Беспилотные системы в АПК

Внедрение инновационных беспилотных систем необходимо для своевременного сбора информации о состоянии сельскохозяйственных культур, посадок лесополос, для точного применения поливочных систем, внесения удобрений.

Это дает возможность, не только реагировать на изменения климатических условий, при уходе за сельскохозяйственными культурами, но и режиме реального времени контролировать ход полевых работ.
Обеспечение продовольственной безопасности является первостепенной задачей, поставленной Правительством Российской федерации перед сельским хозяйством. В последние годы существует тенденция к сокращению производства сельскохозяйственной продукции при постоянно возрастающей потребности. Задача становится особенно актуальной в рамках санкций.
Необходимость увеличения производительности агропромышленного комплекса влечет за собой потребность в эффективных инновационных подходах развития отрасли.
Одним из стратегических направлений развития сельского хозяйства становится повышение эффективности использования экономических ресурсов предприятия преимущественно внедрением инновационных процессов.

На рисунке: Рынок беспилотных систем
Инновационные разработки покрывают разные секторы сельского хозяйства неравномерно. Крупные компании акцентируют внимание на ключевых аграрных сферах, практически не охватывая мелкие отрасли.
Основные направления развития роботов это: системы для животноводческих фермы, посевная, землеобрабатывающая робототехника, беспилотные тракторы, БПЛА, роботы-уборщики урожая и агроботы для внесения СЗР, удобрений и орошения.
Конкуренция на рынке робототехники незначительная. В основном это борьба крупных разработчиков за новые рынки, а также «противостояние» разных стартапов, которые пытаются решить одну и ту же проблему. Но рынок не насыщен и нуждается в технологиях, которые обеспечат производство продовольствия с минимальной нагрузкой на окружающею среду и энергозатратами.
Ресурсосбережение на предприятиях сельского хозяйства является системой организационных, технических и технологических мероприятий, направленных на рациональный процесс использования ресурсов на базе модернизации технологических процессов и применения инноваций.
Агротехнические методы, установки и машины, используемые в ресурсосберегающих технологиях, позволяют создавать условия для благоприятного воздействия природных факторов и ресурсов на агроценоз, минимального воздействия на почву при сохранении ее плодородия.
Внедрение инновационных ресурсосберегающих технологий позволяет получить:
- экономию материально-финансовых и трудовых ресурсов;
- повышение устойчивости и эффективности агропроизводства;
- повышение урожайности культур и плодородия почвы.
Инновационный тренд развития фермерских хозяйств – применение беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Рынок дронов-беспилотников активно развивается, а растущая потребность агропромышленного комплекса в БПЛА подталкивает ученых на разработку специализированных аппаратов для сельского хозяйства.
БПЛА могут быть эффективно использованы для планирования и контроля этапов сельскохозяйственного производства, а также для химической обработки посевов и других растений. Роботизация особенно актуальна для больших фермерских хозяйств. Совершая полеты над полями, беспилотники с помощью камер и датчиков позволяют фермерам получать актуальную информацию именно тогда, когда это необходимо. Видеть в режиме реального времени процесс созревания с/х культур, изменение почвы и др.
Сельскохозяйственные беспилотники могут выполнять следующие работы:
- Анализ состояния почвы. С помощью камер, установленных на дронах, анализируется состояние почвы на различных участках и определяется целесообразность посадки семян.
- Мониторинг состояния урожая. Своевременное обнаружение вредителей, от которых гибнут сельхозугодия, и оперативное принятие необходимых мер. Так как первые признаки ухудшения состояния растений проявляются в изменении хлорофилла, то установив на БПЛА инфракрасные камеры, можно вовремя узнать о начале гибели урожая.
- Обработка урожая. Заключается в равномерном опрыскивании ядохимикатами и специальными удобрениями.
- Прогноз урожайности. Информация, собранная в ходе мониторинга, в дальнейшем будет использоваться для построения различных аналитических отчетов. То есть беспилотники – это платформа для сбора данных.
Российские фермеры, работающие на нескольких тысячах гектар, используют опрыскиватели для внесения средств защиты растений. Небольшой беспилотный летательный аппарат – дрон может быть эффективен при обработке больших сельхозугодий. Например, в условиях повышенной влажности, когда машины не могут зайти в поле – преимущество использования дронов очевидно. Кроме этого, с развитием технологии точного земледелия, фермер может заранее выявлять проблемные места и обрабатывать именно их. Что исключает необходимость опрыскивания всего поля. А значит, ведет к экономии ресурсов.
Развитие использования беспилотников в сельском хозяйстве не ограничено решением задач опыления. БПЛА используют также для детального картографирования ферм, позволяющего фермерам принимать управленческие решения на основе данных, специфичных для каждой зоны хозяйства. Легкие и недорогие дроны оснащаются компактными мультиспектральными сенсорами, замеряющими ключевые индикаторы, характеризующие уровень засушливости, здоровье посевов, дефицит азота и др.

