БПЛА в сельском хозяйстве — это не только картографирование, сбор информации об использовании посевных площадей и мониторинг развития агрокультур. Сегодня дронами еще опрыскивают растения и вносят удобрения.
Плюсы в использовании БПЛА для опрыскивания — точность внесения вещества, оперативность, экономия человеческих ресурсов.
Капля при таком способе внесения мельче, чем при наземном. Высокая точность полёта обеспечивается за счёт GPS-навигации. Не уничтожаются посевы, как при опрыскивании наземной техникой. А точность внесения значительно превосходит авиационное распыление.
Дроны сэкономят человеческие ресурсы
Наибольшее распространение технология получили в Северной Америке. Особенно в США – там используется около трети от общего числа агробеспилотников. Ежегодно увеличивается их количество в Восточной Азии и Австралии. Ожидается рост использования дронов и БПЛА в Европе и развивающихся странах.
Затраты на эксплуатацию дронов не всегда ниже труда наёмных рабочих. Так в странах со слабой экономикой и низкой оплатой труда — экономия не так велика и нивелируется оплатой квалифицированного труда работников обслуживающих БПЛА. Это сдерживающий фактор для внедрения беспилотников в сельское хозяйство стран Африки.
Кроме того, использование дронов осложняется проблемами с интернетом и электричеством в сельской местности. Технология в первую очередь подходят мелкими и средними хозяйствами, которые не всегда могут себе её позволить. Дальнейшее удешевление технологий будет способствовать увеличению количества используемых беспилотников.
В странах с устоявшейся экономикой, как Китай и Япония, исход молодых людей в город создаёт дефицит рабочей силы.
Оплата труда рабочих в этих странах высокая и использование БПЛА экономически оправдано. Массовая миграция в города и снижение роста населения привели к снижению сельскохозяйственного производства.
Эффективность работы БПЛА при распылении пестицидов в яблоневых садах в 15 раз превосходит ручной труд . В Китае только 7% сельскохозяйственных угодий мира, но страна обеспечивает продуктами питания 20% населения планеты . Правительство заинтересованное в повышении эффективности сельскохозяйственной отрасли. Китайские провинции Хэнань, Цзянсу и Шаньдун активно субсидируют фермеров не только для покупки дронов, но и для их аренды. Правительство Цзянси субсидирует сельскохозяйственные дроны с 50-процентной скидкой и максимальным возмещением до 29 000 долларов США.
Стартапы по производству дронов поддерживаются правительством. Компании производители предоставляют услугу кредитования с рассрочкой оплаты до 10 месяцев.
БПЛА единственная альтернатива ручного опрыскивания в странах со сложным рельефом
Использование беспилотников активно применяется в сельском хозяйстве стран со сложным рельефом и сухим ветреным климатом.
В Сальвадоре и Новой Зеландии использование БПЛА позволило освоить ранее необрабатываемые участки. Сахарный тростник в Сальвадоре достигает 6 метров в высоту, эффект от обработки полей виден невооружённым глазом. Самая плотнонаселённая страна Центральной Америки, рельеф которой состоит из вулканического нагорья, благодаря технологии БПЛА получила доступ к технологиям точного земледелия.
Представители сельского хозяйства Новой Зеландии рассматривают беспилотники, как способ борьбы с инвазивными сорняками. Аппараты с 16-литровыми цистернами призваны бороться с проблемой, которая приносит стране сотни миллионов долларов убытков .
Внесение пестицидов и жидких удобрений в странах с ветреным климатом отличается высоким расходом вносимого вещества. И это опасно для прилегающих к сельхозугодьям территорий. Авиационное распыление не эффективно, ввиду высоких потерь из-за испарения и сноса вносимого вещества за периметр поля. Коэффициент полезного покрытия при таком внесении может снижаться на 75%.
Для Монголии и севера Китая компания Hive разрабатывает модели дронов под местные особенности климата. На солнце при сухом климате и ветряной погоде испарения могут быть опасными , поэтому компания рекомендует осуществлять работы на рассвете. Дроны компании покрывают 100% площади поля и позволяют избегать потерь. БПЛА повысят экологическую безопасность сельского хозяйство вследствие уменьшения объёма пестицидов.
