11

Безпілотники – сучасний інструмент для аграрія

Останнім часом в Інтернет-ресурсах з’явилося багато інформаційних повідомлень про безпілотні системи – дрони. У зв’язку з цим ми вирішили з’ясувати переваги і недоліки цієї технічної новинки та проаналізувати ефективність її застосування в аграрній промисловості.

Робочі «трутні»

Нині аграрне виробництво – це високотехнологічна галузь, де використовуються найсучасніші досягнення науки і техніки. ГІС-технології, дистанційний моніторинг посівів, точне землеробство, прогнозування врожаїв – це реалії сучасного сільського господарства. Отже, не дивно, що все частіше над полями можна побачити старанно працюючі дрони, назва яких, за іронією, походить від англійського «трутень».

За оцінками компанії PwC, у 2015 році потенціал цільового ринку, який може використовувати БПЛА (безпілотні літальні апарати) в сільському господарстві, становив 32,4 млрд дол. США [1]. Аграрний сектор нині є основним споживачем послуг дронів. Наприклад, у США, за оцінками Міжнародної асоціації безпілотних систем (AUVSI), 80% цивільних дронів застосовується саме в  сільськогосподарській галузі [2].

При цьому розвиток ринку так званих «малих БПЛА» вагою до 25 кг на сьогодні є одним із найбільш зростаючих. За прогнозами ABI Research, до 2025 року він перевищить 30 млрд дол., із них 70% припадатиме на комерційний сектор і, в першу чергу, на сільське господарство [3].

Які бувають дрони

Перед тим, як розповідати про можливості та перспективи сільськогосподарського використання дронів, звернімося спочатку до їх видів і конструкційних особливостей. Найбільш поширеними в усьому світі є два види безпілотників: літакові (наприклад, еBee Ag від SenseFly) та мультироторні (мабуть, найпопулярнішими серед них нині є різні моделі квадрокоптерів Phantom від DJI). Мультироторні дрони залежно від кількості гвинтів (роторів) поділяються, відповідно, на три- квадро-, гекса- та октокоптери.  

Мультироторні дрони загалом дешевші, але, як правило, поступаються у терміні безперервного польоту, мають менше охоплення території за один виліт та меншу вантажопідйомність. Описи найкращих дронів, призначених саме для агросектору,  можна легко знайти в Інтернеті, наприклад [4].

Що можуть дрони?

Щоб зрозуміти, як і для чого використовуються дрони в сільському господарстві, необхідно усвідомити, що сучасний дрон, це, передусім, – робочий інструмент, який допомагає досягти певних цілей. Від цього залежатиме вибір типу безпілотника відповідно до характеристик встановленого на ньому обладнання.

В основному БПЛА використовують з метою транспортування та стеження (моніторинг). У першому випадку йдеться не стільки про доставку вантажів, хоча й це досить актуально, скільки про обприскування полів отрутохімікатами та розселення трихограми. Перший спеціалізований дрон для обприскування полів уже виведено на ринок компанією DJI, провідним світовим виробником цивільних БПЛА. Цей дрон, Agras MG-1, оснащений 10-літровим баком для рідини, здатний обробляти до 3 – 4 га за годину. За оцінками виробників, його застосування в 40 разів ефективніше за ручне внесення пестицидів або приблизно в 5 разів – за використання звичайної техніки. Але ж і вартість такого дрона сьогодні в Україні – близько 100 тис. грн.

Послугу розселення трихограми за допомогою дронів в Україні пропонують декілька компаній. Для цього використовують як мультироторні пристрої, так і БПЛА літакового типу.

Дрони також виконують найрізноманітніші моніторингові функції.

Це, зокрема:

  •  Спостереження за станом рослин на різних етапах їх розвитку: починаючи від контролю за сходами і закінчуючи оцінкою стану озимих на початку весняного відновлення вегетації. Це включає оцінку забур’яненості, оцінку розвитку рослин у різні фенологічні фази, моніторинг захворюваності та пошкодження шкідниками, оцінку забезпеченості рослин елементами живлення, насамперед азотом, контроль щодо потреби рослин у зрошенні, перевірку дозрівання та якості збирання врожаю.
  • Контроль якості виконання технологічних операцій – обробітку ґрунту, сівби, зрошення, внесення добрив тощо.
  • Спостереження за станом ґрунту – дані високоточних зйомок використовують для побудови ґрунтових карт, оцінки неоднорідності ґрунтового покриву за рівнем гумусованості та забезпеченості елементами живлення, для моніторингу ґрунтових деградаційних процесів, що активно розвиваються (ерозія, підтоплення, осолонцювання, засолення).
  • Інвентаризація угідь.
  • Стеження за худобою.

Контроль за надзвичайними ситуаціями (пожежі, порубки, підтоплення) та крадіжками.

Однак треба враховувати, що пряме спостереження за наземними об’єктами та моніторинг у вигляді оцінки стану ґрунту і рослинності потребують різних підходів щодо техніки зйомки та опрацювання даних. Отже, насамперед необхідно чітко розуміти, з якою метою планується використовувати безпілотник.

Коли варто купувати дрон

Для стеження за худобою чи крадіями достатньо, наприклад, звичайної цифрової камери, яка передаватиме зображення на приймаючу станцію. З цим легко впораються сучасні популярні моделі мультикоптерів. Це стосується також візуальної оцінки, наприклад, забур’яненості чи пошкодження гризунами у невеликих господарствах.

Отже, якщо фермер ставить перед собою саме таку мету, є сенс розглянути можливість придбання мультикоптеру. Він має нескладне програмне забезпечення, що дозволяє досить легко освоїти навички управління та починати цей дрон використовувати. Однак потрібно мати на увазі, що безперервна робота найбільш поширених моделей мультикоптерів триватиме наразі  25–30 хвилин.

