Технология внесения пестицидов и удобрений беспилотными летательными аппаратами в цифровом сельском хозяйстве

Abstract

Digital agriculture predetermines the development of robotic agricultural technologies for the application of pesticides and fertilizers using unmanned aerial systems, which are based on unmanned aerial vehicles (UAVs) with a certain working load for monitoring agricultural land and applying agrochemicals. (Research purpose) To develop a technology for variable-rate application of pesticides and fertilizers using unmanned aerial vehicles in digital agriculture. (Materials and methods) In the process of study, the authors used the methodological recommendations on the application of chemicals in the precision farming system (offered by VIM), as well as the normative and technical documentation for unmanned aircraft systems. (Results and discussion) It was shown that the developed technology includes the sequential execution of information and technological operations in off-line and on-line modes. It was found that the application rate of the liquid pesticides of 10-20 liters per hectare reduces losses due to drift from the treatment area and ensures the highest productivity of pesticide application using unmanned aerial vehicles. It was determined that the field processing performance increases as the run length increases, and decreases with the increasing flow rate of the liquid chemical. The rational run length was established to equal 0.8-3.2 kilometers. The authors established requirements for the spraying quality of unmanned aerial vehicles. It was proved that to increase the productivity of unmanned aerial vehicles during plant top-dressing, it is necessary to use unmanned aerial vehicles with a larger working load of 300-400 kilograms. (Conclusions) The authors have developed a technology for variable-rate application of pesticides and fertilizers using unmanned aerial vehicles, algorithms for preparing them for flight, monitoring agricultural lands, making a field orthophotomap, electronic maps of vegetation indices, the phytosanitary status of crops, and variable-rate application of pesticides and fertilizers.Цифровое сельское хозяйство предопределяет развитие роботизированных агротехнологий применения пестицидов и удобрений с использованием беспилотных авиационных систем, основу которых составляют беспилотные летательные аппараты с определенной полезной нагрузкой для мониторинга сельскохозяйственных угодий и внесения агрохимикатов. (Цель исследований) Разработать технологию дифференцированного внесения пестицидов и удобрений с помощью беспилотных летательных аппаратов в цифровом сельском хозяйстве. (Материалы и методы) В ходе работы использовали Методические рекомендации по применению средств химизации в системе точного земледелия (ВИМ), нормативно-техническую документацию на беспилотные авиационные системы. (Результаты и обсуждение) Показали, что разрабатываемая технология включает последовательное выполнение информационных и технологических операций в режимах off-line и оn-line. Установили, что норма внесения рабочей жидкости пестицидов 10-20 литров на гектар сокращает потери вследствие сноса из зоны обработки и обеспечивает наибольшую производительность внесения пестицидов с применением беспилотных летательных аппаратов. Определили, что производительность обработки поля возрастает с повышением длины гона и уменьшается с увеличением нормы расхода рабочей жидкости. Выявили рациональные значения длины гона – 0,8-3,2 километра. Установили требования к качеству авиационного опрыскивания. Доказали, что для увеличения производительности беспилотных летательных аппаратов при подкормке растений необходимо использовать их с большой полезной нагрузкой – 300-400 килограммов. (Выводы) Разработали технологию дифференцированного внесения пестицидов и удобрений с помощью беспилотных летательных аппаратов, алгоритмы подготовки аппаратов к полету, мониторинга сельскохозяйственных угодий, создания ортофотоплана полей, электронных карт вегетационных индексов, фитосанитарного состояния посевов, дифференцированного внесения пестицидов и удобрений