Live-беседа "Внесение средств защиты растений дронами"

В ходе беседы обсудим:
1. Что такое дрон-опрыскиватель и дрон для оцифровки/скаутинга?
2. Выгода УМО (Ультрамалообъемного) внесения СЗР.
3. Комплекс Ракурс-М - на фаркоп и в поле.
4. Примеры применения, экономический и экологический эффект.

Спикером выступит Михаил Кузьменков - основатель AgTech стартапа Cropfleet - цифровая платформа беспилотных технологий в АПК. 18 лет в сельском хозяйстве. Соавтор патента «Автоматизированная станция для обслуживания дронов, используемых для обработки растений». Окончил Белорусский Государственный аграрный технический университет, магистратура, Академия управления при Президенте Республики Беларусь. Опыт Фермерства: Голубика и Жимолость.

Мы находимся в Минске и в Беларуси, являемся субъектом инновационной деятельности китайско-белорусского индустриального парка Великий камень. Согласно указу президента республики Беларусь №215 имеем льготы, позволяющие нам производительным инновационную продукцию и экспортировать на внешние рынки. В 2019 году мы обратили внимание на такую технологию как дроны-опрыскиватели, изучали, тестировали, делали множество опытов. Сейчас начали производить самостоятельно. Мы занимаемся разработкой и производством встроенных систем управления, то есть это полетный контроллер, телеметрия, RTK, контроллеры полезной нагрузки, система управления моторами, то есть полностью делаем устройства, которые технически нам подконтрольны для того, чтобы обеспечить моментальный сервис. Что очень важно в сельском хозяйстве, чтобы не было простоев техники, особенно горячий сезон, когда необходимо обрабатывать. И окно возможностей может сжиматься и пропустили момент обработки, потери урожая. Поэтому необходимо, чтобы техника восстановилась моментально. Сегодня сломалась, завтра она уже опять в строю. Соответственно мы сделали цифровую платформу, мобильное приложение, также работающая с Web, в котором скаутинг объединен с маркетплейсом, где общается наша целевая аудитория (это сельхоз производители, контракторы компании-подрядчики, который на аутсорсе оказывают услуги). То есть фермеру необходимо обработать поле, опрыскать и либо посеять, либо убрать. Он через мобильное приложение может найти себе подрядчика. Также в этом мобильное приложение интегрирована система управления беспилотными технологиями. Сейчас это дронные опрыскиватели, которые уже широко используются сельском хозяйстве. Как известно, уже на подходе, беспилотные трактора, комбайны. Сейчас уже очень популярна стала технология автопилотирования, когда трактор работает самостоятельно, а механизатор находится внутри, но руль не трогает: машина идет автоматически. Система автопилотирования ведет ее даже на разворотах и при этом общается с высевающим либо почвообрабатывающим орудием.
Здесь представлен сам комплекс, это прицепное устройство, внутри которого автоматическая система приготовления рабочего раствора, два дрона-опрыскивателя, дрон миссии. Что такое дрон-опрыскиватель? Это 4, 6, 8-моторное устройство беспилотное, которое на малой высоте 2-6 метров над культурой ведет обработку на скорости порядка 18-20 километров в час вносит рабочий раствор. Особенность технологии в том, что нисходящие потоки от лопастей подхватывают мелкодисперсный рабочий раствор (размер капли порядка 100 микрон) и нисходящие потоки образуют завихрения. Мелкая дисперсия покрывает растения очень эффективно именно за счет того, что капли попадают и проникают везде. Получается небольшое количество воды 5-10 литров на гектар. Если трактором мы вносим порядка 200 воды, то здесь в 40 раз меньше. Это экономично и экологично. Мелкая дисперсия не боится росы, поэтому можно работать ночью. Большая капля росы стекает. Мелкодисперсные показали свою эффективность усвоения растениям препаратов или нанесения на насекомых-вредителей.
Дрон-миссии для оцифровки полей делает агроскаутинг. Это то, что уже скоро у каждого фермера-агронома будет в багажнике ездить, когда он будет объезжать свои поля, посевные площади, делать скаутинги, исследования. Будут запускать дроны в автоматическом режиме с мобильного приложения, которое позволяет делать скаутинг, NDVI, можно будет посмотреть, заметки составить и так далее. Приехал на поле, сфотографировал культуру, сделал заметку, выпустил дрон – он отснял в мультиспектре более точном, очаги определила система искусственного интеллекта, сделал фотографии, видит более подробную информацию. Фермер либо агроном наблюдает, какая ситуация с насекомыми-вредителями, с болезнями, с сорными растениями, очаги засоренности, степень поражения. Система автоматически из каталога подтягивают препараты, нормы внесения, рекомендации по действующему веществу и по норме весенний, исходя из проблемы с посевами. Это позволяет на ранней стадии принимать решение бороться с проблемами.
