无人机植保技术 第2版 教案 第六章 农业无人机的维护和保养-教案

6.1植保无人机子系统的维护与保养授课对象：农业技术推广人员、农学专业学生、农业机械化从业人员

课时：1课时一、教学目标知识目标：掌握植保无人机维护与保养的核心意义，理解其对设备寿命和作业效率的影响。熟悉植保无人机子系统的组成（动力系统、电力系统、控制系统、喷洒系统）及其维护要点。掌握飞前、飞后检查的标准化流程（参考表6-1至6-3）。能力目标：能独立完成动力系统（电机、电调、螺旋桨）的润滑、清洁与平衡校准操作。能根据维护表格（表6-1）系统检查电力系统（电池、线路）的健康状态。能针对喷洒系统（喷头、水泵、药箱）的常见问题（如堵塞、漏液）提出解决方案。素养目标：树立安全操作意识，理解规范维护对降低事故风险的重要性。强化责任意识，认识定期保养对农业无人机可持续作业的支撑作用。二、教学重点与难点重点：动力系统的维护流程（电机润滑、电调散热、螺旋桨平衡校准）。电力系统的安全规范（电池充放电管理、线路绝缘检查）。喷洒系统的堵塞预防与清洁方法（喷头、水泵滤网）。难点：如何通过系统化维护（表6-1至6-3）实现故障预防与性能优化。平衡技术操作效率与安全性（如电池鼓包处理、螺旋桨更换规范）。三、教学内容与步骤导入（5分钟）案例引入：播放无人机因螺旋桨断裂导致坠毁的视频，提问：“如何通过日常维护避免此类事故？”展示未维护与定期维护的无人机性能对比数据（表6-1），引导学生讨论维护的必要性。核心内容详解（30分钟）序言：维护与保养的意义：延长设备寿命（案例：某农场无人机因定期保养使用5年无故障）。降低作业成本（减少故障停机时间与维修费用）。保障飞行安全（避免因部件老化引发的失控事故）。6.1植保无人机子系统的维护与保养：动力系统：电机维护：润滑轴承、清洁散热片、检查线圈（图6-1）。电调维护：检查连接线、更新固件、优化散热（表6-1）。螺旋桨维护：平衡校准、紧固安装、材质选择（视频演示）。电力系统：电池管理：充放电规范（电量50%-60%存储）、健康监测（容量测试）。线路维护：接插件防氧化、绝缘层修复（案例：短路引发火灾）。控制系统：飞控校准：加速度计、陀螺仪静态校准（操作演示）。遥控器检查：信号强度测试、天线维护（图6-2）。喷洒系统：喷头清洁：软毛刷+中性清洁剂（图6-3）、堵塞预防（药剂过滤）。水泵维护：滤网拆洗、密封件更换（表6-3）。案例分析（10分钟）案例1：某植保队因未检查电调散热片导致电机过热停机，讨论维护疏漏的后果。案例2：对比表6-1中维护前后的电池容量数据，分析定期保养的经济效益。课堂活动（10分钟）分组讨论：根据表6-1设计“动力系统周检方案”，标注检查项与工具使用（如螺旋桨平衡仪）。角色扮演：模拟飞防作业现场，学生分组扮演机务员与操作员，完成飞前检查流程（表6-5）。总结与作业（5分钟）总结：子系统维护需遵循标准化流程（参考表格），工具专用化与安全操作缺一不可。通过定期维护实现“高效作业、安全飞行、成本控制”三位一体目标。作业：根据表6-1，撰写动力系统月检报告（含问题记录与处理建议）。设计一份“喷洒系统清洁流程”图文手册（附工具清单与注意事项）。四、教学资源图片素材：图6-1（电机结构）、图6-2（遥控器信号测试）、图6-3（喷头清洁步骤）。表格工具：表6-1（动力系统检查表）、表6-3（喷洒系统检查表）。视频辅助：螺旋桨平衡校准演示、电池鼓包安全处理实录。五、教学评估随堂测试：5道选择题（如“电机维护的核心步骤不包括？”选项：A.润滑轴承，B.更换飞控）。实践考核：模拟飞前检查场景，要求学员按表6-5完成20项检查（正确率≥90%为合格）。备注：教学中需结合《植保无人机维护技术规范》，强调“预防为主、修复为辅”的原则。通过案例解析引导学生理解“规范操作是安全底线”，避免因疏忽引发事故。

