Реклама

Дроны в сельском хозяйстве

Источник: Самара-Арис

Весной 2019 года Д. Медведев подписал закон о необходимости регистрации дронов массой от 250 г до 30 кг, также появилась информация (на оф. сайте) о поправке, по которой разрешается летать на высоте до 150 метров и вдали от людей – на расстоянии от 50 метров.

Законы и акты по беспилотным летательным аппаратам (БПЛА)

Поправки в закон о БПЛА от 3 февраля 2020 года – Постановление Правительства Российской Федерации от 19.03.2022 № 415 «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 25 мая 2019 г. № 658». Правительство внесло изменения в законопроект, теперь минимальная взлетная масса дрона, который необходимо ставить на учет, должна быть не более 0,15 кг, или 150 г. Напомним, ранее вес начинался с 250 г до 30 кг. Дроны весом от 250 г до 30 кг необходимо ставить на учет на основании закона. Начиная с 19 марта 2022 г., у граждан и владельцев дронов с массой более 150 г есть 60 дней, чтобы поставить свой аппарат на учет.

Поправки в закон о БПЛА от 3 февраля 2020 г. – в Федеральные правила использования воздушного пространства РФ. Поправка, которая по факту разрешает летать на квадрокоптерах и других авиамоделях без подачи плана на полеты, при этом на высотах не более 150 метров.

С 29 декабря 2020 г. владельцы беспилотных гражданских воздушных судов могут получить услугу по учету беспилотных воздушных судов в электронной форме с использованием Единого портала государственных услуг или Портала учета беспилотных воздушных судов.

Самая свежая информация о законе БПЛА обновлена 22 марта 2021 года.

Поправки в закон о БПЛА от 3 февраля 2020 года – в Федеральные правила использования воздушного пространства РФ. Получение разрешения на полеты БПЛА через МФЦ (обновление от 05.04.21). Беспилотные летательные аппараты смогут совершать полеты на высоте до 150 метров без получения разрешения в Единой системе организации воздушного движения. Об этом говорится в проекте  постановления Минтранса, размещенного на федеральном портале проектов нормативных правовых актов. Ответственность за предотвращение столкновений беспилотников с пилотируемыми  воздушными судами и другими объектами в воздухе, а также столкновений с препятствиями на земле возлагается на внешнего пилота, подчеркивается в документе.

Для осуществления полета беспилотника необходимо предоставить план полета в региональный центр Единой системы организации воздушного движения Российской Федерации для получения разрешения на использование воздушного пространства.

Для полетов беспилотника над населенными пунктами необходимо получить разрешение органа местного самоуправления такого населенного пункта (за исключением полетов БВС с максимальной взлетной массой менее 0,25 кг).

Существует и упрощенный порядок для беспилотников с максимальной взлетной массой до 30 кг при выполнении визуальных полетов, осуществляемых в пределах прямой видимости в светлое время суток и на высотах менее 150 м от земной или водной поверхности.

Но необходимо учитывать ряд ограничений. Полеты могут осуществляться только:

а) вне диспетчерских зон аэродромов гражданской авиации, районов аэродромов (вертодромов) государственной и экспериментальной авиации, запретных зон, зон ограничения полетов, специальных зон, воздушного пространства над местами проведения публичных мероприятий, официальных спортивных соревнований, а также охранных мероприятий, проводимых в соответствии с федеральным законом «О государственной охране»;

б) на удалении не менее 5 км от контрольных точек неконтролируемых аэродромов и посадочных площадок.

Дрон и квадрокоптер – в чем разница?

Дрон, квадрокоптер, беспилотник, БПЛА – как только не называют беспилотные летательные аппараты. Это самое общее понятие, поэтому начнем с него. Дрон – это беспилотный аппарат, но совсем не обязательно летающий. Вместо винтов у него могут быть колеса, а уж назначений дронов существует великое множество. Само слово drone переводится с английского как «трутень». Сейчас уже трудно определить, кто первым начал так называть беспилотные аппараты, известно лишь, что слово активно использовалось уже в середине прошлого столетия.

