Научная статья на тему 'ПАРАМЕТРЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР'

ПАРАМЕТРЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

CC BY
339
104
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТОЧНОЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ / ОПРЫСКИВАНИЕ РАСТЕНИЙ / БПЛА / ВЫСОТА ПОЛЕТА БПЛА

Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Курченко Н.Ю., Даус Ю.В., Труфляк Е.В., Ильченко Я.А.

Внедрить эффективную системы защиты растений для предотвращения и борьбы с болезнями и вредителями растений, одновременно повышая производительность и устойчивость сельского хозяйства - чрезвычайно актуально. Применение БПЛА находит широкое распространение в современных подходах к управлению сельским хозяйством (включая опрыскивание с воздуха) благодаря их высокой эффективности и гибкости, низкой потребности в рабочей силе и воде и отсутствию ущерба посевам и почвам, что существенно может способствовать повышению производительности и устойчивости сельского хозяйства. Целью исследования является анализ возможности использования беспилотных летательных аппаратов при опрыскивании возделываемых культур пестицидами и определение параметров обработки. Объект исследования. Исследования проводились на научно-производственной базе ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет» и ФНЦ «Биологической защиты растений». В исследовании использовались два типа БПЛА: DJI T10 и DJI T30. Материалы и методы. Для установления зависимости ширины опрыскивания от высоты полета БПЛА и нормы рабочего раствора, с целью оптимизации построения полетного задания был организован ряд поисковых производственно-полевых опытов. Результаты и выводы. В результате анализа полученных данных можно сделать вывод, что при планировании полетного задания необходимо учитывать высоту обработки, норму рабочего раствора и ширину захвата. Оптимальным временем проведения химработ с применением БПЛА являются вечерние, ночные и утренние часы. При проведении опрыскивания в формате ультрамалообъёмного опыления это особенно критично, поскольку создаётся облако из пестицида и при малейших колебаниях воздуха оно может быть снесено на прилегающие к месту обработки территории. При силе ветра более 4 м/с значительно возрастает неравномерность распределения рабочего вещества на обрабатываемой площади, снижается эффективность. Несоблюдение ограничений по скорости ветра особенно опасно при обработке гербицидами и десикантами, так как сносимые капли могут привести к гибели чувствительных культур и ожогам близлежащих лесополос. Наблюдения во время обработок показали возможность сноса препарата от нескольких метров до километра.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Курченко Н.Ю., Даус Ю.В., Труфляк Е.В., Ильченко Я.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

PARAMETERS OF THE USE OF UNMANNED AERIAL VEHICLES IN THE PROCESSING OF CROP PROTECTION PRODUCTS

The article analyzes the possibility of using unmanned aerial vehicles when spraying cultivated crops with pesticides and to determine the treatment parameters. The research was carried out at the scientific and production base of the Kuban State Agrarian University and the Federal Research Center for Biological Plant Protection for two types of UAVs DJI T10 and DJI T30. It can be concluded that it is necessary to take into account the height of processing, the rate of the working solution, and the width of the capture. Abstract Introduction. It is now relevant to introduce the effective plant protection system to prevent and control plant diseases and pests, while increasing the productivity and sustainability of agriculture. The use of UAVs is widely spread in modern agricultural management approaches (including aerial spraying) due to their high efficiency and flexibility, low labor and water requirements, and no damage to crops and soils, which can significantly increase the productivity and sustainability of agriculture. The purpose of the study is to analyze the possibility of using unmanned aerial vehicles when spraying cultivated crops with pesticides and to determine the treatment parameters. Object of study. The research was carried out at the scientific and production base of the Kuban State Agrarian University and the Federal Research Center for Biological Plant Protection. The study used two types of UAVs DJI T10 and DJI T30. Materials and methods. To establish the dependence of the spraying width on the height of the UAV flight and the norm of the working solution, in order to optimize the construction of the flight task, a number of exploratory production and field experiments were organized. Results and conclusions. As a result of the analysis of the obtained data, it can be concluded that when planning a flight task, it is necessary to take into account the height of processing, the rate of the working solution, and the width of the capture. The optimal time for chemical work with the application of UAVs is evening, night and morning hours. When spraying in the format of ultra-low-volume pollination, this is especially critical, since a cloud of pesticide is created and, with the slightest fluctuations in the air, it can be carried to the territories adjacent to the treatment site. With a wind force of more than 4 m/s, the uneven distribution of the working substance on the cultivated area increases significantly, and the efficiency decreases. Failure to comply with wind speed limits is especially dangerous when applying herbicides and desiccants, as drifting drops can lead to the death of sensitive crops and burns of nearby forest belts. Observations during treatments showed the possibility of drug drift from several meters to a kilometer.

