Об использовании беспилотных летающих аппаратов в сельском хозяйстве России
Жумагельды Амангельды Тимурович – студент, 2 курс, 09.03.03 Прикладная информатика ИЭУПИ, Иркутский ГАУ
Научный руководитель – Асалханов Петр Георгиевич – кандидат технических наук, доцент кафедры информатики и математического моделирования ИЭУПИ, Иркутский государственный аграрный университет имени А.А. Ежевского, г. Иркутск, Россия
В статье рассмотрено использование беспилотных летательных аппаратов (дронов) в сельском хозяйстве России. Приведено понятие дронов и выделены основные сферы их применения. Описано современное состояние мирового рынка беспилотных аппаратов. Изучены основные способы применения дронов в растениеводстве и животноводстве. Выявлены ключевые особенности использования беспилотных летающих аппаратов для сельского хозяйства России. Раскрыты современные проблемы, стоящие на пути развития сельскохозяйственных дронов в России. Определены перспективы дальнейшего развития беспилотных летающих средств.
Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, БПЛА, дроны, сельское хозяйство, растениеводство, животноводство, сельскохозяйственные дроны.
ABOUT USE OF THE PILOTLESS FLYING DEVICES IN AGRICULTURE OF RUSSIA
A.T. Zhumageldy
Scientific supervisor – P.G. Asalkhanov
Irkutsk State Agricultural University named after A.A. Ezhevsky, Irkutsk, Russia
In article use of unmanned aerial vehicles (drones) in agricultural industry of Russia is considered. The concept of drones is given and the main spheres of their application are allocated. The current state of the world market of pilotless devices is described. The main ways to use drones in crop production and livestock production are studied. Key features of use of the pilotless flying devices for agricultural industry of Russia are revealed. The modern problems getting in the way of development of agricultural drones in Russia are opened. The prospects of further development of the pilotless flying means are determined.
Keywords: unmanned aerial vehicles, UAVs, drones, agriculture, crops, livestock, agricultural drones.
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА, «беспилотники», дроны) – летательные аппараты без экипажа на борту, управляемые дистанционно либо автоматически. Дроны используются в коммерческих целях с начала 1980-х годов. Однако только сейчас возможности практического применения дронов начинают расширяться. В повседневной жизни можно выделить два основных назначения этих аппаратов в плане коммерческого применения: это доставка и съемка. Использование дронов проще и дешевле съемок с вертолета или кинокрана, чем активно пользуется киноиндустрия. Благодаря маркетинговым усилиям крупных интернет-компаний, стала активно популяризироваться идея доставки товаров дронами.
В 2016 году мировой рынок БПЛА оценивался в 7,3 млрд долларов. Прогнозируется, что он вырастет до 9,5 млрд долларов к 2020 году. В настоящее время Россия занимает небольшую долю в продажах дронов на мировом рынке, она составляет около 2%, но имеет высокий потенциал для дальнейшего роста. Специфика российского рынка БПЛА заключается в преобладании производителей военных дронов и практически полном отсутствии производителей потребительских и коммерческих дронов. При этом преобладающая часть производителей военных БПЛА имеет в своем портфеле, либо уже устаревшие технически модели, либо только опытные современные образцы, которые демонстрируются на выставках, но не поступают в массовое производство. И несмотря на значительные бюджетные вливания со стороны государства, продукция российских компаний сейчас не выдерживает конкуренции с западными образцами.
Использование дронов в сельском хозяйстве - одно из наиболее перспективных направлений применения этой технологии. По расчетам Международной ассоциации беспилотных систем, до 80% будущего коммерческого рынка беспилотников придется на сельскохозяйственные дроны.
Приведем некоторые примеры использования дронов в растениеводстве.
1. Анализ почвы и полей. Дроны способны создавать точные трехмерные карты для начального анализа почвы, что важно при разработке планов посадки семян и для управления орошением и содержанием азота в почве.
