Сельскохозяйственные дроны для распыления пестицидов. Обзор моделей. Критерии выбора БПЛА.

Земледелие в России развито сильно. Сейчас в этой отрасли занято порядка 9% населения. На бескрайних полях и территориях традиционно выращивают овощные (картофель, капусту, свёклу, лук, морковь, тыкву), злаковые (кукурузу, пшеница, рожь), плодовые (землянику, арбузы, дыни) и садовые (яблоки, сливы, груши) культуры. На этапе роста и созревания им требуется защита от: возбудителей болезней, вредителей, паразитов и сорняков. Обработкой занимаются полеводы с помощью наспинных ранцев, на тракторах с прицепными опрыскивателями, или с привлечением сельскохозяйственной авиации. Но, в первом и втором случаях это долго, а в третьем – очень дорого (от 300 тыс. руб за час полёта). Поэтому несколько лет кряду всё больше фермеров отдаёт предпочтение дронам для распыления пестицидов. Далее расскажем о видах летательных аппаратов, сделаем краткий обзор 5 моделей и перечислим критерии выбора БПЛА для работы в поле.

Что такое дроны для распыления пестицидов

Дроны для распыления пестицидов представляют собой модифицированные беспилотные летательные аппараты. Чаще всего разработчики берут для этого серийные модели тяжёлых БПЛА и оснащают их оборудованием для опрыскивания, таким так: баки для химических и биологических препаратов, расходомеры, насосы и форсунки. Куда реже конструкторы занимаются созданием специализированных беспилотников для обработки полей. Но такие виды на рынке встречаются. Как правило на тяжёлые дроны для сельского хозяйства ставят мощные электродвигатели или моторы внутреннего сгорания. Поэтому они способны поднимать в воздух от 10 до 1000 кг полезного веса (зависит от конструкции коптера).

БПЛА начали привлекать для помощи фермерам с 2010-х гг. За эти годы беспилотная сельскохозяйственная авиация набрала популярность во всём мире. На этом фоне в России утвердили параметры 3-годового эксперимента по внедрению сельскохозяйственной беспилотной авиации в 12 регионах. Соответствующее Постановление от 16.09.2023 № 1510 подписал премьер-министр Михаил Мишустин. Наибольшее распространение с/х дроны получили в США, Канаде, Китае, Японии, Бразилии и многих странах ЕС. Такая всемирная востребованность обусловлена рядом практических факторов, среди которых главные:

• Обработка местностей с учётом почвенных условий и рельефа.
• Повышение эффективности, точности и экономии ресурсов.
• Опрыскивание культур в труднодоступных участках полей.
• Минимизация избыточного использования пестицидов.
• Снижение риска загрязнения окружающей среды.

В целом коптеры положительно характеризуются в сельском хозяйстве. Они способствуют уменьшению физической нагрузки на работников и сокращению времени, затрачиваемого на обработку полей. В отличие от традиционного использования ручных распылителей, тракторов или самолётов, дроны эффективнее покрывают большие и удалённые участки земли. Обеспечивая при этом более низкие затраты на обработку.

Цитата: Потенциал сокращения затрат по сравнению с традиционным опрыскивателем фактически был и остаётся движущей силой рынка беспилотников. (Чак Баресич, генеральный менеджер сельскохозяйственной компании Haggerty Creek Ltd, Канада).

Какие типы дронов используют для распыления пестицидов?

Для распыления пестицидов обычно используются доработанные серийные БПЛА или специально разработанные сельскохозяйственные дроны. Тип несущей конструкции и вид оснащения рабочими инструментами зависят от грузоподъёмности и назначения аппарата. Для работы на очень больших площадях применяются тяжёлые беспилотники, способные поднять в воздух 1 тонну полезной нагрузки, и даже больше. Например, серийная модель самолётного типа AT200 Star UAV System (Китай): взлётной массой 3,4 тонны; дальностью полёта до 2200 км; высотой 6100 м; грузоподъёмностью 1,5 т. Это очень крупная машина с габаритами небольшого бизнес-джета Citation Mustang.

