АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (БПЛА) РАЗЛИЧНОГО ТИПА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 631.3

АНАЛИЗ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ (БПЛА) РАЗЛИЧНОГО ТИПА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

Хабарина Диана Сергеевна, студент, ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Российская Федерация

Тишанинов Игорь Александрович, преподаватель технических дисциплин, ГОБПОУ «Чаплыгинский аграрный колледж», Чаплыгин, Российская Федерация

Научный руководитель: Свиридов Алексей Сергеевич, ассистент, ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Российская Федерация

Аннотация: В работе рассматриваются различные типы и возможности беспилотных летательных аппаратов, применяющихся в сельскохозяйственной отрасли. Проанализирована проблема внедрения беспилотных летательных аппаратов в малые, средние и крупные хозяйства.

Ключевые слова: цифровое сельское хозяйство; беспилотный летательный аппарат; БПЛА; геоинформационная система; геофиксация; селекционный участок; пробы по-

ANALYSIS OF THE USE OF VARIOUS TYPES OF UNMANNED AERIAL VEHICLES

(UAVS) IN AGRICULTURE

Habarina Diana Sergeevna, student, Timiryazev Russian State Agrarian University, Moscow, Russia Tishaninov Igor Aleksandrovich, Teacher of technical subjects; Chaplyginsky Agricultural College, Chaplygin, Russia Scientific adviser: Sviridov Aleksey Sergeevich, Assistant; Timiryazev Russian State Agrarian University, Moscow, Russia

Abstract: The paper considers various types and capabilities of unmanned aerial vehicles used in the agricultural industry. The problem of the introduction of unmanned aerial vehicles in small, medium and large farms is analyzed.

Keywords: digital agriculture; unmanned aerial vehicle; UAV; geoinformation system; geofixation; breeding site; soil samples.

Для цитирования: Хабарина, Д. С. Анализ применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) различного типа в сельском хозяйстве / Д. С. Хабарина, И. А. Тишанинов. - Текст : электронный // Наука без границ. - 2021. - № 4 (56). - С. 78-83. - URL: https://nauka-bez-granic.ru/No-4-56-2021/4-56-2021/ For citation: Habarina D.S., Tishaninov I.A. Analysis of the use of various types of unmanned aerial vehicles (UAVs) in agriculture // Scince without borders, 2021, no. 4 (56), pp. 78-83.

Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) в России в последнее время активно набирает популярность. Для точного земледелия постоянно создаются и совершенствуются как аппараты, так и про-

граммное обеспечение, позволяющее в кратчайшее время собирать и обрабатывать полученные данные. Применение аэрофотосъемки с использованием БПЛА - это наиболее простой и действенный метод получения та-

ких сведений, как точные контуры и площади полей, данные о состоянии почв и растений, что является важной частью инновационного сельского хозяйства [1]. Беспилотные летательные аппараты за короткое время могут собрать информацию об изучаемом объекте, создать ортофотоплан, 3D-модель рельефа [2]. Это позволяет полностью контролировать все процессы, происходящие на территории агропромышленного комплекса и своевременно принимать решения по их корректировке.

К основным задачам, которые могут быть решены за счет использования БПЛА в сельскохозяйственной отрасли, относятся:

- оценка качества посевов и выявление факта повреждения или гибели культур;

- определение дефектов посева и проблемных участков;

- анализ эффективности мероприятий, направленных на защиту растений;

- мониторинг соответствия структуры и планов севооборота;

- выявление отклонений и нарушений, допущенных в процессе агротехнических работ;

- анализ рельефа и создание карты вегетационных индексов PVI, NDVI;

- сбор информации для службы безопасности, в том числе с выявлением факта незаконного выпаса скота на полях;

- сопровождение строительства систем мелиорации.

Кроме того, беспилотные летательные аппараты также могут быть применимы не только для обеспечения различного рода информации, но и для выполнения сельскохозяйственных технологических операций. На-

пример, с их помощью можно производить опрыскивание полей и садовых посадок, досаживать сельскохозяйственные культуры в местах малой всхожести, производить аэрофотосъемку, телевизионную съемку и лазерное сканирование.

В особенности беспилотные летательные аппараты, использующиеся в сельскохозяйственной отрасли условно можно разделить на следующие типы:

Самолетный (летающее крыло) - наиболее удобный вариант для облета больших территорий, характеризующийся высокими аэродинамическими показателями (рис. 1) [3]. Беспилотный летательный аппарат этого типа лучше всего подходит для мониторинга протяженных объектов или съемки в условиях значительного удаления. Однако из-за особенностей конструкции БПЛА должен постоянно двигаться и поэтому не может работать в режиме зависания над объектом, а также осуществлять съемку на ограниченных территориях.

