ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ДРОНОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Симдянкин А. А.; Борычев С. Н.; Успенский И. А.; Каширин Д. Е.; Юхин И. А.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Fandeyev Sergey Yurievich, postgraduate student Volgograd state agrarian University (400002, southern

Federal district, Volgograd region, Volgograd, Universitetskiy Ave., 26.),

ORCID: https://orcid.org/0000- 0002-9894-672. E-mail: fandey-kashperovsky@mail.ru

Информация об авторах Ряднов Алексей Иванович, профессор кафедры «Эксплуатация и технический сервис машин в АПК» ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26.), Заслуженный работник высшей школы РФ, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2364-4944. E-mail: alex.rjadnov@mail.ru;

Фандеев Сергей Юрьевич, аспирант ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская обл., г. Волгоград, пр. Университетский, д. 26.),

ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9894-672. E-mail: fsy-03@mail.ru.

DOI: 10.32786/2071-9485-2022-01-37 IMPROVING THE ENERGY EFFICIENCY OF DRONES USED IN AGRICULTURAL PRODUCTION

A. A. Simdiankin, S. N. Borychev, I. A. Uspensky, D. E. Kashirin, I. A. Yukhin

Ryazan State Agro-technological University named after P.A. Kostychev, Ryazan

Received 14.12.2021 Submitted 15.02.2022

The studies were carried out as part of the project «Improving the technologies, means of mechanization, electrification and technical service in agricultural production», section 3.3 «Improving the efficiency of mobile agricultural equipment through the development of new structures, methods and means of maintenance, repair and diagnosis» (subsection 3.3.8 «Improving the use of mobile agricultural machinery by improving its technical operation based on innovative diagnostic methods») of the research plan of the Federal State Budget Educational Institution of Higher Education «Ryazan State Agro-technological University» for 2016-2020

Summary

The article deals with the problems of using unmanned aerial vehicles (drones) in modern agriculture. Their advantages and disadvantages are shown, in particular, the limited time spent in the air and low load capacity. Based on the analysis it's proposed a solution aimed at improving the efficiency of technological processes for the production of agricultural products in crop production, supporting land reclamation construction and monitoring and controlling harvesting by increasing both the number of drones and the time of their continuous operation. That solution eliminates the dependence of drones on power sources and payload by transferring them to the mobile unit as well as increasing the efficiency of the mobile unit on the field due to an increase in the number of drones performing an individual task or subtask which is divided into a common task set for the mobile unit.

Abstract

Introduction. The relevance is due to the low power supply of modern drones, which does not allow them to continuously stay in the air for more than 30...35 minutes. The proposed methods for increasing the time the drone is in the air (depending on the payload) are mainly aimed at increasing the capacity of the batteries. Therefore, the development of a way to increase the time of "useful work" of the drone will increase the efficiency of its use. Object. Improving the energy efficiency and payload of drones by moving power supplies and payload to an accompanying vehicle. Materials and methods. Processing of experimental data on the energy consumption of various types of drones during their free flight with a payload in order to make a decision on the layout of the «vehicle-drone» system by transferring part of the payload, as well as the energy source to the vehicle. Results and conclusions. The proposed solution involves the transfer of power sources and payload from a drone (or several drones used simultaneously or in turn for work) to a mobile unit, which can significantly increase its efficiency by increasing both the area and the time of continuous processing.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Key words: agriculture, drone, payload, power, vehicle, unmanned vehicle system.

Citation. Simdiankin A.A., Borychev S.N., Uspensky I.A., Kashirin D.E., Yukhin I.A. Improving the energy efficiency of drones used in agricultural production. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 1(65). 380-390 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-01-37.

Author's contribution. All the authors of this study participated in the collection of material, data analysis and writing of the manuscript.

Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.