Текст научной работы на тему «ПАРАМЕТРЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР»

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

DOI: 10.32786/2071-9485-2023-01-58 PARAMETERS OF THE USE OF UNMANNED AERIAL VEHICLES IN THE PROCESSING OF CROP PROTECTION PRODUCTS

N. Yu. Kurchenko, Yu. V. Daus, E. V. Truflyak, Ya. A. Ilchenko

FSBEI HE "Kuban State Agrarian University", Russia, 350044, Krasnodar Received 26.01.2022 Submitted 23.02.2023

The study was carried out with the financial support of the Kuban Science Foundation within the framework of the scientific project No. MFI-20.1/27

Summary

The article analyzes the possibility of using unmanned aerial vehicles when spraying cultivated crops with pesticides and to determine the treatment parameters. The research was carried out at the scientific and production base of the Kuban State Agrarian University and the Federal Research Center for Biological Plant Protection for two types of UAVs DJI T10 and DJI T30. It can be concluded that it is necessary to take into account the height of processing, the rate of the working solution, and the width of the capture.

Abstract

Introduction. It is now relevant to introduce the effective plant protection system to prevent and control plant diseases and pests, while increasing the productivity and sustainability of agriculture. The use of UAVs is widely spread in modern agricultural management approaches (including aerial spraying) due to their high efficiency and flexibility, low labor and water requirements, and no damage to crops and soils, which can significantly increase the productivity and sustainability of agriculture. The purpose of the study is to analyze the possibility of using unmanned aerial vehicles when spraying cultivated crops with pesticides and to determine the treatment parameters. Object of study. The research was carried out at the scientific and production base of the Kuban State Agrarian University and the Federal Research Center for Biological Plant Protection. The study used two types of UAVs DJI T10 and DJI T30. Materials and methods. To establish the dependence of the spraying width on the height of the UAV flight and the norm of the working solution, in order to optimize the construction of the flight task, a number of exploratory production and field experiments were organized. Results and conclusions. As a result of the analysis of the obtained data, it can be concluded that when planning a flight task, it is necessary to take into account the height of processing, the rate of the working solution, and the width of the capture. The optimal time for chemical work with the application of UAVs is evening, night and morning hours. When spraying in the format of ultra-low-volume pollination, this is especially critical, since a cloud of pesticide is created and, with the slightest fluctuations in the air, it can be carried to the territories adjacent to the treatment site. With a wind force of more than 4 m/s, the uneven distribution of the working substance on the cultivated area increases significantly, and the efficiency decreases. Failure to comply with wind speed limits is especially dangerous when applying herbicides and desiccants, as drifting drops can lead to the death of sensitive crops and burns of nearby forest belts. Observations during treatments showed the possibility of drug drift from several meters to a kilometer.

Key words: precision farming, spraying, UA V, flight altitude.

Citation. Kurchenko N. Yu., Daus Yu. V., Truflyak E. V., Ilchenko Ya. A. Parameters of the use of unmanned aerial vehicles in the processing of crop protection products. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2023. 1(69). 527-536 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-94852023-01-58.

Author's contribution. All authors of this research paper have directly participated in the planning, execution, or analysis of this study. All authors of this paper have read and approved the final version submitted.

Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.

527

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 631.171

ПАРАМЕТРЫ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ПРИ ОБРАБОТКЕ СРЕДСТВАМИ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ КУЛЬТУР

Н. Ю. Курченко, кандидат технических наук Ю. В. Даус, кандидат технических наук Е. В. Труфляк, доктор технических наук Я. А. Ильченко, кандидат технических наук

ФГБОУ ВО «Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилина», г. Краснодар

Дата поступления в редакцию 26.01.2022 Дата принятия к печати 23.02.2023

Исследование выполнено при финансовой поддержке Кубанского научного фонда в рамках научного проекта № 20.1/73.