Если говорить об отличии дрона от квадрокоптера, то правильнее будет сказать, что одно понятие может входить в другое. То есть дроном является как знакомый нам «Фантом», так и какой-нибудь робот-пылесос.

Некоторые источники при этом утверждают, что дроном правильно называть любой аппарат без управления. Тогда получается, что даже обычный автомобиль может являться дроном, стоит только  положить кирпич на педаль газа и отправить его в путешествие без водителя. Сомнительное утверждение, так что советуем не забивать им себе голову, т. к. чаще всего все же подразумевают аппараты, изначально сконструированные для работы без пилота или водителя.

Беспилотник – это сокращение от «беспилотного аппарата». В отличие от предыдущего слова, данная аббревиатура подразумевает именно летательные аппараты. Собственно говоря, и  расшифровывается она как «беспилотный летательный аппарат». Сюда по-прежнему входят знакомые нам роторные аппараты, но кроме них данным словом могут назвать и множество других беспилотников, совершенно не похожих друг на друга. Предлагаем кратко рассмотреть часть из них.

– С фиксированным крылом. У них нет роторов, и со стороны они похожи на маленькие самолеты.
– Роторные БПЛА. Беспилотники, у которых обязательно есть роторы, при помощи которых и осуществляется полет.
– Конвертопланы. Они взлетают подобно вертолетам, а вот дальше летят по типу самолетов, опираясь на крылья.
– Планеры. Они могут быть как с двигателем, так и без, планируют по воздуху.
– Привязные беспилотники. Работающие по проводу, а не от аккумулятора.

С учетом того, что каждый день изобретают все новые и новые модели, список этот может пополняться до бесконечности. Как уже было сказано выше, квадрокоптер относится к роторным БПЛА (которые, в свою очередь, относятся к дронам). И вот именно с этим понятием происходит чаще всего путаница. Дело в том, что квадрокоптер – это беспилотник, имеющий именно 4 ротора, и называть так любой аппарат будет неправильно. Коптеры называются по количеству пропеллеров:

– трикоптер – 3 пропеллера;
– квадрокоптер – 4 пропеллера;
– гексакоптер – 6 пропеллеров;
– октокоптер – 8 пропеллеров.

Квадрокоптерами называют аппараты просто потому, что это самая распространенная модель. Отсюда и ошибка. Мультикоптерами называют все аппараты роторного типа. То есть квадрокоптеры и беспилотники с другим количеством пропеллеров относятся к этому понятию. Если вы хотите сказать про роторный БПЛА без уточнения конкретной конструкции, более правильным будет называть его как раз «мультикоптер» или просто «коптер».

Параметры и характеристики сельскохозяйственных дронов

Дрон для защиты растений AGR A22. Резервуар для воды объемом 22 л (подключаемый). Полностью встроенный магниточувствительный датчик уровня жидкости, обратная связь в режиме реального времени об использовании пестицидов.

Четырехпоршневой бесщеточный водяной насос. Точно контролирует объем распыления с максимальной скоростью потока 8 литров в минуту. Эффективная ширина распыления T-типа. Форсунка для сброса давления может достигать 8 метров, а производительность составляет 4–14 га/час. Точное предотвращение препятствий, лучшая защита для безопасности. Пульт дистанционного управления экраном подсветки A22 RTK. Простота в эксплуатации, стабильное изображение, высокая адаптивность пользовательского интерфейса, до 8 часов автономной работы. Эффективная зарядка, более длительный срок службы батареи. Интеллектуальная быстрая зарядка аккумулятора, быстрая зарядка в течение 20 минут.