УДК 528.8:633/635

ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ДРОНОВ В СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

А. А. Симдянкин, доктор технических наук, профессор С. Н. Борычев, доктор технических наук, профессор И. А. Успенский, доктор технических наук, профессор Д. Е. Каширин, доктор технических наук, доцент И. А. Юхин, доктор технических наук, доцент

Рязанский государственный агротехнологический университет им. П. А. Костычева

Дата поступления в редакцию 00.00.2022 Дата принятия к печати 00.00.2022

Исследования проведены в рамках выполнения проекта «Совершенствование технологий, средств механизации, электрификации и технического сервиса в сельскохозяйственном производстве», раздел 3.3 «Повышение эффективности эксплуатации мобильной сельскохозяйственной техники за счет разработки новых конструкций, методов и средств технического обслуживания, ремонта и диагностирования» (подраздел 3.3.8 «Повышение эффективности использования мобильной сельскохозяйственной техники за счет совершенствования её технической эксплуатации на основе инновационных методов диагностирования») плана НИР ФГБОУВО РГАТУ на 2016-2020 гг.

Актуальность обусловлена невысоким энергообеспечением современных дронов, что не позволяет им непрерывно находиться в воздухе более 30...35 минут. Предлагаемые методы повышения времени нахождения дрона в воздухе (зависящего от полезной нагрузки) в основном направлены на повышение емкости аккумуляторов, поэтому разработка способа повышения времени «полезной работы» дрона позволит повысить эффективность его применения. Объект. Повышение энергоэффективности и полезной нагрузки дронов за счет перемещения источников питания и полезной нагрузки на сопровождающее его транспортное средство. Материалы и методы. Обработка экспериментальных данных энергопотребления дронов различных типов при их свободном парении с полезной нагрузкой с целью принятия решения о компоновке системы «транспортное средство - дрон» за счет переноса части полезной нагрузки, а также источника энергии на транспортное средство. Результаты и выводы. Предложенное решение предполагает перенос источников питания и полезной нагрузки с дрона (или нескольких дронов, одновременно или по очереди используемых для проведения работ) на мобильный агрегат, что позволяет существенно повысить эффективность его работы за счет как увеличения площади, так и времени непрерывной обработки.

Ключевые слова: беспилотные летательные аппараты, дроны, полезная нагрузка, сельское хозяйство, транспортное средство, энергопотребление дронов.

Цитирование. Симдянкин А. А., Борычев С. Н., Успенский И. А., Каширин Д. Е., Юхин И. А. Повышение энергоэффективности дронов в сельскохозяйственном производстве. Известия НВ АУК. 2022. 1 (65). 380-390. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-01-37.

Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования участвовали в сборе материала, анализе данных и написании рукописи.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Введение. В РФ большое внимание в последние несколько лет уделяется проблеме мониторинга состояния земель сельскохозяйственного назначения и растущих на них сельхозкультур посредством применения беспилотных летательных аппаратов (БПЛА, дрон). При этом ведутся работы в направлении повышения эффективности их применения путем интеграции получаемых данных с данными геоинформационных систем и пространственных аэрофотосъемок [5].

Точные карты местности, занимаемой сельхозугодьями, необходимы предприятиям АПК и фермерским хозяйствам для формирования представления о существующих и, возможно, будущих проблемах территории, а также для систематизации данных о прогнозируемой урожайности сельскохозяйственных культур, состояния пастбищ и животных, достаточности питательных веществ и влаги в почве, наличия вредителей и др. [11].

Большой интерес у сельхозтоваропроизводителей вызывает точное земледелие, которое предъявляет, в частности, повышенные требования, например, к внесению удобрений и борьбе с вредителями на существенно ограниченной (локальной) территории. При этом как в малых масштабах, так и больших точный мониторинг площади с относительно невысокими затратами посилен только дронам [7].

Дроны, применяемые для обработки ограниченных площадей инсектицидами и пестицидами, а также для внесения удобрений на локальных площадях, намного эффективнее ранцевых опрыскивателей за счет снижения времени обработки и точкой доставки по месту назначения [14]. Кроме того, они позволяют снять с человека бремя контакта с «неполезными» для него химическими веществами, а также нивелировать другие угрозы, связанные с использованием беспилотных летательных аппаратов, в том числе этические и юридические вопросы [10].