Виды дронов для распыления пестицидов:

• Мультироторные. Коптеры, оснащённые множеством вращающихся роторов. Обладают отличной манёвренностью и стабильностью в воздухе, что позволяет им равномерно распылять растворы пестицидов. Чаще всего этот вид представлен гексакоптерами и октокоптерами. Первые с 6-ю несущими винтами, а вторые с 8-ю.



• Одновинтовые (вертолётные). Небольшие беспилотные вертолёты для автоматических полётов по заданным траекториям, и распыления пестицидов или удобрений на сельскохозяйственных полях в соответствии с электронной картой-заданием.



• Крылатые. Дроны с неподвижным крылом (монокрылом) и самолёты-беспилотники для обработки больших полей. Они имеют внушительную грузоподъёмность, потому что легче борются с гравитацией. Могут находиться в воздухе часами и обрабатывать самые удалённые участки.



• Гибридные. Универсальные дроны, одинаково хорошо сочетающие в себе преимущества мультироторных моделей и БПЛА с неподвижными крыльями. Они способны: вертикально взлетать и садиться; находиться длительное время в воздухе; нести большой объём пестицидов для распыления.

Выбор конкретного типа дрона зависит от ряда факторов, таких как размер участка, требуемая грузоподъёмность, эффективность распыления и наличие инфраструктуры. Лучше проконсультироваться с дилером, производителем или специалистами в сельском хозяйстве, чтобы выбрать наиболее подходящий тип БПЛА для решения ваших задач на полях.

Преимущества и недостатки дронов для распыления пестицидов

Перспектива всеобщего использования дронов для распыления пестицидов волнует многих фермеров. Как сказал Чак Баресич из Каналды, цитату которого мы приводили чуть выше, – это выгодно. Потому что собранные урожаи, обработанные коптерами, – дешевле тех, что опрыскивали традиционными способами. То есть продукция более конкурентоспособная на рынке. Поэтому рассмотреть покупку сельскохозяйственного БПЛА предстоит многим полеводам, ведь у беспилотной авиации есть ряд существенных преимуществ. Хотя и недостатки здесь тоже присутствуют. Для объективности перечислим плюсы и минусы.

Преимущества:

• Эффективный расход пестицидов. Дроны позволяют применять пестициды точно и целеориентированно, потому что могут быть запрограммированы для распыления только на тех участках полей, где это необходимо. Это снижает избыточный расход препаратов и минимизирует негативное воздействие на окружающую среду.
• Безопасность сотрудников. Использование коптеров позволяет минимизировать физическую нагрузку и риски, связанные с работой в сельском хозяйстве. Операторы дронов работают на безопасном расстоянии от химических веществ и не подвержены возможным травмам, связанным с работой на сложной местности или с использованием тяжёлого оборудования.
• Манёвренность и удалённость. Дроны могут легко преодолевать сложные рельефы и обрабатывать труднодоступные или удалённые места, что улучшает равномерность распределения пестицидов на полях и позволяет получить больший урожай.

Недостатки:

• Высокие инвестиционные затраты. Покупка и обслуживание сельскохозяйственных БПЛА может стать дорогостоящим мероприятием, поскольку потребуется инфраструктура для полётов и ремонта, а также навыки программирования.
• Ограниченная грузоподъёмность. Взлётная масса БПЛА определена его конструкцией и мощностью источника энергии (двигателя внутреннего сгорания или высоковольтной батареи). Например, сельскохозяйственные гексакоптеры и октокоптеры в основном оснащаются баками 15–30 литров. Это меньше, чем может перевозить трактор или самолёт.
• Зависимость от погоды. Условия для полётов обуславливаются: видимостью, силой ветра или интенсивностью дождя. Плохая погода в регионе может снизить частоту использования дронов или повлиять на равномерность распыления.

Перечисленные преимущества и недостатки обязательно стоит принимать во внимание перед решением о выборе БПЛА. Например, в горной местности дуют горно-долинные ветры, которые существенно осложняют полёты некоторых видов сельскохозяйственных дронов.