Дрон-миссия – четырёхмоторный лёгкий долголётный дрон (летает около часа), на нем есть модуль компьютерного зрения, в комплекте идет планшет, как интерфейс управления, где стоит программа, и бортовой компьютер, на котором происходит вычисление либо в облачном сервисе. В прицепе комплекса «Ракурс – М» находится автоматическая система подготовки рабочего раствора, в мобильном приложении указана норма внесения, она интегрирована с системой приготовления рабочего раствора. Замешивается рабочий препарат с водой без участия человека. Человек только открывает канистру, аппликатором пробивает мембрану, вставляет аппликатор металлический и он согласно норме и гектарности поля отбирать препарат. Максимально изолируем человека от контакта с пестицидами. Перевозится куб воды, емкость препараты и также звуко- и шумоизолированный отсек с бензогенераторами для зарядки аккумуляторных батарей адронов, чтобы обеспечить их непрерывную работу любых условиях. Один дрон делает 8-16 гектар в час в зависимости от культуры, в зависимости от агротехнологической операции. В спокойном режиме 10 гектар в час и мы сейчас дорабатываем систему работы в режиме флота двух дронов. Опрыскивателям будут системы рекомендовать, с каких точек стартовать, учитывая ветер анемометра, направленность, силу, маршрут и расстояния длину угона поля. Будем задавать полетное задание для двух дронов опрыскивателей, чтобы получить наиболее оптимальный вариант и максимально высокую производительность. Задача сейчас получить 20-25 гектар в час производительности двух дронов-опрыскивателей. Это полностью автономная работа, когда вы просто указали контур поля, нажали на кнопку, а дроны работают. Десять-пятнадцать минут дрон летает, возвращается, вы меняется аккумуляторную батарею, ставите на зарядку, заправляете рабочий раствор уже приготовленный. Полностью исключён контакт человека с препаратом на моменте приготовления рабочего раствора и на моменте его внесения в полевых условиях. Человек работает на дистанции, и при этом сделано все для того, чтобы максимально облегчить работу человека и повысить производительность. Данное решение увеличивает производительность, сокращает экономические издержки и минимизирует вред экологии, за счет того, что в десять раз мы сокращаем выбросы в атмосферу CO2 (углеродный след), в 40 раз уменьшаем потребление воды, не уплотняем почву за счет того, что не топчутся культуры и нет технологической колеи, и высокая эффективность работы высокостебельным культурам и в ночное время.
Вы можете видеть водочувствительные бумажки. Это мы работали по ячменю в Воронежской области, это была баковая смесь: гербицид, инсектицид, фунгицид и микроудобрения антистресс. Было около 10 литров на гектар рабочего раствора. Нарушили технологию: работали в жару двумя дронами, потом дождь пошел. Агроном потом сбрасывал видео: падалицы рапса была основной проблемой. Прекрасно все сработало. Местами чуть-чуть подожгли кончики, видимо, из-за жары. потом видео было с уборки урожая, высокий был урожай как и на соседних полях, где трактором вносили по технологии в идеальных условиях. Для опыта мы сделали такие стоечки, прицепили к ним планки с водочувствительными бумажками, чтобы посмотреть на мелкодисперсную каплю. Пустили трактор (самоходный опрыскиватель) с нормой опрыскивания 200 литров на гектар и дрон-опрыскиватель. Причем поставили планки немножко под углом и трактору уже проблема была попасть. Дрон же не проблема: завихрениями он загоняет каплю под лист и причем бумажки такие же цепляли водочувствительные на кукурузу, когда работали по мотыльку, и на нижний ярус на внутреннюю сторону листа капля попадает.
Ниже картинка – это ты работали по сое. Здесь мы опять же дроном оцифровали поле, посмотрели мультиспектр. Была проблема неравномерности созревания. В Беларуси соя – нетрадиционная культура. Сейчас мы пытаемся ввести ее в севооборот, сорта районированные смотрим. Не хватает Солнца, идёт неравномерное созревание, поэтому здесь мы дифференцированно обработали десикантом, то есть определили очаги зелёных пятен и точечно высушили. Получает, что не все поле обрабатывали, а именно локально, где необходимо было подсушить. Получили хороший эффект и комбайн пошел убирать сою на равномерно созревшем поле.
Так выглядит наш комплекс: эксплуатация с внедорожником цепляется на фаркоп, все заряжается, приезжает техника (дроны, опрыскиватели, дрон для оцифровки полей. Приехал в поле, воды набрал с собой, препараты, дрона выпустил, он оцифрован поле, сшил цифровой ортофотоплан прямо в полевых условиях с RTK метками, то есть у спутника большая погрешность может быть (3 метра), то у антенн RTK нашего собственного производства сантиметровая точность. Поле сшивается с RTK метками, отмечаются столбы, деревья, и загружается эта миссия в дрон-опрыскивать. Также это же поле как задание может загружаться и системы автопилотирования трактора.