Для того ж, щоб здійснювати ефективний моніторинг ґрунтового покриву та сільськогосподарських культур, лише фотографувати поля недостатньо.  

По-перше, отримані попередньо і вже опрацьовані зображення необхідно інтерпретувати. Для цього потрібні досвід і знання у сфері тематичного дешифрування знімків. Таке дешифрування часто потребує додаткового залучення даних про рельєф місцевості, ґрунтовий покрив, кліматичні показники, специфіку формування відображень різними видами рослин у різні фази їх розвитку тощо. Тобто потрібен спеціаліст, що знається на ГІС, картографії, дистанційному зондуванні, ґрунтознавстві, рослинництві та агрономії.

По-друге, моніторинг за допомогою дронів передбачає отримання величезного обсягу «сирих» первинних даних з камер, які мають пройти спеціальну процедуру опрацювання перед тим, як стати придатними для аналізу та інтерпретації. Для цього необхідна потужна комп’ютерна техніка.

Крім того, для оцінювання захворюваності рослин чи забезпеченості їх азотом використовують дані зйомки спеціальними камерами в ближньому інфрачервоному (NIR) діапазоні. Для аналізу зволоження та теплового стресу рослин використовують теплові камери. Відповідно ціна такого обладнання значно вища від вартості звичайних фотокамер.

Висока вартість спеціальної апаратури, складність первинної обробки та подальшого дешифрування даних слугують вагомим аргументом на користь аутсорсингу спеціалізованим компаніям.

Із чого складається прибуток?

Зважаючи на те, що дрони забезпечують зйомку надвисокої детальності (1–5 см на 1 піксель зображення), використання таких даних є найбільш ефективними у господарствах, які застосовують технології точного землеробства. За результатами роботи дронів такі господарства можуть у межах одного поля корегувати кількість насіння, що висівається, добрив, котрі вносяться, або пестицидів, що розпиляються тощо.  

Дрон як віддалений спостерігач дає агроному змогу бачити поля «із середини», тобто те, що зазвичай закрито від безпосереднього спостереження. Маючи детальну інформацію про будь-яке поле, агроном може:

  • скорегувати кількість та час обробок і підживлень;
  • оптимізувати витрати насіннєвого матеріалу та агрохімікатів;
  • своєчасно спланувати пересівання частини площ у разі значних пошкоджень рослин;
  • оптимізувати витрати води на зрошуваних землях;
  • виявити та виправити недоліки проведення обробітку ґрунту, сівби чи збирання рослин.

Отже, додатковий прибуток від використання дронів складається з економії ГСМ, насіння та агрохімікатів, а також підвищення середньої врожайності сільгоспкультур за рахунок вирівнювання її по полю та своєчасної корекції проведення агрозаходів і попередження непродуктивних втрат врожаю.

За даними, що поширюються постачальниками дрон-послуг, економія ГСМ, добрив та отрутохімікатів при правильному використанні даних БПЛА-зйомки становить до 30%, економія насіннєвого матеріалу, залежно від рельєфу, може сягати до 15%. За досвідом фермерів французької OCEALIA Group, завдяки застосуванню дронів підвищення врожаю становило в середньому до 10%. [5].

В Україні, за оцінкою експертів компанії Drone.UA, для великої вибірки полів сої та кукурудзи від використання дрон-технологій за рік додатковий прибуток становить близько 25–30 дол. США за 1 га, тоді як витрати на застосування дрон-технологій для замовників агромоніторінгу були близько 2,5 дол. за 1 га на рік. При цьому вартість самостійного впровадження цих технологій буде приблизно така ж, як і замовлення аналогічних послуг у спеціалістів.

Наявність «ока з неба» працює і як психологічний фактор, що дисциплінує рядових працівників. А це, як свідчить досвід спілкування з керівниками агропідприємств, суттєвий чинник підвищення ефективності виробництва.

Джерела:

  1. «Нам сверху видно все» Отчет PwC о коммерческом применении беспилотных летательных аппаратов в мире. Май 2016/www.pwc.ru/ru/publications/assets/clarity-from-above/drone-technology-survey-2016_rus.pdf
  1. The economic impact of unmanned aircraft sys-tems integration in the United States /https://higherlogicdownload.s3.amazonaws.com/AUVSI/958c920a-7f9b-4ad2-9807-f9a4e95d1ef1/UploadedImages/New_Economic%20Report%202013%20Full.pdf
  1. Defense and Consumer Drone Makers Set Their Line of Sight on the Commercial sUAS Market as Growth Soars. 16.09.2016/https://www.abiresearch.com/press/defense-and-consumer-drone-makers-set-their-line-s
  1. Agricultural Drones The Best of 2016 – Detailed Information /http://www.dronethusiast.com/agricultural-drones/
  1. Flying High – How a French farming cooperative used drones to boost its members’ crop yields /https://www.sensefly.com/fileadmin/user_upload/sensefly/user-cases/2016/senseFly_AIRINOV_Ocealia_Case_Study.pdf

Алла Ачасова,  кандидат біологічних наук, доцент кафедри ґрунтознавства Харківського національного аграрного університету ім. В.В. Докучаєва, старший науковий співробітник ННЦ «Інститут ґрунтознавства та агрохімії ім. О.Н. Соколовського»

Читати спецвипуск журналу «АгроPRO»

Введіть еmail і ми надсилатимемо Вам ексклюзив від «АгроPRO»

Погода
Погода у Києві

вологість:

тиск:

вітер: