Drony w rolnictwie

Szczegóły

Kategoria: Wiadomości rolnicze

Drony w rolnictwie

Każdego roku pojawiają się nowe rozwiązania usprawniające poszczególne procesy produkcji rolnej. Sprawdzają się one zwłaszcza w przypadku dużych obszarowo gospodarstw, których szczegółowy monitoring wymaga czasu i nakładów finansowych. Wykorzystanie precyzyjnych urządzeń oceniających zasobność gleby i stan upraw jest w tym przypadku jak najbardziej  uzasadnione.  

Obecnie, osiągnięcie maksymalnej wydajności, przy zoptymalizowanych nakładach finansowych i roboczych, wymaga indywidualnego podejścia do prowadzonej działalności. Podstawę stanowi tu informacja. Im więcej wiemy o tym, co aktualnie dzieje się na polu czy w sadzie tym jesteśmy lepiej przygotowani na uruchomienie odpowiednich środków i zastosowanie właściwych zbiegów. Dlatego też, firmy z branży rolniczej, coraz większą uwagę przywiązują do rozwoju systemów umożliwiających zbieranie i analizę danych. Wiąże się to z coraz większym zapotrzebowaniem na technologie i urządzenia umożliwiające precyzyjne i nieinwazyjne badanie upraw.

Metody monitorowania upraw przy użyciu bezzałogowych statków powietrznych, zwanych popularnie dronami stają się coraz bardziej popularne. Przyczynia się do tego stopniowy spadek cen tego typu urządzeń oraz coraz większa precyzja w pozyskiwaniu danych. Urządzenia te są stosunkowo proste w obsłudze, sprawdzają się praktycznie w każdych warunkach pogodowych, są wyposażone w specjalne funkcje bezpieczeństwa, charakteryzuje je niski koszt przelotu i stosunkowo niska waga w stosunku do rozmiarów, a do ich obsługi wystarczy tylko jedna osoba. Dzięki zamontowanym na statkach bezzałogowych kamerom i aparatom fotograficznym rolnicy mogą zdalnie monitorować nie tylko stan swoich upraw, ale również reagować na niepokojące zjawiska naturalne, jak pożary czy zalania.

Loty dronów odbywają się na niskim pułapie. Do sterowania wykorzystywana jest technika dokładnego satelitarnego pozycjonowania – RTK GPS. Zamontowane na specjalnych platformach sensory fotooptyczne zbierają dane o terenie, na podstawie których możliwe jest wykonanie dokładnych map terenu.

Rodzaje dronów

Ze względu na budowę i sposób poruszania się drony dzielą się na:

• wirnikowce (mogą poruszać się niezależnymi od siebie ruchami poziomym i pionowym, mogą nieruchomo zatrzymać się nad dowolnym punktem terenu),
• stałopłaty (w porównaniu do wirnikowców są szybsze, co umożliwia im zdobycie większej ilości danych. Urządzenia te mają różny kształt i masę. Najcięższy ze stałopłatów wykorzystywanych w rolnictwie precyzyjnym DT 26 X waży 15 kg, a rozpiętość jego skrzydeł wynosi 3,3 m. Jest on odporny na dużą prędkość wiatru i został zaprojektowany z myślą o pokonywaniu długich dystansów. Jest przystosowany do przenoszenia ładunków o maksymalnej masie do 4 kg. Najmniejszy ze stałopłatów to eBEE. Jest bardzo lekki. Jego korpus i skrzydła są wykonane z pianki EPP.

W skład wyposażenia dronów wchodzą: autopilot (umożliwia w pełni automatyczną nawigację i stabilizację lotu, dostępną w trzech trybach – automatycznym, półautomatycznym i ręcznym), czujniki żyroskopowe, czujniki przyspieszenia i czujniki ciśnienia, które służą do pomiaru wysokości i prędkości powietrza.

