Ведение точного земледелия с использованием БПЛС. Acro3D Scanner.

IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Ведение точного земледелия с использованием БПЛС. Acro3D Scanner.

Лубянский А.В. 1
1МБОУ «Гимназия № 17» г.Перми
Кочнева Л.С. 1Левицкий К.М. 2
1МБОУ «Гимназия № 17» г.Перми
2Детский технопарк Кванториум Фотоника
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

По данным современных ученых, земледелие как отрасль жизнедеятельности человека зародилось примерно 12 тыс. лет назад до новой эры. 9500-8500 годах до н.э. на некоторых территориях начался переход к оседлому земледелию. С течением времени количество одомашненных птиц и животных и растительных культур увеличивалось. В целом это процесс закончился примерно за 3,5 тыс. лет до наступления новой эры. Как метко заметил израильский историк Юваль Ной Харари «при всех развитых технологиях, более 90% калорий человечество получает из тех немногих видов, которые наши предки научились выращивать в период с между серединой X и IVтысячелетием до нашей эры. Если мозг мы унаследовали от охотников-собирателей, то кормовую базу – от древних земледельцев.

На протяжении длительного периода времени люди решали задачу перехода от экстенсивной к интенсивной форме земледелия. В ряде европейских стран прорыв в этом направлении произошел еще в 19 веке, когда в сельском хозяйстве массово стала использоваться механическая техника, количество и качество которой увеличивалось в прогрессии. Но рост населения планеты и негативные климатические изменения бросают новые вызовы человечеству. Когда обычный человек ест помидор, он далеко не всегда не задумывается о том, кто его вырастил или сколько азота было в почве теплицы, где он рос. Мы не задумываемся и о том, что к 2050 году для обеспечения потребностей человечества в пище понадобится на 70% больше урожая, чем сегодня.

Производители сельскохозяйственной продукции уже сейчас осознают, что отрасли необходим очередной качественный скачок, понимают, сколько усилий необходимо предпринять для этого и активно готовятся к грозящим нам глобальным вызовам. Спасти людей от вероятного продовольственного кризиса может автоматизация и интеллектуализация отрасли. Рынок информационно-компьютерных технологий в сельском хозяйстве оценивается в 360 млрд рублей, и к 2026 году он вырастет как минимум в пять раз.

Их использование позволяет перейти к так называемому точному земледелию. Под этим термином понимается комплексная система агроменеджента, в основе которой лежит принцип использования цифровых технологий и оборудования для повышения производительности при снижении затрат на единицу продукции. Как показывает практика, первой ступенью в этом процессе является создание электронных карт полей.

Наиболее эффективный и малозатратный с точки зрения трудовых и финансовых ресурсов способ для этого – использование беспилотных летательных аппаратов. Сегодня возможности «сельскохозяйственных» дронов позволяют решать эти задачи в достаточно сжатые сроки. В тоже время большинство моделей БПЛА, пригодных для использования в отрасли, часто из-за цены оказываются недоступными для российских фермеров.

Конкурентное преимущество беспилотного летательного аппарата квадрокоптера Acro3DScanner разрабоки нашей команды – применение концепции SandwichFrame. Традиционно основой БПЛА является карбоновая рама, на которой монтируется электроника. Концепция SandwichFrame предполагает использование в качестве рамы текстолитовых печатных плат с распаянной электроникой, объединённых в многослойную конструкцию. Эта технология позволяет уменьшить массу и габариты летательного аппарата без потери основных свойств конструкции, увеличить время нахождение в воздухе по сравнению с аналогами.

 

Характеристики:

Масса без оборудования – 3500 грамм

Время полета – 70 минут

Грузоподъемность – 11000 грамм

Максимальная высота – 450 м

Максимальная скорость – 18 м/с (без ветра)

Габаритные размеры – 1100*1050 мм

Acro3D Scanner – модульный мультикоптер, это позволяет комплектовать дрон по вашим потребностям.

Этапы создания A3DS:

Постановка цели и задач

Распределение обязанностей в команде

Разработка технологии SandwichFrame

Изготовление плат

Изготовление корпуса

 

"SandwichFrame" - сборка из нескольких текстолитовых печатных плат с распаянной электроникой, объединённых в многослойную конструкцию – Sandwich. Название технологии придумано нами.

Сборка квадрокоптера

Проведение испытаний

 

Sandwich Frame"- это технология, разработанная нами, которая позволяет:

уменьшить стоимость

уменьшить габариты

уменьшить массу,

не теряя прочности, жесткости и функциональности конструкции квадрокоптера.

Это приведетк:

увеличению времени полета

увеличению грузоподъемности

возможности создания произвольных форм конструкции.

Разработка данной технологии заняла у нас 1.5 месяца.

"SandwichFrame" - сборка из нескольких текстолитовых печатных плат с распаянной электроникой, объединённых в многослойную конструкцию – Sandwich. Название технологии придумано нами.

Мультиспектральные камеры

Обработка снимков мультиспектральных камеры позволяет получить информацию для составления карт-прескрипций для дифференцированного внесения удобрений и СЗР, рассчитывать вегетационные индексы, осуществлять общий мониторинг состояния посевов.

Проведя необходимое количество облетов дронами на разных стадиях развития сельскохозяйственных культур, с/х товаропроизводитель может получить следующую информацию:

карту неоднородности посевов

карту наличии сорняков;

индекс листовой поверхности;

площадь растительного покрова;

карту-прескрипцию для дифф. внесения азота, СЗР, регуляторов роста и десикантов;

данные для определения потенциала урожайности и многое другое.

Электронные карты полей позволяют:

1.      Наглядное отображение всех производственных участков с учетом их географического положения.

2.      Отображение информации по полям, производственного номера и площади поля.

3.      Создавать базы данных по полям – электронного журнала агронома.

4.      Использовать карты в программных продуктах: История поля, ГИС Карта, ArcGis, QGis, FarmWorks и т.д.

5.      Использования карт в системах мониторинга: Автограф, Скаут, Wialon и т.д.

6.      Использовать карты в мобильных приложениях для работы с ними в полях

7.      Наложить матрицы высот с возможностью просмотра уклона поля в любом интересующем месте

8.      Напечатать карту вашего поля, как целиком, так и отдельными фрагментами

9.      Производить поиск полей по различным критериям.

З АКЛЮЧЕНИЕ

Нами была создана первая карта поля. Её эффективность подтвердил заказчик. Сейчас мы ведём поиск инвесторов и собираемся стать партнёрами GeosAero. Платформа Acro3D Scanner обладает высокой грузоподъемностью и современными полетными характеристиками. Сборка коптера не занимает много времени. Все это делает коптер Acro3D Scanner привлекательным для выполнения уникальных задач промышленного назначения, ведения точного земледелия и видеосъемки профессионального уровня.

6

Просмотров работы: 5