В России технология точного земледелия только начинает внедряться в отдельных хозяйствах. Точное земледелие – система управления продуктивностью посевов, основанная на использовании комплекса спутниковых и компьютерных технологий. Вместо того, чтобы пахать, сеять, вносить удобрения на глаз, фермер может точно рассчитать необходимое количество семян, удобрений и других ресурсов для каждого конкретного участка поля. Эта технология открывает возможности для повышения качества продукции и в глобальном масштабе снижает нагрузку на окружающую среду.
Технологии точного земледелия рассматривают каждое поле как объект неоднородный по рельефу, почвенному покрову и агрохимическому содержанию. Предполагается дифференцированное применение на каждом участке различных доз удобрений и средств защиты растений. И в этом фермерам помогают беспилотные летательные аппараты.
Использование дронов в сельском хозяйстве позволяет значительно сэкономить время на орошение, сделать распыление пестицидов и удобрений более безопасным, а также совершать своевременный анализ состояния посевов.
Преимущества использования БПЛА:
-  Дроны дают информацию о посадках, необходимую для точного применения пестицидов и гербицидов. Что дает возможность экономить на использовании химии и сохранять окружающую среду.
- Беспилотные летательные аппараты позволяют создать картографическую основу с точными координатами всех объектов. На эту основу наносятся векторные слои: поля, объекты, инфраструктуры, дороги. Она позволяет рассчитывать точные площади, расстояния, потребности в ресурсах и т.п. Удобно определять объективную площадь пашни, сенокосов, пастбищ, паров, зяби.
-Ž Аэрофотосъемка с помощью дронов более детализована, нежели космический снимок. Разрешение снимков возможно в сантиметрах 
на точку, за счет высоты полета от 100 до 600 метров над поверхностью земли.
Несомненным плюсом беспилотников является ведение съемки даже в условиях облачности, в то время, когда использование авиации невозможно.
 Производительность БПЛА около 30 км2/ч при площадной съемке и 35 км/ч для линейных объектов.
 Использование дронов – существенная экономия затрат и времени на исследования по сравнению с другими видами (наземное обследование, спутниковые фотографии, пилотируемая авиация).
Современные технологии приходят на помощь фермерству. И те возможности, которые открывают беспилотники при ведении сельского хозяйства, не ограничиваются повышением качества и объемом выпускаемой продукции. Это значительная экономия денежных средств за счет более точного планирования объемов работ.
Сельское хозяйство может обеспечивать большими объемами продукции, при этом к труду привлекая все меньшее количество людей. Помогает повысить эффективность отрасли продвижение новых технологий, что дает возможность рационального использования имеющихся ресурсов и позволяет отечественному АПК быть конкурентоспособным.

Бахтиев Р.Н., кандидат технических наук, доцент;
Глазунова Н.П., студентка,
Марынова Т.А., ассистент,
ФГБОУ ВО «Саратовский 
государственный аграрный 
университет им. Н.И. Вавилова»    f