В целом проблемам использования дронов в сельском хозяйстве уделяется уже достаточно большое внимание - от общенаучных [2, 4] до узкоспециализированных прикладных, связанных, например, с отдельной отраслью сельхозпроизводства [1, 3].

Объект исследования. Общей проблемой дронов является их сравнительно низкая энерговооруженность, которая не позволяет находиться в воздухе достаточно длительный период с полезной нагрузкой. Двигатели дронов, применяемых в сельском хозяйстве, в основном являются электрическими и требуют установки аккумуляторов в качестве источников питания. Однако имеются разработки дронов, работающих на водороде - жидком топливе с высокой плотностью энергии, что позволяет существенно поднять их энергоэффективность [16]. Существует очень большое число различных типов источников питания, которое постоянно пополняется новыми разработками, при этом у каждого из них есть свои сильные и слабые стороны (масса и размер, время зарядки и разрядки, плотность энергии и плотность мощности) [6, 12, 15]. Эти параметры источников питания прямо или косвенно влияют на поднимаемую полезную нагрузку и время, в течение которого дрон может ее удерживать.

Вопросам повышения энергоэффективности дрона путем перемещения источников питания и полезной нагрузки на сопровождающее его транспортное средство и посвящено данное исследование.

Материалы и методы. На этапе выбора дрона для проведения той или иной работы в полевых условиях, как правило, рассматривают эффективность его работы в координатах «время нахождения в воздухе - полезная нагрузка - энергопотребление». При этом время заряда аккумулятора можно не принимать во внимание, если имеется несколько съемных, заряжаемых поочередно.

На рисунках 1 и 2 представлены экспериментально полученные зависимости для двух типов дронов с целью получения оценки связи энергопотребеления и нагрузки [9].

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Энергопотребление, Вт Power(W) ■ 300-

200 100 0

.Weioht- Оо........... ... Weight.2S0g....................................... \A/p¡nhf • Çmn

Груз: 0 г Груз: 250 г

- __,_S* 1

П

50

100

150

200

250

300 Time (sec)

Время, с

Рисунок 1 - Энергопотребление дрона 3DR Solo от нагрузки

Figure 1 - Drone 3DR Solo power depends on payload

Условия эксперимента предполагали парение дрона 3DR Solo, чтобы выявить энергопотребление только от нагрузки. Проведем обработку данных (выбраны по серединам отрезков парения дрона), представленных на рисунке 1 (таблица 1).

В таблице введены следующие обозначения: х - полезная нагрузка, кг; у - энергопотребление, Вт;

a и b - коэффициенты линейного уравнения у(х)=a+bх;

у(х) - значения энергопотребления, рассчитанные по формуле у(х)=a+bх, Вт; сх, су - среднее квадратическое отклонение х и у, соответственно; Vx, Vy - коэффициент вариации х и у, соответственно; % - коэффициент корреляции;

F^ra, FT3^ - критерии Фишера, вычисленный и табличный, соответственно; А - средняя ошибка аппроксимации, %.

Таблица 1 - Расчет коэффициентов линейной зависимости энергопотребления дрона

3DR Solo от полезной нагрузки

Table 1 - Calculation of coefficients of linear dependence of 3DR Solo drone power on payload

х у b a У(х) Сх Су Vx Vy rxy F í выч Fтабл А,%

0 265 160 263,33 263,33 0,2 32,74 0,82 0,11 0,9974 192 10,13 0,78

0,25 300 303,33

0,50 345 343,33

Зависимость изменения энергопотребления (ЭП) дроном 3DR Solo линейно зависит от транспортируемой им полезной нагрузкой (ПН):

ЭПзон Solo = 263.33 + 160ПНЗОК Solo . (1)

Проведем обработку данных (выбраны по серединам отрезков парения дрона), представленных на рисунке 2. Поскольку при обработке или оценке состояния сельсхо-зугодий скорость дрона вряд ли будет превышать 15 км/ч, то примем во внимание только эти данные (таблица 2, обозначения те же).