Актуальность. Внедрить эффективную системы защиты растений для предотвращения и борьбы с болезнями и вредителями растений, одновременно повышая производительность и устойчивость сельского хозяйства - чрезвычайно актуально. Применение БПЛА находит широкое распространение в современных подходах к управлению сельским хозяйством (включая опрыскивание с воздуха) благодаря их высокой эффективности и гибкости, низкой потребности в рабочей силе и воде и отсутствию ущерба посевам и почвам, что существенно может способствовать повышению производительности и устойчивости сельского хозяйства. Целью исследования является анализ возможности использования беспилотных летательных аппаратов при опрыскивании возделываемых культур пестицидами и определение параметров обработки. Объект исследования. Исследования проводились на научно-производственной базе ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет» и ФНЦ «Биологической защиты растений». В исследовании использовались два типа БПЛА: DJI T10 и DJI T30. Материалы и методы. Для установления зависимости ширины опрыскивания от высоты полета БПЛА и нормы рабочего раствора, с целью оптимизации построения полетного задания был организован ряд поисковых производственно-полевых опытов. Результаты и выводы. В результате анализа полученных данных можно сделать вывод, что при планировании полетного задания необходимо учитывать высоту обработки, норму рабочего раствора и ширину захвата. Оптимальным временем проведения химработ с применением БПЛА являются вечерние, ночные и утренние часы. При проведении опрыскивания в формате ультрамалообъёмного опыления это особенно критично, поскольку создаётся облако из пестицида и при малейших колебаниях воздуха оно может быть снесено на прилегающие к месту обработки территории. При силе ветра более 4 м/с значительно возрастает неравномерность распределения рабочего вещества на обрабатываемой площади, снижается эффективность. Несоблюдение ограничений по скорости ветра особенно опасно при обработке гербицидами и десикантами, так как сносимые капли могут привести к гибели чувствительных культур и ожогам близлежащих лесополос. Наблюдения во время обработок показали возможность сноса препарата от нескольких метров до километра.

Ключевые слова: точное земледелие, опрыскивание растений, БПЛА, высота полета БПЛА.

Цитирование. Курченко Н. Ю., Даус Ю. В., Туфляк Е. В., Ильченко Я. А. Параметры применения беспилотных летательных аппаратов при обработке средствами защиты растений сельскохозяйственных культур. ИзвестияНВАУК. 2023. 1(69). 527-536. DOI: 10.32786/2071-9485-2023-01-58.

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

528

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Введение. Вредители растений, сорняки и болезни серьезно влияют на сельскохозяйственное производство и угрожают продовольственной безопасности во всем мире [3]. По оценкам, около 30 % потерь урожая во всем мире ежегодно происходит из-за неблагоприятного воздействия сорняков, болезней и насекомых-вредителей [5]. Эта проблема становится еще более серьезной с учетом роста и старения населения, сокращения ресурсов, изменения окружающей среды и климата [6]. Поэтому крайне важно внедрить эффективную систему защиты растений для предотвращения и борьбы с болезнями и вредителями растений, одновременно повышая производительность и устойчивость сельского хозяйства. В настоящее время химические опрыскивания по-прежнему остаются наиболее эффективным методом профилактики и борьбы с вредителями и болезнями во всем мире [7]. В связи с этим на практике применяются различные способы опрыскивания с разной эффективностью, включая ручное ранцевое опрыскивание, наземное механическое опрыскивание, опрыскивание с воздуха с помощью беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) [4].

