Беспилотники в сельском хозяйстве. 10 способов, как с помощью БПЛА меняется парадигма агротехнологий

Скорее всего, вы знакомы с беспилотниками и знаете об их основном применении. Хотя некоторые используют дроны для воздушного наблюдения или просто для отдыха, владельцы сельскохозяйственных предприятий постепенно осознают, какое огромное влияние беспилотные летательные аппараты (БПЛА) могут оказать на управление земельными ресурсами. Дроны стали частью волны сельского хозяйства нового поколения, тенденции, известной также как «умное сельское хозяйство» — целостный, ориентированный на программное обеспечение подход к давним традициям выращивания.

квадрокоптеры в сельском хозяйстве
квадрокоптеры в сельском хозяйстве

Поскольку население планеты продолжает расти, производство продовольствия должно быть увеличено на 70%, чтобы обеспечить всех необходимым, что вынуждает сельскохозяйственную промышленность становиться более эффективной — производить больше и быстрее.

Дроны открывают путь к беспрецедентной точности в управлении посевами и животноводством и помогают фермерам расширить производство без ущерба для качества продукции. БПЛА способны поддерживать такие технологии дистанционного зондирования, для которых раньше требовалась спутниковая корреспонденция или пилотируемый самолет.

Коммерческое применение дронов растет, а агротехнологии представляют собой отличное испытательное поле для объединения IOT и дронов.

 

БУДУЩЕЕ БЕСПИЛОТНИКОВ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

будущее сельскохозяйственных беспилотников
будущее сельскохозяйственных беспилотников

1) БОРЬБА С БОЛЕЗНЯМИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Фермеры используют беспилотники для измерения сельскохозяйственных технологий, применяя технологию данных для картирования и опрыскивания посевов, чтобы убедиться, что они получают именно то, что им нужно для сохранения здоровья.

Приблизительно 30-40% продукции культурных растений ежегодно погибает от болезней. Чтобы не допустить этого, фермеры должны уделять время и ценные ресурсы (например, БПЛА) своей работе. Используя беспилотники для осмотра полей, фермеры могут более точно оценить урожай на наличие симптомов заболеваний и определить степень их тяжести.

Фермеры сравнивают данные, полученные с помощью снимков БПЛА, и результаты анализа почвы, чтобы определить эффективность работы беспилотников. После проверки оборудования БПЛА могут свободно перемещаться по полям и передавать данные обратно фермерам, постоянно собирая показатели, связанные со здоровьем поля.

В конечном счете, БПЛА призваны улавливать признаки гниения, которые человеческий глаз не может воспринять, используя сеть интеллектуальных датчиков. Проактивно захватывая эту информацию, мы сможем обнаруживать возможные заболевания растений еще до того, как они начнут проявлять какие-либо видимые признаки, и немедленно лечить инфекции.

Если сельхозпроизводители смогут опрыскивать свои посевы на ранних стадиях, выбирая правильные места, где фунгициды окажут наилучший эффект, они смогут получить более высокие урожаи. Это особенно важно в борьбе с последствиями изменения климата. По мере изменения климата фермерские беспилотники будут определять стресс, помогая нам корректировать условия и восстанавливать гомеостаз.

Дроны используют многоспектральные камеры с уникальными фильтрами для захвата отраженного света из выбранного сектора электромагнитного спектра. Использование нескольких объективов и фильтров позволяет фермерам получить более четкое представление о состоянии посевов, которое они никогда не имели возможности увидеть раньше.

2) ПРОДОВОЛЬСТВЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

По мере роста населения планеты площадь обрабатываемых земель уменьшается с каждым днем, и недоедание становится все более серьезной проблемой. Основным источником пищи для человека являются растения и животные. В будущем продовольственная безопасность станет серьезной проблемой как для развитых стран, так и для стран третьего мира.