По поводу ультрамалообъемного внесения здесь в Беларуси мы запустили совместно с Институтом защиты растений академии наук республики Беларусь государственную программу изучения действия УМО. Они изучают то, каким образом сделать расширение регистрации препаратов на УМО удобным для и регистрантов. Мы выступили с инициативой с одним из крупнейших производителей средств защиты растений (это российский производитель, у него есть завод в Беларуси). Мы предложили совместно изготовить препараты для утрамалообъемного внесения для дронов. Добавить вещества, которые будут улучшать действия препарата в условиях ультрамалообъёмного внесения. Мы к этому идем, мы это сделаем. При этом мы думаем, как решить проблемы связанные с регистрацией препаратов на УМО, потому что регистрантам пока это не очень выгодно, дроны массово не распространены, хотя рост рынка очень интенсивный. Как облегчить эту процедуру, чтобы им было интересно, потому что регистрация препаратов – это дорогостоящая процедура, лабораторные исследования, полевые исследования. Мы работаем препаратами, которые имеют регистрацию на УМО и получаем высокие результаты.
На выставке мы показывали прицепные устройства нового образца, сейчас выходит комплекс третьего поколения (на картинке первое поколение). В цифровую платформу интегрируются метеостанции, датчики, сенсоры, система автопилотирования через виртуальную флэшку. Перед нами стоит задача создать цифровой инструмент, который будет интуитивно понятен я консервативной аграрной аудитории, чтобы все было максимально легко использовании «user friendly». Мы делаем коробочные продукты под ключ, куда входит чемоданчик с дроном, с компьютером, с планшетом RTK (RTK можно отдельно купить, а также с дронами в комплекте).
В другом опыте мы тоже получили высокие результаты, хозяйство тоже было довольно, хотя конечно условия для внесения были не самые лучше, потому что в конце октября уже было прохладно.
Про преимущества: мы не конкуренты трактору либо самоходному опрыскивателю – мы скорее хорошо дополняем технику, но и первую очередь мы решаем задачу связанную с дефицитом кадров на селе. Механизаторов больше не становится, техника двигается сторону автопилотирования и бесплотных технологий. Свой продукт мы больше упаковываем как инструмент для оказания услуг, то есть в Беларуси с мы упаковали наш продукт как готовую бизнес-модель для малого предпринимательства, для малых городов и сел. Чтобы любой желающий сельской местности имел перспективу заниматься бизнесом. Например, молодая пара получает в лизинг нашего оборудование, банк поддерживает, они приносят соглашение намерениях от хозяйств, которые подписали, что им интересны услуги на объеме 200, 50 гектар, 1000 гектар, банки их финансируют. Наш комплекс приобретают и занимаются бизнесом, оказывают услуги на аутсорсе и вносят средства защиты растений в хозяйствах.
В хозяйстве одном сахарную свеклу люди вручную пололи, упустили срок внесения, то есть окно возможностей, сорняк перерос. Техника подвела, погодные условия были плохие (дожди шли), уже препарат вносить было поздно – сорняк перерос. Потом они ходили и вручную собирали, поэтому как раз есть рынок для оказания услуг по внесению на аутсорсе.
Это десикация кукурузы, то есть одно и то же поле обработали десикантом 2 литра на гектар 4 литра воды к нему, то есть 6 литров рабочего раствора на гектар с дрона с высоты 2 метра. Попал препарат по всей длине взрослого растения. Стоит поле зеленой кукурузы, а где уже обработали десикантом, кукуруза полностью высохла, но опять же здесь вопрос о том, насколько этот прием эффективен, идет много дебатов. Это в северной части Беларуси в самой северной части в мире, где произрастает кукуруза. Не хватало Солнца все равно, мы быстренько препарат внесли, получилось быстро организовать и моментально добиться высыхания растения.
Сейчас ведем основную разработку следующего продукта. Это запатентованная нами технология – роботизированный комплекс. Станция, обеспечивающая автономную работу 6 дронов-опрыскивателей, то есть это станция ставится на КАМАЗ и на грузовик, перевозит уже три куба воды, препараты препарат уже можно в кубах перевозить, а не в канистрах: оборотная тара, то есть экология опять же. Система автономно меняет в дронах-опрыскивателях аккумуляторную батарею и рабочий раствор без участия человека и делает это в 6 дронах по очереди, таким образом одновременно в поле работает 6 дронов и мы хотим получить производительность 60 гектар в час. За смену автономность должна составить 10 часов, то есть 600 гектар.

