Команда EastFruit продолжает серию публикаций о возможностях повышения эффективности садоводства и овощеводства, при помощи дронов и робототехники. Общий обзорный материал можно прочитать по этой ссылке, а о том, как могут всевидящие дроны улучшить качество принятия решений, читайте здесь. Сегодня же мы более подробно расскажем о преимуществах дронов перед стандартными опрыскивателями. Ну и упомянем об их недостатках, конечно.
Если вначале дроны использовали преимущественно для мониторинга, то в настоящее время они стали эффективным инструментом для внесения растворов и сыпучих материалов как из воздуха, так и наземным способом. Дроны стали не только технологически проще в использовании, но и доступнее. Например, стоимость воздушного дрона-опрыскивателя в среднем в 10 раз меньше по сравнению с наземным самоходным опрыскивателем при аналогичной производительности. Применение беспилотных роботизированных технологий в сельском хозяйстве растет, и в дальнейшем будет только увеличиваться.
Применение агродронов целесообразнее не только из-за меньшей стоимости оборудования, но и благодаря значительной экономии ресурсов, маневренности, мобильности и безопасности для работников благодаря минимальному контакту с препаратом в процессе внесения.
Рис. 1. Дрон-опрыскиватель XAG V40.
Дроны-опрыскиватели имеют определенные требования к погодным условиям: существуют границы, за которыми пилотирование БПЛА (беспилотных летательных аппаратов) опасно, и эффективность работы снижается. Как правило, дроны-опрыскиватели XAG V40 имеют следующие стандартные параметры:
высота полета – 4-5 м,
скорость полета – 6-8 м/с (21,6-28,8 км/ч) (1 м/с равен 3,6 км/ч или 1 км/ч = 0,278 м/с),
размер капли – 130-150 мкм,
ширина захвата 8-8,5 м,
расход рабочего раствора 5-6 л/га.
Требования к погодным условиям для ультрамалообъемного опрыскивания (УМО) 1 – 10 л/га:
скорость ветра – до 5 м/с;
температура воздуха – 10-25 °C;
влажность воздуха – не менее 60%;
отсутствие конвекции воздуха.
Погодные условия, влияющие на опрыскивание с помощью дронов.
Ветер. Влияет на снесение препарата. Максимально допустимая скорость ветра для внесения растворов: 5 м/с (для предотвращения ситуаций снесения средств защиты растений в процессе внесения). При увеличении высоты полета увеличивается ширина захвата (диаметр покрытия), но также увеличивается расстояние снесения препарата ветром.
Температура. Слишком высокая или низкая температура будет снижать эффективность действия препарата. Рекомендуемая: до +25 °C и не ниже +10 °C.
Осадки. Они смывают препарат, поэтому опрыскивание не проводится при осадках. Часто опрыскивание осуществляют ночью из-за более низкой температуры и скорости ветра.
Система распыления может быть в виде обычных форсунок, из которых разбрызгивается жидкость (по такой технологии работает классическая наземная техника для опрыскивания) или более инновационная технология дисковых атомайзеров.
Атомайзеры предназначены для того, чтобы распылять жидкость на поверхность поля в виде мелких капель контролируемого размера с высоким показателем однородности размера капель, с возможностью быстрого и легкого корректирования размера капли даже во время полета. Это позволяет достигать более равномерного распределения рабочего раствора и обеспечивает более эффективное его использование, а также обеспечивает большую производительность и ресурс оборудования, потому что атомайзеры не имеют проблем с засорением системы подачи жидкости остатками или твердыми фракциями рабочего раствора.
Рис. 2. Форсунки-атомайзеры для ультрамалообъемного внесения средств защиты растений.
В их конструкции используются диски, вращающиеся с чрезвычайно высокой частотой. Поскольку раствор в такие форсунки поступает сразу после выхода из бака, на его пути к распылению нет никаких препятствий или сужений. Это, вместе с быстрым вращением дисков внутри самих форсунок, позволяет продуть через них даже жидкость с плотностью желе, распылив ее на растения с четко заданным размером ультрамелких капель. В традиционных наземных опрыскивателях такой возможности нет — форсунки-атомайзеры являются запатентованной технологией мирового производителя агродронов XAG и новым трендом именно в опрыскивании растений во время ультрамалообъемного внесения препаратов. Оба параметра — скорость облета растений и размер капель распыляемого раствора при использовании дронов-опрыскивателей можно изменять динамически, в процессе обработки.
Атомайзеры могут быть разного типа, включая:
Форсунковые атомайзеры распыляют жидкость на поверхность поля в виде мелких капель с помощью специальных форсунок. Их преимущество заключается в точном и контролируемом распределении жидкости на поверхности поля. Благодаря силе нисходящего потока и допустимо малому размеру капель создается туманоподобный поток, который окутывает всю вегетативную массу растения и таким образом способствует высокому усвоению активного вещества.
Вентильные атомайзеры используют клапаны для контроля распределения жидкости по поверхности поля. Они обеспечивают более высокую эффективность и равномерность распределения раствора на поверхности поля.
Ультразвуковые атомайзеры используют ультразвуковую волновую технологию, чтобы превратить жидкость в туман. Их преимуществом является возможность распределения меньшего количества раствора на большей площади.
Насосы и атомайзеры могут быть оснащены электронной системой управления. Это позволяет точно контролировать подачу жидкости и размер капель.