Судьба выживания человека зависит от сельского хозяйства и животноводства. Дроны могут быть использованы для реконструкции как животноводства, так и сельского хозяйства путем оптимизации ресурсов, времени, труда и затрат. Умное сельское хозяйство может повысить производительность в огромной степени. Использование включает посев, орошение, точное внесение удобрений, сбор урожая, определение состояния почвы и высоты растений.

Дроны также можно использовать в животноводстве для выявления больных животных, проверки качества пастбищ и общего наблюдения за животными. С учетом того, что изменение климата становится все более серьезной проблемой, дроны могут уменьшить некоторые из проблем, улучшив здоровье почвы.

Сканируя почву, они могут обнаружить сухие участки земли и определить, где не хватает питательных веществ, таких как азот. «Точное сельское хозяйство — это применение средств производства в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве, уделяя внимание только проблемным участкам», — утверждает Комитет по всемирной продовольственной безопасности.

Учитывая, что здоровая почва поглощает углекислый газ, дроны косвенно способствуют сокращению выбросов углерода, внося свой вклад в смягчение последствий изменения климата во всем мире. Переход к модернизации и механизации позволит перестроить сельское хозяйство во всех частях мира и облегчить продовольственный кризис.

3) ФЕРТИЛИЗЕР

Разработчики определили, что беспилотники могут помочь фермерам вносить удобрения за долю того времени, которое потребовалось бы человеку, чтобы внести их вручную.

Дроны могут выполнять важнейшие сельскохозяйственные задачи за считанные минуты, а не за часы, повышая эффективность, чтобы справиться с непосильными требованиями, предъявляемыми к сельскохозяйственной отрасли. Эра беспилотников приведет к повышению эффективности и максимизации урожайности. Дроны создают спутниковые карты, которые помогают фермерам принимать важнейшие решения по распределению удобрений.

Если мы сможем лучше понять наши потребности в удобрениях, мы сможем значительно сократить расходы и увеличить прибыль, учитывая, что удобрения составляют до 50% производственных затрат». Используя высокотехнологичные датчики, встроенные в беспилотники, фермеры получают представление о том, где применяются питательные вещества и где их требуется больше. Таким образом, удобрения могут быть поглощены растениями там, где они больше всего нужны.

Уже одно это достижение способно значительно увеличить производство. Использование воды также играет роль в точности внесения удобрений, позволяя фермеру знать, сколько удобрений необходимо внести, используя данные для изменения режима орошения полей и избегая лишней траты воды.

4) ГЕРБИЦИД

Камера, прикрепленная к БПЛА, сокращает использование химикатов для уничтожения сорняков, поскольку позволяет использовать их только там, где они наиболее необходимы, а не опрыскивать все поле. Камера улавливает части светового спектра, соответствующие доказательствам наличия сорняков в посевах. Эта информация передается фермеру, где она используется для составления карты поля и определения местоположения проблемы.

После осмотра территории обычно кто-то вручную обследует ее перед опрыскиванием. Беспилотники сокращают время, необходимое для выполнения этого процесса, на несколько часов: работа, которая занимала целый день, в некоторых случаях занимает около 20 минут. До использования БПЛА фермер обычно ходил пешком или на автомобиле от акра к акру, но по мере роста растений стало труднее охватить территорию и определить точность.

Теперь появились более крупные беспилотники, способные нести до 20 литров пестицидов, которые следуют по заранее проложенному маршруту, чтобы попасть в заранее определенные безопасные для распыления зоны. Дроны заменяют тяжелый труд и устраняют опасность ранцевых опрыскивателей. Более 10 000 обученных операторов уже используют коммерческие дроны для опрыскивания, чтобы уменьшить свою рабочую нагрузку.

5) ИНСЕКТИЦИД

Комары не представляют никакой опасности, кроме раздражения. Однако их репутация переносчиков болезней послужила толчком к обсуждению темы использования беспилотников для распространения инсектицидов. Были выдвинуты предложения сосредоточиться на применении беспилотников на небольшой высоте для борьбы с популяцией комаров, и фермеры проявляют интерес.

