Kaip naudoti žemės ūkio dronus tiksliojoje žemdirbystėje?

Dronai naudojami ne tik kariniams tikslams. Žemės ūkio dronai dabar gali padėti ūkininkams ir žemės ūkio įmonėms efektyviau ir našiau prižiūrėti savo žemę.

Maisto gamybos ir vartojimo poreikių augimas šiuolaikinėje žemės ūkio pramonėje privedė ją prie kritinio lūžio taško, kai pasaulinės maisto atsargos mažėja sparčiau nei bet kada anksčiau, o žaliavų kainos kyla kaip niekad anksčiau.

Agronomai ir ūkininkai visame pasaulyje patiria vis didesnį spaudimą efektyviau valdyti išteklius mažėjant finansams, o “nuo ūkio iki lėkštės” reiškinys paskatino vis didesnį spaudimą užtikrinti geresnį maisto produktų atsekamumą, nes vartotojai vis labiau domisi perkamų maisto produktų šaltiniais ir jų gamybos būdais.

Be to, dėl klimato kaitos žemės ūkio pramonės pastangos išsaugoti tiekimo grandinės saugumą tampa vis sudėtingesnės.

Kaip dronai naudojami tiksliojoje žemdirbystėje?

Dronai tampa vis populiaresni žemės ūkyje kaip holistinio tvaraus ūkininkavimo plano dalis, leidžianti agronomams ir ūkininkams supaprastinti procesus ir gauti svarbios informacijos apie savo pasėlius per išsamius duomenis ir... topografijos analizė.

Pavyzdžiui, pasėlių stebėjimą supaprastina iš žemės ūkio dronų gaunama informacija, kuri vėliau naudojama kuriant ir įgyvendinant nuolatinius patobulinimus, tokius kaip trąšų naudojimo ar griovių išdėstymo pakeitimai.

Naudojant GPS vietas įvairiuose maršruto taškuose, vietoj daug darbo reikalaujančių ir daug laiko reikalaujančių duomenų rinkimo metodų, maistą galima patikimai sekti nuo ūkio iki lėkštės.

Dronų vaidmuo tiksliojoje žemdirbystėje

Tiksliojoje žemdirbystėje bepiločiai orlaiviai naudojami įvairioms užduotims atlikti – nuo dirvožemio mėginių ėmimas ir nuo pasėlių lauko analizės iki sodinimo ir pesticidų naudojimo.

Dronus žemės ūkyje galima derinti su įvairiomis vaizdo gavimo technologijomis, tokiomis kaip hiperspektrinės, multispektrinės, terminės ir pan., kad ūkininkams būtų suteikta laiko ir vietos informacija apie pasėlių sveikatą, grybelines infekcijas, augimo kliūtis ir pan.

Bepiločiai orlaiviai yra labai veiksmingi, norint tiksliai sekti didelius žemės ūkio paskirties žemės plotus, atsižvelgiant į tokius parametrus kaip nuolydis ir aukštis, pavyzdžiui, siekiant nustatyti tinkamiausią sodinimo režimą.

Svarbu tai, kad aukštos kokybės dronų duomenų raiška gali būti naudojama pasėlių derlingumui matuoti, o tai leidžia agronomams labai tiksliai naudoti trąšas, sumažinti atliekas ir projektuoti ar taisyti drėkinimo sistemas.

Po stichinių nelaimių, tokių kaip potvyniai, ši technologija gali būti ypač naudinga padedant ūkininkams įvertinti žalą žemės plotuose, į kuriuos pėsčiomis gali būti neįmanoma patekti. Toliau pateikiami kai kurie dronų vaidmenys tiksliojoje žemdirbystėje:

1. Pasėlių tyrimai ir kartografavimas

Nors anksčiau pasėlių vertinimas turėjo būti atliekamas rankiniu būdu, pėsčiomis, iš traktoriaus arba naudojant brangias palydovines technologijas, dabar dronai žemės ūkyje leidžia per kelias minutes iš dangaus analizuoti augmenijos sveikatą.

Pavyzdžiui, dronų fotografija su pagreitintu laiku gali būti naudojama tiksliai stebėti derliaus augimą ir vystymąsi kelias dienas ar savaites, o dronų valdomas NDVI žemėlapių sudarymas, kuriame naudojami specialūs jutikliai, yra itin naudingas analizuojant chlorofilo kiekį, aptinkant vabzdžius, kenkėjus ir ligas, identifikuojant piktžoles ir matuojant augalų streso lygį.

Tada ūkininkai gali greitai spręsti problemas ir atlikti būtinus pakeitimus, kai jų reikia, kad užtikrintų didesnį produktyvumą. Tai iš esmės reiškia, kad ūkininkai gali būti daug atidesni nuolat kintantiems savo pasėlių poreikiams.

Pasėlių tyrimo dronu kartografavimo procesas yra gana paprastas. Daugelyje naujausių žemės ūkio dronų modelių yra skrydžio planavimo programinė įranga, leidžianti operatoriui nubrėžti formą aplink aprėpiamą plotą. Tada programinė įranga automatiškai parengia skrydžio kursą ir kai kuriais atvejais netgi parengia kameros vaizdus.

Skrydžio metu dronas automatiškai fiksuoja vaizdus, naudodamas įmontuotus jutiklius ir integruotą kamerą, o GPS pagalba apskaičiuoja, kada fotografuoti. Tačiau jei jūsų drone nėra šių automatinių funkcijų, vienas asmuo turi jį valdyti, o kitas fotografuoti.

2. Piktžolių ir kenkėjų kontrolė

Praktiškai visų pagrindinių kultūrų, įskaitant kviečius, palmių aliejų, sojų pupeles, ryžius, bulves, medvilnę ir kukurūzus, pasėlių gedimą sukelia piktžolės ir kenkėjai. Tikslioji žemdirbystė turi platų pritaikymo spektrą ir panaudojimo galimybes žemės ūkio aplinkoje, įskaitant sėjomainą ir kenkėjų kontrolę.

Jie, turintys specializuotas kameras ir jutiklius, galinčius aptikti konkrečias piktžoles ir kenkėjus, taip pat GPS technologiją, galinčią teikti vietos informaciją lauko žemėlapiams sudaryti, gali padėti tinkamai sekti didžiulius regionus per kelias sekundes.

Dronai žemės ūkyje leidžia tiksliau planuoti piktžolių strategiją, padidinti mechaninių metodų efektyvumą ir sumažinti herbicidų augimą, todėl sumažėja išlaidos, lėčiau įsitvirtina atsparumas piktžolėms ir padidėja biologinė įvairovė.

Žemės ūkio dronai gali aprėpti daugybę hektarų per kelias minutes, skrisdami virš lauko ir siųsdami fotografinius duomenis piktžolėms ir kenkėjams identifikuoti. Be to, ūkininkai ir įmonės gali kuo greičiau susidoroti su piktžolėmis ir kenkėjais, kol jie nepakenks visam derliui.

3. Dirvožemio apžiūra

Jie dažnai naudojami dirvožemio būklei patikrinti. Įprastoje žemės ūkio metodikoje žemės apžiūra susideda iš kelių etapų, pavyzdžiui, rankinis lauko apžiūrėjimas naudojant įrangą ir dirvožemio mėginių peržiūra pagal įvairius parametrus.

Kita vertus, ūkininkai ir akademikai, patobulintų žemės stebėsenos technologijų dėka, gali stebėti gyvybiškai svarbius dirvožemio kokybės rodiklius ilgai po to, kai sėklos jau pasėtos.

Dronai, skirti dirvožemio ir lauko tyrimams, gali padėti stebėti dirvožemio ir augalų tankumą visą vegetacijos sezoną, kad vėliau būtų išvengta “staigmenų”.

Šis proaktyvus dirvožemio mėginių ėmimas naudojant dronus žemės ūkyje gali padėti ūkininkams iš anksto numatyti problemas ir prireikus atlikti pakeitimus (pvz., pakoreguoti laistymas, pridedant azoto trąšos, ir kt.), siekiant kuo labiau pagerinti pasėlių sveikatą.

Dirvožemio sudėties ir būklės stebėjimas yra labai svarbus šiuolaikiniam ūkininkavimui. Kuo tikslesni duomenys, kaip ir daugelio dalykų atveju, tuo geriau.

Naudodamiesi daugiaspektriais dirvožemio kokybės žemėlapiais savo laukuose, ūkininkai gali priimti labiau pagrįstus sprendimus dėl to, kur sėti, kokius augalus ir kada atlikti pakeitimus. Todėl, taikant tvaresnius žemės valdymo metodus, derlius bus didesnis ir sveikesnis.