Работа обычных форсунок на самоходных опрыскивателях зависит от давления насоса, что является важным недостатком из-за образования разного размера капель. Качество распыла обычными форсунками зависит от скорости потока, создаваемого давлением. Давление распыления обычными форсунками на опрыскивателях не сообщается. Вместо этого на прикладное программное обеспечение возлагается контроль скорости потока, а давление регулируется в фоновом режиме в ответ на изменения скорости движения, размера сопла форсунки. Оператор на опрыскивателе может случайно работать под таким давлением, которое создает разный размер капель и неправильное качество распыления.
Для уменьшения сноса (дрифта) препарата важно выбирать форсунки, которые создают капли большого размера свыше 100 мкм, обеспечивая при этом соответствующее покрытие при предполагаемой норме внесения и давлении. Можно выбрать специально разработанные форсунки для уменьшения сноса или форсунки-атомайзеры с регулировкой размера капель для дронов-опрыскивателей (например, с защитой от сноса или различные типы воздушной индукции), которые работают при пониженном давлении (1-2 бара) и образуют большие капли, имеющие меньший потенциал дрифта.
Форсунки-атомайзеры на дронах от бренда XAG создают более одинаковые размеры капель по сравнению с обычными форсунками на опрыскивателях и могут изменять размер капли без изменения давления распыла. Атомайзеры используют центробежную энергию для создания распыла с более узким диапазоном, что означает меньше мелких и меньше больших капель. Размер капли изменяется со скоростью вращения дисков от моторов атомайзеров. Это означает, что если большая скорость движения увеличивает давление распыления, то влияние на качество распыления можно нейтрализовать изменением скорости вращения, чтобы все было более однородным.
Рис. 3. Дрон-опрыскиватель XAG V40.
Использование дронов намного экономичнее, чем использование традиционных методов: конструкция атомайзеров и создание восходящего воздушного потока винтами способствуют быстрому оседанию рабочего раствора на листьях растений и устойчивости к боковому сносу. Использование дронов позволяет экономить до 30% количества СЗР.
Дроны работают по технологии ультрамалообъемного (УМО) внесения, поэтому исчезает потребность в доставке больших объемов воды. Достаточно до 8 л/га воды, что позволяет экономить воду на 95% по сравнению с наземными опрыскивателями, использующими норму 150-200 л/га.
Благодаря УМО можно установить размер капли 150 микрон, такая капля не распадается, оседает на растении сразу и очень быстро абсорбируется. Это ускоряет скорость внесения и усвоения препарата. А благодаря турбулентным потокам от пропеллеров, капли подаются под листья и в глубину массы растений. Таким образом, эффект опрыскивания гораздо лучше, чем при работе с большой нормой расхода и большими каплями (много воды стекает, что ухудшает действие препарата и загрязняет почву).
Обычно наземные опрыскиватели работают с размером капли 300 микрон. Это позволяет из 1 л раствора сделать 75 млн капель. Таким образом, на 1 см2 приходится меньше одной капли такого размера. Когда капля размером 150 микрон, то размер частицы уменьшается в два раза, а количество частиц увеличивается в 8 раз. Таким образом, из 1 л раствора можно получить 6 капель на 1 см2. А если вносить с нормой 5 л/га, то будет уже до 30 капель на 1 см2. Этого более чем достаточно для эффективного внесения.
Для быстрой и качественной оценки результатов опрыскивания водным раствором средств защиты в полевых условиях часто используют водочувствительную бумагу. Водочувствительная бумага — это плотная бумага со специальным желтым микропокрытием, которое меняет цвет в темно-синий при попадании на нее капель воды. Для эффективного действия средств защиты на поверхности растений и листьев при среднеобъемном опрыскивании (50-400 л/га) количество капель/см2 должно быть следующим: системного действия: 20 – 30 капель/см2, контактного действия: 50 – 70 капель/см2, гербициды: 30 – 40 капель/см2. Однако капли при ультрамалообъемном внесении 5 л/га по сравнению с 200 л/га на опрыскивателях в 40 раз концентрированнее. 1 капля при ультрамалообъемном внесении 5 л/га заменяет 40 капель при среднеобъемном опрыскивании опрыскивателем 200 л/га. Поэтому сравнивать количество капель на водочувствительной бумаге, как описано выше, нельзя. Для проверки качества ультрамалообъемного опрыскивания нужно разрабатывать свою шкалу покрытия водочувствительной бумаги. При этом нужно применять хроматограф для определения содержания активных веществ препаратов в растении при определенном количестве покрытия капель на водочувствительной бумаге.
Рис. 4. Водочувствительная бумага для качественной оценки результатов опрыскивания водным раствором средств защиты.
Применение дронов в садоводстве выходит за рамки мониторинга участков и предоставляет множество экономических и технологических преимуществ в опрыскивании растений, по сравнению с традиционной техникой. Они обусловлены:
ü невысокой стоимостью дронов-опрыскивателей;
ü сниженными затратами топлива, воды, средств защиты растений и других ресурсов;
ü эффективной технологией ультрамалообъемного внесения (низкая норма внесения, большее количество капель и более высокая концентрация раствора);
ü запатентованной технологией атомайзеров XAG, обеспечивающей равномерное распыление растворов разной качества и плотности, а также продлевающей срок эксплуатации оборудования;
ü высокой мобильностью оборудования при транспортировке;
ü повышением безопасности для работников во время обработки участков.
Таким образом, одной из новых сельскохозяйственных технологий, которые быстро развиваются, являются дроны-опрыскиватели. Их применение, благодаря эффективности и преимуществам, расширяется с полевых культур на плодовые и ягодные культуры. Производители каждый месяц совершенствуют конструкции, технологические возможности и улучшают системы распыления. Дроны-опрыскиватели – это одна из движущих и инновационных сил ресурсосбережения и повышения рентабельности выращивания культур в сельском хозяйстве.
