《农药喷洒系统设计【论文】》

绪论1.1研究背景与意义1.1.1研究背景在作物生长过程中，由于缺乏营养或害虫等原因，会导致作物减产甚至死亡。当土壤养分不足以满足植物生长需要时，需要施肥以补充作物生长所需的养分。为了防治农作物病虫害，有必要在农作物上喷洒农药。因此，在作物生长过程中，农药喷洒是必不可少的。随着计算机系统和互联网技术的飞速发展和国家政策的实施，无人机作为一种新型的农药喷洒方式，在我国农业喷洒领域得到了积极的应用。在过去的两年里，中国的研究人员和企业一直致力于无人机技术的研究。然而，由于无人机电池组所提供的最大飞行距离和人员成本的限制，无人机并没有得到广泛的推广和使用。1.1.2研究意义如何有效地利用无人机对农药进行喷洒，已成为当前研究的热点。它不仅需要无人机具备负载条件下稳定喷洒的能力，还需要一套完整的农药喷洒管理系统来管理队伍，优化农药喷洒路线，节约能源和药品消耗。发展农药喷洒技术，可以提高农药施用效率，减少农药在作物中的残留，节约资源，保护环境。它对我国农业发展具有重要的现实意义。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状无人机不仅节省了药液和人力成本，而且改变了农业发展的现状。目前，日本农民老龄化严重，年轻人不愿意从事农业喷洒。他们利用无人机来弥补工人的短缺。美国由于病虫害防治的困难而放弃了水稻种植，但由于无人机的出现，美国从水稻进口国向水稻出口国转变，一些作物被喷洒在无人机上，没有大规模的农业机械喷洒。到目前为止，无人机喷洒技术在发达国家已经成熟，无人机农业喷洒在日本的效率相对较高。作为代表性飞机，雅马哈生产的Rmax可完成300-450亩农田喷洒任务，每天飞行5小时。美国无人机具有完成530L/hm2喷洒任务的能力。在美国，不仅有大量的相关技术公司开发了用于喷洒的飞行控制单元，还有许多自发组织的开源飞行控制单元项目团队。无人机在国外农业喷洒中取得了很高的效率。无人机作为一种农业喷洒方式，是未来农业喷洒的发展趋势。它的普及程度已成为衡量一个国家农业喷洒自动化水平的重要指标。虽然无人机在发达国家的市场占有率相对较高，但在团队运作管理方面仍存在着爆炸率高、持续时间短、喷射混乱等问题。1.2.2国内研究现状我国无人机发展相对缓慢。20世纪50年代，我国开始研究航空喷洒，但直到2012年才开始推广，农业航空的运营量一直处于较低水平。2015年，中国开始在电动无人机上使用电力。极飞和大疆推出了P-20无人机，喷洒速度80亩/小时，喷洒宽度1.5-3米，携带农药10公斤。他们使用大疆MG-1八轴电力系统，每小时工作40-60亩。此后，中国无人机进入了高速发展阶段。2016年，极飞发布了P20v2无人机系统，可携带RTK，使无人机实现厘米级高精度工厂保护，减少无人机自身定位误差造成的泄漏和回注。但是无人机的价格很高，一架无人机的价格是8万。生产的无人机很容易“炸机”，因此不可能对农民进行大规模推广。大疆于2017年推出MG-1无人机，其配备高精度雷达避障模块，标准工作载荷l0kg，最大工作速度8m/s，还有农业管理平台。团队经理可以通过农业管理平台管理无人机和团队成员，通过各种报表查看准确的运行数据。无人机采用八轴动力系统，全负荷飞行保障的最大飞行时间为10分钟，存在单次喷洒持续时间短、效率低的缺点。当喷洒过程中需要进行多次分拣时，没有考虑返回点问题。60多年来，我国一直在探索无人机喷洒技术的应用。随着国家政策的支持和相关法律法规的完善，越来越多的科研人员在这方面进行了投资。无人机在农业喷洒中的应用已成为中国现代农业喷洒的发展趋势，其技术也将迅速发生变化。