Лидар, сменные модули, ультрамалообъёмное опрыскивание и мультиспектральная съёмка расширяют возможности агродронов. Однако практическое применение техники упирается не только в её производительность, но и в корректные регламенты внесения препаратов.
В этом материале описывается презентация агродрона DJI. Её проводит Андрей Лай, представитель компании Dron Agro Assistance для группы производителей овощей и фруктов из Узбекистана в рамках обучающей поездки в Молдову, организованной совместным проектом ФАО и ЕБРР.
Агродроны всё активнее рассматриваются не только как техника для полевых культур, но и как инструмент для садов и овощных плантаций. В представленном видео участники демонстрации рассказывают о тяжёлом рабочем дроне с лидаром, сменными модулями и системой распыления, а также объясняют, почему беспилотная обработка особенно востребована там, где наземная техника не может своевременно выйти в поле.
В данном материале мы будем говорить о двух направлениях использования агродронов: 1) сканирование садов и полей, 2) опрыскивание. Причём опрыскивание является наиболее распространённым направлением, которое стремительно развивается, однако сканирование полей позволяет существенно повысить эффективность управления сада и самого опрыскивания, т. е. внесения и СЗР и удобрений.
Лидар для сканирования полей и садов
Одним из ключевых элементов современных дронов является лазерный сканер, позволяющий дрону распознавать элементы кроны и препятствия. По их словам, система может использоваться для предварительного сканирования отдельных деревьев и построения карты сада.
Такая карта позволит в дальнейшем сканировать поля и сады, оперативно выявлять различные локальные проблемы и устранять их, что позволяет избежать потерь урожая, сохранить качество продукции, снизить риски и затраты. В садоводстве подобный подход позволяет, в частности, более эффективно проводить прореживание цветения для оптимизации нагрузки урожая на дерево и избежания периодичности плодоношения и повышения и качества и урожайности.
Дрон изначально сканирует сад, определяет интенсивность цветения каждого дерева, после чего полученные данные позволяют разработать программу внесения разного объёма раствора химпрепарата для прореживания цветения на каждому из деревьев. Таким образом, речь идёт о переходе от одинаковой нормы для всего участка к дифференцированной обработке отдельных растений.
Аналогичным образом можно сканировать размер кроны каждого дерева в саду, чтобы в дальнейшем провести подрезку корней отдельных деревьев, которые растут быстрее за другие, создавая затенение для отстающих. Выравнивание размера кроны деревьев позволяет повысить урожайность и качество фруктов в саду, а также избежать периодичности плодоношения.
Лидар также рассматривается как средство повышения безопасности полёта. Участники видео вспоминают случай, когда тонкая сухая ветка попала в мотор дрона: двигатель заклинило, оторванная лопасть повредила батарею. Новая конструкция аппарата и система обнаружения препятствий, по их оценке, должны снизить подобные риски при работе в садах и виноградниках.
При этом дрон не предназначен для полёта непосредственно внутри узкого междурядья. Обработку проводят сверху. Коаксиальная схема винтов создаёт направленный вниз воздушный поток, который, по словам участников демонстрации, помогает доставлять капли рабочего раствора в нижнюю часть кроны, пока аппарат на несколько секунд зависает над деревом.
Для хозяйств, где сады укрыты градозащитными сетками, используют самоходные автономные дроны-опрыскиватели. Т.е. важно понимать, что дроны – это не обязательно летательный аппарат – в агробизнесе используются и самоходные и даже плавающие и ныряющие дроны.
Один аппарат — несколько рабочих модулей
Показанная платформа описывается как универсальная. В зависимости от задачи на неё можно установить:
- бак и форсунки для внесения жидких препаратов;
- разбрасыватель;
- транспортную лебёдку.
В транспортной конфигурации бак снимают, а освободившееся место можно использовать для двух дополнительных батарей. Лебёдка позволяет опускать и поднимать груз, например доставлять ящики из части сада, куда сложно заехать другой технике, и перемещать их к краю поля.
Аналогично работает и дрон на колёсах, которые может использоваться также как роботизированный транспортёр.
Меньше воды, но не меньше ответственности
Система распыления оснащена атомайзерами. В видео заявлен диапазон размера капель от 50 до 500 микрон. Участники относят такую работу к ультрамалообъёмному опрыскиванию и подчёркивают, что при использовании дрона резко сокращается количество воды: она выполняет функцию носителя, доставляющего препарат к целевой поверхности.
В качестве примера приводится инсектицид с нормой 300 г/га. По словам спикеров, дрон может внести те же 300 г препарата на гектар, использовав около 15 л рабочего раствора, в том числе приблизительно 14,7 л воды. Конкретный расход воды может меняться в зависимости от задачи.
