Jak wykorzystać drony rolnicze w rolnictwie precyzyjnym?

Drony są wykorzystywane nie tylko do celów wojskowych. Drony rolnicze mogą teraz pomóc rolnikom i przedsiębiorstwom rolnym w skuteczniejszym i wydajniejszym utrzymaniu gruntów.

Wzrost produkcji żywności i popytu konsumpcyjnego we współczesnym rolnictwie doprowadził do przełomu, w wyniku którego światowe zapasy żywności kurczą się szybciej niż kiedykolwiek, a ceny towarów rosną jak nigdy dotąd.

Agronomowie i rolnicy na całym świecie zmagają się z coraz większą presją, aby usprawnić zarządzanie zasobami w obliczu kurczących się środków finansowych, podczas gdy zjawisko “z farmy na talerz” doprowadziło do wzmożonego nacisku na lepszą identyfikowalność produktów spożywczych, ponieważ klienci są coraz bardziej zainteresowani pochodzeniem kupowanej żywności i sposobem jej produkcji.

Ponadto próby zachowania bezpieczeństwa łańcucha dostaw podejmowane przez branżę rolną stają się coraz bardziej skomplikowane ze względu na zmiany klimatu.

Jak drony są wykorzystywane w rolnictwie precyzyjnym?

Drony stają się coraz popularniejsze w rolnictwie jako część całościowego planu zrównoważonego rolnictwa, umożliwiając agronomom i rolnikom pomoc w usprawnianiu procesów, a jednocześnie uzyskiwanie ważnych informacji o swoich uprawach za pomocą szczegółowych danych i analiza topograficzna.

Przykładowo, monitorowanie upraw staje się prostsze dzięki informacjom otrzymywanym z dronów rolniczych, które są następnie wykorzystywane przy opracowywaniu i wdrażaniu ciągłych udoskonaleń, na przykład zmian w stosowaniu nawozów lub rozmieszczeniu rowów.

Zamiast stosować pracochłonne i czasochłonne metody zbierania danych, wykorzystując lokalizacje GPS w różnych punktach wzdłuż trasy, można niezawodnie śledzić żywność od gospodarstwa aż po talerz.

Rola dronów rolniczych w rolnictwie precyzyjnym

W rolnictwie precyzyjnym bezzałogowe statki powietrzne są wykorzystywane do różnych zadań, od pobieranie próbek gleby i analizy pól uprawnych, sadzenia i stosowania pestycydów.

Drony w rolnictwie można łączyć z różnymi technologiami obrazowania, takimi jak hiperspektralna, wielospektralna, termiczna itd., aby dostarczać rolnikom informacji czasowych i dotyczących konkretnych miejsc, na przykład o stanie upraw, infekcjach grzybiczych, wąskich gardłach wegetacyjnych itd.

Bezzałogowe statki powietrzne są niezwykle skutecznym narzędziem do dokładnego śledzenia ogromnych połaci gruntów rolnych, uwzględniającym takie parametry jak nachylenie i wysokość, co pozwala na ustalenie najskuteczniejszego sposobu zasiewu.

Co ważne, wysokiej jakości dane z dronów mogą być wykorzystywane do pomiaru żyzności upraw, co pozwala agronomom na precyzyjne nawożenie, redukcję odpadów oraz projektowanie i naprawę systemów nawadniających.

Po klęskach żywiołowych, takich jak powodzie, technologia ta może być szczególnie przydatna w pomocy rolnikom w ocenie szkód na terenach, do których nie można dotrzeć pieszo. Oto niektóre z zastosowań dronów w rolnictwie precyzyjnym:

1. Pomiary i mapowanie upraw

Podczas gdy dawniej ocenę plonów trzeba było przeprowadzać ręcznie, pieszo, z traktora lub przy użyciu kosztownej technologii satelitarnej, drony w rolnictwie pozwalają nam teraz analizować stan roślinności z powietrza w ciągu kilku minut.

Przykładowo zdjęcia poklatkowe wykonywane dronem można wykorzystać do precyzyjnego monitorowania wzrostu i rozwoju plonów na przestrzeni kilku dni lub tygodni, a mapowanie NDVI wykonywane za pomocą drona, które wykorzystuje specjalistyczne czujniki, jest niezwykle przydatne do analizowania poziomu chlorofilu, wykrywania owadów, szkodników i chorób, identyfikacji chwastów i pomiaru poziomu stresu roślin.

