Техника

В полёте над полем. Что препятствует развитию рынка БПЛА в российском сельском хозяйстве

«Геоскан»
«Геоскан»
Журнал «Агротехника и технологии»

Журнал «Агротехника и технологии»

Читать номер

В сельском хозяйстве существует несколько вариантов применения беспилотных летательных аппаратов с разной степенью экономической эффективности. На рынке России представлен широкий спектр различных моделей такой техники. И хотя использование беспилотников российскими аграриями нельзя назвать массовым, некоторые агрохолдинги успешно их применяют и готовы делиться своим опытом. О возможностях применения БПЛА в сельском хозяйстве, современных разработках, а также об опыте их использования журналу «Агротехника и технологии» рассказали специалисты рынка и представители хозяйств

По словам Владимира Зобнина, сооснователя и главного конструктора стартапа «АСГА — Альтернативные Системы Гражданской Авиации», возможности дронов в сельском хозяйстве определяются рамками и особенностями технологий, используемых в АПК. В настоящий момент использование дронов может считаться перспективным для решения таких задач: визуальный и инструментальный контроль, в том числе за развитием растений посредством определения индекса NDVI и расположением животных; применение средств защиты растений (СЗР) и внесение минеральных удобрений; оперативная борьба с аномально развивающимися вредоносными организмами.

«Возможно, по мере совершенствования беспилотных технологий, они станут активно влиять на технологический облик сельского хозяйства, определяя новые методы агротехники, — рассуждает Владимир Зобнин. — Эффективность беспилотных комплексов повышается за счёт увеличения производительности и/или сокращения затрат на эксплуатацию».

 В части технических решений, добавляет специалист, максимальное внимание разработчиков безусловно уделяется совершенствованию технологий хранения и генерации электрической энергии, состояние которых сегодня существенно ограничивает развитие БПЛА.

По мнению Владимира Зобнина, наиболее перспективными беспилотники станут при решении задач по применению агрохимикатов — по имеющейся оценке, использование тяжёлых БПЛА в таких работах обеспечивает кратный рост эффективности и может достигать от 2,3 (по сравнению с традиционной сельскохозяйственной авиацией) до 9 раз относительно эффективности туннельных опрыскивателей, применяемых при обработке виноградников.

Как отмечает Никита Прокофьев, руководитель агронаправления ГК «Геоскан», существует множество вариантов применения БПЛА в сельскохозяйственном секторе. Чаще всего, по его словам, беспилотные аппараты используют для аэрофотосъемки и мониторинга состояния растений: специалисты могут на основе полученных с БПЛА данных сделать из снимков цифровые карты, предписания для внесения различных препаратов и т. п. 

«Экономическую эффективность для задач сельского хозяйства показали несколько вариантов использования получаемой информации. Первый — создание электронных карт полей. При этом производится картографирование участка местности с созданием плана фактически обрабатываемой пашни в векторном формате. Второй проверенный вариант применения данных дистанционного зондирования — дифференцированное внесение удобрений. Идея проста: удобрять только там, где нужно, и ровно столько, сколько нужно», — поделился Никита Прокофьев.

Из разработанных в России аппаратов Владимир Зобнин обращает внимание на БПЛА ИД-400А от компании «Индустриальные Дроны» с заявленной грузоподъёмностью 200 кг, ориентированный на разнообразные рыночные сегменты, в том числе, сельское хозяйство. На данный момент, считает специалист, этот перспективный беспилотник в наибольшей степени соответствует облику эффективного БПЛА сельскохозяйственного назначения.

«Если говорить о характеристиках БПЛА, то практический интерес имеет их производительность при выполнении определённых операций. Сопоставление цифр позволяет сравнивать беспилотники с самоходной техникой, понимать разницу и оценивать обоснованность предпочтений», — говорит Зобнин.

В качестве примера он приводит беспилотный комплекс, проектируемый «АСГА — Альтернативные Системы Гражданской Авиации», который имеет расчётную производительность до 12 га/ч при норме внесения раствора 150 л/га на операциях по десикации высокорослых культур. Заявляемые характеристики среднего самоходного опрыскивателя, по словам Владимира Зобнина, значительно превышают названный показатель и достигают 20 га/ч, но без ссылки на то, что, например, на подсолнечнике практически подобные показатели самоходной техники маловероятны.

Однако за прошедший год (с августа 2021 г.) новых российских разработок, ориентированных на использование в АПК, специалист не встречал. 

