IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Ведение точного земледелия с использованием БПЛС. Acro3D Scanner.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
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