Ведущие производители сельскохозяйственных дронов в Китае

Китай является мировым фаворитом в производстве коммерческих дронов. В том числе для сельского хозяйства. Его доля продукции на глобальном рынке составляет 80%. Некоторые пророчат Поднебесной лидерство в разработке беспилотных систем военного назначения, которое пока занимает США. На сегодняшний день в китайской отрасли беспилотников трудится около 70 тыс. предприятий, которые производят: БПЛА, компоненты и программное обеспечение. Среди них есть несколько ведущих компаний, которые специализируются на дронах для распыления пестицидов. Вот 5 самых известных брендов:

1. DJI (Da-Jiang Innovations Science and Technology Co., Ltd.)

DJI – это один из ведущих производителей дронов в мире. Головной офис компании находится в крупнейшем промышленно-технологическом центре – городе Шэньчжэнь, провинция Гуандун. Предлагает широкий ассортимент БПЛА, включая модели для распыления пестицидов. Компания успешно развилась из небольшого офиса (2006 г.) в международную корпорацию, благодаря надёжным поставщикам, сырью и рынку молодых талантливых специалистов,

DJI AGRAS T30

Модель DJI Agras T30 – гексокоптер, – ведущий в отрасли. Оснащён баком для пестицидов ёмкостью 30 литров для опрыскивания 12 гектар в час. Революционный корпус, оснащённый 16 форсунками TeeJet и двойным плунжерным насосом, обеспечивает высокоэффективное распыление, помогая сократить расход пестицидов и повысить урожайность, что делает его универсальным для множества различных работ по опрыскиванию. Модуль высокоточного позиционирования RTK обеспечивает выполнение любых операций с сантиметровой точностью. Протестирован и проверен в полевых условиях.

Модель отлично подходит для:

• Точечного применения.
• Посева покровных культур.
• Покрытия больших площадей.

Интеллектуальный аккумулятор Intelligent Flight Battery имеет ёмкость 29 000 мАч и поддерживает мгновенную зарядку, не дожидаясь охлаждения. Опционально БПЛА можно оснастить форсунками SX11001VS с расходом 7,2 л/мин и размером капли 130 250 мкм. В этом случае ширина распыления достигает 9 м, а эффективность обработки поля возрастает до 16,2 га/ч.

2. XAG (XAG Co., Ltd.)

XAG – китайская компания, специализирующаяся на разработке и производстве аграрных БПЛА и связанного с ними оборудования. Основана в 2007 году для производства беспилотных летательных аппаратов XAIRCRAFT. В настоящее время это один из крупнейших в мире разработчиков и производителей промышленных сельскохозяйственных дронов.

XAG XPlanet XP2022

XAG XPlanet XP2022 – квадрокоптер с 4 приводными роторами. Совмещает систему опрыскивания XAG iRASS и систему разбрасывания гранул JetSeed™. Создан для расширения сценариев применения точных технологий в сельском хозяйстве: от посева и опрыскивания культур до сбрасывания гранул. У этого БПЛА ничего не теряется зря, нужное количество препаратов всего доставляется точно туда, куда нужно. Распылитель iRASS использует высокоскоростные центробежные силы для создания капель микронного размера, равномерно прилипающих как к передней, так и к задней поверхности листьев сельскохозяйственных культур. Мощный нисходящий поток под винтами уменьшает снос и увеличивает химическое осаждение.

Особенности модели:

• Точность и эффективность. Роторное распыление капель и высокоскоростное распределение гранул улучшается воздушным потоком (лучшая производительность за всю историю).
• Автономный режим. Предварительная загрузка 3D-рельефа повышает качество самостоятельного и безопасного полёта. Радар MIMO 4D Imaging обеспечивает автоматический облёт препятствий в четырёх измерениях.
• Бесперебойная работа. Обеспечивается благодаря 2 интеллектуальным аккумуляторам и 1 станции автоматической скоростной зарядки SuperCharge. Пока 1 АКБ заряжается (15 мин.), БПЛА работает на втором.
• Степень защиты IP67. Герметичная модульная конструкция, водонепроницаемость и пыленепроницаемость компонентов, – позволяют мыть БПЛА мойкой высокого давления.
• Позиционирование на уровне RTK CM. Двойное RTK и оптическое позиционирование потока обеспечивают высокую точность навигации.
• Гибкость. БПЛА подходит для распыления жидких составов и распределения сухих препаратов: 12л/16л (жидкость) и 16л (гранулы).