Как рассказал Никита Прокофьев, в прошлом году «Геоскан» представил свою мультиспектральную камеру, способную вести съёмку одновременно в пяти диапазонах. Помимо основных каналов видимого спектра (синего, красного и зелёного) камера регистрирует дальний красный и ИК, что позволяет рассчитывать различные индексы вегетации: SAVI, NDVI, NDRE, LAI и др.

Если же говорить о расстоянии, которое преодолевают БПЛА, то квадрокоптеры, по замечанию специалиста, могут проводить съёмку до 145 га за вылет, а самолёты — до 4200 га и даже 25 000 га (Геоскан 701, например). 


При этом Никита Прокофьев добавляет, что сейчас на российском рынке представлено много моделей БПЛА как самолётного, так и мультироторного типа, способных удовлетворить разные запросы: от съёмки обширных полей до детального изучения небольших участков. Также доступны и полезные нагрузки отечественного производства, о которых было сказано выше. 

«Беспилотники, используемые в российском АПК, являются преимущественно зарубежными. Отечественные компании, производящие такую технику серийно, мне неизвестны», — в свою очередь отмечает Владимир Зобнин. 

По наблюдениям Алисы Сазановой, директора центра исследования и разработки компании «Аэромакс», рост мирового рынка сельскохозяйственной продукции требует активной автоматизации производства, в том числе с помощью беспилотных технологий. Сельское хозяйство считается одним из наиболее перспективных и быстрорастущих сегментов коммерческого применения беспилотных авиационных систем (БАС). 

«В России агродроны представлены в основном зарубежными производителями, и на сегодняшний день сформировался дефицит техники. Это подстегнуло развитие отечественных аналогов», — утверждает она. 

Так, в целях импортозамещения «Аэромакс» работает над созданием альтернативных эффективных решений для сельского хозяйства.


«Мы, как производители, ориентируемся на передовые модели и технологии, чтобы создать конкурентоспособный продукт. Сейчас «Аэромакс» находится в активной фазе создания модели агродрона высокой производительности, для которого в том числе тестируются системы централизованного управления группой дронов. Ряд сельскохозяйственных производителей уже проявили заинтересованность в новой разработке. Мы готовим для них комплексное решение, включающее в себя дрон с возможностью ультрамалообъёмного опрыскивания (УМО), а также проведение полётов, ремонт и сервисное обслуживание техники», — поделилась Алиса Сазанова.

Пока новое решение для сельского хозяйства на стадии разработки, «Аэромакс», по её словам, оказывает услуги с применением обширного парка авиатехники, в том числе беспилотников собственного производства самолётного и коптерного типов, подходящие для мониторинга и оценки состояния сельскохозяйственных угодий, выявления проблемных зон вегетации растений, а также точечного внесения агрохимических средств.


Опыт внедрения БПЛА 

Как сообщил Никита Прокофьев, среди пользователей БПЛА от компании «Геоскан» — агрохолдинг «Степь» и «Био-Тон», также за услугами обращались «Продимекс» и «Русагро».

По его словам, предприятия получают множество преимуществ, в том числе оцифровку и аудит земельного банка: БПЛА предоставляют хозяйствам актуальные данные, на основе которых становится возможным более точно планировать дальнейшую работу. «Съёмка с БПЛА помогает ответить на вопросы, соответствуют ли фактически обрабатываемые земли кадастровой карте, какие участки земли не используются, но входят в расчёты при планировании работ, а какие — не учитываются. Бумажные карты или бесплатные снимки со спутников быстро устаревают и не отличаются высокой детализацией», — подчёркивает Никита Прокофьев, особо акцентируя внимание на дифференцированном внесении удобрений: заказчики «Геоскана» сообщают об экономии от 2 до 5 тысяч рублей с гектара за счёт использования этой технологии.

Своим опытом поделился Андрей Недужко, генеральный директор агрохолдинга «СТЕПЬ», который использует беспилотные летательные аппараты с 2017 года. Он сообщил, что сейчас в парке компании несколько дивизионов БПЛА. Агродроны применяются для обработки полей СЗР, а также для мониторинга и контроля за состоянием посевов. 

«Возможности дронов позволили нам внедрить машинное зрение для оценки посевов. Технология способна по аэрофотоснимкам подсчитать количество растений на поле с минимальной погрешностью. Это помогает оценить качество посевного материала и полевых работ, а также эффективность применяемых средств защиты растений. Сейчас мы тестируем сев по 3D-моделям полей, для чего создаются карты рельефа с применением квадрокоптеров. БПЛА также используются при инвентаризации земельного банка, уточнении границ участков в хозяйствах», — рассказал Андрей Недужко.