Rolnicy mogą wówczas szybko reagować na problemy i wprowadzać niezbędne zmiany w razie potrzeby, aby zapewnić wyższą wydajność. Oznacza to, że rolnicy mogą być znacznie bardziej uważni na stale zmieniające się potrzeby swoich upraw.

Proces mapowania upraw za pomocą drona jest dość prosty. Wiele najnowszych modeli dronów rolniczych jest wyposażonych w oprogramowanie do planowania lotu, które pozwala operatorowi narysować kształt wokół obszaru, który ma zostać objęty badaniem. Oprogramowanie automatycznie projektuje trasę lotu, a w niektórych przypadkach nawet przygotowuje zdjęcia z kamery.

Podczas lotu dron automatycznie rejestruje obrazy za pomocą czujników pokładowych i wbudowanej kamery, a także wykorzystuje GPS do obliczania momentu wykonania każdego zdjęcia. Jeśli jednak dron nie posiada tych funkcji automatycznych, jedna osoba musi obsługiwać drona, podczas gdy druga wykonuje zdjęcia.

2. Zwalczanie chwastów i szkodników

Nieurodzaj jest spowodowany przez chwasty i szkodniki praktycznie wszystkich głównych upraw, w tym pszenicy, oleju palmowego, soi, ryżu, ziemniaków, bawełny i kukurydzy. Rolnictwo precyzyjne ma szeroki zakres zastosowań w rolnictwie, w tym w ochronie roślin i zwalczaniu szkodników.

Dysponując specjalistycznymi kamerami i czujnikami zdolnymi do wykrywania konkretnych chwastów i szkodników, a także technologią GPS dostarczającą informacji o lokalizacji na potrzeby mapowania pól, mogą pomóc w prawidłowym śledzeniu dużych obszarów w ciągu zaledwie kilku sekund.

Drony w rolnictwie umożliwiają dokładniejsze planowanie strategii zwalczania chwastów, zwiększają wydajność metod mechanicznych i ograniczają rozwój herbicydów, co przekłada się na niższe koszty, wolniejsze wykształcanie się odporności chwastów i większą bioróżnorodność.

Drony rolnicze mogą objąć wiele hektarów w ciągu kilku minut, przelatując nad polem i wysyłając dane fotograficzne w celu identyfikacji chwastów i szkodników. Co więcej, rolnicy i firmy mogą uporać się z chwastami i szkodnikami tak szybko, jak to możliwe, zanim zaszkodzą one całym plonom.

3. Badanie gleby

Są one często wykorzystywane do badania stanu gleby. W konwencjonalnej metodologii rolniczej badanie gleby obejmuje kilka etapów, takich jak ręczna wizyta na polu ze sprzętem i analiza próbek gleby pod kątem różnych parametrów.

Z drugiej strony rolnicy i naukowcy mogą obserwować istotne wskaźniki jakości gleby na długo po zasianiu nasion, dzięki ulepszonym technologiom monitorowania gruntów.

Drony do badań gleby i pól mogą pomóc w monitorowaniu gęstości gleby i roślin przez cały sezon wegetacyjny, aby uniknąć “niespodzianek” w późniejszym czasie.

Proaktywne pobieranie próbek gleby za pomocą dronów rolniczych może pomóc rolnikom w przewidywaniu wszelkich problemów i wprowadzaniu niezbędnych modyfikacji (np. dostosowywanie nawadnianie, dodając azot nawóz, itp.) w celu zapewnienia maksymalnej zdrowotności upraw.

Monitorowanie składu i stanu gleby ma kluczowe znaczenie dla nowoczesnego rolnictwa. Im dokładniejsze dane, jak w przypadku większości rzeczy, tym lepiej.

Rolnicy mogą podejmować bardziej świadome decyzje dotyczące tego, gdzie sadzić poszczególne uprawy i kiedy wprowadzać zmiany, korzystając z wielospektralnych map jakości gleby na swoich polach. W rezultacie, dzięki bardziej zrównoważonemu podejściu do zarządzania gruntami, plony będą większe i zdrowsze.