Насекомые, способные грызть, создают отверстия в листве, скелетируют листья, дефолиация листьев или поедают корни растений. Стеблегрызущие насекомые могут повредить или убить отдельные стебли или поглотить все растение. Насекомые также могут наносить вред растениям, когда откладывают яйца в ткани растения, повреждая стебли или ветви растения.

Кроме того, растения могут переносить болезни, называемые переносчиками, что увеличивает риск экономических потерь. Дроны работают с насекомыми так же, как и с сорняками. Беспилотник парит над территорией, чтобы обнаружить пораженные участки и опрыскать их. Благодаря технологии обнаружения насекомых фермеры сокращают объем опасных химикатов, которые распространяются по сельскохозяйственным угодьям и попадают в близлежащие водоемы.

6) БИК-ДАТЧИКИ

Разработчики используют датчики ближней инфракрасной области (БИК) для измерения ключевых параметров в производственных процессах. Для создания точных, стабильных и энергичных измерений используются оптические механизмы. Геометрические методы используются для точного определения проблемной области, требующей данного измерения.

К таким величинам относятся окружающее освещение, относительная влажность, колебания высоты продукта, сезонные различия и цветовые вариации. БИК-датчики повышают гарантию качества.

В сельском хозяйстве БИК-датчики ориентированы на взаимодействие электромагнитного излучения с почвой или растительным материалом. Мультиспектральные датчики с камерами на сельскохозяйственных дронах позволяют фермеру более точно управлять посевами, почвой, внесением удобрений и орошением.

Как правило, дистанционное зондирование включает измерение излучения, отраженного от сельскохозяйственных полей, а не поглощенного. Отражательная способность растений выше в БИК-диапазоне в результате плотности листьев и влияния структуры полога.

Красные волны отслеживают широкий спектр проблем со здоровьем растений, включая грибковые патогены, избыток соли и недостаток питательных веществ. Фермеры могут использовать технологию NIR для мониторинга, планирования и более эффективного ухода за своей фермой, экономя время и деньги.

7) ТЕПЛОВИЗИОННЫЕ КАМЕРЫ

Тепловизионная камера на дроне может использоваться как очень мощный инструмент, обнаруживая тепло, исходящее практически от всех объектов или материалов, и превращая его в визуальные изображения или видео. Все в нашей жизни излучает тепловую энергию, даже лед. Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется «тепловой сигнатурой».

Температура также может влиять на длину волны и частоту излучаемых волн, когда вы рассматриваете тепловую визуализацию, излучение, окружающее что-либо, представляет собой энергию, излучаемую в диапазоне длин волн.

Когда температура объекта повышается, длина волны в диапазоне испускаемого излучения уменьшается. Тепловизионные камеры очень полезны для сельхозпроизводителей, имеющих домашний скот, камеры позволяют наблюдать за своими животными и потенциальными хищниками, которые могут приблизиться.

Камеры содержат регулировки для определения разницы между горячей или холодной землей и способны достигать участков, до которых трудно добраться или увидеть невооруженным глазом.

Тепловое измерение может быстро показать, где на поле недостаточное или даже избыточное орошение. В то время как исторический способ определения дренажа заключался в зондировании и копании, что занимало несколько часов, фермеры теперь имеют возможность обнаружить эти проблемы дистанционно, не выходя из дома, используя технологию беспилотников.

8) ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ

Технология беспилотников обеспечит высокотехнологичную модернизацию сельскохозяйственной отрасли, предоставив фермерам возможность планировать и разрабатывать стратегии на основе сбора и обработки данных в режиме реального времени.

По прогнозам PwC, рынок решений с использованием беспилотников в сельском хозяйстве составит 32,4 миллиарда долларов. Эта технология будет использоваться для анализа почвы и полей, посадки, опрыскивания культур, мониторинга, ирригации и оценки состояния здоровья.