Владимир Зобнин, сооснователь и главный конструктор стартапа «АСГА — Альтернативные Системы Гражданской Авиации»

— В заданном контексте под «беспилотной техникой» понимаются беспилотные летательные аппараты (БПЛА), то есть летательные аппараты, не имеющие на борту человека, управляющего полётом (пилота). К БПЛА относятся: дистанционно-пилотируемые летательные аппараты (ДПЛА), управление которыми осуществляется оператором (используется термин «внешний пилот»), находящимся вне управляемого ЛА (например, на земле, на другом ЛА, на корабле); роботизированные ЛА, чей полёт происходит под управлением автоматических систем; БПЛА с комбинированным управлением.
В более широком понимании термина, к беспилотной (транспортной) технике относятся любые транспортные средства, на борту которых отсутствует человек для целей управления (лётчик, водитель, оператор). Так, одним из направлений развития сельскохозяйственной техники является создание беспилотных тракторов.


По его словам, опрыскивание посевов с помощью агродронов позволяет применять технологии ультрамалобъёмного внесения, что в свою очередь помогает оптимизировать расход СЗР. Андрей Недужко пояснил: если самоходный опрыскиватель проводит обработку по принципу «тяжёлой капли», то агродрон создаёт туман, который за счёт аэродинамических сил и вихревого движения воздуха более эффективно обрабатывает посевы, в том числе проливает лист с обратной стороны. Качество такой обработки гораздо выше, а соблюдение рекомендованных доз внесения СЗР обеспечивается при гораздо меньшем расходе рабочего раствора. 

«Важным преимуществом по сравнению с традиционными опрыскивателями является то, что агродронами можно проводить обработку при любой высоте растения. Клиренсы самоходных опрыскивателей составляют 1,8-2,2 метра, а в нашей практике были примеры, когда кукуруза и подсолнечник вырастали выше — в таких случаях использование агрокоптеров является наиболее эффективным способом обработки посевов. Кроме того, агродроны не повреждают растения и не оставляют технологической колеи», — объясняет Андрей Недужко, добавляя, что при надлежащем техническом обслуживании БПЛА имеют длительные сроки эксплуатации, не создавая проблем в процессе использования.

Ещё одним агрохолдингом, использующим БПЛА, является «Агросила».

Как рассказала Светлана Барсукова, генеральный директор агрохолдинга «Агросила», беспилотные летательные аппараты компания начала активно применять с 2017 года. В парк входят «Альбатрос» М5, XAG XP2020, DJI Phantom 4 PRO и DJI Mavic Pro. Общая сумма инвестиций на БПЛА, по её словам, составила около 5,5 млн рублей. Данные БПЛА применяются для оценки состояния посевов, уточнения границ полей, внесения средств защиты растений и сева.

«Преимущества БПЛА заключаются в том, что для внесения средств защиты растений нужно существенно меньше воды. БПЛА обеспечивает внесение строго в заданном районе, а в некоторых случаях позволяет снизить дозу препарата за счёт более эффективного внесения в отличие от классической технологии. Кроме того, БПЛА не требуется много места для разворота, они не повреждают посевы, так как перемещаются по воздуху», — говорит Светлана Барсукова.  

По её опыту, БПЛА наиболее оптимально применять для внесения ультрамалых доз, а также при работе на небольших полях или участках со сложной геометрией, площадью до 30 га, поскольку БПЛА легко разворачивается в ограниченном пространстве.


Также Светлана Барсукова добавила, что с учётом конструктивных особенностей применяемых «Агросилой» БПЛА они наиболее эффективны для внесения ультрамалых доз, подсева и высокоточной спектральной съёмки. 

«Если появятся дроны универсального применения, это расширит возможности их использования в процессе производства сельскохозяйственной продукции. А увеличение продолжительности полётов и грузоподъёмности снизит себестоимость сельхозработ, выполняемых дронами», — замечает в свою очередь Андрей Недужко.

«Наиболее критичным является время автономной работы БПЛА и грузоподъёмность — улучшение этих характеристик позволит существенно повысить эффективность его применения. Не менее важным является качество обнаружения препятствий для снижения риска повреждения БПЛА», — добавляет Светлана Барсукова. 