2. Посадка. Некоторые системы посадки на основе дронов, снижают стоимость посадки на 85%. Дроны выстреливают капсулы с семенами и вспомогательными веществами в почву, обеспечивая растение всем необходимым для поддержания жизнедеятельности.
3. Опрыскивание урожая. Дроны могут сканировать рельеф и распылять необходимое количество жидкости, корректируя высоту полета и объем жидкости в реальном времени и обеспечивая равномерное покрытие всей площади.
4. Мониторинг урожая. Дроны способны обследовать большие площади полей и ежедневно контролировать урожай, уменьшая риски и снижая стоимость ухода за полями.
5. Полив. Дроны, оснащенные специальными датчиками, могут определять, какие участки полей высыхают или нуждаются в обработке. Также дроны способны показывать количество энергии или тепла, испускаемое растениями.
6. Оценка состояния урожая. Для выявления вредных бактерий или грибов на деревьях, дроны можно оснащать приборами, которые определяют, какое количество зеленого и около-инфракрасного излучения отражают разные растения. На основе этих сведений отображаются все изменения, происходящие с растением и состояние его здоровья. После выявления заболевания фермеры могут более точно применять лечение и следить за его ходом.
В сфере животноводства дроны могут использоваться для следующих целей.
1. Контроль здоровья животных. В инфракрасном спектре можно быстро выявить заболевшее животное.
2. Мониторинг мест выпаса. Беспилотник позволяет оценить степень износа пастбища, оценить качество травы, заблаговременно выявить некоторые ядовитые растения, также можно оснастить оборудованием для взятия образцов почвы, травы или воды. С воздуха бывает нетрудно найти отбившихся от стада животных и даже направить их туда, куда требуется.
3. Ветеринарная помощь. Дроны-курьеры доставят фермеру заказанные им медикаменты для лечения животных, а материалы анализов заболевших животных - в местную ветеринарную клинику. С помощью дронов можно дистанционно ввести успокоительное, вакцину, антибиотик или глистогонное средство даже дикой лошади.
4. Судебная экспертиза. Дроны могут использоваться страховыми компаниями или следствием для оценки ущерба посевам, причиненного животным. Лазерный дальномер и камера с высоким разрешением позволяют собрать детальные улики, которые будут представлены суду.
5. Экологический мониторинг. БПЛА эффективны при проведении мониторинга во время экологических катастроф, например, разливах нефти, лесных пожарах. Они помогут обеспечить карантин и оценить качество удаленных пастбищ.
6. Безопасность. Беспилотник можно задействовать для охраны животных на выпасе в ночное время. Благодаря бортовому тепловизору никто не сможет незамеченным подобраться к стаду - ни человек, ни хищник.
7. Температурный контроль. Пастухи могут применять беспилотники для мониторинга температуры коров, в частности, для контроля течения беременности или самочувствия животного.
Кроме того, беспилотные аппараты можно использовать для минимизации рисков и затрат при сборе скота в стадо. Также, с помощью системы можно следить за питанием и водным балансом животных.
По мнению специалистов, дроны могут совершить настоящий прорыв в сельском хозяйстве, значительно снизив производственные затраты. Использование беспилотных летающих аппаратов в сельском хозяйстве уже давно широко практикуется в США, Китае, Японии, Бразилии и многих европейских странах.
Актуально использование беспилотных летательных средств и для сельского хозяйства России. Стране с обширной территорией и большими посевными площадями, мониторинг сельхозугодий зачастую является трудной̆ задачей. Наблюдение за урожаем производится путем выезда на поля, что занимает немало времени и не всегда эффективно. Тактико-технические характеристики дронов позволяют осуществлять оперативный мониторинг сельскохозяйственных угодий и объектов инфраструктуры, находящиеся на удалении до нескольких километров. Это позволяет своевременно отреагировать на экстренную ситуацию, пресечь противоправную деятельность. Дроны и БПЛА могут использоваться как в дневное, так и в ночное время суток. Для выполнения задач в ночное время на аппарат устанавливают тепловизор.