6.2植保无人机整体日常维护与保养规范授课对象：农业技术推广人员、农学专业学生、农业机械化从业人员

课时：1课时一、教学目标知识目标：掌握植保无人机日常维护周期的划分（每日、每周、每月、季节性）及具体内容。熟悉常规保养与快速保养的操作流程（飞前检查、飞后清洁、简易维护）。理解储存与运输规范对设备寿命与安全的影响。能力目标：能根据作业频率与环境制定合理的维护计划（如雨季防水保养、冬季防寒措施）。能独立完成飞前检查表（表6-5）与飞后清洁表（表6-6）的标准化操作。能针对常见故障（电池鼓包、螺旋桨松动）提出快速处理方案。素养目标：树立规范化操作意识，理解“预防为主、修复为辅”的维护理念。强化团队协作能力，认识维护记录与档案管理的重要性。二、教学重点与难点重点：维护周期的具体内容（每日检查电池电量、每周深度清洁、每月系统检测）。飞前检查与飞后清洁的标准化流程（表6-5、表6-6）。季节性维护的特殊要求（如雨季防水、冬季电池保温）。难点：如何平衡维护频率与作业效率（如高频次作业下的快速保养）。分析储存与运输中潜在风险（如农药残留挥发、电池短路）的预防措施。三、教学内容与步骤导入（5分钟）案例引入：播放某植保队因未执行飞后清洁导致喷头堵塞的视频，提问：“日常维护疏漏会引发哪些连锁问题？”展示维护记录对比数据（表6-4），引导学生讨论规范化保养的经济效益。核心内容详解（30分钟）6.2.1维护周期：每日维护：飞前检查：电池电量、螺旋桨完好性、GPS信号（表6-5）。飞后清洁：机身清洁、喷头冲洗、药箱排空（图6-4）。每周维护：深度清洁：电机散热片、喷洒管路、遥控器触点（操作演示）。连接检查：螺丝紧固、接插件防氧化（案例：松动导致失控）。每月维护：系统检测：电机转速、电池容量、飞控校准（表6-4）。润滑保养：轴承润滑、齿轮防锈（视频演示）。季节性维护：雨季防水：密封胶条更换、电子元件防潮（图6-5）。冬季防寒：电池保温、电机预热（案例：低温导致续航骤降）。6.2.2常规保养：机身清洁：中性清洁剂+软布擦拭，避免腐蚀性液体（表6-6）。电池管理：均衡充电、存储电量50%-60%（图6-6）。软件升级：飞控固件更新、遥控器信号优化（案例：固件漏洞引发偏航）。6.2.3快速保养流程：飞前检查：20项标准化检查（表6-5），重点标注高风险项（如螺旋桨裂纹）。飞后清洁：药液残留处理、过滤器拆洗（视频演示）。故障排查：系统自检、传感器校准、电机异响诊断（表6-7）。案例分析（10分钟）案例1：某团队因忽略雨季防水保养导致飞控短路，讨论季节性维护的必要性。案例2：对比表6-4中维护前后的故障率数据，分析规范化操作对成本的控制作用。课堂活动（10分钟）分组讨论：设计“高频次作业季维护计划”，结合表6-5优化每日检查流程（缩短至15分钟）。角色扮演：模拟田间作业场景，学生分组扮演机务员与飞手，完成飞前检查与快速故障处理。总结与作业（5分钟）总结：日常维护是保障无人机高效作业与安全飞行的核心，需严格遵循周期与规范。通过记录维护档案（表6-4），实现问题追溯与经验积累。作业：根据表6-5，撰写一周飞前检查报告（含问题记录与改进建议）。设计“雨季防水保养”流程图（附工具清单与安全提示）。四、教学资源图片素材：图6-4（飞后清洁步骤）、图6-5（防水胶条更换）、图6-6（电池存储规范）。表格工具：表6-4（常规保养表）、表6-5（飞前检查表）、表6-6（飞后清洁表）。视频辅助：螺旋桨裂纹检测演示、雨季防水处理实录、电池均衡充电操作。五、教学评估随堂测试：5道选择题（如“飞前检查的核心项目不包括？”选项：A.电池电量，B.药箱清洁）。实践考核：模拟飞后清洁场景，要求学员按表6-6完成10项清洁任务（正确率≥90%为合格）。备注：教学中需结合《植保无人机维护技术规范》与《农业无人机安全操作指南》，强调“规范即安全”的原则。通过案例解析引导学生理解“维护记录是技术优化的基础”，避免因经验主义导致操作偏差。