Тем не менее, с точки зрения Владимира Зобнина, использование дронов российскими хозяйствами находится на самом начальном уровне развития. Во-первых, умения предлагаемых БПЛА весьма ограничены: на текущий момент дроны, доведённые до товарного состояния, обеспечивают возможности визуального/инструментального контроля и точечного или малопроизводительного внесения СЗР, не более. Во-вторых, производство высокопроизводительных дронов пока не достигло достаточного для формирования рынка количества. В-третьих, развитие сегмента услуг В2В для сельского хозяйства находится в самом начале своего пути, а без решения этой проблемы в условиях действующего авиационного законодательства применение высокопроизводительных БПЛА в сельском хозяйстве не представляется возможным.

«Применение беспилотников в сельском хозяйстве станет экономически обоснованным при условии, если они по показателям производительности и эффективности будут, по крайней мере, сопоставимы с показателями существующих образцов сельскохозяйственной техники. Для уверенного проникновения в сельское хозяйство БПЛА должны минимум в два раза превышать по эффективности существующую технику», — подчёркивает Владимир Зобнин. 

Также он пояснил, что основной и очевидный фактор, обеспечивающий конкурентоспособность беспилотной техники по сравнению с традиционной — отсутствие человека на борту. На этом значимом отсутствии базируются основные преимущества данного вида техники, в том числе:

  • Повышение целевой эффективности благодаря упрощению конструкции и снижению потребления энергии за счёт устранения таких элементов, как кабины, органы и проводка управления, системы жизнеобеспечения, приборное оборудование, некоторые системы электрооборудования.

  • Повышение безопасности труда за счёт отдаления человека от зоны непосредственного применения агрохимикатов

  • Снижение степени влияния человеческого фактора на качество работ и безопасность эксплуатации.

Беспилотная авиационная техника, продолжает Владимир Зобнин, по сравнению с традиционной авиацией сельскохозяйственного назначения (представлена многочисленными образцами, например, самолёты типа Ан-2, СП-30/32, вертолёты типа Ми-2, Ка-26, дельталёты), в дополнение к основным преимуществам беспилотной техники, позволяет обеспечить снижение требований к авиационному персоналу (на фоне сокращения численности лётчиков при высоком потенциальном спросе на авиационно-химические работы). Повышение безопасности полётов (ежегодно при выполнении авиационно-химических работ происходят многочисленные происшествия, в том числе, катастрофы) и повышение доступности авиационного способа внесения СЗР и удобрений для фермерских хозяйств также достигается благодаря БПЛА.


При этом, по словам Зобнина, по сравнению с самоходными опрыскивателями беспилотная авиационная техника в дополнение к уже перечисленным преимуществам, позволяет обеспечить повышенную производительность, а также независимость эксплуатации от состояния грунта и высоты растений и отсутствие потерь в результате повреждения растений движителем (колёсами или гусеницами).

Проблемы беспилотной индустрии

Как сообщил Владимир Зобнин, если ограничиться российскими производителями БПЛА, то прошедший год для отечественной «беспилотной» индустрии стал серьёзным испытанием: чувствуются негативные последствия от воздействия внешнего фактора — санкций недружественных стран против России. Проблемы связаны с ограничениями по научно-техническому сотрудничеству, логистике и закупкам компонентов. «Но я бы не стал относить их к критическим, поскольку, по крайней мере, имеется понимание в части необходимых корректирующих мероприятий», — добавляет специалист.

«Критическим для индустрии был и до сих пор остаётся внутренний фактор — законодательное регулирование в России эксплуатации БПЛА гражданского назначения, в первую очередь — тяжёлых, массой свыше 30 кг. Перспективы разработки приемлемой нормативно-правовой базы в данный момент не просматриваются, а, соответственно, отсутствуют и коммерческие перспективы проектов таких беспилотников», — говорит Владимир Зобнин.

Если рассматривать применение БПЛА предприятиями АПК в тех формах, в которых они наблюдались год назад, то специалист уверен, что принципиальной разницы в ближайшее время не будет — продолжатся эксперименты по использованию «дронов» для решения задач мониторинга.