Мощный контроллер ACS2 ControlStick позволяет вручную управлять дроном, а также поддерживает полностью автономную работу с подключением к приложению XAG Agri. Кроме того, ACS2 поддерживает портативное картографирование RTK.

3. MMC (MicroMultiCopter Aero Technology Co., Ltd.)

MMC – технологическая компания с большим опытом в производстве и разработке промышленных БПЛА, включая дроны для распыления пестицидов. Предлагает рынку разные варианты продукции с различными характеристиками и функциями. На предприятии трудятся более 500 инженеров, которые занимаются исследованиями и разработками мультироторных, гибридных и самолётных сельскохозяйственных беспилотников.

MMC SKYLLE 1550 P

Сельскохозяйственный дрон Skylle 1550 P – это инновационное беспилотное летательное средство, предназначенное специально для использования в сельском хозяйстве. Класс гексакоптер. Пришёл на смену 4-винтовой популярной модели квадрокоптера Swift-F4. Оборудован высококачественной камерой и сенсорами, позволяющими получать детальные изображения и данные о растениях на полях, чтобы агрономы проводили обзор и мониторинг состояния плодов, определяли проблемные участки и применяли точечную обработку. Дальность полёта 20 км. Время в воздухе с полезной нагрузкой до 40 мин (до 75 мин без нагрузки). 

Skylle 1550 P может быть оснащён 10-15 – литровым баком и системой распыления, позволяющей равномерно наносить удобрения или пестициды на поля, с экономией препаратов до 30%. Имеет возможность собирать и обрабатывать данные для создания 3D-карт. Программа автономного полёта позволяет ему выполнять разные миссии без необходимости постоянного управления оператором. Это сокращает нагрузку на сотрудников и повышает эффективность работы. Система автоматического возврата на базу срабатывает при низком уровне заряда аккумулятора или при потере связи.

4. Eagle Brother (Shenzhen Eagle Brother UAV Innovation Co., Ltd)

Eagle Brother – является инновационным лидером в области беспилотных летательных аппаратов для защиты агрокультуры. Компания основана в 2015 году. За это время успела создать для себя несколько центров (учебный, операционный, сервисный, сельскохозяйственный, управления большими данными), поэтому быстро превратилась в научно-технологическое инновационное предприятие. 

Обслуживает аграрную отрасль с помощью технологий беспилотных летательных аппаратов и инновационных решений по всему миру. Предлагает клиентам развивать продуктивную сельскохозяйственную экономику с меньшими инвестициями и устойчивыми ценностями.

TY800

Одновинтовой дрон вертолётного типа. Закрытый водонепроницаемый фюзеляж позволяет легко справляться с суровыми условиями эксплуатации. Сверхширокая ширина распыления с прижимной силой винта способствует более лёгкому прониканию препаратов в высокие стебли культуры. Конструкция отличается водонепроницаемостью, пыленепроницаемостью и защитой от песка. Имеет отличные характеристики рассеивания тепла, устойчивости к высоким температурам до 100 градусов. 

Особенности полётов TY800:

• Несколько режимов работы: полностью автономная и с участием оператора.
• Нагрузка 30 кг, ширина распыления 7 м, производительность 8–12 гектар в час.
• Интеллектуальная система распыления под давлением контролирует поток жидкого пестицида в режиме реального времени, а насадка может запускаться и останавливаться в течение 1 секунды.

Габариты 2260х580х620 мм. Ёмкость бака 30 л. Время полёта 10-25 минут. Рабочая ширина распыления 7–8 м. Режим работы: полностью автоматический/ручной. Эффективность работы: 0,15–0,30 Га/мин. Ёмкость аккумулятора: 22000 мАч.

