Ako využiť poľnohospodárske drony v presnom poľnohospodárstve?

Drony sa používajú nielen na vojenské účely. Poľnohospodárske drony teraz môžu pomôcť farmárom a poľnohospodárskym podnikom efektívnejšie a účinnejšie spravovať svoju pôdu.

Rast produkcie potravín a spotreby v súčasnom poľnohospodárstve ho priviedol ku kritickému bodu zlomu, pričom globálne zásoby potravín sa zmenšujú rýchlejšie ako kedykoľvek predtým a ceny komodít prudko rastú ako nikdy predtým.

Agronómovia a farmári na celom svete sú pod väčším tlakom na zlepšenie efektívneho hospodárenia so zdrojmi vzhľadom na klesajúce financie, zatiaľ čo fenomén “z farmy na tanier” viedol k rastúcemu tlaku na lepšiu sledovateľnosť potravinárskych výrobkov, keďže zákazníci sa čoraz viac zaujímajú o zdroje nakupovaných potravín a o to, ako boli vyrobené.

Okrem toho sa snahy poľnohospodárskeho priemyslu o zachovanie bezpečnosti dodávateľského reťazca v dôsledku klimatických zmien komplikujú.

Ako sa drony používajú v presnom poľnohospodárstve?

Drony sa v poľnohospodárstve stávajú čoraz populárnejšími ako súčasť holistického plánu udržateľného poľnohospodárstva, čo umožňuje agronómom a farmárom zefektívniť procesy a zároveň získať dôležité informácie o svojich plodinách prostredníctvom dôkladných údajov a... topografická analýza.

Napríklad sledovanie plodín je zjednodušené informáciami získanými z poľnohospodárskych dronov, ktoré sa potom používajú pri vývoji a implementácii neustálych vylepšení, ako sú zmeny v aplikácii hnojív alebo umiestnení priekop.

Pomocou GPS lokalizácie na rôznych miestach pozdĺž trasy, namiesto prácne a časovo náročných metód zberu údajov, je možné spoľahlivo sledovať jedlo z farmy až na tanier.

Úloha poľnohospodárskych dronov v presnom poľnohospodárstve

V presnom poľnohospodárstve sa bezpilotné lietadlá (UAV) používajú na rôzne úlohy od odber vzoriek pôdy a analýzu plodín až po výsadbu a aplikáciu pesticídov.

Drony v poľnohospodárstve sa dajú kombinovať s rôznymi zobrazovacími technológiami, ako sú hyperspektrálne, multispektrálne, termálne atď., aby poľnohospodárom poskytli časové a lokálne informácie o zdraví plodín, hubových infekciách, problémoch s rastom atď.

Bezpilotné lietadlá (UAV) sú veľmi účinné na starostlivé sledovanie rozsiahlych poľnohospodárskych plôch, pričom sa zohľadňujú parametre, ako je napríklad sklon a výška, aby sa zistil najefektívnejší režim výsadby.

Dôležité je, že vysokokvalitné rozlíšenie údajov z dronov sa môže použiť na meranie úrodnosti plodín, čo umožňuje agronómom aplikovať hnojivá s veľkou presnosťou, znižovať odpad a navrhovať alebo opravovať zavlažovacie systémy.

Po prírodných katastrofách, ako sú záplavy, môže byť táto technológia obzvlášť užitočná pri pomoci poľnohospodárom pri prieskume škôd na pozemkoch, ktoré môžu byť pešo neprístupné. Nasledujú niektoré z úloh dronov v presnom poľnohospodárstve:

1. Prieskum a mapovanie plodín

Zatiaľ čo hodnotenie plodín sa kedysi muselo robiť manuálne, pešo, z traktora alebo pomocou drahej satelitnej technológie, drony v poľnohospodárstve nám teraz umožňujú analyzovať zdravie vegetácie z neba v priebehu niekoľkých minút.

Napríklad časozberné dronové fotografovanie sa dá použiť na presné monitorovanie rastu a vývoja úrody počas niekoľkých dní alebo týždňov a mapovanie NDVI riadené dronmi, ktoré využíva špecializované senzory, je mimoriadne užitočné na analýzu hladín chlorofylu, detekciu hmyzu, škodcov a chorôb, identifikáciu buriny a meranie úrovne stresu rastlín.