4. Drėkinimas ir vandens valdymas

Vanduo yra vertinga medžiaga, labai svarbi visų ūkininkavimo operacijų sėkmei, todėl jį reikia tinkamai valdyti. Tam naudojama dronų termografija, kurioje naudojami terminiai jutikliai, rodantys žemės drėgmės kiekį.

Remiantis šia informacija, galima priimti pagrįstus sprendimus dėl drėkinimo operacijų, siekiant užtikrinti, kad ūkio plotai, kuriems reikia daugiau vandens, jį gautų, o jau drėgnos vietos nebūtų perlaistomos.

Galiausiai, jie padeda ūkininkavimą paversti daug tikslesniu mokslu, suteikdami aukščiau išvardytų privalumų. Vandens ir drėkinimo problemos yra ne tik brangios, bet ir gali sumažinti pasėlių gamybą. Dronų tyrimai gali būti naudojami šioms problemoms nustatyti, kol jos netapo problema.

5. Purškimo valdymas

Dar vienas tiksliosios žemdirbystės dronų privalumas yra efektyvus ir našus trąšų naudojimas. Bepiločiai orlaiviai gali naudoti pažangią jutiklių technologiją, kad tiksliai nustatytų, kur reikia papildomų maistinių medžiagų, ir jas būtų galima naudoti tik ten, kur jų labiausiai reikia.

Dronai žemės ūkyje taip pat yra labai veiksmingi purkštuvai, galintys tiksliai tiekti reikiamą kiekį augalų trąšų tinkamu laiku, sėkmingai sumažindami išskiriamų trąšų kiekį iki 201 TP3T. Tai ne tik sumažina ūkininkavimo išlaidas, bet ir apsaugo nuo per didelės žalos aplinkai.

Žemės ūkyje naudojamų dronų tipai

Bepiločiai orlaiviai būna įvairių formų ir dydžių, ir juos galima suskirstyti į šias kategorijas:

1. Fiksuotų sparnų dronai

Fiksuotųjų sparnų orlaiviai, kaip ir lėktuvai, aukštį palaiko naudodami keliamąją ir pasipriešinimo jėgą. Juos gana paprasta valdyti. Jie turi nejudantį sparną ir sraigtą, kuris leidžia jiems skristi į priekį.

Dėl savo konstrukcijos jis visada turi judėti jį supančio oro atžvilgiu, kad išliktų ore. Dėl to vėjas gali turėti didelės įtakos jo veikimui.

Kitas apribojimas yra tas, kad didesniems dronams reikalingas kilimo ir tūpimo takas, kad juos būtų galima išskleisti ir iškelti, o mažesnius galima paleisti rankomis ir iškelti nusileidus ant minkšto paviršiaus.

2. Fiksuotų sparnų hibridiniai VTOL dronai

Nauja hibridinių dronų kategorija, galinti pakilti ir nusileisti vertikaliai, sujungia fiksuoto sparno dronų privalumus su kybojimo galimybe.

Fiksuotų sparnų hibridiniai VTOL (vertikalaus kilimo ir tūpimo) dronai sujungia UAV (nepilotuojamų orlaivių) savybes su galimybe skristi vienoje vietoje, išlaikant hibridines savybes.

Dėl šios funkcijos jie gali pakilti iš vienos vietos ir ilgesnį laiką skristi vertikaliai.

3. Daugiafunkciniai dronai

Daugiarotoriai dronai dažniausiai naudojami žemėlapių sudarymui ir modeliavimui. Juos sudaro fiuzeliažas ir keturi varikliai, kurie varo atitinkamus sraigtus. Daugiarotoriai yra puikus pasirinkimas aerofotografijai dėl savo kompaktiško dydžio ir puikaus valdymo.

Jie gali tiesiog kyboti ore ir pakilti vertikaliai, o tai suteikia jiems dar daugiau mobilumo. Dėl savo konstrukcijos jie taip pat gali atlaikyti didesnį svorį. Daugiarotorius gali gabenti tokias prekes kaip DSLR fotoaparatas ar kiti daiktai, kurie leidžia jam judėti.

Jie gali lengvai orientuotis mažose erdvėse. Dronų GPS imtuvai leis jiems kyboti ore ir sekti iš anksto nustatytu maršrutu naudojant kelio taškus.