Полученные данные позволяют констатировать, что зависимость изменения энергопотребления (ЭП) дроном DJI Matrice 600 также линейно зависит от транспортируемой им полезной нагрузкой (ПН):

ЭПБ]1 Matrice 600 = 89°Л + Matrice 600 . (2)

Интерполируя зависимость энергопотребления дрона 3DR Solo в область нагрузок дрона DJI Matrice 600, можно увидеть, что характер зависимостей энергопотребления от нагрузки практически одинаков (рисунок 3).

383

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Time (sec)

Время, с

Рисунок 2 - Энергопотребление дрона DJI Matrice 600 от нагрузки Figure 2 - Drone DJI Matrice 600 power depends on payload

Таблица 2 - Расчет коэффициентов линейной зависимости энергопотребления дрона

DJI Matrice 600 от полезной нагрузки

Table 2 - Ca culation of coefficients of inear dependence of DJ Matrice 600 drone power on payload

х у b a У(х) Сх Су Vx Vy ГХУ F i выч Fтабл А,%

0 900 132,8 890,1 890,1 1,84 244,95 0,79 0,2 0,9979 243 10,13 1,31

2,5 1200 1222,1

4,5 1500 1487,7

Энергопотребление, Вт Power (W)

1200 1000 800 600 400 200

DJI Matrice 600

3 DR Solo Y3DR Solo ^

Груз, КГ

1 z 3 4 Payload, kq

Рисунок 3 - Интерполяция зависимости энергопотребления дрона 3DR Solo в область полезных нагрузок дрона DJI Matrice 600

Figure 3 - Interpolation of the dependence of the power consumption of the 3DR Solo drone in the payload area of the DJI Matrice 600 drone

Если учесть, что полезная нагрузка при проведении сельхозработ дроном (например, обработка инсектицидами) может меняться по двум законам - линейно (подача непрерывная) или ступенчато (периодическая подача), то можно учесть эти функции в уравнениях (1) и (2). При этом ступенчатую подачу - вследствие ее малости за малый же период времени - можно также представить линейной функцией от времени. Следует обратить внимание на то, что в пределах обоих экспериментов энергопотребление практически остается неизменным от времени.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Таким образом, определяющими для использования дронов являются время подлета к заданной территории, которое будет зависеть от траектории его полета и на которую будут влиять погодные условия, а также полезная нагрузка. При этом необходимо принимать во внимание пожароопасность батарей дрона и их утилизацию.

Разработчиками дронов предпринимаются различные методы повышения как времени нахождения дронов в воздухе, так и полезной нагрузки. Однако если время нахождения в воздухе может быть увеличено за счет применения батарей с высокой емкостью, то запас транспортируемого груза существенно ограничен. В результате дрон часто вынужден возвращаться на «базу» для его пополнения.

В связи с наличием этой проблемы предпринимаются попытки осуществить беспроводную зарядку посредством использования стационарных систем беспроводной зарядки и динамических систем беспроводной зарядки, а также их комбинации [13]. Тем не менее такие способы «привязывают» дрон к станциям зарядки, снижая время эффективной работы.

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

С точки зрения управления и многозадачности применяют комбинированные системы типа «дрон - материнское транспортное средство» [8, 17]. Однако распределение полезной нагрузки и источников энергии не изменяется по сравнению с классической схемой - дрон является носителем и того, и другого.

В сельском хозяйстве также предпринимаются попытки комбинировать наземные и воздушные агрегаты [Патент №2648696]. В одном из вариантов такой «комбайн» включает наземное роботизированное транспортное средство, активно или пассивно мониторящее корневую и стеблевую часть растений, и дрон, также активно или пассивно мониторящий поверхность всего поля. Связь между наземным и летательным частями «комбайна» беспроводная, что предполагает ограниченность нахождения дро-на в воздухе, а также то, что - в случае активного мониторинга - дрон остается «носителем» полезной нагрузки.

Аналогичными недостатками обладает предлагаемое решение на основе комбинации мобильного наземного средства и непилотируемого летательного аппарата (дрона), передвигающегося в установленных заранее пределах территории сельхозугодий [Патент №2471338]. Дрон также ограничен во времени функционирования емкостью батарей и полезной нагрузкой.

