智慧农业沙盘模型是将现代农业科技（如物联网、大数据、自动化设备）与农业生产场景结合的可视化载体，制作时需兼顾农业生产逻辑与智能技术还原。以下从场景规划、核心模块制作、技术实现到应用场景展开详细说明，附材料清单与案例参考：

一、技术参数与比例设定

比例尺：通常 1:50-1:100（如温室实际长 50m，沙盘模型长 1m）；

数据准确性：

种植密度：无土栽培架层间距按实际 0.8m 缩放至 8cm；

设备尺寸：无人机翼展按 1:50 制作（实际 1.2m→模型 2.4cm），需标注尺寸参数。

二、核心模块制作：从农业场景到智能设备还原

1. 基础农业场景搭建

（1）智能温室模块

框架结构：

用铝合金型材或亚克力板搭建文洛式温室骨架（透光率需达 70% 以上），覆盖透明 PVC 膜模拟玻璃；

屋顶设置可开合的电动天窗（用微型电机驱动，开合角度 0-45°）。

种植系统：

水培区：用透明有机玻璃制作栽培槽，内置海绵固定蔬菜模型（生菜、草莓等），底部穿蓝色 LED 灯带模拟水循环；

雾培区：在栽培架下方安装微型雾化器（无毒水雾），演示营养液雾化过程。

（2）智慧大田模块

农田地形：

用石膏粉 + 颜料制作微地形（如梯田、平原），表面铺草皮纸模拟作物（小麦用绿色纤维丝，玉米用塑料植株）；

埋设微型滴灌管道（直径 1mm 硅胶管），连接微型水泵演示灌溉（水流速度 0.5L/h）。

农业机械：

北斗导航拖拉机：用 3D 打印机身，底部安装磁轨轮，通过 PLC 控制器按预设路径行驶（模拟自动驾驶）；

无人机模型：机身内置 LED 灯（飞行时闪烁），机翼可转动，下方悬挂微型水箱模拟植保喷洒。

2. 智能设备与系统集成

（1）物联网传感系统

传感器模型：

土壤墒情传感器：用金属探针 + LED 灯（绿色 = 湿度适宜，红色 = 缺水）；

空气温湿度传感器：制作成小型仪表模型，屏幕显示模拟数据（如温度 25℃±1℃）。

中控系统演示：

在沙盘旁设置触摸屏（或平板电脑），界面模拟农业云平台，点击可查看各传感器数据，或远程控制设备（如点击 “开启风机”，沙盘内风扇模型启动）。

（2）自动化执行装置

水肥一体化：

用透明塑料瓶制作肥料罐，通过微型水泵（功率≤5W）连接管道，按下按钮后，蓝色液体（食用色素调色）模拟营养液输送至栽培槽；

环境调控：

温室风机：安装微型轴流风扇（风速 2-3m/s），当 “温度传感器” 检测到模拟高温时（手动触发开关），风扇自动启动。

三、工具与技术

加工工具：激光雕刻机（切割亚克力板）、3D 打印机（精度 0.1mm）、万用表（检测电路）；

编程基础：用 Arduino 或 Micro:bit 编写简单程序（如传感器触发电机启停），无需复杂代码。

四、动态交互设计：从静态展示到智能演示

1. 灯光与数据可视化

生长周期演示：

用不同颜色 LED 灯模拟作物生长阶段（绿色 = 幼苗，黄色 = 成熟，红色 = 收获），通过时间继电器定时切换；

数据看板：

在沙盘旁设置小型 LCD 屏，滚动显示模拟数据（如 “土壤湿度 60%，建议灌溉”“今日光照时长 8h”）。

2. 人机交互功能

按钮触发模式：

设 “灌溉模式”“施肥模式” 等按钮，按下后对应区域设备启动（如按下 “无人机植保”，无人机模型灯光闪烁，模拟飞行路径）；

手机 APP 控制：

进阶版可通过蓝牙连接手机，在 APP 上远程控制沙盘内设备（如开关温室遮阳网、调节滴灌流量）。

五、应用场景与案例：智慧温室沙盘的制作实例

1. 场景设定

主题：智能玻璃温室番茄种植沙盘（1:80 比例）；

核心展示：无土栽培、CO₂施肥、智能温控、病虫害预警。

2. 关键模块制作

栽培系统：

用 PVC 管搭建 A 字型栽培架，每层种植塑料番茄模型（带 LED 灯，结果期亮红灯）；

底部埋设微型水泵，连接透明管道模拟营养液循环（液体含红色色素，便于观察）。

智能控制演示：

当手动调节 “温度旋钮” 至 30℃时，沙盘内风扇自动启动，同时 LCD 屏显示 “启动降温系统”；

CO₂发生器模型（塑料瓶 + 干冰）释放少量水雾，模拟增施 CO₂的过程。

3. 教育应用价值

学生可通过沙盘理解 “温度→光合作用→番茄生长” 的关联（如高温时风扇启动，番茄模型 LED 灯变亮表示生长加速）；

农业技术人员用沙盘向农户演示智能设备的操作逻辑（如手机如何查看温室湿度并远程开启灌溉）。

六、技术升级方向

数字孪生融合：

沙盘接入真实温室的实时数据（如通过物联网模块获取实际温湿度），沙盘内传感器 LED 灯状态与真实环境同步；

AR 叠加展示：

用手机扫描沙盘内作物，AR 界面显示虚拟的根系生长过程或病虫害预警信息（如叶片上叠加蚜虫 3D 模型）；

能耗模拟：

沙盘内置微型电表，演示不同种植模式的能耗差异（如人工灌溉 vs 智能滴灌的耗电量对比）。

智慧农业沙盘模型的制作需平衡农业专业性与展示趣味性，通过 “场景还原 + 动态演示 + 数据交互” 三位一体的设计，将抽象的智能农业技术转化为可操作的实体模型。无论是用于农业科普教育、技术推广还是项目规划，其核心价值在于让观众直观理解 “科技如何赋能农业生产”，并为智慧农业方案的沟通与决策提供可视化工具。