2基于多旋翼自主飞行器的农药喷洒系统总体方案设计2基于多旋翼自主飞行器的农药喷洒系统总体方案设计多旋翼自主飞机的农药喷洒系统由多旋翼自主飞机、路径规划算法和农药喷洒系统组成。作为一种新型的作物保护解决方案，农药喷洒系统由农药喷洒系统的管理人员进行管理，并派遣相应的自主飞机和操作员执行喷洒任务。智能航迹规划软件可以为自主飞机提供植保航路。任务完成后，经理可以检查操作。通过作物保护数据管理系统生成的报告对人员的作物保护数据进行评估。本章设计了多旋翼自主飞机农药喷洒系统的三个组成部分。2.1多旋翼自主飞行器的的总体设计多旋翼无人机由飞行控制系统、喷淋系统、地面站系统和供电系统组成。根据设计要求，无人机需要有载喷洒任务。因此，车架的整体机械结构、电气系统和喷洒系统的设计是其主要任务。多旋翼无人机的机械结构是其核心框架，设计中应充分考虑其整体承载能力和抗坠落能力。无人机的机械结构由机架主体、中心板、折叠件、臂、电机安装座和着陆结构组成。为了使无人机在l0kg载荷下稳定飞行，应采用SolidWorks进行三维建模。该样机可在5米高空完成机身整体结构的防坠落试验。无人机电气系统由电源系统、飞行控制单元、喷洒系统、地面站系统和电源系统组成，如图2-1所示。图2-1农业无人机电气系统的总体框图飞行控制单元是无人机的大脑。负责读取传感器数据。利用电子调速器控制无刷电机的转速，可以对处理后的数据进行调整。本文采用Pixhawk开源飞行控制单元作为无人机的飞行控制单元，完成控制系统的通信设计，保证无人机完成飞行任务。电力系统由电池、电子调速器、无刷电机和螺旋桨组成。根据无人机的负载和节电要求，计算了电池、电机、电子调速器和螺旋桨的最大升程，以及电池、电子调速器和电机的电流和电压。喷洒系统主要由滚筒、水泵和喷洒杆组成。喷洒系统的开关主要由电子开关实现。因此，通过设计喷淋系统的整体结构，分析电子开关的工作原理，将喷头喷出的喷淋液更合理、均匀地喷洒在作物表面。。2.2多旋翼自主飞行器路径规划设计根据耕地规模，无人机路径规划方法可分为单架次路径规划和多架次路径规划。单架次路径规划是指无人机在喷洒作业过程中一次喷洒整个作业区域，不返回中间位置。该算法采用最短的无人机总时间来完成喷洒任务。通过对喷洒路径总距离的计算，建立了优化模型，并以平行于农田多边形的一侧为约束条件。最优算法的实现是选择一组平行于不规则多边形农田任意边的直线作为路线。平行路线与农田多边形相交的点是飞行点。相邻路径之间的距离是喷洒范围。农田多边形中最近路径与选定边缘之间的距离是喷洒振幅的一半，最短的喷洒路径是最好的。针对无人机一次不能完成大面积耕地喷洒任务的问题，设计了一种多架次路径规划算法。该算法研究了无人机返回点在喷洒过程中的位置。首先，采用网格法对块进行划分。喷洒多个架次时，不仅要考虑喷洒过程中的电荷和能耗，还要考虑喷洒过程中电池和药剂的起降时间和更换时间。这将导致人力和设备的时间成本。因此，选择无人机进行多架次路径规划，最短的总飞行时间是喷洒工艺的目标。2.3农药喷洒系统数据管理设计农业喷洒数据管理系统是基于B/S架构的网络通信平台。其核心功能是实现数据处理。农业喷洒数据管理系统的作用可分为平台管理员、团队管理员和团队工作者。系统管理员通过农业喷洒数据管理系统对作业队的基本信息进行管理。团队经理通过农业喷洒数据管理系统来管理所有无人机和团队成员的基本信息。团队经理通过农业喷洒数据管理系统管理订单。完成任务后，派出队伍和无人机完成农业喷洒作业。团队成员完成喷洒任务后，团队经理可以通过农业喷洒数据管理系统的历史查询功能查看员工的完成情况，最终生成绩效报告。