的各个云朵模型微型电机16发出控制指令，云朵模型微型电机16工作带动云朵模型沿云朵模型轨道运动，模拟云朵在刮风条件下的运行状况；第五处理器模块18向太阳模型内部的灯具19发出控制指令，灯具19发光模拟该气象条件下的太阳景象；第六处理器模块22向与其连接的语音模块23发出控制指令，语音模块23播放关于刮风的声音；另外，各个植物模型也会在风机28的作用下产生摆动等活动。
当选择的气象条件为降雨时，主处理器模块1发出控制信号，控制信号传输至第二PLC模块29，第二PLC模块29控制水泵30进行工作，水泵30带动水从喷头中喷出，喷头可以设置在演示室内上方，从而模拟降雨天气；同时控制信号还由主无线通信模块2分别传输至第一无线通信模块3、第二无线通信模块6、第三无线通信模块10、第四无线通信模块13以及第五无线通信模块17，进而分别被传输至第一处理器模块4、第二处理器模块7、第三处理器模块11、第四处理器模块14以及第五处理器模块18，第一处理器模块4向与其连接的各个液压缸5发出控制指令，液压缸5的运动端分别进行向上伸出或者向下收缩，由于地形模型的周边与地面连接，故地形模型随着若干液压缸5的运动端上升或者下降从而塑造出不同的形状；例如其中一个液压缸5的运动端向上伸出，其余的液压缸5的运动端向下收缩，从而地形模型被塑造成山峰的形状；或者两侧的液压缸5的运动端向上伸出，中间的液压缸5的运动端向下收缩，则将地形模型塑造成山谷的形状；通过地形模型的形状变化，可以用来模拟地形与降雨等气象条件的关系；例如地形模型某处的高度下降，模拟此处水土流失的情况；第二处理器模块7向与其连接的各个动物模型微型电机9发出控制指令，动物模型微型电机9带动动物模型沿动物轨道运行，模拟降雨条件下动物的活动；第三处理器模块11向与其连接的各个植物模型微型风机12发出控制指令，植物模型微型风机12向植物模型内进行充气，植物模型体积随之增大，模拟降雨为植物提供水分后植物的生长；第四处理器模块14向与其连接的各个云朵模型微型风机15以及各个云朵模型微型电机16发出控制指令，云朵模型微型电机16带动云朵运动相互靠近，云朵模型微型风机15向云朵模型充气或放气，云朵模型变大或缩小，模拟由云朵带来降雨以及云朵在降雨过程中的变化；第五处理器模块18向太阳模型内部的灯具19发出控制指令，灯具19发光模拟该气象条件下的太阳景象。
当选择的气象条件为雷电时，主处理器模块1发出控制信号，控制信号由主无线通信模块2传输至各个电脑灯20，电脑灯20发光以模拟闪电，各个电脑灯20可以按照一定的阵列或者线性排列；同时控制信号由主无线通信模块2传输至第五无线通信模块17和第六无线通信模块21，然后被传输至第五处理器模块18和第六处理器模块22，第五处理器模块18向太阳模型内部的灯具19发出控制指令，灯具19发光模拟该气象条件下的太阳景象，第六处理器模块22向与其连接的语音模块23发出控制指令，语音模块23播放关于雷电的声音。
雷电、降雨以及刮风等模拟气象既可以单独选择发生，也可以选择同时发生；三者同时选择时，各个模型以及气象模拟装置中的各部分相互配合，例如语音模块23既要播放雷电声音，也要播放刮风声音。
实施例二
实施例二在实施例一的基础上，演示室内上方还设置有地球模型，演示室内顶面设置有围绕太阳模型设置的地球模型轨道，地球模型上同样设置有滚轮，地球模型的滚轮嵌入地球模型轨道中，地球模型沿地球模型轨道运行用于模拟地球的公转；气象演示系统还包括用于控制地球模型运动的地球模型控制装置；地球模型控制装置包括第七处理器模块25以及分别与第七处理器模块25连接的地球模型驱动机构、第七无线通信模块24；地球模型驱动机构包括地球模型微型电机26，地球模型微型电机26的输出轴与地球模型上的滚轮连接。除了可以模拟气象条件之外，还可以通过气象演示控制台选择模拟地球公转演示，主处理器模块1发出控制信号，控制信号由主无线通信模块2传输至第七无线通信模块24，进而被传输至第七处理器模块25，第七处理器模块25接收信号后向地球模型驱动机构发出控制指令，地球模型驱动机构驱动地球模型沿地球模型轨道运行，也就使得地球模型沿太阳模型运行，从而模拟地球的公转。
实施例三
实施例三是在实施例二的基础上，地形模型和植物模型组表面覆盖有感光变色层，在模拟地球公转的同时，在气象演示控制台上选择调节电脑灯20的亮度，主处理器模块1发出控制信号，控制信号由主无线通信模块2传输至各个电脑灯20，电脑灯20进行亮度变化，使得地形模型和植物模型表面的颜色进行变化，例如由绿变黄，一方面模拟植物在不同光照条件下的生长状况，以及依照实施例二模拟地球公转带来四季变换时，植物的颜色随之变化的情况；另一方面依照实施例二模拟地球公转带来四季变换时地形表面的植被变化情况。
实施例四
实施例四是在实施例三的基础上，植物模型组中包括树木模型，树木模型包括若干树叶模型、若干树枝模型以及树干模型，树叶模型表面覆盖有感光变色层，若干树枝模型按照树木形状设置于树干模型上，每个树枝模型内部设置有电磁铁，各个树枝模型相互之间并联，树木模型的树枝模型与树干模型外部均包裹有仿真树皮，每个树叶模型的叶柄端部设置有金属，树枝模型内的电磁铁通电后通过磁力将叶柄吸附在仿真树皮表面。在模拟地球公转带来四季变换以及植物颜色变化的基础上，当一个或多个树枝模型内的电磁铁不再通电后，其上的树叶模型不再受到磁力吸引作用便会掉落，从而可以依照实施例三模拟树叶的颜色随四季变换而变化，并同时能够模拟树叶随着季节变换的掉落过程；还可以与实施例一中的各种气象条件相配合模拟各种气象条件下树叶发生掉落的情况。
对于该气象演示系统的受众来说，其可以进入演示室内亲身感受模拟的气象条件，给受众以身临其境的感觉，提高气象演示效果。
上面结合附图和具体实施方式以及实施例对本发明进行了进一步的说明，但本发明并不限于上述具体实施方式和实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。