Дрон U16L-4 для сельского хозяйства. U16L-4 предназначен для распыления с воздуха, что позволяет значительно увеличить поглощение культур и саженцев пестицидами, не нанося ущерба культурам, и значительно повысить живучесть культур. U16L-4 спроектирован таким образом, чтобы экономить более половины потребления пестицидов, сократить производственные издержки и значительно сократить время, в течение которого работники подвергаются воздействию пестицидов, обеспечивая тем самым безопасность жизни рабочих.

Преимущества:

– удобно носить (складной транспортер);
– точное управление (полное или полуавтоматическое, неуправляемое возвращение);
– надежно (против ветра, дождя, пыли), помехоустойчиво;
– использование промышленных бесщеточных электродвигателей, устойчивость к высокой температуре, коррозии;
– полуавтоматический полет, нужно только заменить вспомогательную батарею;
– рабочее расстояние колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров, режим работы включает ручное управление, полуавтоматическое управление и управление компьютерной программой.

Agras-T30 для сельского хозяйства. Agras-T30 способен разбрасывать семена, сухие удобрения и производить опрыскивание растений. Дрон оснащен пультом дистанционного управления со встроенным 5,5-дюймовым экраном и программным обеспечением, специально разработанным для полетов в сельскохозяйственных целях. С одного пульта можно управлять тремя дронами.

Имеет 30-литровый бак и оборудован 16 форсунками. Помимо бака для распыления, на T30 можно установить разбрасыватель на 40 литров для семян, сухих удобрений или энтомофагов. Для автоматизированных полетов T30 использует RTK GPS систему с сантиметровой точностью позиционирования, сферический лидар для облета препятствий, FPV камеры спереди и сзади.
Производительность дрона при опрыскивании – до 16,2 гектара в час. Диаметр распыления – 9 метров. Производительность форсунок может достигать интенсивности 8 литров в минуту. Интенсивность подачи раствора регулируется 8 электромагнитными клапанами. Дрон в реальном времени определяет остаток материала в баке и автоматически возвращается на дозаправку.

Система разбрасывания сухих смесей и семян имеет скорость подачи до 50 кг в минуту, ширину разбрасывания до 7 метров и производительность до 1 тонны в час. Эта система также поддерживает мониторинг массы в реальном времени и имеет датчик вращения, позволяющий получать более точные предупреждения о пополнении.

Два луча с установленными форсунками могут приподниматься на определенный угол, что дает возможность при распылении захватывать нижнюю часть растений. Это особенно важно при полете в междурядье фруктовых садов и виноградников.

С помощью всенаправленного лидара и двух камер дрон отслеживает рельеф местности и повторяет его на постоянной высоте над растениями. Лидар и LED-освещение камеры позволяют проводить работы в ночное время суток. Сферическая радиолокационная система распознает препятствия и окружающее пространство при любых погодных условиях и углах видимости независимо от наличия пыли и световых помех. Автоматическое предотвращение столкновений и адаптивные функции полета помогают обеспечить безопасность во время работы.

Количество гарантированных циклов заряда батареи – 1000. Время заряда – 10 минут. Аккумулятор не боится перегрева, поэтому к заряду можно приступать сразу после его замены. Для непрерывной
работы достаточно двух батарей с емкостью 29 000 мАч.
Дрон имеет защиту IP67, не боится пыли, влаги и воздействия пестицидов.

Функции

– Почасовая эффективность работы – 16,2 гектара.
– Высокоточный расходомер – двухканальный электромагнитный расходомер с погрешностью ±2%.
– Датчик уровня – датчик уровня непрерывного действия (с обнаружением загрузки пестицидов в реальном времени и интеллектуальным прогнозированием точек заправки).
– Максимальный поток распыления – 7,2–8 л/мин.

Актуальность проблемы использования БПЛА

Контроль за сельскохозяйственными посадками в настоящее время ни у кого не вызывает сомнений. Но зачастую с плоскости невозможно оценить весь масштаб ситуации на полях. Поэтому для ускорения этого процесса необходимо использовать аэрофотосъемку. В сельхозпроизводстве для этого традиционно используются малая авиация (в России – самолеты типа АН-2), что достаточно дорого и зачастую не по карману малым сельхозпредприятиям. Поэтому во многих странах для контроля сельхозугодий применяются беспилотные летательные аппараты (БПЛА), стоимость которых с экономической точки зрения во много раз дешевле любого пилотируемого летального аппарата.

