Як використовувати сільськогосподарські дрони в точному землеробстві?

Дрони використовуються не лише у військових цілях. Сільськогосподарські дрони тепер можуть допомогти фермерам та сільськогосподарським підприємствам ефективніше та результативніше обробляти свої землі.

Зростання виробництва продуктів харчування та споживчих потреб у сучасному сільському господарстві призвело його до критичного поворотного моменту, коли світові запаси продовольства скорочуються швидше, ніж будь-коли, а ціни на сировинні товари зростають як ніколи раніше.

Агрономи та фермери в усьому світі відчувають підвищений тиск щодо покращення ефективного управління ресурсами в умовах скорочення фінансів, тоді як феномен “від ферми до тарілки” призвів до зростаючого прагнення до кращої відстежуваності харчових продуктів, оскільки споживачі стають досить стурбованими джерелами продуктів, що купуються, та способом їх виробництва.

Крім того, спроби сільськогосподарської галузі зберегти безпеку ланцюга поставок ускладнюються через зміну клімату.

Як використовуються дрони в точному землеробстві?

Дрони стають дедалі популярнішими в сільському господарстві як частина цілісного плану сталого ведення сільського господарства, що дозволяє агрономам і фермерам допомагати в оптимізації процесів, отримуючи при цьому важливу інформацію про свої врожаї завдяки ретельним даним та... аналітика топографії.

Наприклад, спостереження за посівами спрощується завдяки інформації, отриманій від сільськогосподарських дронів, яка потім використовується для розробки та впровадження постійних удосконалень, таких як зміни у внесенні добрив або розміщенні канав.

Використовуючи GPS-локації в різних точках маршруту, замість трудомістких та тривалих методів збору даних, можна надійно відстежувати їжу від ферми до тарілки.

Роль сільськогосподарських дронів у точному землеробстві

У точному землеробстві БПЛА використовуються для виконання різноманітних завдань, починаючи від відбір проб ґрунту та аналіз посівів для посадки та застосування пестицидів.

Дрони в сільському господарстві можна поєднувати з різними технологіями візуалізації, такими як гіперспектральна, мультиспектральна, теплова тощо, щоб надавати фермерам часову та специфічну для конкретної ділянки інформацію про стан здоров'я врожаю, грибкові інфекції, вузькі місця в рості тощо.

БПЛА дуже ефективні для ретельного відстеження величезних площ сільськогосподарських угідь, враховуючи такі параметри, як нахил і висота, наприклад, щоб визначити найефективніший режим посадки.

Важливо, що високоякісні дані, отримані з дронів, можуть бути використані для вимірювання родючості сільськогосподарських культур, що дозволяє агрономам вносити добрива з великою точністю, зменшувати відходи та проектувати або лагодити системи зрошення.

Після стихійних лих, таких як повені, ця технологія може бути особливо корисною, допомагаючи фермерам оцінювати пошкодження на ділянках, які можуть бути недоступними пішки. Нижче наведено деякі ролі дронів у точному землеробстві:

1. Геодезична зйомка та картографування сільськогосподарських культур

Якщо раніше оцінку врожаю доводилося проводити вручну, пішки, з трактора або за допомогою дорогих супутникових технологій, то дрони в сільському господарстві тепер дозволяють нам аналізувати стан рослинності з неба за лічені хвилини.

Наприклад, покадрова зйомка з дрона може бути використана для точного моніторингу росту та розвитку врожайності протягом кількох днів або тижнів, а картографування NDVI за допомогою дрона, яке використовує спеціалізовані датчики, надзвичайно корисне для аналізу рівня хлорофілу, виявлення комах, шкідників та хвороб, ідентифікації бур'янів та вимірювання рівня стресу рослин.

Таким чином, фермери можуть оперативно вирішувати проблеми та вносити необхідні корективи, коли це необхідно, для забезпечення вищої продуктивності. По суті, це означає, що фермери можуть бути значно уважнішими до постійно мінливих потреб своїх культур.

Процес картографування посівів за допомогою дрона досить простий. Багато сучасних моделей сільськогосподарських дронів постачаються з програмним забезпеченням для планування польоту, яке дозволяє оператору намалювати форму навколо ділянки, яку потрібно охопити. Потім програмне забезпечення автоматично розробляє курс польоту, а в деяких випадках навіть готує зображення з камери.

Під час польоту дрон автоматично робить знімки за допомогою бортових датчиків та вбудованої камери, а також використовує GPS для розрахунку часу для кожного знімка. Однак, якщо ваш дрон не має цих автоматичних функцій, одна людина повинна керувати дроном, поки інша знімає зображення.

2. Боротьба з бур'янами та шкідниками

Неврожай спричиняють бур'яни та шкідники практично всіх основних сільськогосподарських культур, включаючи пшеницю, пальмову олію, сою, рис, картоплю, бавовну та кукурудзу. Точне землеробство має широкий спектр застосування та використання в сільському господарстві, включаючи боротьбу зі шкідниками та боротьбу з ними.