农业喷洒数据管理系统的四大功能包括系统管理功能、订单管理功能、无人机管理功能和历史数据查询功能。总体设计方案如下：2.3.1平台管理总体功能设计平台管理功能是农业喷洒数据管理系统的基础，决定了整个系统的层次结构。它为系统的每个角色分配权限。用户可以根据自己在系统中的角色规划和查看相关数据，从而提高农业喷洒数据管理系统的安全性。该功能分为登录条目、用户管理和角色管理。为了确保数据安全，登录条目只对数据库中的某些用户打开。用户管理功能是对登录用户的权限进行认证。当角色为平台管理员时，可以添加、删除、更改和检查团队管理员的工作。当角色为团队管理员时，可以添加、删除和修改团队操作员的操作。角色管理可以授予角色不同的权限。平台管理员可以控制所有团队经理，包括添加或删除团队经理。团队经理可以管理团队成员的权限。2.3.2无人机管理总体功能设计无人机管理功能主要实现无人机管理。此功能模块是为团队经理设计的。团队经理通过无人机管理功能查询所有无人机信息，并编译所有基本无人机信息。当无人机损坏或被淘汰时，团队经理可以删除它们。2.3.3团队订单管理功能总体设计团队订单管理功能包括任务管理功能和数据查询管理功能。团队经理通过任务管理功能，指定团队操作员和无人机在指定时间执行喷洒任务，并根据数据查询管理功能，根据任务名称上传喷洒任务书。团队操作员通过任务管理功能查看喷洒任务的名称和时间，并根据数据查询和管理功能下载自己的任务书。2.3.4历史数据查询管理总体功能设计历史数据查询和管理功能，可在无人机飞行过程中保存数据信息。团队经理可以使用此功能查询无人机或团队操作员的操作数据。运营商只能查询自己的喷洒数据。团队管理员可以在搜索无人机时检查团队中所有操作员完成的工作。当他们搜索无人机时，他们可以检查操作员在特定时间范围内的工作，并查看所有喷洒任务的性能。3农药喷洒系统多旋翼自主飞行器的设计3农药喷洒系统多旋翼自主飞行器的设计3.1自主飞行器的飞行原理多旋翼无人机需要重负荷10kg农药喷洒任务。首先，无人机应具有强大的结构和合理的机械布局，以确保无人机在5米的低空着陆，而不会损坏其机械结构。其次，无人机的电气系统可以保证无人机在满载时提供的升力大于重量。最后，无人机应配备喷洒系统，以完成喷洒过程中的喷洒任务。无人机通过六个引擎在空中飞行。飞行控制单元通过电子调速器控制电机的转向和转速，实现俯仰、滚转和航向操作。如图3-1所示，农用无人机飞行图表明，相邻马达的不同转向可以平衡反向力矩，从而实现无人机喷洒的平衡。通过提高或降低所有电机的转速，可以实现俯仰运动。通过提高（降低）1、6、5电机的转速和降低（增加）2、3、4电机的转速，可以实现滚动运动。通过提高（降低）1、3、5电机的转速，降低（增加）2、4、6电机的转速，可以实现航向运动。图3-1农业无人机飞行工作原理示意图在无人机喷洒任务中，操作人员打开遥控喷洒开关，通过2.4GHz无线通信将信号传送给无人机接收器。接收器接收信号并将其传输至喷洒系统的电子开关。电子开关使泵通电，药品通过软管通过泵流向喷头，完成作物的喷洒。3.2自主飞行器设计准则与要求3.2.1设计准则在多旋翼无人机的设计中，必须遵循一定的准则。根据前人的设计经验，总体设计思路如图3-2所示。图3-2多旋翼无人机设计思路在设计开始时，对无人机的重量进行了预测，即无人机的起飞重量（在设计开始时不可能准确地得出起飞重量，但起飞重量只能通过经验来估计）。如果我们设计n个转子，我们将起飞重量除以n得到单个电机应提供的功率，然后根据电机输出功率的50%选择合适的电机，我们就可以生产n个电机。