Аграрии всего мира активно изучают возможности использования беспилотных летающих механизмов в сельском хозяйстве. Речь идет о некоторых видах транспортировки удобрений, а также о мониторинге пастбищ на предмет количества и качества биомассы. Беспилотники становятся все более актуальными в сельском хозяйстве. Воздушная съемка, или, точнее говоря, плановая аэрофотосъемка, осуществляется с помощью беспилотника с камерой, которая снимает в видимом и тепловом диапазоне.

Почему же использование БПЛА так важно для сельского хозяйства? Потому что сельское хозяйство без большого объема качественных данных превращается в большую проблему. Около половины расходных материалов на растениеводство (от жидкостей до пестицидов, фунгицидов и гербицидов) оказываются просто бесполезными, так как тратятся в большем количестве, чем нужно, или же находятся не там, где нужно, например, в канавах между, а не под самими растениями. Последствия подобной ситуации могут быть самыми плачевными, вплоть до полной потери урожая.

Как только в сельском хозяйстве смогут контролировать, что происходит с каждым растением, появится возможность более точно применять химикаты. В небольших хозяйствах фермеры могут осуществлять контроль и вручную, но площади посевных полей не всегда позволяют это сделать оперативно. Большинство оценок, производимых в таких случаях, делаются наземным путем при помощи выезда на поля экспертной группы. С плоскости невозможно оценить весь масштаб происшествия. Поэтому для ускорения этого процесса необходимо использовать аэрофотосъемку, в том числе летающих роботов – беспилотные летательные аппараты. Фермеры будут использовать пестициды и фунгициды только там, где это действительно необходимо, и в меньших количествах; таким образом, будет предотвращено заражение пищи и окружающей среды химикатами, и к тому же будут сэкономлены деньги. Такие дефекты при посеве, как проплешины, гибель урожая после засухи или затопления и других факторов, требуют оперативного контроля, что может предоставить только беспилотная аэрофотосъемка.

Применение БПЛА в сельском хозяйстве дает возможность: создания электронных карт полей; инвентаризации сельхозугодий; оценить объем работ и контролировать их выполнение; вести оперативный мониторинг состояния посевов; определить индекс NDVI (вегетационный индекс); оценить всхожесть сельскохозяйственных культур; прогнозировать урожайность сельскохозяйственных культур; проверить качество пропашности; вести экологический мониторинг сельскохозяйственных земель.

Аэрофотосъемочный БПЛА запускается, взлетает и садится в автоматическом режиме (на автопилоте) по загруженному маршруту. БПЛА, пролетая по заранее спланированному маршруту, выполняет цифровую съемку местности. Результатом съемки являются снимки высокого разрешения на запрограммированных точках по GPS координатам. Выполнив аэрофотосъемочный маршрут, БПЛА приземляется в ту же точку, откуда он взлетел. Для каждого снимка получается полный набор цифровой информации координаты центральной точки данных для переноса и использования в общепринятых системах (например, ArcView или MapInfo). Таким образом, все фотографии являются геопривязанными и их можно сшить в один большой ортофотоплан поля.

Аэрофотосъемка с БПЛА может заменить спутниковые снимки высокого разрешения для сельского хозяйства. В настоящее время в сельском хозяйстве широко применяется точное земледелие. Оно базируются на новом взгляде на сельское хозяйство, в котором сельскохозяйственное поле, неоднородное по рельефу, агрохимическому содержанию питательных веществ, нуждается в применении на каждом участке наиболее эффективных агротехнологий.

БПЛА для сельского хозяйства могут решить многие вопросы быстрее и дешевле, чем спутники. Это означает, что своевременное проведение работ, съемка в тот же день поможет принять оперативные меры по наиболее актуальным вопросам. И в то же время изменения ситуации во времени также будут оперативно отражены.