Рассматривают перспективу внедрения беспилотных технологий и власти Филиппин. Было объявлено, что на 5000 гектарах овощных ферм будут проведены испытания БПЛА.
Автоматизация – следующий шаг эволюции беспилотных аппаратов
Ввиду доступности и быстрой окупаемости дронов, основной сдерживающий фактор — малое количество профессиональных операторов. Но ситуацию может исправить повышение уровня автоматизации.
Однако, не всегда действующее в странах законодательство даёт зелёный свет науке. Так в Японии запрещается полная автоматизация процесса внесения пестицидов без непосредственного контроля квалифицированного оператора. При этом местная Yamaha Motor — один из мировых лидеров по производству вертолётов с дистанционным пилотированием. Первый беспилотный вертолёт Yamaha для распыления химикатов для защиты растений был выпущен ещё в 1989 году, а по состоянию на 2014 год в эксплуатации находилось более 2900 вертолетов Yamaha.
Японские компании разработчики ПО для дронов проводят показательные полёты, во время которых БПЛА распрыскивают воду в автоматическом режиме. Но из-за запрета на полную автоматизацию, процесс внесения пестицидов на рисовых полях все еще контролируют операторы. Компания Yamaha Motor продвигает свои вертолёты для опрыскивания сельскохозяйственных культур в Австралии, Новой Зеландии и США.
В большинстве стран отсутствует законодательная база регулирующая использование БПЛА. Так в Канаде большинство авиационных правил применяемых к беспилотникам, созданы для пилотируемых самолетов. Ряд ограничений, как обслуживание каждого БПЛА отдельным “пилотом”, зрительный контакт с беспилотником, ограничение радиуса удалённости от оператора и др. — препятствуют автоматизации процессов.
Разработка специальных пестицидов для внесения с помощью дронов повысит эффективность
Распыление пестицидов рабочими таит опасности случайного вдыхания и попадания смеси на открытые участки кожи. При механическом внесении концентрация активного вещества увеличивается без риска для здоровья. Это позволяет снизить объём вносимого раствора с 150-200 л/га, до 10-50 л/га. И разработки в этой области продолжаются. В Китае разрабатывается “воздушный” пестицид, концентрация активного вещества в котором будет в 40-100 раз выше обычной .
Но сегодня не так много пестицидов, которые были разработаны специально для сельскохозяйственных дронов. Это вызывает технические проблемы, такие как засорение сопел БПЛА, невозможность некоторых моделей работать с пестицидами на основе гранул.
Работа по устранению этих проблем ведется. Компания Roga Drone (Канада) сотрудничает с химическими институтами в изучении особенностей распыляемых веществ. Это необходимо для эффективного использования собственной техники.
Сотрудничает с производителями дронов и Китайская агрохимическая компания Shandong KangqiaoBio-technology.
Фактор рельефа при выборе дрона
Одно из возможных улучшений в работе дронов — увеличение покрытия поля. Дешёвые дроны оборудованы пятилитровыми цистернами. Но сейчас наиболее распространены модели с 8- и 10-литровыми ёмкостями.
Хлопковые поля в Индии часто обрабатываются аппаратами с пятилитровыми цистернами. Для обработки поля такому дрону требуются дозаправки, поэтому распыление начинается с дальнего конца поля. Обработку сельскохозяйственных территорий со сложным рельефом эффективнее проводить летательными аппаратами с большей грузоподъемностью и возможностью беспосадочного полёта (Новая Зеландия, Сальвадор, Калифорния).
Беспилотные вертолеты оборудованы емкостями большого объёма и их приобретение целесообразно для крупных хозяйств. В 2015 году Федеральное авиационное управление США утвердило модель Yamaha RMAX в качестве первого дрона, который может использоваться для распыления удобрений и пестицидов. Беспилотный вертолёт компании Yamaha Fazer-R оборудован ёмкостью объёмом 32 л, что позволяет ему обработать до 4 га поля за один цикл.
В последние несколько лет проводилось много экспериментов с работой дронов в полях. И многие теоретические прогнозы получили статистическое обоснование. Подтверждением положительного результата исследований становится растущее количество хозяйств, внедряющих в рабочий процесс БПЛА.