Вони оснащені спеціалізованими камерами та датчиками, здатними виявляти певні бур'яни та шкідників, а також технологією GPS, здатною надавати інформацію про місцезнаходження для картографування полів, можуть допомогти правильно відстежувати величезні регіони за лічені секунди.

Дрони в сільському господарстві дозволяють точніше планувати стратегію боротьби з бур'янами, підвищуючи ефективність механічних методів та зменшуючи ріст гербіцидів, що призводить до зниження витрат, повільнішого формування стійкості бур'янів та збільшення біорізноманіття.

Сільськогосподарські дрони можуть охопити багато гектарів за лічені хвилини, пролітаючи над полем та надсилаючи фотодані для ідентифікації бур'янів та шкідників. Крім того, фермери та компанії можуть боротися з бур'янами та шкідниками якомога швидше, перш ніж вони зашкодять усьому врожаю.

3. Інспекція ґрунтів

Їх часто використовують для перевірки стану ґрунту. У традиційній сільськогосподарській методології обстеження ґрунту включає кілька етапів, таких як відвідування поля вручну з обладнанням та огляд зразків ґрунту на предмет різних параметрів.

З іншого боку, фермери та науковці можуть спостерігати за життєво важливими показниками якості ґрунту ще довго після посадки насіння завдяки вдосконаленим технологіям моніторингу земель.

Дрони для дослідження ґрунту та польових досліджень можуть допомогти в моніторингу ґрунту та густоти рослин протягом вегетаційного періоду, щоб уникнути “сюрпризів” пізніше.

Такий проактивний відбір проб ґрунту за допомогою сільськогосподарських дронів може допомогти фермерам випереджати будь-які проблеми та вносити необхідні зміни (наприклад, коригування зрошення, додаючи азот добриво, тощо) для максимального покращення здоров'я врожаю.

Моніторинг складу та стану ґрунту має вирішальне значення для сучасного сільського господарства. Чим точніші дані, як і в більшості випадків, тим краще.

Фермери можуть приймати більш обґрунтовані рішення щодо того, де які культури садити та коли вносити корективи, використовуючи багатоспектральні карти якості ґрунту своїх полів. Як результат, завдяки більш сталим підходам до управління земельними ресурсами, врожаї будуть більшими та здоровішими.

4. Зрошення та управління водними ресурсами

Вода – це цінний ресурс, критично важливий для успіху всіх сільськогосподарських операцій, тому нею потрібно правильно керувати. Тут використовується термографія за допомогою дронiв, яка використовує теплові датчики для отримання зображення, що вказує на вміст вологи в землі.

Маючи цю інформацію, можна приймати обґрунтовані рішення щодо зрошувальних операцій, щоб гарантувати, що ділянки ферми, які потребують більшої кількості води, отримають її, а ділянки, які вже вологі, не будуть перезволожені.

Зрештою, вони допомагають зробити сільське господарство набагато точнішою наукою, надаючи переваги, перелічені вище. Проблеми з водою та зрошенням не тільки дорогі, але й можуть знизити врожайність сільськогосподарських культур. Зйомка за допомогою дронів може бути використана для виявлення цих проблем до того, як вони стануть серйозною проблемою.

5. Управління обприскуванням

Ще однією перевагою дронів для точного землеробства є ефективне та результативне використання добрив. БПЛА можуть використовувати передові сенсорні технології, щоб точно визначити, де потрібні додаткові поживні речовини, дозволяючи вносити їх лише там, де вони найбільше потрібні.

Дрони в сільському господарстві також є дуже ефективними обприскувачами, здатними доставляти саме потрібну кількість рослинного поживного речовини в потрібний час, успішно зменшуючи кількість добрив, що скидаються, до 20%. Це не тільки знижує витрати на сільське господарство, але й запобігає надмірній шкоді навколишньому середовищу.

Типи дронів, що використовуються в сільському господарстві

Безпілотні літальні апарати бувають різних форм і розмірів, і їх можна класифікувати на такі категорії:

1. Дрони з фіксованим крилом

Літаки з фіксованим крилом використовують підіймальну силу та опір для підтримки висоти так само, як і літаки. Вони досить прості в управлінні. Вони мають нерухоме крило та пропелер, який дозволяє їм рухатися вперед.

Через свою конструкцію він повинен постійно рухатися відносно повітря, що його оточує, щоб залишатися в повітрі. Як наслідок, вітер може суттєво впливати на його роботу.

Ще одним обмеженням є те, що для розгортання та витягування більших дронів потрібна злітно-посадкова смуга, тоді як менші можна запускати вручну та витягувати, приземляючись на м’яку поверхню.