推力是起飞重量的两倍，这确保了发动机能够快速响应控制输入的安全边界，或飞机在垂直方向快速移动的条件，即使电池电压下降。然后，根据电机类型，选择与电机匹配的叶片，尽可能要求电机与效率较高的叶片相结合。根据设计的飞行时间选择电池时，应考虑两个方面：重量和容量。在表面上，电池容量越大，飞机的飞行时间越长。然而，电池容量越大，起飞重量越重，这意味着发动机需要更努力地工作，以确保飞机在空中盘旋。因此，电池是飞机零部件选择中的一个难题。将预期的电池重量作为负载选择过程添加到电机中相对简单。飞行时间的计算应遵循电机50%输出电流（A）和功率（W）的计算，电机的最大电流不应超过电气可调的允许值，并有一定的安全界限。然后根据所选电机和叶片的尺寸确定无人机的轴距，并进行结构设计。设计完成后，材料和属性将添加到所有结构组件中。利用SolidWorks软件的质量评价属性对设计框架的权重进行评价。最后，比较了无人机的设计重量和初始估计重量之间的重量差距，并考虑了由此产生的重量差距是否能满足所选电机的范围。如果之前选择的电机提供的功率不能再提供设计的无人机的重量，则需要重新选择电机并重复上诉步骤，直到无人机设计完成。体重和估计体重几乎没有差别。这是一个往复过程，需要在设计中多次尝试。3.2.2设计要求无人机多旋翼推进剂喷气机身的设计应遵循上述设计标准。除设计外，还需考虑以下要求：（1）可靠的电池固定方法无人机的所有动力都来自电池。如果电池松动，会造成严重的碰撞事故。这样可以牢固地固定电池。如果能迅速更换电池，在操作中会非常重要。（2）机架强度无人机机架是所有组件的载体。如果机身不够坚固，会导致飞机在飞行中坠毁。在正常飞行中，机身上的载荷是无人机及其所有部件的重量。在设计中，六个螺旋桨应在同一平面上，螺旋桨的中心轴应尽可能垂直于叶片平面。这样可以保证飞机的动态特性，对飞行控制器的影响不大，保证飞行稳定性。（3）机架重量影响飞机飞行时间的因素有三个：电池性能、发动机叶片组合效率和飞机重量。因此，在保证机架强度的前提下，尽可能减轻机架的重量，有利于获得更长的飞行时间。（4）震动抑制性由于电机转速高，电机转子-叶片系统不能保证重心在旋转轴上。旋转时会产生偏心轮效应，引起振动，影响机架连接（导致螺钉松动等）。因此，有必要对叶片进行静平衡处理，即对叶片进行磨削和校正，使叶片的两个叶片尽可能基本平衡，将重心放在电机轴上。（5）自加设备的固定位置目前，多旋翼无人机主要应用于航空摄影、航空测量等方面。可携带摄像机、摄像机等，但农药喷洒装置尺寸大。因此，为了设计多旋翼无人机，应考虑喷洒装置的安装位置。（6）组装更换方便装配问题应考虑机架装配的难度，使飞机不可避免地发生碰撞、碰撞等。机架可能部分损坏。如果损坏，应尽可能方便地更换。（7）GPS应至少比机架高出l0cm，以减少电气调节引起的电磁干扰，提高GPS的稳定性和精度。（8）机架外壳耐热。由于夏季天气恶劣，外壳必须用耐高温材料制成。3.3自主飞行器电气部分设计3.3.1通信模块设计无人机通信分为总线模块通信、USB模块通信和S-PI模块通信。数据传输由上位机数据传输、有线通信和无线通信完成。（1）S.BUS模块通信S.BUS协议具有数字化和路由化的特点。一方面，数字化利用现有的数字通信接口作为通信的硬件协议。它需要特殊的软件协议，适用于单片机系统。它非常适用于Pixhawk开源飞行控制器。纯数字通信协议在硬件协议中采用了数据验证功能，提高了抗干扰能力。另一方面，总线意味着数字接口同时连接到多个设备。这些设备通过集线器连接到S.bus总线，Pixhawk可以获得转向控制信息和电气调节。