Poľnohospodári sú potom schopní promptne riešiť problémy a vykonať potrebné úpravy podľa potreby, aby zabezpečili vyššiu produktivitu. V podstate to znamená, že poľnohospodári môžu byť oveľa pozornejší k neustále sa meniacim potrebám svojich plodín.

Proces mapovania plodín pomocou dronu je pomerne jednoduchý. Mnohé moderné modely poľnohospodárskych dronov sú vybavené softvérom na plánovanie letu, ktorý umožňuje operátorovi nakresliť tvar okolo oblasti, ktorú má pokrývať. Softvér potom automaticky navrhne letovú dráhu a v niektorých prípadoch dokonca pripraví snímky z kamery.

Počas letu dron automaticky zachytáva snímky pomocou palubných senzorov a vstavanej kamery a pomocou GPS vypočíta, kedy má byť každý záber urobený. Ak však váš dron tieto automatické funkcie nemá, jedna osoba musí dron ovládať, zatiaľ čo druhá zachytáva snímky.

2. Kontrola buriny a škodcov

Neúrodu spôsobujú buriny a škodcovia prakticky vo všetkých hlavných plodinách vrátane pšenice, palmy olejnej, sóje, ryže, zemiakov, bavlny a kukurice. Presné poľnohospodárstvo má širokú škálu uplatnení a využitia v poľnohospodárskom prostredí vrátane buriny a ochrany proti škodcom.

Vďaka špecializovaným kamerám a senzorom schopným detekovať špecifickú burinu a škodcov, ako aj technológii GPS schopnej poskytovať informácie o polohe pre mapovanie polí, môžu pomôcť pri správnom sledovaní obrovských oblastí v priebehu niekoľkých sekúnd.

Drony v poľnohospodárstve umožňujú presnejšie plánovanie stratégie boja proti burine, zvyšujú účinnosť mechanických metód a znižujú rast herbicídov, čo vedie k nižším nákladom, pomalšiemu vytváraniu odolnosti buriny a zvýšeniu biodiverzity.

Poľnohospodárske drony dokážu pokryť mnoho hektárov v priebehu niekoľkých minút preletom nad poľom a odosielaním fotografických údajov na identifikáciu buriny a škodcov. Okrem toho sa farmári a firmy môžu s burinou a škodcami vysporiadať čo najskôr, skôr ako poškodia celú úrodu.

3. Kontrola pôdy

Často sa používajú na kontrolu stavu pôdy. V konvenčnej poľnohospodárskej metodike existuje niekoľko fáz zahŕňajúcich kontrolu pôdy, ako je manuálna návšteva poľa s vybavením a kontrola vzoriek pôdy z hľadiska rôznych parametrov.

Poľnohospodári a akademici na druhej strane môžu sledovať dôležité ukazovatele kvality pôdy dlho po zasiatí semien vďaka vylepšeným technológiám monitorovania pôdy.

Drony na štúdium pôdy a terénu môžu pomôcť pri monitorovaní hustoty pôdy a rastlín počas celého vegetačného obdobia, aby sa predišlo neskorším “prekvapeniam”.

Tento proaktívny odber vzoriek pôdy pomocou poľnohospodárskych dronov môže pomôcť farmárom predísť akýmkoľvek problémom a podľa potreby vykonať úpravy (napr. úpravy zavlažovanie, pridávanie dusíka hnojivo, atď.) s cieľom maximalizovať zdravie plodín.

Monitorovanie zloženia a stavu pôdy je pre moderné poľnohospodárske operácie kľúčové. Čím presnejšie sú údaje, ako pri väčšine vecí, tým lepšie.

Poľnohospodári môžu robiť informovanejšie rozhodnutia o tom, kde pestovať ktoré plodiny a kedy vykonať úpravy, pomocou multispektrálnych máp kvality pôdy svojich polí. Výsledkom sú udržateľnejšie prístupy k hospodáreniu s pôdou, ktoré zabezpečia vyššie a zdravšie výnosy.

