Статья журнала

ЦИФРОВИЗАЦИЯ ПОСЕВА МЕЛКОСЕМЕННЫХ КУЛЬТУР С ПРИМЕНЕНИЕМ БАС

Авторы

ГРЖИВА П.И.

Раздел

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ НАУКИ | ECONOMICAL SCIENCES

УДК

УДК 338.432

Выпуск

2024 · № S3 (53)

Статус

PUBLISHED

Цитирование

ГРЖИВА , П.И. ЦИФРОВИЗАЦИЯ ПОСЕВА МЕЛКОСЕМЕННЫХ КУЛЬТУР С ПРИМЕНЕНИЕМ БАС / П.И. ГРЖИВА // Управление рисками в АПК. – 2024. – № S3 (53). – C. -. – .

Аннотация

Беспилотники, оснащённые камерами и датчиками, летают над полями и позволяют фермерам в реальном времени следить за состоянием растений, процессом созревания сельскохозяйственных культур и изменениями характеристик почвы. Рассмотрены подробно примеры работ, которые могут выполняться «сельскохозяйственными беспилотниками»..

Ключевые слова

БПЛА, сельское хозяйство, агроинженерия.

Введение

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) в сельском хозяйстве — это инновационный подход, который активно используется фермерами и научными организациями, занимающимися селекцией [1, 2] и исследованиями в этой области. Эти устройства могут длительное время находиться в воздухе и обследовать большие территории, что позволяет им проводить исследования, недоступные человеку. В настоящее время внедрение подобных автоматизированных систем особенно важно для крупных фермерских хозяйств. Беспилотники, оснащённые камерами и датчиками, летают над полями и позволяют фермерам в реальном времени следить за состоянием растений, процессом созревания сельскохозяйственных культур и изменениями характеристик почвы. Рассмотрим более подробно примеры работ, которые могут выполняться «сельскохозяйственными беспилотниками». • Анализ состояния почвы [3, 4]. С помощью камер и специально установленных на них датчиков фермеры анализируют состояние почвы на различных участниках и определяют, на каких из них наиболее целесообразно и с применением какого способа проводить размещение, посев семян мелкосеменных, овощных культур. • Посев (размещение) семян. В настоящий момент на рынке можно найти ряд результатов исследований в рамках стартапов [5], которые предлагают возделывать сельскохозяйственные растения с помощью специальных дронов, выстреливающих в почву капсулами с семенами. • Мониторинг состояния урожая. Для фермеров очень важно своевременно обнаружить вредителей, от которых гибнут сельхозугодия, чтобы оперативно предпринять необходимые меры. Уже давно известно, что первые признаки ухудшения состояния растений проявляются в изменении хлорофилла. Поэтому, установив на них инфракрасные камеры, фермеры могут своевременно узнать о начале гибели урожая посредством наличия болезней или превалирующих сорных растений.

Методология

• Обработка урожая. Еще одно потенциальное их применение в сельском хозяйстве – это равномерные опрыскивания урожая агрохимикатами и специальными удобрениями. С помощью беспилотников сельскохозяйственные работники смогут проводить подобные работы удаленно. • Прогноз урожайности. Собранные в ходе мониторинга данные могут быть использованы для построения различных аналитических отчётов. В этом случае они будет применяться как платформы для сбора данных, в то время как основной фронт работ ляжет на специализированное ПО, обрабатывающее собранную информацию. Многие эксперты даже полагают, что будущее «сельскохозяйственных беспилотников» именно за этой моделью развития в то время, как основную ценность для рынка будут представлять специалисты, способные на основе результатов работы ПО принимать верные решения по дальнейшему развитию сельхозугодий. На основе анализа технологических решений по использованию беспилотных авиационных систем (БАС) для посева сформулирована задача — разработать роботизированную систему точечного посева овощных и других культур с мелкими семенами с применением БАС. В настоящее время «сельскохозяйственные беспилотники» пользуются спросом. Они помогают повысить урожайность и качество посева. Для решения поставленной задачи предлагается использовать разработанную роботизированную систему точечного посева с помощью беспилотника, который оснащён необходимым оборудованием и приборами. Из-за текущей ситуации в стране реализовать технологические аспекты посева с применением БАС можно только в лабораторных условиях. Для этого используется следующее оборудование: квадрокоптер Hubsan со специализированной платформой, к которой крепятся блок питания, мотор-редуктор, система управления Arduino и привод ручного высевающего аппарата (рис. 1). Это позволит контролировать перемещение посевной секции на нужной высоте и программировать процесс координатного (точечного) высева овощных и мелкосеменных культур. При этом на начальном этапе основным требованием будет площадь питания растений, определённая по соответствующим методикам.