Коптерные беспилотные летательное аппараты или дроны (мульти-роторные) - могут оснащаться различным количеством винтов, что позволяет отлично справляться с точечной съемкой в одном месте для обследования небольшого земельного участка, трехмерного моделирования, опрыскивания (рис. 2) [4]. Дроны отличаются простой конструкцией, стабильностью полета и надежностью. К недостаткам беспилотных летательных аппаратов этого вида можно отнести небольшую скорость и ограниченное время полета из-за чего радиус действия меньше, чем у самолетных.

Рисунок 1 - Беспилотный летательный аппарат самолетного типа

Рисунок 2 - Беспилотный летательный аппарат мультированного типа

Использование беспилотных летательных аппаратов для точечного опрыскивания сельскохозяйственных культур и плодовых деревьев позволяет хозяйствам обрабатывать только больные растения, исключая попадание химикатов на остальной урожай. Такой вид опрыскивания, за счет использования БПЛА отличается мень-

шей дисперсностью каплей вносимого препарата, нежели при опрыскивании наземными сельскохозяйственными машинами. Высокая точность полета обеспечивается за счёт GPS-навигации.

Наибольшее применение такая технологическая операция получила в странах со сложным рельефом и ветреным климатом. Например, в Саль-

вадоре и Новой Зеландии применение беспилотных летальных аппаратов позволило освоить новые, ранее не обрабатываемые участки. Внесение средств химической защиты растений (пестициды, гербициды, фунгициды) и жидких минеральный удобрений в странах с ветреным климатом обусловлено большими расходами вносимых препаратов. Также это вызывает повышенную опасность для прилегающих к сельскохозяйственным землям территорий. Применение авиационного распыления не рационально из-за высоких потерь ввиду испарения и сноса вносимых препаратов за периметр обрабатываемого участка. Коэффициент полезного покрытия при использовании такого метода может снижаться до 70-75 % [5].

Внесение таких средств химической защиты растений как пестициды несет определенную долю опасности, заключающуюся в случайности вдыхания или попадания препарата на открытые участки кожи. При использовании механического метода внесения, концентрация активного веще-

ства может быть увеличена без риска для здоровья. Тем самым это позволяет значительно снизить объем вносимого раствора с 100-150 л/га до 1030 л/га. Такие типы пестицидов разрабатываются специально для беспилотных летательных аппаратов, использующихся в сельском хозяйстве.

Для более активного развития беспилотных летательных аппаратов на рынке России были снижены регуляторные барьеры и появились специальные программы для подготовки профессиональных операторов небольших БПЛА. Благодаря умеренной стоимости и распространенности обучающих курсов по управлению аппаратами, съемку БПЛА могут себе позволить средние и даже мелкие фермерские хозяйства. Кроме того, совершенно не обязательно приобретать данное оборудование, его можно арендовать или заказать услугу в специализированных центрах (рис. 3). Благодаря такому подходу мониторинг сельскохозяйственных угодий становятся более востребованным и экономически выгодным.

Рисунок 3 - Мониторинг сельскохозяйственных угодий

Наибольшее применение беспилот- шейся экономикой, таких как Япония

ные летательные аппараты получили и Китай, происходит миграция мо-

в странах Северной Америки. Особен- лодых людей из сел в город, что спо-

но в США и Канаде ориентировочно собствует и ведет к дефициту рабочей

треть от общего числа используемых силы в сельскохозяйственных пред-

дронов во всем мире. Не отстают и приятиях. При этом оплата труда в та-

страны Восточной Азии. Стоит отме- ких странах достаточно высокая и вне-

тить, что затраты на эксплуатацию дрение и использование беспилотных

беспилотных летательных аппаратов летательных аппаратов экономически

не всегда ниже труда нанятых рабочих выгодно.

[6, 7, 8]. В странах Африки экономия, Вывод. На данный момент, беспи-

как правило, не так велика и в боль- лотные летательные аппараты доступ-

шей степени нивелируется оплатой ны не только крупным агрохолдингам

высококвалифицированного труда и комплексам, но и предприятиям ма-

работников, обслуживающих данное лого и среднего сегмента. Благодаря

оборудование. Также работа БПЛА такому подходу устройства становятся

может быть осложнена проблемами одним из востребованных инструмен-

плохой связи Интернет-соединения тов мониторинга сельскохозяйствен-

или отсутствием электричества в сель- ных угодий, а также при необходи-

ской местности. мости выполнения различного рода

Однако в странах с крепкой устояв- операций.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зубарев, Ю. Н. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве / Ю. Н. Зубарев, Д. С. Фомин, А. Н. Чащин, М. В. Заболотнова. - Текст : непосредственный // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. - 2019. - № 2. - С. 47-51.

