Drony mają potencjał, by unowocześnić sposób, w jaki prowadzimy rolnictwo. Wykorzystanie dronów w rolnictwie jest już szeroko rozpowszechnione na całym świecie w wielu zastosowaniach, w tym w nadzorze, badaniach polowych, rozpoznawaniu upraw, opryskiwaniu i rozsiewaniu.
Te zdalnie sterowane systemy statków powietrznych (RPAS), które są albo zdalnie sterowane przez komunikację bezprzewodową, albo zaprogramowane do poruszania się po predefiniowanej ścieżce za pomocą algorytmów nawigacyjnych działających na kontrolerach pokładowych, są zaprojektowane do przenoszenia ładunku, takiego jak kamery i czujniki z funkcjami obrazowania cyfrowego, które mogą zapewnić rzeczywiste -czas, dokładne informacje o stanie upraw, które mogą prowadzić do efektywnego procesu podejmowania decyzji.
Korzystając z tych danych, rolnicy mogą precyzyjnie obliczyć rozmiary swoich gruntów, klasyfikować rodzaje i odmiany upraw, poznać warunki glebowe, zdrowie roślin i prognozy plonów, a także zwalczać szkodniki, zwalczać choroby, nawadniać i nawozić, a także odpowiednio planować zbioru ich plonów. Poprawia to skalę działania i produktywność oraz zastępuje pracochłonne i niebezpieczne metody konwencjonalne.
Potencjały
- Analiza gleby do planowania w terenie: Drony mogą być używane do analizy gleby i pola w celu nawadniania, planowania sadzenia i poziomu azotu w glebie. Oprócz tego dron pomaga tworzyć dokładne mapy 3D, które można wykorzystać do przeprowadzenia analizy właściwości gleby, zawartości wilgoci i erozji gleby.
- Monitorowanie upraw: Monitorowanie upraw jest największym problemem dla rolników i różnych innych zainteresowanych stron związanych z działalnością rolniczą. Wyzwanie to pogorszyło się również wraz z pojawieniem się nieprzewidywalnych wzorców pogodowych, co prowadzi do wzrostu ryzyka utraty plonów i kosztów utrzymania. Drony mogą być wykorzystywane do wyznaczania tras monitorowania poprzez gromadzenie wielospektralnych zestawów danych geoprzestrzennych i czasowych we wstępnie zdefiniowanych skalach związanych z rozwojem i zdrowiem upraw. Analityka danych pomaga uzyskać wgląd w zdrowie upraw na długo, zanim stanie się widoczna przez ręczne badanie pola.
- Sadzenie strąków nasion: Chociaż wynalezione, ale rzadko jeszcze rozpowszechnione, niektóre firmy wymyśliły dodatkowe mocowanie pod systemami dronów, które są w stanie wystrzelić strąki zawierające nasiona i składniki odżywcze roślin do już przygotowanej gleby. Pomaga to obniżyć koszty sadzenia.
- Opryskiwanie upraw: Drony mogą przenosić zbiorniki o odpowiedniej wielkości, które można wypełnić nawozami, herbicydami lub pestycydami w celu oprysku upraw na dużych obszarach w krótszym czasie. Opryskiwanie upraw jest znacznie bezpieczniejsze i opłacalne dzięki autonomicznej i wstępnie zaprogramowanej pracy według określonych harmonogramów i tras. Drony są również zaprogramowane do samodzielnego dostosowywania swojej wysokości i prędkości za pomocą ultradźwiękowego echa, laserów TOF i sygnałów GNSS, aby uzyskać jednolite i optymalne wyniki oprysku w różnych topografiach. Inteligentne farmy używają dronów do oprysków rolniczych, co ogranicza kontakt człowieka z nawozami, pestycydami i innymi szkodliwymi chemikaliami. Drony są również nieporównywalne, jeśli chodzi o leczenie wykrywające zautomatyzowane za pomocą technologii wykrywania stresu, która wykorzystuje czujniki i kamery i działa na nich, pozostawiając zdrowe części nienaruszone. Drony zwiększają wydajność oprysku do pięciu razy szybciej niż w przypadku tradycyjnych maszyn.
- Ocena zdrowia upraw: Rośliny odbijają światło widzialne i bliskie podczerwieni, a jego intensywność zmienia się w zależności od stanu zdrowia i poziomu stresu doświadczanego przez rośliny. Drony wyposażone w czujniki zdolne do skanowania upraw za pomocą światła widzialnego i bliskiej podczerwieni mogą być używane do śledzenia stanu upraw w czasie i monitorowania reakcji na środki zaradcze.