Точное земледелие обещает повысить урожайность сельскохозяйственных культур при одновременном снижении сельскохозяйственных затрат и воздействия на окружающую среду и поэтому вызывает все больший интерес как в академических кругах, так и в промышленности. Это также может улучшить качество рабочей среды и социальные аспекты ведения сельского хозяйства [6]. Эта стратегия управления опирается на различные передовые технологии, включая системы БПЛА и алгоритмы восприятия искусственного интеллекта. Применение БПЛА находит широкое распространение в современных подходах к управлению сельским хозяйством (включая опрыскивание с воздуха) благодаря их высокой эффективности и гибкости, низкой потребности в рабочей силе и воде и отсутствию ущерба посевам и почвам, что существенно может способствовать повышению производительности и устойчивости сельского хозяйства. Однако рабочие параметры БПЛА оказывают заметное влияние на распределение капель при распылении и в результате на коэффициент использования пестицидов и эффективность обработки. По данным [2], на объем отечественного рынка продукции и услуг с применением беспилотных авиационных систем (БАС) на начало 2021 года приходилось 0,7 % от мирового объема. При этом в Росавиации сообщили, что в 2021 году на учет в стране поставили 21 300 беспилотников до 30 кг, 80 % из них принадлежат физлицам, всего в базе данных ведомства 42 000 беспилотников. В то же время в FAA (Federal Aviation Administration - авиационный регулятор в США) зарегистрировано 860 000 дронов, из них более трети находятся в коммерческом пользовании [1]. Одним из стремительно растущих направлений по применению беспилотных летательных аппаратов становится отрасль сельского хозяйства. По прогнозам Global Market Insights к 2024 году объем мирового рынка сельскохозяйственных беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) превысит $1 млрд. Сейчас рынок беспилотных летательных аппаратов для сельского хозяйства стабильно развивается.

В 2022 году на территории Краснодарского края было организовано около 20 компаний, предлагающих услуги по обработке растений средствами защиты растений с применением БПЛА с системой опрыскивания.

Обработка с БПЛА предполагает ультромалообъемное опрыскивание (УМО) -это метод внесения пестицидов с добавлением небольшого количества воды, либо совсем без добавления, в виде высококонцентрированного, готового к применению препарата. Норма расхода рабочей жидкости при этом составляет от 5 до 20 л/га. Различия между УМО и другими методами заключается в объеме вносимого рабочего раствора, что, в свою очередь, сказывается на размере капель. Пестициды, которые разрешены

***** ИЗВЕСТИЯ *****

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: № 1 2023

НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

для авиационного внесения, отмечаются буквой (А) в Государственном каталоге пестицидов и агрохимикатов, утверждаемом Минсельхозом России. По состоянию на апрель 2021 г., для авиационного внесения разрешены 128 препаратов российских и зарубежных производителей, из них 53 — гербициды. Для сравнения — в 2003 г. было зарегистрировано всего 12 препаратов для авиавнесения в сельском хозяйстве.

Для достижения необходимого размера капель применяются два типа распылителей: щелевые и вращающиеся (форсунки-атомайзеры), принципиальное отличие заключается в конструкции и принципе распыления.

В качестве щелевых распылителей в большинстве случаев применяются плоскоструйные распылительные наконечники расширенного диапазона. Рабочее давление -в диапазоне 1-4 бар, углы распыления - 80° и 110°, производительность одной насадки -0,23-0,45 л/мин.

Цель исследования - анализ возможности использования беспилотных летательных аппаратов при опрыскивании возделываемых культур пестицидами и определение параметров обработки.

Объект исследования. Исследования проводились на научно-производственной базе ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет» и ФНЦ «Биологической защиты растений». В исследовании использовались два типа БПЛА: DJI T10 и DJI T30. Фото исследуемого участка представлено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Исследуемый участок / Figure 1 - Studied area

Материалы и методы. Одно из основных требований, предъявляемых в сельском хозяйстве, - качество проведения агротехнических приемов и оптимизация производственных затрат. Для БПЛА в сельском хозяйстве эти критерии определяются качеством опрыскивания, которое, в свою очередь, зависит от ряда факторов: принятой нормы рабочего раствора, высоты полета, ширины захвата. Для установления зависимости ширины опрыскивания от высоты полета БПЛА и нормы рабочего раствора, с целью оптимизации построения полетного задания, был организован ряд поисковых производственно-полевых опытов.