По мнению Никиты Прокофьева, достаточно обширная группа проблем применения БПЛА связана с вопросами правового обеспечения и государственного регулирования. В России, по его словам, серьёзным препятствием внедрения БПЛА для обследования посевов является фактор секретности: по умолчанию все материалы аэрофотосъемки и производные из них материалы являются государственной тайной. «Перед распространением данных АФС необходимо передать материалы для контрольного просмотра в штаб округа, соответственно, сильно увеличивается время обработки данных. И если для некоторых задач, например, для создания цифровых карт, такой подход не критичен, то для задач точного земледелия промедление в неделю может привести к обесцениванию и устареванию данных съёмки», — объясняет Никита Прокофьев.

С ним соглашается директор центра исследования и разработки компании «Аэромакс» Алиса Сазанова. «Большое влияние на развитие коммерческого использования БАС оказывает несовершенное правовое регулирование данной сферы. С одной стороны, беспилотники взлётной массой до 30 кг не нуждаются в сертификации, но с другой — должны иметь разрешительную документацию на работу с химическими составами», — отмечает она.

С более тяжёлой техникой, как признается Алиса Сазанова, всё ещё сложнее, поскольку её использование возможно пока только в рамках экспериментальных правовых режимов (ЭПР), установленных в пяти российских регионах. «Но климатические условия на этих территориях нельзя назвать благоприятными для отработки технологий в сфере сельского хозяйства. Вот почему эксперты «Аэромакс» активно работают с органами исполнительной власти субъектов РФ по расширению ЭПР, а также с научным и профессиональным сообществом по проблемным правовым и экономическим вопросам коммерческой эксплуатации БАС», — говорит она.

При этом Алиса Сазанова добавляет, что неизменным партнёром компании в вопросах развития беспилотных технологий для АПК остаётся агрохолдинг «Степь», на базе которого анализируются потребности сельхозтоваропроизводителей и проходят совместные испытания новых разработок.  

Перспективы БПЛА 

По оценке генерального директора «Агросилы» Светланы Барсуковой, беспилотная техника в перспективе вытеснит обычные машины из сельского хозяйства. Техника будет становиться всё более автономной и в меньшей степени требовать контроля со стороны человека. На первых этапах развитие беспилотников, с точки зрения Барсуковой, пойдёт по пути дооснащения имеющейся техники комплектами автономного управления либо включения производителями таких технологий в качестве дополнительной опции. В последующем в производство пойдёт полностью автономная техника, вообще не предусматривающая рабочего места для водителя.

«Для более широкого внедрения данных технологий аграриям необходимо время для их тестирования и отработки, а некоторые рабочие процессы необходимо будет подвергнуть корректировке», — уверена Светлана Барсукова.

Андрей Недужко, генеральный директор агрохолдинга «СТЕПЬ»

— Недавно специалисты агрохолдинга «СТЕПЬ» начали тестирование дронопорта — автономной станции базирования агродронов, которые обслуживают сельхозугодья.
Квадрокоптеры широко используются в технологических процессах агрохолдинга, а дронопорт позволяет увеличить автономность БПЛА, управлять полётами агродронов дистанционно без выезда пилотов на место. Дронопорт работает по следующему алгоритму: на его платформу приходит полётное задание, которое передаётся в квадрокоптер, после чего коптер выполняет задачу и возвращается на станцию базирования для автоматической зарядки. В это время через дронопорт передаются фото и видео на сервер обработки данных. Дронопорт можно использовать круглый год: он герметичен и поддерживает необходимый температурный режим. Масштабное внедрение дронопортов позволит автоматизировать и централизовать управления БПЛА, создать центр управления полётами, это оптимизирует процессы и позволит снизить издержки при эксплуатации агрокоптеров.


Как отмечает Никита Прокофьев, среди перспективных направлений в области сельского хозяйства часто называют внесение СЗР, проще говоря, опрыскивание, с дронов. Однако и этот процесс требуется рассматривать с точки зрения экономической составляющей. «Успешным кейсом можно назвать такое применение БПЛА в Японии: там много склоновых полей и затруднено использование наземной техники. А пшеницу и сейчас, и завтра будет проще и выгоднее выращивать на более-менее ровных полях, где пройдёт трактор и опрыскиватель. А значит, использование дронов-опрыскивателей в данном случае нецелесообразно», — говорит Никита Прокофьев. 

В свою очередь, Владимир Зобнин предвидит успех беспилотной техники в российском АПК. «Только оценка годового объёма работ на конец 2021 года по защите виноградников составляет около 760 млн руб., а десикации подсолнечника — около 9 млрд руб.», — приводит он статистические данные, позволяющие говорить о перспективности беспилотников в сельском хозяйстве.

Загрузка...