4. Zavlažovanie a vodné hospodárstvo

Voda je cenná komodita, ktorá je kľúčová pre úspech všetkých poľnohospodárskych operácií, preto sa s ňou musí správne nakladať. Do hry vstupuje dronová termografia, ktorá využíva tepelné senzory na poskytovanie obrazu indikujúceho obsah vlhkosti v pôde.

Na základe týchto informácií je možné robiť informované rozhodnutia o zavlažovacích operáciách, aby sa zabezpečilo, že oblasti farmy, ktoré potrebujú viac vody, ju dostanú, zatiaľ čo oblasti, ktoré sú už vlhké, nebudú prevlažované.

Nakoniec, vďaka vyššie uvedeným výhodám, pomáhajú urobiť z poľnohospodárstva oveľa presnejšiu vedu. Problémy s vodou a zavlažovaním sú nielen drahé, ale môžu tiež znížiť produkciu plodín. Dronové prieskumy možno použiť na identifikáciu týchto problémov skôr, ako sa stanú problémom.

5. Riadenie postreku

Ďalšou výhodou dronov pre presné poľnohospodárstvo je efektívne a účinné využívanie hnojív. Dronmi dokážu pomocou pokročilej senzorickej technológie presne určiť, kde sú potrebné ďalšie živiny, čo umožňuje ich aplikáciu iba tam, kde sú najviac potrebné.

Drony v poľnohospodárstve sú tiež veľmi účinné postrekovače, schopné dodať presne správne množstvo rastlinnej výživy v správnom čase, čím úspešne znižujú množstvo vypúšťaného hnojiva až o 201 t/3 ton. To nielen znižuje náklady na poľnohospodárstvo, ale tiež zabraňuje nadmernému poškodeniu životného prostredia.

Typy dronov používaných v poľnohospodárstve

Bezpilotné lietadlá sa dodávajú v rôznych tvaroch a veľkostiach a možno ich rozdeliť do nasledujúcich kategórií:

1. Drony s pevnými krídlami

Lietadlá s pevným krídlom využívajú vztlak a odpor vzduchu na udržanie výšky rovnakým spôsobom ako lietadlá. Ovládajú sa pomerne jednoducho. Majú nepohyblivé krídlo a vrtuľu, ktorá im umožňuje pohyb vpred.

Kvôli svojej konštrukcii sa musí neustále pohybovať vzhľadom na okolitý vzduch, aby zostal vo vzduchu. V dôsledku toho môže mať vietor významný vplyv na jeho prevádzku.

Ďalším obmedzením je, že väčšie drony vyžadujú na nasadenie a vyzdvihnutie pristávaciu plochu, zatiaľ čo menšie je možné ručne odštartovať a vyzdvihnúť pristátím na mäkkom povrchu.

2. Hybridné drony s pevnými krídlami a vertikálnym vzletom a pristávaním

Nová kategória hybridov, ktoré dokážu vzlietnuť a pristáť vertikálne, kombinuje výhody dronov s pevnými krídlami so schopnosťou vznášať sa.

Hybridné drony VTOL (vertikálny vzlet a pristátie) s pevnými krídlami kombinujú vlastnosti UAV (bezpilotných lietadiel) so schopnosťou lietať na jednom mieste a zároveň si zachovávajú hybridné vlastnosti.

Vďaka tejto funkcii môžu vzlietnuť z jedného miesta a lietať vertikálne dlhší čas.

3. Viaceré drony

Na mapovanie a modelovanie sa najčastejšie používajú viacrotorové drony. Skladajú sa z trupu a štyroch motorov, ktoré poháňajú príslušné vrtule. Viacrotorové drony sú fantastickou voľbou pre leteckú fotografiu vďaka svojej kompaktnej veľkosti a vynikajúcemu ovládaniu.

Môžu sa jednoducho vznášať a vzlietať vertikálne, čo im dáva ešte väčšiu mobilitu. Vďaka svojej konštrukcii unesú aj vyššiu hmotnosť. Multirotor dokáže prepravovať tovar, ako napríklad digitálnu zrkadlovku alebo iné predmety, ktoré mu umožňujú pohyb.

Tieto sa dokážu ľahko pohybovať v malých priestoroch. GPS prijímače dronov im umožnia vznášať sa a sledovať vopred definovanú trasu pomocou trasových bodov.