Система распыления включает плоскоструйные распылительные наконечники расширенного диапазона TeeJet XR11001. Изготавливаются из нержавеющей стали и полимера с углами распыления 80° и 110°. Рабочее давление насоса - от 1,0 до 4,0 Бар. В конструкции БПЛА DJI T10 применяются 4 форсунки, в модели DJI T30 - 16 форсунок. Скорость полета при выполнении опыта - 10 км/ч, но в реальной обработке скорость зависит от нормы применения рабочего раствора и погодных условий: скорости и направления ветра, температуры, давления и влажности воздуха, типа подстилающей поверхности. Во время опытных полетов скорость ветра 1 м/с, температура воздуха - 21 °С.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Для стабилизации и позиционирования БПЛА применялась штатная высокоточная система навигации и позиционирования D-RTK. Точность зависания по горизонтали ± 10 см, по вертикали - ± 10 см. Диапазон частот использования RTK: GPS L1/L2, GLONASS F1/F2, BeiDou B1/B2, Galileo E1/E5; GNSS: GPS L1, GLONASS F1, Galileo E1.

Результаты и обсуждение. Параметры проведения опыта и результаты измерения для БПЛА: DJI T10 и DJI T30 приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Параметры проведения опыта и результаты измерения для БПЛА: DJI T10 и DJI T30

Table 1 - Experimental parameters and measurement results for DJI T10 and DJI T30 UAVs

Высота полета, м Нормы применения рабочего раствора, л/мин. Среднее значение ширины опрыскивания, м

Тип БПЛА DJI T10 DJI T30 DJI T10 DJI T30

1 0,8 2,0 2,3 3,9

1 1,2 2,4 2,7 4,3

1 1,6 2,8 2,8 4,5

3 0,8 2,0 3,4 4,4

3 1,2 2,4 3,2 4,9

3 1,6 2,8 3,3 5,5

5 0,8 2,0 4,3 6,1

5 1,2 2,4 5,1 7

5 1,6 2,8 5,5 7,3

Ширину опрыскивания определяли по пятну на маркерной бумаге. Для фиксации зоны попадания частиц жидкости применялся краситель (рисунок 2).

Рисунок 2 - Установка маркерной бумаги / Figure 2 - Installing marker paper

График зависимости ширины обработки от высоты полета и нормы применения рабочего раствора приведен на рисунке 3.

Для определения зависимости качества опрыскивания от высоты был организован опыт на участке площадью 1 га. Норма расхода рабочей жидкости принята 7 л/га. Результаты опыта приведены в таблице 2

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 3 - График зависимости ширины обработки от высоты полета и нормы применения рабочего раствора

Figure 3 - Graph of the dependence of the processing width on the flight altitude and the rate of application of the working solution

Таблица 2 - Параметры проведения опыта и результаты измерения для БПЛА DJI T10 Table 2 - Parameters of the experiment and measurement results for the DJI T10 UAV

Высота, м Ширина, м Среднее значение по участку, м

1 2,7; 2,8; 2,9; 3; 3,3 2,85

2 3,1; 3,2; 3,4; 3,5; 3,6; 3,9 3,44

3 5,0; 5,2; 5,3 5,19

4 5,1; 5,3; 5,4; 5,5; 5,7; 5,8 5,71

5 6,0; 6,4; 6,5; 6,7; 6,8; 6,9 6,58

Результаты обработки на различных высотах приведены на рисунке 3.

Для определение биологической эффективности проводили количественный и массовый учет сорняков на контрольном и опытных вариантах.

Сравнительные данные по засоренности на контрольном и опытном вариантах, полученные при одновременном учете после обработки БПЛА, будут характеризовать эффективность обработки. Биологическую эффективность определяли согласно методическим указаниям по регистрационным испытаниям гербицидов в сельском хозяйстве. Регистрационную учетную площадку приняли размером 0,25 м . На каждом участке принимали по 10 учетных площадок.

Эффективность обработки Сиспр определяется выражением:

С = 100 - ^-100

испр 02

В0 ,

где А02 - число (масса) сорняков на опытном участке; В02 - число (масса) сорняков на кон-

трольном участке.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

а -

a -

Рисунок 3 - Результаты обработки на высотах: 1 метр; б - 2 метра; в - 3 метра; г - 4 метра; д - 5 метров

Figure 3 - Results of processing at heights: 1 meter; b - 2 meters; c - 3 meters; g - 4 meters; d - 5 meters

Рисунок 4 - Определение биологической эффективности по количественному учету Figure 4 - Determination of biological effectiveness by quantitative accounting

Особое внимание уделено смесительному узлу для подготовки рабочего раствора. Для высокопроизводительного использования техники на заправочном пункте крайне желательно иметь две емкости по 250-500 л, в которых поочередно готовят раствор (рабочее вещество) для заправки БПЛА.