Задача сельскохозяйственной съемки – показать фермерам то, что они не могут увидеть с поверхности, и временные рамки в данном случае особенно важны. При проведении регулярных аэрофотосъемок сельскохозяйственных земель ежедневно или раз в неделю и их постобработке в специализированном программном обеспечении можно проследить динамику изменений в пределах одного и того же поля, и эти данные можно будет точно соотнести с продуктивностью земельных угодий.

Кроме того, данные аэрофотосъемки могут являться маркетинговым средством. Некоторые компании, занимающиеся продажей семян, проводят бесплатную аэрофотосъемку урожая в качестве составной части продажи. В то же время данные сельскохозяйственной съемки представляют собой нечто большее, нежели обычное руководство для отслеживания посадок. Контроль за посадками с использованием снимков может внести качественные изменения в мониторинг сельскохозяйственных работ, поможет предотвратить лишние затраты на удобрения и воду, к тому же некоторые потребители часто готовы больше платить за продукцию, при выращивании которой использовалась аэрофотосъемка, и тем самым отдают предпочтение экологичному сельскому хозяйству и делают ставку на органическое земледелие.

Выводы
1. Применение беспилотных аппаратов обеспечивает наблюдение за растениями в период их вегетации и быстрое выявление посевов, которые требуют срочного внесения удобрений.
2. С помощью информации, полученной беспилотниками, можно более рационально использовать сельскохозяйственные машины и агрегаты, составляя электронные карты полей.
3. Беспилотники позволяют проводить анализ результатов посевов и оперативно принять меры по совершенствованию работы механизаторов, например, оптимизировать пути следования техники,
охрану посевов.
4. Беспилотник можно применять независимо от ландшафта.

БПЛА как основа земледелия ближайшего будущего

Сельскохозяйственные беспилотники – это инновационный тренд развития фермерских хозяйств. БПЛА способны проводить различные виды исследований, которые недоступны обычному человеку. Имея удельный вес всего несколько килограммов, сельскохозяйственные беспилотники способны держаться в воздухе на протяжении длительного времени и обследовать за это время участки внушительных размеров.

Сельскохозяйственные беспилотники позволяют создавать электронные карты полей в формате 3D, рассчитывать показатель вегетационного индекса) с целью эффективного удобрения культур, инвентаризировать проводимые работы и охранять сельхозугодия.

Рассмотрим более подробно примеры работ, которые могут выполняться сельскохозяйственными беспилотниками.

– Анализ состояния почвы. С помощью камер и специально установленных на БПЛА датчиков фермеры анализируют состояние почвы на различных участках и определяют, на каких из них наиболее целесообразно проводить посадку семян.
– Посадка семян. В настоящий момент на рынке можно найти ряд стартапов, которые предлагают сажать растения с помощью специальных дронов, выстреливающих в почву капсулами с семенами. Примером подобного стартапа является BioCarbon Engineering, который громко заявил о себе весной 2015 года, когда объявил о своих планах сажать до 1 млрд деревьев в год.
– Мониторинг состояния урожая. Для фермеров очень важно своевременно обнаружить вредителей, от которых гибнут сельхозугодья, чтобы оперативно предпринять необходимые меры. Уже давно известно, что первые признаки ухудшения состояния растений проявляются в изменении хлорофилла.
Поэтому, установив на БПЛА инфракрасные камеры, фермеры могут своевременно узнать о начале гибели урожая.
– Обработка урожая. Еще одна потенциальная сфера применение БПЛА в сельском хозяйстве – это равномерные опрыскивания урожая ядохимикатами и специальными удобрениями. С помощью беспилотников фермеры смогут проводить подобные работы удаленно.
– Прогноз урожайности. Собранные в ходе мониторинга данные могут быть использованы для построения различных аналитических отчетов. В этом случае БПЛА будет применяться как платформа для сбора данных, в то время как основной фронт работ ляжет на специализированное ПО, обрабатывающее собранную информацию. Многие эксперты даже полагают, что будущее сельскохозяйственных БПЛА именно за этой моделью развития – сами аппараты станут «коммидити», в то время как основную ценность для рынка будут представлять специалисты, способные на основе результатов работы ПО принимать верные решения по дальнейшему развитию сельхозугодий.