Możliwość wykorzystania dronów w monitoringu upraw

Do zbierania danych w bezzałogowych statkach powietrznych najczęściej są wykorzystywane multispektralne kamery, chociaż prowadzone są też badania nad użyciem do tego celu laserów. Opracowanie informacji odbywa się w oparciu o analizę pojedynczych obrazów, bądź grupy fotografii, z użyciem specjalnych programów komputerowych. Analiza multispektralna światła odbitego z uzyskanych obrazów pozwala wyodrębnić takie cechy roślin, jak: morfologia, taksonomia, układ łanu, masa liści, rodzaj i orientacja liści, dojrzałość, wybarwienie, ocenę deficytu składników pokarmowych i wody, występowanie agrofagów. Umożliwia również zbadanie składu i zasobności gleby w substancje organiczne i mineralne, zawartość wody, frakcję i właściwości powierzchni gleby. Fotografie pól, plantacji czy lasów pochodzące z kamer wielospektralnych, które są wykonane w paśmie czerwieni i podczerwieni dają możliwość wyznaczenia znormalizowanego wskaźnika wegetacji NDVI (ang. Normalized Difference Vegetation Index), według którego można dokonać oceny stanu roślinności na fotomapach terenu. Wskaźnik ten pokazuje obszary o intensywnej i słabej wegetacji oraz aktualny stan roślinności na danym terenie. Szczegółowa analiza danych pozwala również na  ocenę poziomu nawożenia i nawodnienia upraw, poziomu chlorofilu i występowania szkodników.

Drony mogą być wykorzystane do sporządzenia trójwymiarowych map upraw, które pozwalają na zmierzenie powierzchni zasiewów oraz diagnozę intensywności wzrostu roślin poprzez pomiar ich wysokości z uwzględnieniem zmian wysokości gruntu, na którym się znajdują.

Mapy przestrzenne można też opracować wykorzystując do tego celu laser LIDAR (Light Detection and Ranking). Eliminuje on wiązkę światła, a po jej odbiciu od obiektywu zostaje określona odległość punktu na obiekcie, w którym nastąpiło odbicie promienia od lasera.

Wysoki potencjał zgromadzonych przez bezzałogowe statki powietrzne informacji pozwala rolnikowi na ich wykorzystanie do wykonania niektórych zabiegów polowych, takich jak opryski. Maszyny te nadają się również do odstraszania dzikich zwierząt niszczących uprawy. Wystarczy aby były wyposażone w sygnalizację dźwiękową lub wizualną. W przypadku pojawienia się szkód wykonane przez urządzenia latające zdjęcia mogą służyć jako materiał dokumentacyjny w procesie ubiegania się odszkodowania z tytułu poniesionych strat. Jest to szczególnie przydatne przy szkodach obejmujących duże powierzchnie.

W dużych agroprzedsiębiorstwach zastosowanie dronów umożliwia ocenę stanu upraw tuż przed zbiorami oraz monitorowanie pracy osób zatrudnionych w gospodarstwie, co pozwala na bardziej efektywne rozplanowanie pracy oraz realną oszczędność czasu i pieniędzy.

Bezzałogowe statki powietrzne pozwalają na zdobycie wyczerpujących informacji o stanie upraw, a wykorzystane w odpowiedni sposób przekładają się na wyniki ekonomiczne produkcji rolniczej. Dane zapisane w formacie umożliwiającym ich odczytywanie przez systemy automatycznego sterowania maszyn stosowanych do pielęgnacji, nawożenia, ochrony i zbioru plonów, przyczyniają się do oszczędności środków chemicznych, nakładów pracy i energii, jak również do osiągnięcia wyższych plonów. Szerokie możliwości zastosowania dronów w rolnictwie sprawią, że już za kilkanaście lat staną się bardzo powszechne i nikogo nie będzie dziwić widok maszyn latających nad polami.

Literatura:

1. Grabczyński R.: Drony w rolnictwie. AGRO 2016, nr 2
2. Berner B., Chojnacki J.: Wykorzystanie dronów w rolnictwie precyzyjnym. Technika Rolnicza, Ogrodnicza i Leśna 2016, nr 3.
3. Hołownia K.: Drony nad polem. Dokument dostępny w Word Wide Web: http://www.farmer.pl/technika-rolnicza/maszyny-rolnicze/drony-nad-polem,44899.html

• Poprzedni artykuł