- Nawadnianie: Drony obciążone czujnikami termicznymi, multispektralnymi lub hiperspektralnymi mogą identyfikować części pola z deficytami wilgoci za pomocą wskaźników multispektralnych. Pomaga to w precyzyjnym planowaniu terminowego nawadniania zidentyfikowanych obszarów.
- Nadzór upraw: Oszacowanie ogólnego stanu plonów na dużych polach jest prawie niemożliwe. Mapowanie rolnictwa oparte na dronach może pomóc rolnikom na bieżąco informować o stanie roślin i wskazywać, które obszary pól wymagają uwagi. Drony kontrolują pole za pomocą kamer na podczerwień i określają współczynniki pochłaniania światła, aby oszacować stan upraw. Opierając się na aktualnych i dokładnych informacjach, rolnicy mogą poprawić kondycję roślin w dowolnym miejscu pola. Ta funkcja nadzoru upraw i oceny zdrowia upraw stanowi również podstawę wykorzystania dronów do ulepszania narzędzi ubezpieczeń rolniczych w celu weryfikacji roszczeń ubezpieczeniowych rolników.
- Oszacowanie biomasy drzew/roślin: Za pomocą ultrakompaktowych czujników LiDAR montowanych na dronach można mierzyć gęstość upraw / baldachimu i odległość od powierzchni ziemi. Umożliwia to ocenę zmiany biomasy drzew/upraw na podstawie pomiarów różnicowych wysokości, które stanowią podstawę do szacowania produkcji drewna w lesie i szacunków produkcji w uprawach, takich jak trzcina cukrowa.
- Zwalczanie chwastów, owadów, szkodników i chorób: Oprócz warunków glebowych drony mogą również wykrywać i informować rolników o obszarach pól zajętych przez chwasty, choroby i szkodniki owadzie. Na podstawie tych informacji rolnicy mogą zoptymalizować stosowanie chemikaliów potrzebnych do zwalczania infestacji, zmniejszając wydatki i przyczyniając się do lepszego zdrowia na polu.
- Odstraszanie ptaków: Ptaki są głównym problemem po wysianiu nasion wielu roślin. To wymaga pracy, aby chronić pole. Kilka lotów dronów może odstraszyć ptaki od pola.
Wąskie gardła
Pomimo tych możliwości, drony mają własne wyzwania i wąskie gardła, takie jak:
- Czas i zasięg lotu: Ze względu na stosunkowo większe ładowności czas lotu dronów stosowanych w rolnictwie jest krótki i wynosi od 20-60 minut. Skutkuje to ograniczonym pokryciem terenu przy każdym obciążeniu. Koszt dronów znacznie wzrasta wraz z dłuższym czasem lotu.
- Łączność: Relacje internetowe są w większości niedostępne w gospodarstwach rolnych. W takiej sytuacji każdy rolnik zamierzający używać dronów musi zainwestować w łączność lub kupić drona z możliwością lokalnego przechowywania danych w formacie, który może być później przesłany i przetworzony.
- Koszt początkowy: Przeważnie drony rolnicze używane do pomiarów mają stałe skrzydła i mogą kosztować nawet 25 000 USD (Precision Hawk’s Lancaster) w oparciu o funkcje i czujniki niezbędne do realizacji ich zamierzonego zastosowania. Niektóre drony są droższe, ponieważ obejmują czujniki obrazowania, oprogramowanie, sprzęt i narzędzia. Koszt początkowy jest również proporcjonalny do ładowności i czasu trwania lotu, z wyjątkiem czujników i funkcji.
- Zależność od pogody: W wietrznych lub deszczowych warunkach latanie dronami nie jest łatwe, w przeciwieństwie do tradycyjnych samolotów. Drony są zależne od pogody.
- Wiedza i umiejętności: Przeciętny rolnik nie może analizować obrazów z drona, ponieważ przełożenie ich na jakiekolwiek przydatne informacje wymaga specjalistycznych umiejętności i wiedzy. W takich okolicznościach rolnik musi zdobyć umiejętności i wiedzę na temat oprogramowania do przetwarzania obrazu lub zatrudnić wykwalifikowany personel znający oprogramowanie do analizy.