Прицепной комплекс (ПК) обеспечивает перевозку и полный цикл работы до четырех БПЛА в полевых условиях. ПК необходимо оборудовать безопасным рабочим местом для операторов, отсеками для всего необходимого оборудования и растворным узлом для сухих и жидких препаратов. Как правило, комплекс располагается на базе двухо-севого прицепа-платформы размером 3,5x2 м. Возможны вариации конфигурации.

При правильном планировании задач и достаточном количестве аккумуляторов возможна непрерывная работа на протяжении всей смены.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рисунок 5 - Определение биологической эффективности по весовому учету Figure 5 - Determination of biological effectiveness by weight accounting

Рисунок 6 - Определение биологической эффективности по «исправленному проценту»

гибели сорной растительности

Figure 6 - Determination of biological effectiveness by the "corrected percentage" of weed death

Ключевые особенности ПК: комплекс рассчитан на хранение и перевозку необходимого оборудования для обеспечения бесперебойной работы до 4-х единиц БПЛА; оснащён растворным узлом и местами хранения БПЛА, генераторов, АКБ, а также безопасным рабочим местом для операторов на крыше; предназначен для компактного, удобного и эффективного хранения и эксплуатации беспилотной авиационной системы; оборудован подсветкой рабочего пространства и генератором для обеспечения освещения и работы ПК.

Основные преимущества растворного узла (РУ): непрерывность работы, снижение количества простоев, увеличение нормы выработки; высокое качество «растворной смеси» (без комков и твердых примесей); обработка более 100 га посевных площадей при одной заправке РУ; возможность принудительного забора воды в каждую из ёмкостей через два установленных насоса; для высокопроизводительного использования техники на заправочном пункте желательно иметь две емкости по 250-500 л, в которых поочередно готовят раствор (рабочее вещество) для заправки БПЛА; система внутренней промывки баков с собственным баком объёмом 50 л; замешивание в каждой ёмкости производится мешалкой из пищевой нержавеющей стали и дополнительно установленным насосом; в состав РУ входит шкаф управления двигателями насосов.

***** ИЗВЕСТИЯ *****

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Примерная схема прицепного комплекса представлена на рисунке 7.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 7 - Примерная схема прицепного комплекса

Figure 7 - Approximate scheme of the trailer complex

Технико-экономические и эксплуатационные показатели БПЛА приведены в таблице 5.