图3-3S.BUS智能总线输入输出图如图3-3所示为S.BUS智能总线输入输出，由PX4I0电源供电，通过PX4I0的PA8引脚提供PPM信号，S.BUS输入和PPM共用一个输入弯脚插针，J901-1为PPM和S.BUS的输入公用接口引脚，由软件决定选择哪种接收机启用，J901-4为飞行控制单元给外部输出S.BUS。（2）USB模块通信USB模块内置microUSB接口，并可扩展外部microUSB接口，该电路可分为USB电路和SD卡电路，电路的原理图如图3-4和3-5所示。图3-4USB电路如图3-3所示，J302为USB插座，VBUS/1.1A为USB电源，OTG_FS_DP及OTG_FS_DP为USB模块输出，分别接FMU的PA11,PA12,NUF042XU为静电保护芯片，安装目的是静电打坏MCU。图3-5SD卡电路如图3-4所示，U301为microSD卡槽，输出6个SDIO接口，由FMU_VDD_3V3/2.1A连接FMU电源为SD卡供电。（3）SPI模块通信J403外接扩展SPI接口，使用的是FMUSPI4oSPI模块的原理图如图3-6所示。图3-6SPI模块原理图3.3.2动力系统设计电力系统对无人机的负载能力起着决定性的作用，可以作为衡量无人机性能的标准。电力系统的过功率会减少无人机单架次喷洒作业的面积，增加无人机返回供应点的数量，从而增加无人机不喷洒作业的时间和能源浪费。当动力系统不足以支持无人机在微风中飞行或喷洒任务时，无人机将无法完成喷洒任务，甚至有坠毁的危险。因此，电力系统设计是重型喷射任务设计的重要组成部分。（1）电机选型的设计无人机最大起飞载荷是电力系统设计的核心，因此单台电机的牵引力是根据无人机的最大载荷来设计的。让无人机的空载重量（包括电池）为Mk，农药重量为My，无人机的满载重量为Mmax。每台电机的平均拉力为F，电机数为N，无人机在微风条件下稳定喷溅。单个电机的拉力是Fm的最小值。两者的关系如下：（3-1）（3-2）（3-3）单个电机所能提供的升力大于Fm就可以满足设计要求，无人机的空载重量Mk=12kg,载药量My=l0kg,电机数量N=6,取30%作为安全因子，根据公式(3-1),(3-2),(3-3)所示，可以得出当无人机满载执行喷洒任务飞行时，单个电机所需提供的最小拉力为4.77kg，当无人机空载飞行时，无人机单个电机的最小拉力为2.6kg。由上述分析可知，无人机要实现载重lOkg农药稳定执行喷洒任务，其单个电机所需提供的最小拉力为4.77kg。喷洒过程中的拉力大小是根据电机所匹配的螺旋桨共同决定的，查阅资料可知，电机的kv值越小，其电机的效率越高，由表3-1可知，电机每增加1V，电机在1min转速增加170转，而kv值小，电机在电压相同的条件下其转速越低，扭力也就越大，其可使用的螺旋桨的规格尺寸也就越大。因此本无人机选用电机kv值较小的Q6LKV170电机，再由表3-1可知选择2255大尺寸螺旋桨，以达到最大效率。由表3-2可知，Q6LKV170电机与2255螺旋桨所能提供的最大拉力为7.826kg，达到了设计标准。电机的最大电流是35A，电子调速器的电流应大于35A，为了保险起见，通常取正常电机最大电流的30%用作风险值，因此，电子调速器的最大电流应大于45.5A,本文选用XRotor80A作为无人机电子调速器符合电流的设计要求。