Результаты и обсуждение. Как становится ясно из выявленных недостатков, повысить эффективность использования дронов в сельскохозяйственном (и другом) производстве возможно количественно и качественно. Если количественные решения будут связаны в основном с количеством дронов, одновременно находящихся в воздухе, то качественные не так очевидны.

Авторами предлагается вариант перемещения как полезной нагрузки, так и источника энергии на транспортное средство, которое сопровождает один или несколько дронов, выполняющих, например, химическую или биологическую обработку сельскохозяйственных культур на поле достаточно большой площади.

Величина территории здесь играет решающую роль, поскольку при вышеописанных подходах к использованию дронов будет необходимо, во-первых, использовать оптимизационные методы для выбора маршрута (или маршрутов при использовании нескольких дронов) с целью снижения общих расходов, а во-вторых, оптимизировать расположение нескольких зарядных станций. Обе задачи решаемы, однако потребуют привлечения специалистов достаточно высокой квалификации, а значит, существенного увеличения затрат.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Для предлагаемого способа размещения источников энергии (в том числе жидкого топлива, если в дроне установлен двигатель внутреннего сгорания) дрон связывается посредством топливопровода или электрических проводов с мобильным агрегатом. При этом управление дроном может осуществляться как посредством проводной, так и беспроводной связи.

Предполагается, что дроны могут иметь две основные позиции:

• транспортную, когда они неподвижно закреплены, например, на крыше транспортного средства, что предотвращает их падение или иного рода механическое повреждение;

• рабочую, соответствующую нахождению в воздухе с целью, например, оценки состояния посевов, а также внесения различных химико-биологических веществ.

Программное обеспечение, обслуживающее комплекс «транспортное средство -

дрон»:

• координирует работу одного, нескольких или сразу всех дронов со скоростью движения и положением на поле транспортного средства, а также насосов емкости, подающих «полезную нагрузку» на распылители дронов;

• не позволяет при работе нескольких дронов одновременно сближаться им на расстояние, ограничиваемое либо винтами дронов, либо другими выступающими частями.

Таким образом, сформированный комплекс «транспортное средство - дрон» будет характеризоваться переносом источников питания и полезной нагрузки с дрона (или нескольких дронов, одновременно или по очереди используемых для проведения работ) на мобильный агрегат, что позволяет существенно повысить эффективность его работы за счет как увеличения площади, так и времени непрерывной обработки.

К преимуществам подобного комплектования комплекса следует отнести следующее:

1. зависимость времени непрерывной работы дронов только от запасов топлива транспортного средства, что обеспечивается проводным соединением двигателя дрона с источником питания, размещенным на транспортном средстве;

2. зависимость времени бесперебойной подачи химико-биологических веществ к растениям только от объема емкости, перемещаемой транспортным средством, за счет связи гибкими шлангами (трубками) распылителей дрона с емкостью;

3. универсализация или, наоборот, специализация дронов на выполнение определенных операций;

4. возможность комбинирования дронов с различным типом двигателей, разных размеров и назначения;

5. удешевление дронов за счет использования двигателей более низкой мощности из-за отсутствия элементов питания на борту;

6. возможность масштабирования комплекса «транспортное средство - дрон» и координации работы нескольких мобильных агрегатов;

7. мониторинг дронами состояния транспортного средства при его работе.

Рассмотрим предлагаемый вариант реализации более подробно и введем следующие обозначения (рисунок 4):

1 - транспортное средство (мобильный агрегат);

2 - дрон (БПЛА);

3 - проводное соединение с источником питания;

4 - ёмкость, ведомая транспортным средством;

5 - гибкие шланги (трубки), соединяющие распылители дрона с емкостью.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

Рассмотрим несколько этапов работы комплекса «транспортное средство - дроны».

Этап 1 «Транспортный» характеризуется тем, что дроны в транспортном положении размещаются на крыше мобильного агрегата, где фиксируются, например, с помощью электромагнитов, жестко связанных с крышей. При этом размещение не позволяет им соприкасаться как во время передвижения агрегата, так и при последующем взлете.