4. Nawadnianie i zarządzanie wodą

Woda to cenny surowiec, który ma kluczowe znaczenie dla sukcesu wszystkich działań rolniczych, dlatego należy nią odpowiednio zarządzać. W tym celu stosuje się termografię dronową, która wykorzystuje czujniki termiczne do dostarczania obrazu wskazującego wilgotność gleby.

Dzięki tym informacjom możliwe będzie podejmowanie świadomych decyzji dotyczących nawadniania, aby zagwarantować, że obszary gospodarstwa, które potrzebują więcej wody, otrzymają ją, a obszary już wilgotne nie zostaną przelane.

Ostatecznie przyczyniają się do tego, że rolnictwo staje się o wiele bardziej precyzyjną nauką, zapewniając korzyści wymienione powyżej. Problemy z wodą i nawadnianiem są nie tylko kosztowne, ale mogą również zmniejszyć plony. Pomiary z wykorzystaniem dronów mogą pomóc w identyfikacji tych problemów, zanim staną się poważne.

5. Zarządzanie opryskami

Kolejną zaletą dronów w rolnictwie precyzyjnym jest efektywne i wydajne wykorzystanie nawozów. Bezzałogowe statki powietrzne mogą wykorzystywać zaawansowaną technologię czujników, aby precyzyjnie określić miejsca, w których potrzebne są dodatkowe składniki odżywcze, co pozwala na ich aplikację tylko tam, gdzie są najbardziej potrzebne.

Drony w rolnictwie to również bardzo skuteczne opryskiwacze, zdolne do precyzyjnego dostarczania odpowiedniej ilości nawozu do roślin w odpowiednim czasie, skutecznie zmniejszając ilość rozprowadzanego nawozu nawet o 201 TP3T. To nie tylko obniża koszty rolnictwa, ale także zapobiega nadmiernym szkodom dla środowiska.

Rodzaje dronów wykorzystywanych w rolnictwie

Bezzałogowe statki powietrzne występują w różnych kształtach i rozmiarach. Można je podzielić na następujące kategorie:

1. Drony ze skrzydłami stałymi

Samoloty ze stałym skrzydłem wykorzystują siłę nośną i opór do utrzymywania wysokości w taki sam sposób jak samoloty. Są dość proste w obsłudze. Mają nieruchome skrzydło i śmigło, które pozwala im się poruszać.

Ze względu na swoją konstrukcję musi stale poruszać się względem otaczającego powietrza, aby utrzymać się w powietrzu. W rezultacie wiatr może mieć znaczący wpływ na jego działanie.

Kolejnym ograniczeniem jest to, że większe drony wymagają pasa startowego do rozstawienia i odbioru, podczas gdy mniejsze można wystrzelić ręcznie i odebrać, lądując na miękkiej powierzchni.

2. Hybrydowe drony VTOL ze skrzydłami stałymi

Nowa kategoria hybrydowych dronów, które mogą startować i lądować pionowo, łączy w sobie zalety dronów ze skrzydłami stałymi i zdolnością zawisu.

Hybrydowe drony VTOL (pionowego startu i lądowania) ze skrzydłami stałymi łączą w sobie cechy UAV (bezzałogowego statku powietrznego) ze zdolnością do lotu w jednym miejscu, zachowując przy tym cechy hybrydowe.

Dzięki tej funkcji samoloty te mogą wystartować z jednego miejsca i latać pionowo przez dłuższy czas.

3. Drony wielozadaniowe

Drony wielowirnikowe są najczęściej używane do mapowania i modelowania. Składają się z kadłuba i czterech silników, które napędzają odpowiednie śmigła. Wielowirnikowce to doskonały wybór do fotografii lotniczej ze względu na kompaktowe rozmiary i wyjątkową sterowność.

Mogą po prostu zawisać w powietrzu i wznosić się pionowo, co zapewnia im jeszcze większą mobilność. Ze względu na swoją konstrukcję, mogą również udźwignąć większy ciężar. Wielowirnikowiec może transportować ładunki, takie jak lustrzanka cyfrowa lub inne przedmioty, które umożliwiają mu poruszanie się.

Mogą one z łatwością poruszać się w małych przestrzeniach. Odbiorniki GPS dronów pozwolą im zawisać w powietrzu i podążać wyznaczoną trasą, korzystając z punktów nawigacyjnych.