Однако, на сегодняшний день, беспилотные летательные аппараты в нашей стране не так популярны. За последние несколько лет разработаны множество различных проектов применения сельскохозяйственных дронов, но более 90% из них, до сих пор, не воплощены в реальность. Причин этому несколько.
Во-первых, слабым местом дронов является управление, которое требует определенного обучения и сноровки. В случае с аппаратами весом в несколько килограмм, способными совершать полет на высоте в несколько сотен метров, отсутствие навыков управления у их пилотов может представлять опасность как для окружающих людей, так и для имущества и даже для полетов «традиционных» летательных аппаратов.
Во-вторых, помимо общих для всех отраслей преград для повсеместного применения дронов – безопасности полетов, вопросов неприкосновенности личной жизни и тонкостей страхования – главной проблемой для сельского хозяйства является тип и качество получаемых данных. Для решения этой проблемы индустрии предстоит создать более продвинутые датчики и камеры, а также разработать высокоавтоматизированные дроны, требующие минимальной подготовки.
В-третьих, важным блоком вопросов остается влияние погодных факторов на управление беспилотниками.
В-четвертых, серьезной проблемой для сектора остается и вопрос цены беспилотного летательного аппарата, все зависит от технологического уровня компьютера беспилотной системы.
В-пятых, полномасштабному внедрению дронов в сельское хозяйство мешают проблемы в законодательстве. Согласно воздушному кодексу России в редакции 2010 г. для любого полета беспилотника нужно закрыть воздушное пространство. Заявку на полет для этого нужно подать за 3–5 дней, что слишком продолжительно. Сама процедура сложная и недоступна физическим лицам, а кроме того, не позволяет летать в одной зоне двум дронам. Для нормального развития отрасли нужны правила, разрешающие полеты дронов в явочном порядке, а не в разрешительном, ограничив их лишь определенной высотой, определив запретные зоны и т. д.
Несмотря на некоторые трудности, которые испытывает индустрия сейчас, в ближайшем будущем, в сфере беспилотных летательных аппаратов ожидается прорыв: дроны станут доступны практически каждому, будут обладать большим временем полета, камерами с высоким разрешением, различными специализированными устройствами, системами безопасности полета и помощью в управлении.
Таким образом, благодаря развитию технологий, дроны будут активно проникать во все сферы жизнедеятельности человека, в том числе, и сельское хозяйство, значительно увеличивая производительность труда и снижая издержки производства. Беспилотные летательные аппараты – это определенно будущее, которое начинается сейчас.
Список литературы
1. Будущее животноводства за беспилотными летательными аппаратами: [Электронный ресурс] // Информационное агентство Milknews.ru. М., 2016. - URL: http://milknews.ru/index/Technology/Technology_952.html
2. Витер А.Ф. Обработка почвы как фактор регулирования почвенного плодородия: Монография / А.Ф. Витер, В.И. Турусов, В.М. Гармашов и др. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 173 с.
3. Каганов, В.И. Радиотехника: от истоков до наших дней: Учебное пособие / В.И.Каганов - М.: Форум, НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 352 с.
4. Как дроны преобразовывают сельское хозяйство: [Электронный ресурс]: Независимое издание RUSBASE. М., 2016. - URL: http://rb.ru/list/agriculture-drones/
5. Можно ли использовать беспилотники в животноводстве? [Электронный ресурс] // Форум робототехники RoboTrends. М., 2016. - URL: http://robotrends.ru/pub/1617/mozhno-li-ispolzovat-bespilotniki-v-zhivotnovodstve-i-veterinarii-bezu...
6. Попов Н.А. Экономика сельского хозяйства: Учебное пособие / Под ред. Н.А. Попова. - М.: Магистр: ИНФРА-М, 2010. - 398 с.
7. Сальманов, О. Дроны вылетели из реестра / О. Сальманов [Электронный ресурс] // Газета Ведомости. М., 2016. - URL: http://www.vedomosti.ru/technology/ articles/2016/07/06/648091-droni-vileteli-reestra