Этап 2 «Подготовительный» характеризуется тем, что после выбора оператором позиции мобильного агрегата на поле, например, для обработки посевов пестицидами, им подается команда на отключение электромагнитов, удерживающих один дрон или несколько дронов, с одновременной подачей питания на их двигатели.

Этап 3 «Рабочий» характеризуется выполнением задания, передаваемого посредством проводной или беспроводной связи с бортового компьютера индивидуально на каждый дрон. При использовании только части дронов из общего количества, не задействованные при решении поставленной задачи, заневоливаются электромагнитами на крыше транспортного средства и питание на них не подается.

2

Рисунок 4 - Дрон в составе транспортного средства Figure 4 - Drone as part of a vehicle

После взлета задействованных дронов системы каждого их них тестируются на выполнение операций технологического процесса, как было указано выше, внесения пестицидов. При успешном выполнении тестов дронам выделяется индивидуальное задание на обработку - участок, на котором находится транспортное средство, разбивается на части так, чтобы не допустить опасного сближения соседних дронов.

Обработка участка производится в трех плоскостях одновременно или по очереди путем включения насосов емкости и подачи жидкости по гибким шлангам или трубкам на распылители дронов.

К полезной нагрузке в этом случае можно отнести массу распылителя, массу трубок, наполненных жидкостью, подающейся с емкости, а также массу проводов, соединяющих источник питания, установленный на транспортном средстве, с дроном. Следовательно, при выборе типа двигателей дронов можно исключить из рассмотрения «паразитную» массу источника питания, существенно снижающего полезную нагрузку. Однако как длина, так и материал подводящих проводов и трубок будут ограничивать охват дронами обрабатываемой территории.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

При условии использования нескольких емкостей, наполненных различными видами химико-биологических жидкостей, возможно существенное повышение универсализации предлагаемого комбинированного агрегата.

В случае необходимости могут быть использованы дополнительные дроны, которые могут быть размещены на емкостях, ведомых транспортным средством.

Для повышения надежности фиксация дронов в транспортном положении может выполняться механическим способом - защелками, винтами, резиновыми натяжителями и пр.

Выводы. Предлагаемый передвижной комплекс, включающий транспортное средство, емкость и несколько дронов, источник питания, полезная нагрузка с которых перемещена на транспортное средство, соответственно, позволяет с высокой эффективностью производить обработку полей произвольной геометрической формы в пределах досягаемости проводов и трубок, соединяющих дроны с транспортным средством и емкостью.

Кроме того, время нахождения в воздухе дронов - по показателю полезной нагрузки - ограничивается массой проводов питания двигателей и трубок подачи жидкости, а по показателю энергопотребления - временем работы двигателя транспортного средства.

Совершенно исключаются из рассмотрения время зарядки аккумуляторов, которые в полевых условиях также требуют своих станций подзарядки, и их последующая утилизация. Это существенно удешевляет процесс использования дронов в сельскохозяйственном производстве.

Библиографический список

1. Бестаева Н. В., Султангалиева Дж. К., Зубова А. Д. Исследование систем мониторинга в сельскохозяйственной сфере // Научный результат. Информационные технологии. 2018. Т. 3. № 1. С. 19-24.

2. Использование беспилотных летательных аппаратов в сельском хозяйстве / Ю. Зубарев [и др.] // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2019. № 2. С. 47-51. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.5

3. Панкин М. И., Сегет О. Л. Высокие технологии в виноградарстве // Научные труды СКФНЦСВВ. 2019. Т. 24. С. 83-86.

4. Система автоматического управления беспилотного летательного аппарата // К. О. Габуев, В. О. Гонгало, Н. А. Кучеренко, А. И. Шипко // Автоматизащя технолопчних i бiзнес-процеав. 2017. Т. 10. № 4. С. 57-62. http://www.atbp.onaft.edu.ua/

5. Цифровые технологии для обследования состояния земель сельскохозяйственного назначения беспилотными летательными аппаратами: аналит. обзор / В. Я. Гольтяпин [и др.]. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. 88 с.