4. Vienrotorius sraigtasparnis

Vieno rotoriaus sraigtasparnio dronai turi daugiau pranašumų nei kitų tipų. Jie turi dujomis valdomą mechanizmą, kuris padidina ištvermę.

Aerodinamikos standartuose pabrėžiama, kad didesnės rotoriaus mentės sumažina sukimąsi ir padidina sistemos patikimumą. Dėl to vieno rotoriaus sraigtasparniai yra praktiškesni nei kitų tipų sraigtasparniai. Žemės ūkis gauna naudos iš ilgesnių vieno rotoriaus sraigtasparnių rotoriaus menčių.

5. Pririštas dronas

Pririšta transporto priemonė yra tipiškas dronas, pririštas prie vielos, kad nereikėtų nuotolinio valdymo pulto. Todėl drono judėjimą riboja viela. Be to, pririšti dronai būna įvairių konfigūracijų.

Jie gali būti nuo įprasto drono, kuris juda pagal pavadėlį, iki drono, pririšto mikrofilamentine viela ir turinčio nustatytą energijos šaltinį neribotam skraidymui.

Pasak Tarptautinės bepiločių transporto priemonių sistemų asociacijos, artimiausiu metu 80 procentų bepiločių orlaivių (UAV) bus naudojami žemės ūkio reikmėms.

Tačiau kiek žemės ūkio sektorius yra pasirengęs naudoti dronus? Ir kiek jie yra pasirengę visapusiškai veikti ūkyje?

Dažnai užduodami klausimai

1. Kuriuo metų laiku jie skraidina dronus, kad analizuotų pasėlius?

Dronai paprastai skraidomi analizuoti pasėlius vegetacijos metu, kai pasėliai aktyviai auga ir vystosi. Šis laikotarpis paprastai sutampa su pavasario ir vasaros mėnesiais, priklausomai nuo konkretaus pasėlio ir vietos.

Šiuo sezonu skraidydami dronais, ūkininkai gali gauti realaus laiko duomenis apie pasėlių sveikatą, nustatyti problemines sritis ir priimti pagrįstus sprendimus, kad optimizuotų pasėlių valdymą ir padidintų derlių.

2. Kokį gamtos išteklių galime padėti apsaugoti naudodami dronus ir tiksliai pritaikydami išteklius?

Naudojant dronus ir tiksliai paskirstant trąšas, galima apsaugoti vandens išteklius. Tiksliai paskirstydami trąšas, pesticidus ir laistymą, ūkininkai gali sumažinti šių medžiagų nuotėkį ir išplovimą į vandens telkinius. Dronai teikia didelės raiškos vaizdus ir duomenų rinkimą, leisdami ūkininkams nustatyti perteklinio arba per mažo trąšų kiekio vietas ir atitinkamai pakoreguoti trąšų kiekį.

3. Kaip valdyti droną?

Drono valdymas paprastai apima šiuos veiksmus: pirmiausia įsitikinkite, kad dronas yra visiškai įkrautas ir prijungti reikalingi komponentai, pvz., nuotolinio valdymo pultas ir mobilusis įrenginys.

Antra, atlikite priešskrydinį patikrinimą, įsitikindami, kad drono jutikliai, sraigtai ir kamera veikia tinkamai. Trečia, suplanuokite skrydžio trajektoriją ir, jei reikia, nustatykite maršruto taškus naudodami drono valdymo programinę įrangą.

Galiausiai paleiskite droną, valdykite jį naudodami nuotolinio valdymo pultą ir stebėkite tiesioginį vaizdo įrašą arba užfiksuotus vaizdus analizei. Sėkmingam drono naudojimui taip pat svarbu laikytis vietinių taisyklių ir taikyti saugaus skrydžio techniką.

4. Kaip dronai renka duomenis?

Dronai renka duomenis naudodamiesi įvairiais juose esančiais jutikliais ir technologijomis. Tai gali būti kameros, terminiai jutikliai, LiDAR (šviesos aptikimo ir diapazono nustatymo) ir daugiaspektriniai jutikliai. Dronui skrendant virš tikslinės zonos, šie jutikliai fiksuoja vaizdus, vaizdo įrašus ar kitus duomenis. Surinkti duomenys perduodami ir saugomi drone arba perkeliami į kompiuterį analizei.