6.3重点部件的清洁与维护授课对象：农业技术推广人员、农学专业学生、农业机械化从业人员

课时：1课时一、教学目标知识目标：掌握植保无人机重点部件（喷头、水泵、药箱、电池插头）的清洁与维护方法。熟悉喷头堵塞、水泵故障、药液残留、电池插头氧化的成因与预防措施。理解标准化清洁流程对延长部件寿命、保障作业安全的意义。能力目标：能独立完成喷头堵塞清洁、水泵滤网拆洗、药箱残留清理等操作。能根据故障现象（如喷洒不均匀、电池接触不良）快速定位问题部件。能设计预防性维护方案（如定期清洁计划、工具清单）。素养目标：树立精细化操作意识，理解“细节决定设备寿命”的维护理念。强化环保意识，规范处理农药残留与废旧部件（如损坏滤芯）。二、教学重点与难点重点：喷头堵塞的清洁步骤（拆卸、软毛刷清洗、压缩空气吹干）。水泵滤网的拆洗与密封件更换（图6-7）。电池插头的防氧化处理（电子清洁剂+棉签擦拭）。难点：如何避免清洁过程中损坏精密部件（如喷头孔道、传感器触点）。分析药液残留对喷洒系统的长期腐蚀风险及防护措施。三、教学内容与步骤导入（5分钟）案例引入：播放喷头堵塞导致农药喷洒不均匀的视频，提问：“如何通过日常清洁避免作业失效？”展示未清洁与定期清洁的喷头流量对比数据（表6-8），引导学生讨论清洁的经济价值。核心内容详解（30分钟）6.3.1喷头堵塞清洁：堵塞成因：农药结晶、泥沙杂质、药剂配比不当（图6-7）。清洁步骤：拆卸喷头：使用专用工具轻缓操作，避免螺纹损伤。初步冲洗：清水浸泡软化残留物，软毛刷轻刷表面。深度清洁：细铁丝疏通孔道，中性清洁剂溶解结晶（视频演示）。干燥安装：压缩空气吹干，按箭头方向安装（表6-8）。预防措施：药剂过滤、作业后即时冲洗、定期更换喷头。6.3.2水泵清洗：故障现象：流量下降、异响、漏液（案例：某农场因滤网堵塞导致喷洒中断）。清洗流程：断电拆卸：关闭电源，拆除水泵连接管路。滤网清洁：软毛刷+清水冲洗，顽固污渍用中性清洁剂（图6-8）。密封检查：更换老化密封圈，测试水泵密封性（操作演示）。维护周期：每50小时作业或药剂更换后强制清洗。6.3.3药液残余清洁流程：操作规范：排空药液：打开排液阀或拆卸管路，彻底排放残留药剂。系统冲洗：清水循环冲洗3次，通电启动水泵辅助清洁（表6-9）。干燥处理：压缩空气吹干管路，防止锈蚀（案例：未干燥导致金属部件生锈）。6.3.4电池插头（座）的清洁：清洁方法：断电操作：拆卸电池，使用绝缘工具避免短路。触点清洁：电子清洁剂+棉签擦拭氧化层（图6-9）。防氧化处理：涂抹专用防氧化膏，定期检查连接状态。案例分析（10分钟）案例1：某团队因未清洁电池插头导致飞行中断电，讨论触点氧化的安全隐患。案例2：对比表6-8中清洁前后的水泵流量数据，分析定期维护对作业效率的提升。课堂活动（10分钟）分组讨论：设计“喷头清洁工具包”，列出必备工具（软毛刷、压缩气罐、中性清洁剂）并说明用途。角色扮演：模拟田间故障场景，学生分组扮演维修员与操作员，完成喷头堵塞应急处理。总结与作业（5分钟）总结：重点部件清洁是保障无人机性能的核心，需严格遵循标准化流程与安全规范。通过预防性维护（如定期更换滤网、防氧化处理）降低故障率。作业：根据表6-8，撰写喷头清洁实验报告（含清洁效果对比与改进建议）。设计“电池插头维护”图文指南（附工具清单与操作警示）。四、教学资源图片素材：图6-7（喷头堵塞示意图）、图6-8（水泵滤网拆解）、图6-9（电池插头清洁步骤）。表格工具：表6-8（喷头流量对比表）、表6-9（药液清洁流程表）。视频辅助：喷头深度清洁实录、水泵密封圈更换演示、电池触点防氧化操作。五、教学评估随堂测试：5道选择题（如“水泵滤网清洗频率应为？”选项：A.每10小时，B.每50小时）。实践考核：模拟喷头堵塞场景，要求学员按表6-8完成清洁并测试喷洒均匀性（正确率≥90%为合格）。备注：教学中需结合《植保无人机维护技术规范》与《农药安全使用指南》，强调“清洁即防护”的原则。通过案例解析引导学生理解“工具专用化与操作规范化”的重要性，避免因不当操作导致部件损坏或人员中毒风险。