表3-1Q6LKV170电机参数名称参数名称参数电机重量346g转子直径68.8mm电机KV值170(r/min)/V空载电流0.9A最大电流35A最大功率1660W最大电池节数6S-12S推荐螺旋桨规格2055,2255表3-2Q6LKV170电机与2255螺旋桨性能参数电流（A）拉力（g）功率（W）力效（g/w）418781929.781829643847.7191239385766.8371648217686.2772055319605.76128710513445.28633782615844.941（2）电池的设计无人机的电池续航能力一直制约着无人机的发展。当电池容量过大时，经济效益的损失将伴随着高质量电池造成的能量损失。当容量较小时，由于喷洒时间短，无人机无法完成喷洒任务。因此，电池的设计应以电力为重点。设电池放电电流为Im(mA)，无人机单个电机电流为In(mA)，电池容量CI(mA.h)，喷洒机续航时间为H(h)。电调都需要并联到分线板上，因此可以得到（3-4），k为安全因子，通常取1.4，由容量计算公式得(3-5)。（3-4）（3-5）由公式(3-1),(3-2),(3-3)可知，无人机空载时单个电机的拉力为2.6kg，由表3-2可知，单个电机的电流为8A，设计的空载喷洒时间为0.31h，由公式(3-4),(3-5)可得出CI为20832mA.h。同理，由公式(3-1),(3-2),(3-3)可知，无人机满载时单个电机的拉力为4.77kg,由表3-2可知，单个电机的电流为16A，设计的满载喷洒时间为0.16h，由公式(3-4),(3-5)可得CI为21504mA.h。经计算，选用2节容量为22000mA.h的格氏电池串联为无人机供电。串联后，电压50V，容量22000mA.h，大于无人机满载和空载时的电池容量要求。电池组放电速度为25C，连续放电电流为550A，电机最大电流为240A，满足无人机电流要求和电池设计标准。3.4自主飞行器机械结构设计3.4.1无人机机体结构设计无人机机身结构三维模型如图3-6所示。无人机的六个引擎以六边形顶点的形式均匀分布在无人机周围。无人机的螺旋桨直径为22英寸，长度为1英寸。根据公式3-6，无人机的轴距至少为117.6毫米。对于无人机安全，安全系数设置为1.5，无人机轴距为1676.4毫米。为了最大限度地提高螺旋桨的效率，相邻叶片之间应留有间隙。无人机相邻两臂夹角为60度，两臂长度相等。臂长658.8毫米。为了实现折叠臂的功能，无人机起落架的高度应大于臂长。无人机在着陆过程中，起落架高度为814毫米。起落架底部应安装海绵套，可以起到缓冲作用。（3-6）图3-6无人机机体结构设计注：1.锉电池组、2.螺旋桨、3.机体机架、4.旋翼臂、5.无刷直流电机、6电机座、7.旋翼臂连接件、8.中心架支撑板、9.喷洒杆、10.喷洒头、11.喷洒杆紧锁件、12起落架、13.增压泵、14.药箱药液出口、15.药箱、16.电机后盖、17.旋翼臂折叠件、18.滑动门、19.锁止弹簧、20.旋翼臂安装件、21.导向柱、22.旋翼臂折叠件通孔、23.立架板、24.横梁、25.薄壁板3.4.2机架中心板设计中心板是无人机的核心承载部件，由轻、硬碳纤维制成。结构图的尺寸关系如图3-7所示。单位为毫米。中心板由上、下中心板组成。中间部分是一个中空的设计，用于存储飞行控制单元、导体和电子调节器。上中板有三个长孔，用于连接电池、GPS和飞行控制单元。上下中心板各有24个螺纹孔，通过螺钉与转子臂的折叠件连接。中央板的六个边缘部分有两个长孔，与中央板的支撑板相啮合，形成整个封闭空间。图3-7机架中心板结构图3.4.3机臂的设计无人机要完成载重飞行，需要对机架结构进行强度校核，而机臂承重最大，所以在机臂部分进行强度校核，碳纤维材质应力大小为7Gpa，所以机臂所承受的最大应力大小应小于7Gpa。