Результаты

Рисунок 1 – Оборудование для точечного (координатного) посева 1 – квадрокоптер (БАС); 2 – платформа с преобразователем питания; 3 – комбинированные высевающие системы (КВС); 4 – пульт дистанционного управления (ПДУ) КВС Возможность шага посева регулируется автоматически с помощью программного кода, который управляет движением беспилотной авиационной системы (БАС) и координатно-высевающего средства (КВС). Этот код обеспечивает формирование семенного ложа и перемещение семян или гранул минеральных удобрений на нужную глубину по одному. Следующим шагом исследования будет разработка привода в виде кулачкового механизма для автоматизации процесса высева с учётом условий работы и особенностей сельскохозяйственной культуры. Прежде чем приступить к настройке точечного высева, необходимо определить предельную грузоподъёмность квадрокоптера. Затем, уравновесив силу тяжести путём распределения оборудования, следует определить параметры привода координатно-высевающего средства. После этого с помощью электрического привода на самодельном «кулачковом механизме», изготовленном с использованием адд

Результаты

Рисунок 2 – Элементы роботизированной системы для посева овощных мелкосеменных культур а – оценка грузоподъёмности квадрокоптера; б – механизм кулачкового привода комбинированной высевающей системы (КВС); Основная сложность заключается в том, чтобы привести в действие все движущиеся элементы. Поэтому следующим этапом исследований будет научно обоснованный расчёт возможных профилей, параметров и режимов работы кулачкового механизма. Необходимо разработать привод, который будет соответствовать грузоподъёмности вместе с семенами, размещёнными в координатно-высевающем средстве для квадрокоптера. Всё нужно сбалансировать и настроить таким образом, чтобы квадрокоптер смог пролететь достаточное расстояние в соответствии с агротехническими требованиями.

Обсуждение

В заключение можно сказать, что для качественного посева необходимо учитывать множество важных аспектов. Требуется провести теоретическое исследование для достижения поставленной цели. После определения форм, размеров и режимов работы привода координатно-высевающего средства, качество высева улучшится, а удельная трудоёмкость и энергоёмкость точечного посева снизятся.

Обсуждение

Следующим этапом исследований является расчёт технологии возделывания овощных и других мелкосеменных культур в условиях открытого и закрытого грунта с применением

Выводы

Умных технологий и технических средств [11].

Источники

Библиографический список: Использование мозаичного посева в условиях Тверской ГСХА / В. А. Тюлин, А. И. Беляков, Е. С. Белякова [и др.] // Инновационные подходы к развитию науки и производства регионов: взгляд молодых ученых : Сборник трудов студентов и молодых учёных. Материалы 49-ой научно-практической конференции студентов и молодых учёных, Тверь, 16–18 марта 2021 года. – Тверь: Издательство Тверской ГСХА, 2021. – С. 175-178. Машинно-технологическое оснащение селекции и семеноводства технических культур : Научный аналитический обзор / Р. А. Ростовцев, В. В. Голубев, Н. П. Мишуров [и др.]. – Москва : Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению агропромышленного комплекса, 2019. – 80 с. – ISBN 978-5-7367-1536-7. Результаты исследования воздействия излучателя ИСЧ-19 на свойства почвы при угнетении борщевика Сосновского / А. В. Кудрявцев, И. С. Калинин, Ш. М. Бабаев, В. В. Голубев // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. – 2021. – Т. 68, № 1(42). – С. 99-104. Рубан, Ю. Н. Влияние уплотнения от средств механизации на свойства почвы и урожайность сои / Ю. Н. Рубан, В. В. Голубев, Е. Б. Захарова // Механизация и электрификация технологических процессов в сельскохозяйственном производстве : Сборник научных трудов / Дальневосточный государственный аграрный университет. Том Выпуск III. – Благовещенск : Дальневосточный государственный аграрный университет, 1998. – С. 44-46. Взаимодействие дисковых рабочих органов с почвой и высеваемым материалом / А. А. Алимурадов, А. В. Кудрявцев, Ф. Л. Блинов, В. В. Голубев // Студенческая наука к юбилею вуза : Сборник научных трудов по материалам 50-ой научно-практической конференции студентов и молодых ученых, Тверь, 15–17 марта 2022 года. – Тверь: Издательство Тверской ГСХА, 2022. – С. 297-300. Методика полевого опыта освоения залежных земель под полевые культуры / А. С. Васильев, Р. А. Ростовцев, А. В. Кудрявцев [и др.] // Агроэкологические аспекты устойчивого развития АПК : Материалы XVII Международной научной конференции , Брянск, 17 марта 2020 года. – Брянск: Брянский государственный аграрный университет, 2020. – С. 608-614. Результаты лабораторного эксперимента комбинированного сошника / А. С. Фирсов, Е. С. Белякова, А. В. Кудрявцев [и др.] // Вестник НГИЭИ. – 2020. – № 5(108). – С. 5-15. Improvement of forage lands in central non-black earth zone of Russia by using some integrated approaches / N. V. Aldoshin, A. S. Vasiliev, A. V. Kudryavtsev [et al.] // Plant Science Today. – 2021. – Vol. 8, No. 1. – P. 9-15. – DOI 10.14719/pst.2021.8.1.827. Результаты проведения испытаний почвообрабатывающе-посевного агрегата для льна / А. С. Фирсов, В. В. Голубев, И. В. Горбачев, М. В. Никифоров // Вестник Башкирского государственного аграрного университета. – 2018. – № 3(47). – С. 113-117. – DOI 10.31563/1684-7628-2018-47-3-113-117. Судакова, М. С. Культуртехнические мероприятия по восстановлению залежных земель / М. С. Судакова, А. С. Фирсов // Молодая наука аграрного Дона: традиции, опыт, инновации. – 2018. – № 2-2. – С. 124-126. Шило И.Н. Умная сельскохозяйственная техника / И.Н. Шило - М: Астана 2018.