Обзор рынка

В настоящий момент рынок сельскохозяйственных БПЛА находится на начальной стадии развития. Однако эксперты полагают, что в будущем сельское хозяйство станет одним из самых крупных сегментов рынка для беспилотников. Markets and Markets в 2016 году оценил рынок сельскохозяйственных БПЛА в $864,4 млн, спрогнозировав до 2022 года уверенный ежегодный рост отрасли в 30% (до $4,2 млрд). По словам экспертов Markets and Markets, активному росту рынка будет способствовать постепенное улучшение нормативно-правовой конъюнктуры, которое сейчас наблюдается в различных странах мира.

По оценкам аналитического агентства PWC, через несколько десятков лет рынок одних сельскохозяйственных дронов (не включая беспилотники самолетного типа) может составить порядка $32,4 млрд. Данный рост будет обусловлен увеличением численности мирового населения – чтобы всех прокормить, без инноваций в отрасли сельского хозяйства, позволяющих повысить урожайность, не обойтись.

Среди стран, где сейчас происходит активное использование сельскохозяйственных беспилотников, можно выделить США, Китай, Японию, Бразилию, страны ЕС и др. Среди крупнейших игроков мирового рынка БПЛА, которые ориентируются на сельское хозяйство, можно выделить таких представителей, как AeroVironment Inc, AgEagle, DJI, Yamaha и др. Эксперты отмечают, что в последние годы сельхозпроизводители стали проявлять высокий интерес к использованию БПЛА. В частности, американская компания Raven, являющаяся дистрибьютором беспилотников AgEagle, недавно заключила контракты о долгосрочном сотрудничестве с лидирующими производителями сельхозоборудования – Deere & Company и AGCO Corporation.

Развиваются беспилотники в отрасли сельского хозяйства и в нашей стране, даже несмотря на не слишком благоприятное нормативно-правовое регулирование. Среди наиболее активных участников рынка можно выделить таких игроков, как «Беспилотные технологии» (Новосибирск), «Геоскан» (Санкт-Петербург), «Автономные аэрокосмические системы – «ГеоСервис» (Красноярск) и Zala Aero (Ижевск). Спектр услуг, предоставляемых данными компаниями для сельского хозяйства, достаточно большой. Например, компания «Геоскан» предлагает сельхозпроизводителям следующие услуги:

– инвентаризация сельхозугодий, создание электронных карт полей и кадастр;
– мониторинг техники, состояния посевов и полей под парами, расчет NDVI и др. индексов;
– сопровождение и контроль агротехнических мероприятий.

Стоит отметить специфику отечественного рынка по сравнению с западными странами – огромные площади, необходимость ведения сельского хозяйства в зоне рискованного земледелия, неравенство регионов по климатическому и почвенному потенциалу. По мнению многих экспертов, процесс внедрения БПЛА в сельское хозяйство так же неизбежен, как и механизация отрасли, произошедшая в ХХ веке. Единственное – для того, чтобы эффективно использовать БПЛА в сельском хозяйстве, фермеры должны не только хорошо разбираться в полученных данных (термограммах, расчетах вегетационного индекса NDVI и др.), но и уметь пользоваться полученной информацией на практике (сколько вносить удобрений на участках, как поливать растения и т. д.)

Учитывая достаточно оптимистичные прогнозы различных аналитических агентств по темпам роста рынка, инвесторам стоит уже сейчас внимательно присмотреться к игрокам, которые разрабатывают сельскохозяйственные беспилотники.

Возможно, вам это будет интересно