4. Śmigłowiec jednowirnikowy

Drony śmigłowcowe z jednym wirnikiem mają więcej zalet niż inne typy. Posiadają mechanizm sterowany gazem, który zwiększa ich wytrzymałość.

Normy aerodynamiczne podkreślają, że większe łopaty wirnika zapewniają mniejszy wirowanie i większą niezawodność systemu. W rezultacie śmigłowce jednowirnikowe są bardziej praktyczne niż inne typy. Rolnictwo korzysta z dłuższych łopat wirnika śmigłowców jednowirnikowych.

5. Dron na uwięzi

Pojazd uwięziowy to typowy dron, który jest przymocowany do przewodu, aby wyeliminować potrzebę użycia pilota. Ruch drona jest zatem ograniczony przez uwięzi. Co więcej, drony uwięziowe występują w szerokiej gamie konfiguracji.

Mogą to być zwykłe drony poruszające się zgodnie z uwięzią lub drony przymocowane do drutu z mikrowłókien i wyposażone w stałe źródło zasilania, umożliwiające im niekończące się latanie.

Według międzynarodowego stowarzyszenia Association for Unmanned Vehicle Systems International w niedalekiej przyszłości 80 procent bezzałogowych statków powietrznych (BSP) będzie wykorzystywanych w rolnictwie.

Ale jak przygotowany jest sektor rolniczy na wykorzystanie dronów? I jak przygotowane są one do pełnego wykorzystania w gospodarstwie rolnym?

Często zadawane pytania

1. O jakiej porze roku używa się dronów do analizy upraw?

Drony są zazwyczaj wykorzystywane do analizy upraw w sezonie wegetacyjnym, czyli wtedy, gdy rośliny aktywnie rosną i rozwijają się. Okres ten przypada zazwyczaj na wiosnę i lato, w zależności od konkretnej uprawy i lokalizacji.

Dzięki lataniu dronami w tym sezonie rolnicy mogą uzyskać dane na temat stanu upraw w czasie rzeczywistym, zidentyfikować obszary wymagające uwagi i podjąć świadome decyzje w celu optymalizacji zarządzania uprawami i maksymalizacji plonów.

2. Które zasoby naturalne możemy pomóc chronić, wykorzystując drony i precyzyjne stosowanie środków ochrony?

Wykorzystanie dronów i precyzyjne nawożenie może pomóc chronić zasoby wodne. Dzięki precyzyjnemu stosowaniu nawozów, pestycydów i nawadniania, rolnicy mogą zminimalizować spływ i wypłukiwanie tych substancji do zbiorników wodnych. Drony zapewniają obrazowanie i gromadzenie danych o wysokiej rozdzielczości, umożliwiając rolnikom identyfikację obszarów nadmiernego lub niedostatecznego nawożenia i odpowiednie dostosowanie nawozów.

3. Jak obsługiwać drona?

Obsługa drona zazwyczaj obejmuje następujące czynności: Po pierwsze, należy upewnić się, że dron jest w pełni naładowany, a niezbędne elementy, takie jak pilot zdalnego sterowania i urządzenie mobilne, są podłączone.

Po drugie, przeprowadź kontrolę przed lotem, sprawdzając, czy czujniki, śmigła i kamera drona działają prawidłowo. Po trzecie, zaplanuj trasę lotu i w razie potrzeby ustaw punkty nawigacyjne za pomocą oprogramowania sterującego drona.

Na koniec należy wystartować dronem, manewrować nim za pomocą pilota i monitorować transmisję wideo na żywo lub zarejestrowane obrazy do analizy. Przestrzeganie lokalnych przepisów i stosowanie bezpiecznych technik latania są również ważne dla udanego użytkowania drona.

4. W jaki sposób drony zbierają dane?

Drony zbierają dane za pomocą różnych czujników i technologii pokładowych. Mogą to być kamery, czujniki termiczne, LiDAR (detekcja światła i pomiar odległości) oraz czujniki multispektralne. Podczas przelotu drona nad obszarem docelowym czujniki te rejestrują obrazy, nagrania wideo lub inne dane. Zebrane dane są następnie przesyłane i przechowywane na dronie lub przesyłane do komputera w celu analizy.