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

«Геоскан»

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.

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.

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.