6. A comprehensive review of energy sources for unmanned aerial vehicles, their shortfalls and opportunities for improvements / A. Townsend, I. N. Jiya, C. Martinson, D. Bessarabov, R. Gouws // Heliyon. 2020. V. 6. e05285. https://www.cell.com/heliyon/pdf/S2405-8440(20)32128-9.pdf

7. A review on the use of drones for precision agriculture / P. Daponte, L. De Vito, L. Gliel-mo, L. Iannelli, D. Liuzza, F. Picariello and Giuseppe Silano // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019. V. 275. 012022.

8. Amorosia L., Puerto J., Valverde C. Coordinating drones with mothership vehicles: The mothership and multiple drones routing problem with Graphs // Preprint submitted to Elsevier September 6. 2021. arXiv:2109.01447v1.

9. Autonomous Recharging and Flight Mission Planning for Battery-operated Autonomous Drones / R. Alyassi, M. Khonji, S. Chi-Kin Chau, Kh. Elbassioni, Ch.-M. Tseng, A. Karapetyan // https://arxiv.org/pdf/1703.10049.pdf

10. Custers B. The Future of Drone Use // Drones Here, There and Everywhere Introduction and Overview. 2016. P. 3-20.

НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ

11. Drone and its Applications in Agriculture / R. B. Kalamkar, M. C. Ahire, P. A. Ghadge, S. A. Dhenge, M. Ph. K. Vidyapeeth // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. 2020. V. 9(6). P. 3022-3026.

12. Franco A. A. Rechargeable Lithium Batteries. From Fundamentals to Applications // 1st Edition. 2015. 412 p.

13. Kim S. J., Lim G. J. A Hybrid Battery Charging Approach for Drone-Aided Border Surveillance Scheduling // Drones. 2018. V. 2. P. 38. www.mdpi.com/journal/drones

14. Lee C. H. S. Design and Implementation of an Agricultural UAV With Optimized Spraying Mechanism // MATEC Web of Conferences. 2021. V. 335. 02002.

15. Perspectives of automotive battery R&D in China, Germany, Japan, and the USA / D. Bresser, K. Hosoi, D. Howell, H. Li, H. Zeisel, K. Amine, S. Passerini // Journal of Power Sources. 2018.V. 382. P. 176-178.

16. Raissi A., Hassanalian M. Hydrogen Powered Drones // 1st Edition. 2022. 303 p.

17. Tadic S., Kovac M., Cokorilo O. The application of drones in city logistics concepts // Promet-Traffic & Transportation. V. 33(3). P. 451-462.

Conclusions. Thus, the proposed device performs the role of an arbitrarily movable mobile system with an orderly or chaotic movement of several drones relative to the vehicle connected to it by electric wires and hoses that allows processing any shapes of sections within their length.

In addition, the time spent in the air by drones - in terms of payload - is limited by the mass of electric power cables for engines and fluid supply hoses. And in terms of energy consumption - by the operating time of the vehicle engine.

The charging time of batteries (they also require their own charging stations) and their subsequent disposal are completely excluded from consideration. This significantly reduces the cost of using drones in agricultural production.

Reference

1. Bestaeva N. V., Sultangalieva J. K., Zubova A. D. Research of monitoring systems in the agricultural sphere // Scientific result. Information technology. 2018. V. 3. № 1. P. 19-24.

2. The use of unmanned aerial vehicles in agriculture / Yu. Zubarev [et al.] // Bulletin of the Perm Federal Research Center. 2019. V. 2. P. 47-51. https://doi.org/10.7242/2658-705X/2019.2.5

3. Pankin M. I., Seget O. L. High technologies in viticulture // Scientific works of SKFNTSSVV. 2019. V. 24. P. 83-86.

4. Automatic control system of an unmanned aerial vehicle // K. O. Gabuev, V. O. Gongalo, N. A. Kucherenko, A. I. Shipko // Automation of technological and business processes. 2017. Vol. 10. Is. 4. P. 57-62. http://www.atbp.onaft.edu.ua/

5. Digital technologies for surveying the state of agricultural land by unmanned aerial vehicles: analytical survey / V. Ya. Goltyapin [et al.]. Moscow: Rosinformagrotekh, 2020. 88 p.