6.4常见故障的维护与处理授课对象：农业技术推广人员、农学专业学生、农业机械化从业人员

课时：1课时一、教学目标知识目标：掌握植保无人机常见故障类型（螺旋桨断裂、电池鼓包、机臂损伤、起火事故）的成因与表征。熟悉故障诊断流程与标准化处理步骤（拆卸、更换、应急响应）。理解安全操作规范在故障处理中的核心作用（如防静电、断电操作）。能力目标：能独立完成螺旋桨更换、电池鼓包安全处置等操作。能通过故障现象（如异响、震动、断电）快速定位问题部件。能设计故障应急处理预案（如电池起火灭火流程、机臂断裂临时加固）。素养目标：树立安全第一意识，理解“预防为主、快速响应”的故障管理理念。强化团队协作能力，认识标准化操作对降低事故风险的意义。二、教学重点与难点重点：螺旋桨拆卸与更换流程（工具选择、安装方向校准）。电池鼓包的分类处理（轻微鼓包放电、严重鼓包专业回收）。电池起火的应急处置（断电、灭火器材选用、人员疏散）。难点：如何避免故障处理中的二次损伤（如螺旋桨安装错误导致飞行失控）。分析电池鼓包与起火的关联性，探讨预防性维护的关键措施。三、教学内容与步骤导入（5分钟）案例引入：播放无人机因螺旋桨断裂坠毁的现场视频，提问：“如何通过规范操作避免此类事故？”展示电池鼓包引发火灾的对比案例（图6-10），引导学生讨论故障处理的紧迫性。核心内容详解（30分钟）6.4.1螺旋桨的拆卸与更换流程：故障现象：异响、震动、飞行轨迹偏移（表6-10）。操作步骤：断电防护：关闭电源，佩戴防静电手套。拆卸旧桨：使用专用扳手逆时针松开螺母，轻取螺旋桨（视频演示）。安装新桨：按箭头方向对齐电机旋转方向，按规范力矩紧固（图6-11）。注意事项：禁止使用磨损工具，避免螺纹损伤；安装后需试飞验证平衡性。6.4.2机臂的拆卸与更换：损伤类型：裂纹、变形、连接件松动（案例：碰撞导致机臂断裂）。更换流程：拆卸螺丝：按顺序松开机臂固定螺丝，避免线路拉扯（表6-11）。安装新臂：对齐接口，逐级拧紧螺丝（力矩扳手校准）。功能测试：通电检查电机信号传输与结构稳定性（操作演示）。6.4.3电池鼓包的处理：风险等级：轻微鼓包：放电至安全电压，存储于防火容器（图6-12）。严重鼓包：专业机构回收，禁止自行拆解（案例：拆解引发电解液泄漏）。预防措施：避免过充/过放、高温存储、使用原厂充电器。6.4.4电池起火应急处置：应急步骤：断电隔离：迅速断开电池连接，移至空旷区域。灭火操作：使用干粉灭火器对准火源根部喷射（视频演示）。冷却防护：灭火后覆盖沙土，防止复燃（表6-12）。安全规范：穿戴防火服、护目镜，禁止用水扑灭锂电池火情。案例分析（10分钟）案例1：某团队因未按力矩规范安装螺旋桨导致飞行失控，讨论操作标准化的必要性。案例2：对比表6-10中电池鼓包处理前后的安全数据，分析合规操作对事故率的降低作用。课堂活动（10分钟）分组讨论：设计“电池起火应急演练方案”，标注人员分工与灭火器材配置（如干粉灭火器、防火毯）。角色扮演：模拟田间突发电池鼓包场景，学生分组扮演技术员与安全员，完成故障上报与处置流程。总结与作业（5分钟）总结：常见故障处理需严格遵循安全规范，工具专用化与操作标准化是核心保障。通过故障案例库（表6-10至6-12）积累经验，提升应急响应能力。作业：根据表6-11，撰写机臂更换操作报告（含问题记录与改进建议）。设计“电池鼓包预防指南”（附充电规范与存储要求）。四、教学资源图片素材：图6-10（电池鼓包对比）、图6-11（螺旋桨安装方向）、图6-12（防火容器存储）。表格工具：表6-10（故障现象对照表）、表6-11（机臂更换流程）、表6-12（灭火操作规范）。视频辅助：螺旋桨平衡测试演示、电池起火灭火实录、力矩扳手使用教学。五、教学评估随堂测试：5道选择题（如“锂电池起火应使用哪种灭火器？”选项：A.干粉，B.泡沫）。实践考核：模拟螺旋桨更换场景，要求学员按表6-11完成操作并测试飞行稳定性（正确率≥90%为合格）。备注：教学中需结合《植保无人机安全操作手册》与《锂电池危险品管理条例》，强调“规范即生命线”的原则。通过案例分析引导学生理解“故障处理是技术能力与责任意识的综合体现”，避免因经验不足或操作随意导致二次事故。