2. Личман, Г. И. Использование БПЛА для мониторинга состояния селекционных участков / Г. И. Личман, Я. П. Лобачевский, В. П. Елизаров, Р. К. Курбанов. - Текст : непосредственный // в сборнике: Научно-информационное обеспечение инновационного развития АПК Материалы IX Международной научно-практической конференции "ИнформАгро-2017", 2017. - С. 311-315.

3. Шаталов, Н. В. Особенности классификации БПЛА самолетного типа / Н. В. Шаталов. - Текст : непосредственный // Перспективы развития информационных технологий. - 2016. - № 29. - С. 34-39.

4. Федосеева, Н. А. Перспективные области применения беспилотных летательных аппаратов / Н. А. Федосеева, М. В. Загвоздкин. - Текст : непосредственный // Научный журнал. - 2017. - № 9 (22). - С. 26-29.

5. Березовский, Е. В. Дифференцированное внесение азотных удобрений на основе данных дистанционного зондирования земли с беспилотных летательных аппаратов / Е. В. Березовский, Н. А. Прокофьев, А.Н. Телышев. - Текст : непосредственный // Сахар. - 2017. - № 10. - С. 22-24.

6. Акинчин, А. В. Информационные технологии в системе точного земледелия / А. В. Акинчин, Л. В. Левшаков, С. А. Линков, В. В. Ким, В.В. Горбунов. - Текст : непосредственный // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2017. - № 9. - 5 С.

7. Дорохов, А. С. Резервы повышения производительности и надежности МТП в АПК / А. С. Дорохов, Н. А. Петрищев, И. М. Макаркин и др. - Текст : непосредственный

// Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. - 2018. - № 11. - С. 34-39.

8. Дорохов, А. С. Роль качества в инженерно-техническом обеспечении АПК / А. С. Дорохов. - Текст : непосредственный // Труды ГОСНИТИ. - 2016. - Т. 125. -С. 62-69.

REFERENCES

1. Zubarev Yu.N. Fomin D.S., Chashchin A.N., Zabolotnova M.V. Ispol'zovanie bespilotnyh letatel'nyh apparatov v sel'skom hozyajstve [Use of unmanned aerial vehicles in agriculture]. Vestnik Permskogo federal'nogo issledovatel'skogo centra, 2019, no. 2, pp. 47-51.

2. Lichman G.I., Lobachevskij Ya.P., Elizarov V.P., Kurbanov R.K. Ispol'zovanie BPLA dlya monitoringa sostoyaniya selekcionnyh uchastkov [Use of UAVs for monitoring the state of breeding sites]. v sbornike: Nauchno-informacionnoe obespechenie innovacionnogo razvitiya APK Materialy IX Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii "InformAgro-2017", 2017, pp. 311-315.

3. Shatalov N.V. Osobennosti klassifikacii BPLA samoletnogo tipa [Features of the classification of aircraft-type UAVs]. Perspektivy razvitiya informacionnyh tekhnologij, 2016, no. 29, pp. 34-39.

4. Fedoseeva N.A., Zagvozdkin M.V. Perspektivnye oblasti primeneniya bespilotnyh letatel'nyh apparatov [Promising areas of application of unmanned aerial vehicles]. Nauchnyj zhurnal, 2017, no. 9 (22), pp. 26-29.

5. Berezovskij E.V., Prokof'ev N.A., Telyshev A.N. Differencirovannoe vnesenie azotnyh udobrenij na osnove dannyh distancionnogo zondirovaniya zemli s bespilotnyh letatel'nyh apparatov [Differentiated application of nitrogen fertilizers based on remote sensing data from unmanned aerial vehicles]. Sahar, 2017, no. 10, pp. 22-24.

6. Akinchin A.V., Levshakov L.V., Linkov S.A., Kim V.V., Gorbunov V.V. Informacionnye tekhnologii v sisteme tochnogo zemledeliya [Information technologies in the precision farming system]. Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skohozyajstvennoj akademii, 2017, no. 9, 5 p.

7. DorohovA.S., Petrishchev N.A., Makarkin I.M. et al. Rezervy povysheniya proizvoditel'nosti i nadezhnosti MTP v APK [Reserves for improving the productivity and reliability of MTP in the agro-industrial complex]. Sel'skohozyajstvennaya tekhnika: obsluzhivanie i remont, 2018, no. 11, pp. 34-39.

8. Dorohov A.S. Rol' kachestva v inzhenerno-tekhnicheskom obespechenii APK [The role of quality in the engineering and technical support of the agro-industrial complex]. Trudy GOSNITI, 2016, vol. 125, pp. 62-69.

Материал поступил в редакцию 20.04.2021 © Хабарина Д.С., Тишанинов И.А., 2021