Меньший объём воды означает более высокую концентрацию препарата в рабочем растворе. Поэтому одной из главных нерешённых задач участники называют разработку специальных регламентов для дронов: доз, концентраций и перечня средств защиты растений, пригодных для такого способа внесения. Существующие нормы, как отмечается в видео, преимущественно рассчитаны на традиционные наземные опрыскиватели с большим количеством воды.
Участники сообщают о намерении совместно с профильным министерством проводить эксперименты и подготовить рекомендации по препаратам, дозировкам и концентрациям для беспилотной обработки.
Престиж и безопасность работы, снижение затрат на дизель и рабочую силу, декарбонизация
Престиж и безопасность работы тракториста, вносящего токсичные препараты в саду или в поле несомненно несопоставимы с работой оператора дрона. Это огромное преимущество для продвижения технологии внедрения дронов в плодоовощной сектор и агробизнес в целом.
Ещё одно преимущество – резкое снижение использования ГСМ при использовании дронов, а это, кроме всего прочего, позволяет ещё и снизить вредные выбросы и декарбонизировать процесс выращивания продукции.
Также при использовании дронов можно существенно снизить затраты на рабочую силу в расчёте и на 1 га и на одну тонну выращиваемой продукции.
Почему дроны особенно интересны овощеводам
По оценке участников видео, беспилотное опрыскивание способно дать овощеводству существенное преимущество в оперативности обработок. Овощные культуры приходится защищать чаще, чем промышленные. Причём наибольшие риски возникают после обильных дождей. Однако именно после дождя наземный опрыскиватель нередко не может выйти на переувлажнённый участок, а значит упускается ценнейшее время для эффективной обработки.
Дрон не требует проезда по полю и может приступить к работе там, где колёсная техника временно недоступна. Возможность проводить обработки ночью также расширяет рабочее окно. Своевременное внесение препаратов помогает снижать риски потери урожайности и качества, а в отдельных ситуациях может сохранить урожай, который иначе мог бы быть потерян.
Кроме того, обработка проведённая вовремя, позволяет избежать повторной обработки, а значит количество СЗР благодаря дронам можно существенно снизить.
По словам спикера в Молдове крупнейший производитель табака приобрёл собственный дрон и регулярно использует его для обработок. В Украине, по словам участников, миллионы гектар кукурузы и других зерновых и масличных культур обрабатывается с помощью агродронов, причём в течение уже более 5 лет.
Сначала диагностика, затем дифференцированное внесение
Тяжёлый агродрон в видео называют прежде всего «рабочей лошадкой». Для обследования полей участники используют отдельный небольшой мультиспектральный дрон. Полученные снимки загружают в компьютер, строят карты и задают точки или зоны для последующей обработки.
Мультиспектральная съёмка позволяет выявлять неоднородность состояния растений до появления хорошо заметных глазу симптомов. На карте можно увидеть зоны стресса, которые потенциально связаны с проблемами капельного полива, дефицитом элементов питания или очагом заболевания. После анализа карты рабочий дрон может вносить больше раствора там, где это требуется, и меньше — на благополучных участках, вместо равномерной обработки всей площади.
Производительность и комплект для работы
Заявленная продавцом и производителем производительность аппарата составляет до 30 га/ч. В видео уточняется, что такой показатель возможен в идеальных условиях: на ровном поле, без ветра, при скорости около 35 км/ч, ширине захвата 9 м и расходе рабочего раствора 22 л/га.
Фактический результат, по опыту участников, зависит от конфигурации и длины полей, ветра и выбранного расхода жидкости. Продолжительность полёта на одной батарее оценивается примерно в 12–14 минут. Для непрерывной работы предлагается комплект из трёх батарей, зарядной станции, генератора и системы охлаждения аккумуляторов: одна батарея работает, другая заряжается, третья находится в обороте.
Стоимость полного комплекта, названная в видео, — 25 800 евро. В неё включены сам дрон, три батареи, зарядная установка, генератор и охладитель для батарей.
Технология требует агрономического регламента
Материал демонстрирует главное практическое преимущество агродрона: возможность быстро выйти на обработку без заезда тяжёлой техники в поле, совместив распыление с цифровой картографией и дифференцированным внесением. Для садов дополнительный интерес представляет лидар и потенциальная адаптация нормы к размеру кроны.
Вместе с тем участники видео сами обозначают ключевое ограничение — отсутствие отработанных норм для концентрированных рабочих растворов и конкретных препаратов. Поэтому техническая возможность опрыскивания ещё не равна готовой технологии защиты растений. Для безопасной работы необходимы испытанные схемы, учитывающие культуру, препарат, фазу развития растений, расход рабочего раствора и параметры распыления.
Напомним, что презентация была органзоинва в рамках инициативы ФАО/ЕБРР по климату и экологической устойчивости в агропродовольственном секторе, в рамках подкомпонента «Экологизация плодоовощной цепочки создания стоимости в Узбекистане при поддержке федерации сельхозпроизводителей Молдовы “FARM”.