6.5植保无人机的储存与运输授课对象：农业技术推广人员、农学专业学生、农业机械化从业人员

课时：1课时一、教学目标知识目标：掌握植保无人机储存与运输的核心要求（环境条件、防护措施、电池管理）。熟悉长期储存前的清洁、干燥与部件分离规范。理解运输过程中防震、防潮、防高温的操作标准。能力目标：能根据作业周期制定合理的储存计划（如季节性封存、短期停用）。能独立完成无人机运输前的包装固定与安全检查（表6-13）。能针对特殊环境（高温、高湿）优化储存与运输方案。素养目标：树立责任意识，理解规范储存与运输对设备寿命与安全的重要性。强化环保理念，规范处理运输中农药残留与废旧包装材料。二、教学重点与难点重点：储存环境要求：温度（15-25℃）、湿度（≤50%）、避光防尘（图6-13）。运输安全规范：防震包装、固定方式、电池独立存放（表6-14）。电池管理：存储电量（50%-60%）、定期充放电（每3个月一次）。难点：如何平衡运输成本与防护需求（如长途运输的额外加固措施）。分析极端环境（如雨季、高温）对储存与运输的潜在风险及应对策略。三、教学内容与步骤导入（5分钟）案例引入：播放无人机因运输中碰撞导致电机损坏的视频，提问：“如何通过规范包装避免此类损失？”展示储存不当导致电池老化的对比数据（表6-13），引导学生讨论储存环境的重要性。核心内容详解（30分钟）6.5.1储存环境要求：温湿度控制：温度：15-25℃（高温加速电池老化，低温导致塑料脆化）。湿度：≤50%（防潮柜或干燥剂辅助）。避光防尘：使用密封箱或防尘罩，避免紫外线照射（图6-13）。定期清洁储存区域，防止灰尘积累（案例：灰尘堵塞散热口）。电池管理：电量保持50%-60%，存储于防火防爆箱（视频演示）。每3个月充放电一次，维持电池活性（表6-14）。6.5.2运输安全与防护：包装规范：防震材料：泡沫垫、