Таблица 5 - Технико-эконмические и эксплуатационные показатели БПЛА

Table 5 - Technical, economic and operational indicators o f the UAV

Объем бака, л 10 30

Стоимость (смесительный узел включен), руб. 2 000 000 3 000 000

Время полета, мин. 10 13

Ширина захвата на высоте 5 метра, м 5 7

Норма расхода рабочей жидкости, л/га 5-15 5-25

Производительность за полет, га 1-3 3-6

Производительность за час, га 3-9 9-18

Производительность за смену, га 24-72 72-144

Время заряда батареи, мин. 10 10

Стоимость услуг, руб./га 1 300 1 300

Количество сопоставимое штанговому опрыскивателю, шт. 6 3

Выводы. В результате анализа полученных данных можно сделать вывод о том, что при планировании полетного задания необходимо учитывать высоту обработки, норму рабочего раствора и ширину захвата. Особенно важен учет ширины захвата при обработке гербицидами, так как вследствие ошибки могут быть пропуски, а как результат - засоренность участка и снижение урожайности, с одной стороны, а с другой, -увеличенная норма обработки при больших перекрытиях приведет к перерасходу препарата и возможной гибели культуры.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Одно из важнейших условий эффективного и безопасного выполнения работ по опрыскиванию - правильно выбранное время суток для обработки. Оптимальным временем проведения химработ с применением БПЛА являются вечерние, ночные и утренние часы (примерно с 20:00 до 8:00). В дневное время поверхность земли нагревается, возрастает температура воздуха у поверхности земли, формируются восходящие конвекционные потоки воздуха, препятствующие оседанию рабочего раствора на растение, а также способствующие сносу или частичному испарению капель. Предельная температура воздуха для обработки с БПЛА - 26 °С. При проведении опрыскивания в формате ультрамалообъ-ёмного опыления это особенно критично, поскольку создаётся облако из пестицида и при малейших колебаниях воздуха оно может быть снесено на прилегающие к месту обработки территории. При силе ветра более 4 м/с значительно возрастает неравномерность распределения рабочего вещества на обрабатываемой площади, снижается эффективность. Несоблюдение ограничений по скорости ветра особенно опасно при обработке гербицидами и десикантами, так как сносимые капли могут привести к гибели чувствительных культур и ожогам близлежащих лесополос. Наблюдения во время обработок показали возможность сноса препарата от нескольких метров до километра.

Библиографический список

1. Курченко Н. Ю., Ильченко А. Я. Алгоритм определения урожайности по ортофото-плану // Сельский механизатор. 2021. № 1. С. 5.

2. Труфляк Е. В., Курченко Н. Ю. Оценка готовности регионов к внедрению цифровых технологий в сельское хозяйство // Вестник Самарского государственного экономического университета. 2019. № 10 (180). С. 22-26.

3. AI meets UAVs: A survey on AI empowered UAV perception systems for precision agriculture / J. Su, X. Zhu, Sh. Li, W.-H. Chen // Neurocomputing. 2023. Vol. 518. P. 242-270.

4. Effects of operation height and tree shape on droplet deposition in citrus trees using an unmanned aerial vehicle / Y. Tang, C. J. Hou, S. M. Luo, J. T. Lin, Z. Yang, W. F. Huang // Computers and Electronics in Agriculture. 2018. V. 148. P. 1-7.

5. Experimental evaluation of UAV spraying for peach trees of different shapes: Effects of operational parameters on droplet distribution / Y. Meng, J. Su, J. Song, W.-H. Chen, Y. Lan // Computers and Electronics in Agriculture. 2020. Vol. 170. 105282.

6. Spatio-temporal monitoring of wheat yellow rust using UAV multispectral imagery / J. Su, C. Liu, X. Hu, X. Xu, L. Guo, W.-H. Chen // Computers and Electronics in Agriculture. 2019. V. 167. 105035.

7. Vertical distribution and vortex structure of rotor wind field under the influence of rice canopy / J. Li, Y. Shi, Y. Lan, Sh. Guo // Computers and Electronics in Agriculture. 2019. Vol. 159. P. 140-146.

Информация об авторах Курченко Николай Юрьевич, заведующий кафедрой физики, ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет им. И.Т. Трубилина» (РФ, 350044, Краснодарский край, город Краснодар, улица им. Калинина, дом 13), кандидат технических наук, доцент, тел. 8 (861) 221-59-42, email: kalya1389@gmail.com.

Даус Юлия Владимировна, доцент кафедры физики, ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет им. И.Т. Трубилина» (РФ, 350044, Краснодарский край, город Краснодар, улица им. Калинина, дом 13), кандидат технических наук, тел. 8 (861) 221-59-42, e-mail: zirochka2505@gmail .com.

Труфляк Евгений Владимирович, заведующий кафедрой эксплуатации и технического сервиса, руководитель центра прогнозирования и мониторинга в области точного сельского хозяйства, автоматизации и роботизации Кубанского государственного аграрного университета ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет им. И.Т. Трубилина» (РФ, 350044, Краснодарский край, город Краснодар, улица им. Калинина, дом 13), кандидат технических наук, доцент, тел. 8 (861) 221-59-42, trufliak@mail.ru.

Ильченко Яков Андреевич, доцент кафедры электрических машин и электропривода, ФГБОУ ВО «Кубанский государственный агарный университет им. И.Т. Трубилина» (РФ, 350044, Краснодарский край, город Краснодар, улица им. Калинина, дом 13), кандидат технических наук, тел. +7 (918) 150-95-64, e-mail: ilchenko82@mail.ru.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.