5. Walkera (Guangzhou Walkera Technology Co., Ltd)

Компания Walkera является профессиональным разработчиком дронов. Основана в 1994 году. С 2000-х гг., активно развивала технологии коммерческих БПЛА. Сегодня её главными потребителями выступают США и страны ЕС. На данный момент в ассортименте 50 моделей БПЛА с электрическими и газовыми двигателями. Компания гордится способностью разрабатывать и проектировать новые аппараты, и их производством на высокоточном оборудование с ЧПУ, таком как Roders и Digma, импортированном из Германии. 

Философия Walkera: «То, что вы покупаете, – это не только модель, но и тщательно продуманное произведение искусства».

WALKERA AG 16

Первый бензиновый сельскохозяйственный квадрокоптер для опрыскивания полей. Обладает компактным размером и лёгким весом. Система автоматической подачи пестицидов позволяет вносить в память несколько точек для обработки и точно рассчитывать объём жидкости для каждого участка. Многофункциональный контроллер отвечает за управление и программирование полёта, а также за процесс опрыскивания.

Гибридная система электромоторов питается от бензогенератора, работающего на АИ-95. Модель способна нести на борту до 12 литров жидких веществ. Масса: 24 кг. Габариты: 1200×1200×610 мм. Скорость 54 км/ч. Время в воздухе: 35 мин.

Это всего лишь несколько примеров популярных компаний и моделей. Стоит ещё упомянуть названия таких производителей, как: Jincheng Aviation, Zingto, Volitation, Yuanmu Holding, которые тоже специализируются на сельскохозяйственных БПЛА.  

Критерии выбора дрона для опрыскивания полей?

При выборе БПЛА для распыления пестицидов следует учитывать несколько факторов. 

Вот некоторые из них:

Грузоподъёмность. Определите требуемую грузоподъёмность дрона, то есть максимальный вес пестицидов, который БПЛА способен перевезти и распылить за один полёт. Учитывайте не только массу жидкого препарата, но и вес самого распылителя, бака с жидкостью и другого оборудования.

Длительность. Рассмотрите время работы БПЛА на одной зарядке аккумулятора или заправке бака. Длительность полёта зависит от типа и конструкции модели, поэтому может различаться. Обратите внимание на лётную автономность и возможность перезарядки аккумуляторов в полевых условиях (как у БПЛА XAG XPlanet XP2022).

Управляемость и навигация. Выбирайте дрон с хорошими системами управления и навигации. Это поможет обеспечить точность и равномерность распыления пестицидов, а также безопасное пилотирование вблизи препятствий и в условиях сложного рельефа.

Программируемые функции. Узнайте, имеет ли дрон возможность программировать маршруты распыления и картирования полей. Это позволяет БПЛА работать автономно и оптимизировать расход пестицидов на основе данных о состоянии растений и почвы.

Ремонт и обслуживание. Рассмотрите доступность стандартных компонентов и запасных частей для интересующего дрона, чтобы упростить обслуживание и ремонт. Проверьте наличие поддержки производителя или сервисного центра для регулярного ТО и обновления ПО.

Безопасность. Наличие в конструкции БПЛА систем безопасности, таких как датчики препятствий и системы аварийного приземления, обеспечивают безвредное использование дрона и предотвращают его повреждение в случае аварии или столкновения. 

Обязательно проконсультируйтесь с производителями беспилотников, экспертами в области сельского хозяйства или пользователями БПЛА из числа фермеров, чтобы выбрать наиболее подходящую модель аппарата для ваших потребностей и условий окружающей среды.

Заключение

Будущее наступило. В разных уголках мира БПЛА помогают фермерам распылять пестициды на полях и в садах. Делают они это более равномерно и точно, чем традиционные методы обработки, такие как ранцы, тракторы и самолёты. Привлечение беспилотников снижает расход используемых препаратов и требует меньше рабочей силы, что экономически выгодно. Вместе с этим растёт и урожайность, потому что дроны могут опрыскивать труднодоступные и удалённые места.

Вы можете заказать в компании Евразия групп сельскохозяйственные БПЛА из Китая. Поставки осуществляются напрямую с заводов и фабрик производителей: малыми, средними и крупными партиями. Срок 30–45 дней.