机臂采用直径D为28mm、壁厚d为2mm的碳纤维管，碳管作为空心圆截面管，对于圆截面来说，弯矩产生了水平面弯曲，危险点选择边缘点，臂长L为658.8mm。由应力计算公式(3-7),(3-8),(3-9)可计算出应力大小。（3-7）（3-8）（3-9）其中L为臂长(mm),G为最大载荷所受的力(N)，由公式(3-7),(3-8),(3-9)可得（3-10)。（3-10）为0.243Gpa小于7Gpa，强度符合要求，所以臂长采用的碳纤维管设计合理。3.5喷洒系统设计无人机喷洒系统由药箱、水泵、喷洒杆、洒水器、软管等组成。当泵打开时，药物从软管出口从药箱出口流向泵的入口。然后药物通过泵的压力从泵出口泵出。水通过软管流入分流器。分流器将水流分成两股，分别连接两个喷洒杆。最后，喷头实现了作物的喷洒。喷洒系统的示意结构如图3-8所示。图3-8喷洒系统结构示意图药箱采用光栅挡板，减少了液体晃动，提高了无人机飞行中的自稳定能力。挡板的形状大约是长方体。挡板长0.27m，宽0.27m，高0.15m。药箱侧面有两个凹槽。起落架的凹槽部分通过长螺钉与药箱连接，药筒固定在起落架中部。水泵采用微型泵。微泵压力低，效率高。它可以节省能源，并且有小型的无人机软管和管道。即使压力很低，也可以实现药水的注射。两个喷水装置对称安装在起落架上。每个喷头有两个喷头。无人飞行器（UAV）洒水车采用德国莱赫勒的扇形洒水车。通过调整扇形喷头的角度，改变喷头下形成的水雾，可以实现农作物全覆盖喷洒。喷洒工艺方便灵活，可根据不同喷洒要求调整喷洒角度。自动喷水灭火系统的开关由电子开关实现。原理如图3-9所示。它需要三个外部部件。开关的一端连接到接收器的通道，接收器接收信号，另一端连接到12V电池，另一端连接到泵。它通过处理接收器发送的电信号来控制泵的开关，以决定电池是否连接。图3-9喷洒系统开关原理图4基于多旋翼自主飞行器的农药喷洒系统数据管理设计4基于多旋翼自主飞行器的农药喷洒系统数据管理设计多旋翼自主飞机农药喷洒系统是物联网技术的具体形式。其体系结构由感知层、网络层和应用层组成，如图4-1所示。图4-1多旋翼自主飞行器的农药喷洒系统的网络拓扑图以农药喷洒无人机为感知层，喷洒系统的数据通过无人机数据传输站以mavlink协议的方式传输到PC地面站。地面站通过网络层通过HTTP协议向农药喷洒管理系统传输数据，并存储在MySQL数据库中。下面是农药喷洒系统的结构设计和功能实现。4.1数据管理功能设计根据用户差异管理、数据保密和系统管理功能可用性的要求，系统管理功能设计分为用户管理功能设计和角色管理功能设计。其主要功能是实现农药喷洒管理系统，根据用户的不同角色授予不同的使用权。系统在管理功能的登录条目完成用户标识。登录主界面后，检查并初始化数据。4.1.1用户管理功能农药喷洒系统采用分步管理，实现用户管理。系统管理员对团队管理员的操作进行添加、删除和检查，实现对团队管理员的管理。团队管理员通过用户管理功能管理操作员的基本信息。其业务流程如图4-2所示。图4-2农药喷洒系统用户管理流程图4.1.2角色管理功能农药喷洒系统的角色管理功能可以根据不同的角色赋予使用者不同的权利。作为系统最高管理权限的管理员，可以增加或删除团队管理员和操作管理员的权限，并规定团队管理员只能查看和管理其团队的工作。业务流程如图4-3所示。图4-3农药喷洒系统角色管理流程图图4-3显示了当用户请求时，系统首先需要权限验证。只有满意的用户才能编辑角色信息。系统管理员可以通过添加、删除和编辑角色来提高系统功能的多样性。通过调用系统的数据访问模块，可以对数据持久性进行处理并保存到My