Заглядывая в будущее, можно сказать, что БПЛА могут содержать парки автономных дронов, которые смогут выполнять задачи по мониторингу сельского хозяйства как совместно, так и собирая данные самостоятельно. Что замедляет этот процесс, так это безопасность эксплуатации, вопросы конфиденциальности и страхового покрытия. Должны быть приняты законы, устанавливающие стандарты для использования этого типа технологий только в деловых целях.

Одним из перспективных направлений применения искусственного интеллекта в сельскохозяйственной отрасли является прогнозный анализ. С его помощью беспилотники могут отслеживать и прогнозировать многочисленные воздействия окружающей среды на урожайность, например, изменения погоды. По прогнозам экспертов, 62% представителей сельскохозяйственной отрасли хотят стать владельцами беспилотников в ближайшем будущем.

Дроны и их постоянное совершенствование технологий изменили способ планирования фермерами будущего производства, вплоть до точного определения лучших участков для посадки следующего набора семян. Искусственный интеллект — это компонент автоматизации использования дронов, программирование дрона на набор параметров и наблюдение за их выполнением.

9) ПОЛЛИНАЦИЯ

Опыление — это естественный процесс, позволяющий растениям размножаться. Пыльца содержит генетический материал растения и должна переходить от самца к самке одного вида растений, чтобы произошло оплодотворение.

Около 75% мировых сельскохозяйственных культур, таких как яблоки, шоколад, морковь и помидоры, частично зависят от опыления. Оценочная стоимость продуктов питания, произведенных с помощью опылителей, составляет от $235 млрд до $577 млрд в год. В связи с сокращением популяции пчел разработчики создали тепличные дроны, которые производят искусственное опыление.

Причины сокращения численности пчел различны: от потери среды обитания до патогенов, паразитов и изменения климата. Существуют как самоопыляющиеся, так и перекрестно опыляющиеся трутни, которые могут собирать и картографировать данные об окружающей среде в теплицах.

Разработка Autonomous Pollination and Imaging System (APIS) была создана для помощи в самоопылении таких культур, как томаты. БПЛА определяет местонахождение цветов с помощью камеры и выпускает струю воздуха, которая вибрирует на ветке цветов, затем делает снимок цветов, чтобы увидеть процесс опыления и проверить его успешность. Цель состоит не в том, чтобы заменить естественных опылителей, а в том, чтобы разработанная технология помогала им в случае необходимости.

 

10) ПОСАДКА СЕМЯН

Современные достижения в технологии БПЛА значительно снизили затраты на посев. Одна из компаний BioCarbon Engineering имеет в настоящее время группу беспилотников, которые могут высаживать до 100 000 деревьев в день. Беспилотники летают над заданной территорией, собирают информацию, чтобы сбросить «семенные стручки» в тех местах, где они с большей вероятностью процветут.

С помощью технологии 3D-картографии дроны оптимизируют конфигурацию полей и создают схемы посадки семян. Дроны не только высевают семена, но и помещают наполненные питательными веществами стручки в землю на нужную глубину для обеспечения растущих культур.

После посадки, обследование почвы с помощью беспилотника предоставляет данные для орошения и контроля уровня азота. Этот метод посадки семян почти в 10 раз быстрее, чем посадка вручную человеком, и вдвое сокращает затраты сельхозпроизводителей.

В мире, где наблюдается постоянный рост населения, единственный способ обеспечить продовольственную безопасность — это инновации в сельском хозяйстве. Мы должны стать более точными в наших методах выращивания и управления земельными ресурсами. Беспилотники способны увидеть ландшафт земли так, как никогда не сможет сделать человек, собирая данные с высоты и глубины, до которых раньше мы просто не могли добраться (по доступной цене).

Применяя технологию сельскохозяйственных беспилотников, фермеры получают мощную аналитическую информацию о состоянии своих посевов, что позволяет им удовлетворять потребности отдельных полей и максимально использовать свои ресурсы на всех обрабатываемых землях.

БПЛА — это билет, который позволит нам ускорить производство, выйти на более устойчивый ландшафт и удовлетворить потребности человека на долгие годы вперед.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector