Дроны как инструмент «умного сельского хозяйства» для применения пестицидов

Передовые технологии, такие как искусственный интеллект, робототехника и беспроводная связь, находятся на пороге революции в устоявшихся отраслях. Яркий пример — «умное сельское хозяйство», где наблюдается резкий рост использования дронов, особенно в Японии.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) активно исследуются для сельскохозяйственных задач. Например, они могут делать аэрофотоснимки полей для выявления проблем на конкретных участках. Другое быстро набирающее популярность применение — распыление пестицидов. В Японии площадь обработки дронами выросла в 45 раз с 2016 по 2018 год. Количество зарегистрированных для этого БПЛА увеличилось с 227 до 1552 за тот же период.

Однако оставалось недоказанным, превосходят ли дроны традиционные методы. «Существует растущая потребность в исследованиях управления фермой, включая анализ затрат и эффективности, что важно для внедрения технологий», — поясняет Юна Сео из Токийского университета науки.

В исследовании, опубликованном в Sustainability, Сео и её студент Сотаро Умеда сравнили разные технологии распыления пестицидов на реалистичных данных. Они оценили и сравнили затраты, производительность и управленческую эффективность дронов, радиоуправляемых вертолётов и тракторных штанговых опрыскивателей для профилактической обработки рисовых полей. Сравнение проводилось для семи участков разной площади.

Результаты сравнения:

• Затраты: Дроны оказались лишь немного дешевле на единицу площади, чем штанговые опрыскиватели, в основном из-за низкой цены самих дронов и экономии топлива. Радиоуправляемые вертолёты были значительно дороже. «Хотя стоимость покупки штанговых опрыскивателей почти вдвое выше, чем БПЛА, их постоянные затраты в итоге схожи из-за высоких эксплуатационных, ремонтных и обслуживающих расходов дронов», — отмечает Сео.
• Производительность: Вертолёты могли обработать гораздо большую площадь в час, чем дроны и опрыскиватели. Тем не менее, дроны имели небольшое преимущество в дневном охвате площади перед штанговыми системами.
• Управленческая эффективность: Используя метод анализа среды функционирования (data envelopment analysis), учёные установили, что и штанговые опрыскиватели, и БПЛА достигали максимальной или почти максимальной эффективности для большинства площадей, в то время как вертолёты были гораздо менее эффективны.

Исследование продемонстрировало преимущества дронов для производства риса, но также выявило ограничения, такие как авиационные законы, запрещающие увеличение полезной нагрузки пестицидов, и высокие затраты на обслуживание. «Общие затраты и эффективность БПЛА сопоставимы с штанговыми опрыскивателями, что не является препятствием для фермеров, желающих перейти на дроны. Поэтому для расширения их использования необходимы технологические усовершенствования и дерегуляция при соблюдении мер безопасности», — объясняет Сео.

Таким образом, исследование подчёркивает как преимущества, так и ограничения использования дронов в сельском хозяйстве. «Умное сельское хозяйство» в целом может значительно смягчить проблему нехватки рабочей силы в странах со стареющим населением, таких как Япония.