2. Гібридні дрони вертикального зльоту та посадки з фіксованим крилом

Нова категорія гібридів, які можуть злітати та приземлятися вертикально, поєднує переваги дронів з фіксованим крилом та здатність зависати в повітрі.

Гібридні дрони вертикального зльоту та посадки (VTOL) з фіксованим крилом поєднують у собі якості безпілотних літальних апаратів (БПЛА) зі здатністю літати в одному місці, зберігаючи при цьому гібридні риси.

Завдяки цій функції вони можуть злітати з однієї точки та літати вертикально протягом тривалого часу.

3. Кілька дронів

Багатороторні дрони найчастіше використовуються для картографування та моделювання. Вони складаються з фюзеляжу та чотирьох двигунів, які живлять відповідні пропелери. Багатороторні дрони є фантастичним вибором для аерофотозйомки завдяки своїм компактним розмірам та чудовому контролю.

Вони можуть просто зависати та злітати вертикально, що надає їм ще більшої мобільності. Завдяки своїй конструкції вони також можуть витримувати більшу вагу. Мультиротор може перевозити такі вантажі, як дзеркальна камера чи інші предмети, що дозволяють йому рухатися.

Вони можуть легко орієнтуватися у невеликих просторах. GPS-приймачі дронів дозволять їм зависати та слідувати за заздалегідь визначеним маршрутом, використовуючи маршрутні точки.

4. Однороторний гелікоптер

Однороторні гелікоптерні дрони мають більше переваг, ніж інші типи. Вони мають газорегульований механізм для підвищення витривалості.

Аеродинамічні стандарти підкреслюють, що більші лопаті ротора призводять до меншого обертання та більшої надійності системи. Як результат, однороторні гелікоптери є більш практичними, ніж інші типи. Сільське господарство виграє від довших лопатей однороторних гелікоптерів.

5. Прив'язаний дрон

Прив'язаний транспортний засіб — це типовий дрон, який прив'язаний до дроту, щоб уникнути потреби в пульті дистанційного керування. Таким чином, рух дрона обмежується тросом. Крім того, прив'язані дрони бувають різних конфігурацій.

Вони можуть варіюватися від звичайного дрона, який рухається відповідно до троса, до дрона, прив'язаного мікрофіламентним дротом і має встановлене джерело живлення для нескінченного польоту.

За даними Міжнародної асоціації безпілотних транспортних систем (Association for Unmanned Vehicle Systems International), найближчим часом 80 відсотків безпілотних літальних апаратів (БПЛА) будуть використовуватися в сільськогосподарських цілях.

Але наскільки сільськогосподарський сектор готовий до використання дронів? І наскільки вони готові до повноцінної роботи на фермі?

Поширені запитання

1. У яку пору року використовуються дрони для аналізу посівів?

Дрони зазвичай використовуються для аналізу посівів протягом вегетаційного періоду, тобто коли культури активно ростуть і розвиваються. Цей період зазвичай відповідає весняним та літнім місяцям, залежно від конкретної культури та місця розташування.

Завдяки запусків дронів протягом цього сезону фермери можуть отримувати дані про стан сільськогосподарських культур у режимі реального часу, виявляти проблемні області та приймати обґрунтовані рішення для оптимізації управління сільськогосподарськими культурами та максимізації врожайності.

2. Які природні ресурси ми можемо допомогти захистити за допомогою дронів та точного внесення речовин?

Використання дронів та точне внесення добрив може допомогти захистити водні ресурси. Завдяки точному внесенню добрив, пестицидів та зрошення, фермери можуть мінімізувати стік та вимивання цих речовин у водойми. Дрони забезпечують зображення високої роздільної здатності та збір даних, що дозволяє фермерам виявляти області надмірного або недостатнього внесення та відповідно коригувати внесення добрив.

3. Як керувати дроном?

Керування дроном зазвичай включає такі кроки: по-перше, переконайтеся, що дрон повністю заряджений, а необхідні компоненти, такі як пульт дистанційного керування та мобільний пристрій, підключені.

По-друге, проведіть передпольотну перевірку, переконавшись, що датчики, пропелери та камера дрона функціонують належним чином. По-третє, сплануйте траєкторію польоту та за потреби встановіть точки маршруту за допомогою програмного забезпечення керування дроном.

Нарешті, запустіть дрон, керуйте ним за допомогою пульта дистанційного керування та переглядайте відео в реальному часі або захоплені зображення для аналізу. Дотримання місцевих правил та застосування безпечних методів польоту також важливі для успішної експлуатації дрона.

4. Як дрони збирають дані?

Дрони збирають дані за допомогою різних датчиків і технологій на борту. До них можуть належати камери, теплові датчики, LiDAR (система виявлення та визначення дальності світла) та мультиспектральні датчики. Коли дрон пролітає над цільовою зоною, ці датчики фіксують зображення, відео або інші дані. Зібрані дані потім передаються та зберігаються на дроні або передаються на комп'ютер для аналізу.