4. Jednorotorový vrtuľník

Jednorotorové vrtuľníkové drony majú viac výhod ako iné typy. Majú plynový mechanizmus na zvýšenie výdrže.

Aerodynamické normy zdôrazňujú, že väčšie listy rotora majú za následok menšie otáčanie a väčšiu spoľahlivosť systému. V dôsledku toho sú vrtuľníky s jedným rotorom praktickejšie ako iné typy. Poľnohospodárstvo profituje z dlhších listov rotora vrtuľníkov s jedným rotorom.

5. Pripútaný dron

Pripútané vozidlo je typický dron, ktorý je pripevnený k drôtu, aby sa eliminovala potreba diaľkového ovládača. Pohyb dronu je teda obmedzený káblom. Okrem toho, pripútané drony sa dodávajú v širokej škále konfigurácií.

Môžu siahať od bežného dronu, ktorý sa pohybuje v súlade s lanom, až po dron, ktorý je pripevnený mikrovláknovým drôtom a má zavedený zdroj energie pre nekonečné lietanie.

Podľa Medzinárodnej asociácie pre bezpilotné systémy vozidiel (Association for Unmanned Vehicle Systems International) bude v blízkej budúcnosti 80 percent bezpilotných lietadiel (UAV) používaných na poľnohospodárske účely.

Ale ako dobre je poľnohospodársky sektor pripravený na používanie dronov? A ako dobre sú pripravené na ich plnohodnotnú prevádzku na farme?

Často kladené otázky

1. V ktorom ročnom období lietajú drony na analýzu plodín?

Drony sa zvyčajne používajú na analýzu plodín počas vegetačného obdobia, kedy plodiny aktívne rastú a vyvíjajú sa. Toto obdobie zvyčajne zodpovedá jarným a letným mesiacom v závislosti od konkrétnej plodiny a lokality.

Vďaka lietaniu dronmi počas tejto sezóny môžu poľnohospodári získať údaje o zdraví plodín v reálnom čase, identifikovať problematické oblasti a robiť informované rozhodnutia na optimalizáciu hospodárenia s plodinami a maximalizáciu výnosov.

2. Ktorý prírodný zdroj môžeme pomôcť chrániť pomocou dronov a presnej aplikácie vstupných materiálov?

Používanie dronov a presná aplikácia hnojív môže pomôcť chrániť vodné zdroje. Presným zacielením aplikácie hnojív, pesticídov a zavlažovania môžu poľnohospodári minimalizovať odtok a vyplavovanie týchto látok do vodných plôch. Drony poskytujú snímky a zber údajov s vysokým rozlíšením, čo umožňuje poľnohospodárom identifikovať oblasti s nadmernou alebo nedostatočnou aplikáciou a podľa toho upraviť vstupy.

3. Ako ovládať dron?

Ovládanie dronu zvyčajne zahŕňa nasledujúce kroky: Najprv sa uistite, že dron je úplne nabitý a že sú pripojené potrebné komponenty, ako napríklad diaľkový ovládač a mobilné zariadenie.

Po druhé, vykonajte predletovú kontrolu a overte, či senzory, vrtule a kamera dronu fungujú správne. Po tretie, naplánujte letovú dráhu a v prípade potreby nastavte trasové body pomocou ovládacieho softvéru dronu.

Nakoniec spustite dron, ovládajte ho pomocou diaľkového ovládača a sledujte živý video prenos alebo zachytené obrázky na analýzu. Dodržiavanie miestnych predpisov a precvičovanie bezpečných leteckých techník je tiež dôležité pre úspešnú prevádzku dronu.

4. Ako drony zhromažďujú údaje?

Drony zhromažďujú údaje prostredníctvom rôznych senzorov a technológií na palube. Môžu to byť kamery, tepelné senzory, LiDAR (detekcia a meranie vzdialenosti svetla) a multispektrálne senzory. Keď dron prelieta nad cieľovou oblasťou, tieto senzory zachytávajú obrázky, video alebo iné údaje. Zhromaždené údaje sa potom prenášajú a ukladajú v drone alebo sa prenášajú do počítača na analýzu.