Сколько нужно препарата на этот объем бака?
Мы рассчитаем норму расхода препарата на гектар. Допустим, используется препарат дикват, тогда два литра на гектар десикацию мы делаем, тогда трактору воды нужно больше обычного (100-200 литров), чтобы больше площадь была для контактного препарата (дикват – контактный препарат). То есть нужно два литра плюс 100-200 литров на гектар, то для дрона объём воды два литра плюс четыре-пять литров на гектар. В 40 раз количество воды мы сокращаем. Мы своих клиентов поддерживаем технологически и информационно постоянно, то есть ведём базу препаратов, культур, нормы внесения, много экспериментируем, видим где и когда можно сэкономить. Контролируем качество воды, поставляем лакмусовые бумажки.
Ребята из Татарстана поделились опытом, там фермер делает обратный осмос воды и за счет этого он очень сильно снижает норму внесение препарата. Он рассказывал, что по переросшему сорняку работает литром глифосата.

Мы работали по борщевику, обрабатывали дроном борщевик уже в бутоне. Стояла жара. Где-то в автоматическом режиме пускали, где-то в ручном режиме брали 2 литра препарата и 5-6 литров воды, вносили по переросшему борщевику и уничтожили его. С нормами если экспериментировать, то какую-то делянку заложите и посмотрите что будет. В прошлом году я экспериментировал со льном, взял три делянки и разными нормами заложил опыт: средняя, минимальная и ниже минимальной. Вместе с агроном посмотрели и увидели, что разницы нет и все хорошо сработало. Мы сделали вывод, что можно работать минимальной нормой.

Что делает дрон в случае неполадок? Есть ли у дрона противоаварийной система?
Да у него есть автоматический возврат на базу случае потери сигнала или если садится батарейка. Есть проблема с покупными дронами: они садятся в случае экстренной ситуации прямо на культуру. Это проблема, особенно если культура высокорослая. Наши дроны возвращаются на базу.

Как дрон оповещает о том, что он закончил работу? Есть ли у него какие-то датчики?
Там есть флоуметр, мембраны, насос, разные баки 10, 16, 20, 22, 26, 30 литров, и, соответственно, мы берем препарат с нормой внесения 6 литров, то можем залить 18 литров и на 3 гектара он сделает обработку. Либо можем 30-литровый бак залить до 8 метров на гектар. Есть система автоматического приготовления рабочего раствора и она заправляет в дрон столько рабочего раствора, чтобы дрон не закончил свою работу вдали и чтобы не было холостого хода. То есть не 30 литров зальёт в бак, а 25-26, чтобы не было такого, что там восьмистах метрах он закончил работу, идёт пустой и садит батарейку, а потом загруженный возвращается на эту точку, при этом опять же батарейка высаживается.

Каким образом устроена система, которая контролирует дрон?

Есть ручной (мануальный) способ управления дроном, а есть автоматический. В полевых условиях используется автоматический, то есть загружается заранее подготовленный контур поля. Контур подготавливается с использованием дрона миссии. Он фотографирует поле, а потом эти фотографии сшиваются, обводится контур поля и отмечаются препятствия (столбы и деревья). Этот контур попадает в телеметрию дрона (в пульт управления) и телеметрия выстраивает то, как он будет ходить, где он будет огибать препятствия, ширину захвата регулирует в зависимости от высоты. Система делает автоматически, вы только даете контур поля и ставите высоту, на которой он будет работать. Высота выбирается исходя из погодных условий и агротехнологической операции. Если это десикация, нет ветра и хорошая погода, то можно повыше поднять, чтобы плащ пошире раскрылся, тогда контактный препарат на десикацию подсолнуха отлично сработает. Если ветер выше четырёх метров в секунду, то работать нельзя. У тракторов также, но его можно пониже прижать, а дрон нужно запускать перпендикулярно ветру, чтобы снос был перпендикулярный. Это все реализовано за счет того, что загружается карта в телеметрию, телеметрия передает информация на полетный контроллер дрона, полетный контроллер дает команду контроллеру полезной нагрузки как качать, с каким напором и дает команду модулю, который управляет оборотами двигателя и говорит, куда лететь и с какой скоростью.