本发明涉及教学教具领域，具体涉及一种教学用建筑展示沙盘。
背景技术：
三维数字城市不仅可以通过虚拟现实技术精确的表达城市空间形态、布局、色彩、天际轮廓线等信息，更能通过三维地理信息技术给用户提供丰富、准确的城市空间属性、地理测绘和规划等信息资源。并利用其强大的空间数据组织、管理与空间分析能力为用户提供信息查询、空间分析、信息统计、信息挖掘等技术手段为其服务。因此，国内外运用三维数字城市技术来辅助规划管理和城市建设的案例也比较多，一般都是采用数字沙盘来实现。但是传统的三维数字化沙盘还存在一些缺陷，比如：三维效果不佳，不能够实现城市设计数据和三维空间形象的一致性，而且演示效果不佳，不能形成人机互动，真实性不够等。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供了一种教学用建筑展示沙盘，能够真实模拟出一个全三维、逼真的城市环境，建立城市规划模型、建筑模型，同时可以实现人机互动，将被动学习转换为半主动学习，大大提高了学生的学习兴趣。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种教学用建筑展示沙盘，包括沙盘本体、3d投影仪、空气屏幕生成系统、音响、灯光互动系统、无线终端控制器、机房、红外多点触摸识别设备和教学交互模块，沙盘本体上方设置有多个3d投影仪，3d投影仪对面设置有空气屏幕生成系统，空气屏幕生成系统为两组，一组设置在沙盘本体内两侧，另一组布置在沙盘本体外两侧，沙盘本体外围布置多个音响，内部布置有灯光互动系统，3d投影仪、音响、灯光互动系统、空气屏幕生成系统均与机房内的主机相连，主机通过无线信号与无线终端控制器相连，沙盘本体外表面设置有一圈红外多点触摸识别设备，红外多点触摸识别设备与主机相连，所述红外多点触摸识别设备采用红外触摸框，支持多点同时触发；所述教学交互模块包括：
动作命令输入模块，用于通过摄像头进行正在进行教学的教师或交互学习的学生的动作视频的采集，并通过数据传输模块发送到动作命令识别模块；动作命令识别模块通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取，将所获取的骨骼信息与动作控制命令数据库内的骨骼信息进行比较，并将相似度最高的控制命令输出至主机；
音频命令输入模块，用于通过麦克风进行正在教学的教师或交互学习的学生的音频的采集，并通过数据传输模块发送到主机；
文字/遥控命令输入模块，用于进行文字命令/遥控命令的输入；
所述主机接收动作命令输入模块、音频命令输入模块以及文字/遥控命令输入模块的控制命令，并按照预设的算法将这些控制命令发送到3d投影仪、空气屏幕生成系统、音响和灯光互动系统，建立各种场景、动态三维模型和互动三维模型。
优选地，所述沙盘本体内底面上开设有若干交叉连通设置的竖直滑槽和横向滑槽，所述竖直滑槽和横向滑槽均滑动安装有带伺服装置的滑块。
优选地，每个滑块上端内嵌安装有一伺服电机，该伺服电机的转轴端上螺纹连接有固定座。
优选地，所述固定座包括模型固定座和空气屏幕生成系统固定座，每个固定座上均预设有若干安装孔。
优选地，所述滑块和伺服电机均通过线缆与主机相连。
优选地，所述灯光互动系统由若干led灯组成，布置在沙盘本体的内侧面和内底面、固定座的上顶面以及模型上。
优选地，所述空气屏幕生成系统用于制造由水蒸气形成的雾屏。
本发明具有以下有益效果：
1、通过空气屏幕生成系统和3d投影仪的结合，可以真实模拟出一个全三维、逼真的城市环境、城市规划模型和建筑模型。
2、通过教学互动模块的设计，可以实现整个系统与教师、学生之间的互动，大大提高了学生的学习兴趣。
3、整个沙盘不需要进行专门模型的制作，适用范围广。
4、通过红外多点触摸识别设备的布置，使得学生在观察沙盘时，可以与沙盘系统进行一定的互动，从而一定程度上可以激发学生的学习兴趣。
附图说明
图1为本发明实施例一种教学用建筑展示沙盘的结构示意图。
图2为本发明实施例中沙盘本体内横向滑槽和竖向滑槽的布置示意图。
图3为本发明实施例中滑块、伺服电机以及固定座的连接结构示意图。
图4为本发明实施例一种教学用建筑展示沙盘的系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明实施例的一种教学用建筑展示沙盘，包括沙盘本体1、3d投影仪2、空气屏幕生成系统4、音响8、灯光互动系统、无线终端控制器5、机房6、红外多点触摸识别设备7和教学交互模块，沙盘本体1上方设置有多个3d投影仪2，3d投影仪2对面设置有空气屏幕生成系统4，空气屏幕生成系统4为两组，一组设置在沙盘本体1内两侧，另一组布置在沙盘本体外两侧，沙盘本体外围布置多个音响，内部布置有灯光互动系统，3d投影仪、音响、灯光互动系统、空气屏幕生成系统均与机房内的主机相连，主机通过无线信号与无线终端控制器相连，沙盘本体外表面设置有一圈红外多点触摸识别设备，红外多点触摸识别设备与主机相连，所述红外多点触摸识别设备采用红外触摸框，支持多点同时触发；所述教学交互模块包括：
动作命令输入模块，用于通过摄像头进行正在进行教学的教师或交互学习的学生的动作视频的采集，并通过数据传输模块发送到动作命令识别模块；动作命令识别模块通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取，将所获取的骨骼信息与动作控制命令数据库内的骨骼信息进行比较，并将相似度最高的控制命令输出至主机；
音频命令输入模块，用于通过麦克风进行正在教学的教师或交互学习的学生的音频的采集，并通过数据传输模块发送到主机；
文字/遥控命令输入模块，用于进行文字命令/遥控命令的输入；
所述主机接收动作命令输入模块、音频命令输入模块以及文字/遥控命令输入模块的控制命令，并按照预设的算法将这些控制命令发送到3d投影仪、空气屏幕生成系统、音响和灯光互动系统，建立各种场景、动态三维模型和互动三维模型。
所述沙盘本体内底面上开设有若干交叉连通设置的竖直滑槽和横向滑槽，所述竖直滑槽和横向滑槽均滑动安装有带伺服装置的滑块11。每个滑块11上端内嵌安装有一伺服电机12，该伺服电机12的转轴端13上螺纹连接有固定座14。所述固定座包括模型固定座和空气屏幕生成系统固定座，每个固定座上均预设有若干安装孔。所述滑块和伺服电机均通过线缆与主机相连。
所述灯光互动系统由若干led灯组成，布置在沙盘本体的内侧面和内底面、固定座的上顶面以及模型上。所述空气屏幕生成系统用于制造由水蒸气形成的雾屏3。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。