Aktuální vydání

celé číslo

12

2020

Systémy DCS pro kontinuální a dávkové výrobní procesy

Provozní analytická technika

celé číslo

Využití dronů v zemědělství

Nejnovější technika umožňuje široké použití průmyslových dronů v mnoha průmyslových odvětvích včetně zemědělství. Malé a střední drony s nosností do 1 kg již dávno nejsou novinkou a jejich využití s videokamerami je v poslední době velmi populární. Schopnosti navigace pomocí GPS a pořizování kvalitního videozáznamu zajistily pro menší drony možnost úspěšného využití k inspekci budov, elektrických vedení, mostů, ale i velkých ploch polí, sadů a lesů. Ale pro rozsáhlejší využití dronů v zemědělství je nutný vývoj v oblasti elektromotorů, baterií a navigační techniky, které dovolí dosáhnout větší nosnosti, nad 20 kg, bezpečné navigace a ovládání dronů v náročných podmínkách.

Celkový ekonomický přínos dronů, tedy bezpilotních letounů, je ve všech průmyslových odvětvích významný – podle posledních analýz odborníků dosáhl loni více než 127 miliard dolarů. Mezi nejslibnější, rychle se rozvíjející oblasti patří zemědělství, kde mají drony velký potenciál pomoci řešit nadcházející hospodářské krize. S tím, že světová populace podle odhadů dosáhne do roku 2050 devíti miliard lidí, experti očekávají, že ve stejném období vzroste spotřeba zemědělských produktů téměř o 70 %. Jenomže extrémní povětrnostní jevy spojené s klimatickou změnou rostou a vytvářejí překážky růstu produktivity zemědělství.

Zemědělští výrobci proto musí přijmout revoluční strategie výroby potravin, zvýšit produktivitu a stanovit prioritu udržitelnosti. Drony jsou součástí řešení podložených spoluprací mezi vládami, technologickými inovátory a průmyslem.

Technika dronů poskytne zemědělskému průmyslu špičkový nástroj v oblasti monitorování, plánování a strategií založených na shromažďování a zpracování dat v reálném čase. Během panelové diskuse na veletrhu Agritechnica (2019) odborníci odhadovali současný objem trhu pro užití dronů v zemědělství na 27,6 miliardy eur. V blízké budoucnosti se používání dronů v zemědělství zaměří na tyto úlohy během celého cyklu pěstování plodin:

Analýza půdy a pole. Drony mohou být nápomocné na začátku plodinového cyklu. Umožňují vytvářet přesné mapy pro včasnou analýzu půdy, užitečné při plánování výsevu či výsadby. Následně analýza půdy pomocí dronů poskytuje data pro zavlažování a hnojení.

Výsev a výsadba. Výrobci příslušenství pro drony vytvořili zařízení pro výsev a výsadbu, která dosahují míry využití 75 % a snižují náklady na výsadbu o 85 %. Tato zařízení nastřelují do půdy semena obalená živinami. Obal luskovitého tvaru poskytuje rostlině všechny živiny potřebné k udržení života při klíčení.

Postřik plodin. Zařízení pro měření vzdálenosti s použitím ultrazvuku nebo laserů (lidar) umožňují dronu upravovat výšku nad terénem často zvlněných polí a tak se vyhnout kolizím s terénem. Drony mohou skenovat zem a aplikovat správné množství kapaliny, regulovat výšku nad zemí a pokrývat vegetaci rovnoměrně postřikem. Výsledkem je zvýšená účinnost se snížením množství chemikálií pronikajících do podzemních vod. Odborníci odhadují, že letecký postřik lze s pomocí dronů provést až pětkrát rychleji než při použití tradičních pozemních strojů.

Monitorování stavu plodin. Velká pole a malá účinnost při pozemním monitorování stavu plodin společně vytvářejí největší překážku zvyšování efektivity v zemědělství. Problémy s monitorováním zhoršují nepředvídatelné povětrnostní podmínky, které zvyšují riziko a náklady na pohyb v terénu. Dříve nabízely nejpokročilejší formu monitorování satelitní snímky. Ale byly tu nevýhody. Snímky bylo nutné objednat předem, bylo možné je pořídit pouze jednou denně a byly nepřesné. Služby byly navíc mimořádně nákladné a kvalita obrázků závisela na počasí. Animace časových řad snímků získaných místo ze satelitu z dronu mohou ukázat přesný vývoj rostlin, odhalit problematická místa na poli a umožnit cílený zásah.

Zavlažování. Drony s multispektrálními nebo infračervenými senzory mohou identifikovat, které části pole jsou suché a vyžadují závlahu. Jakmile plodina roste, drony navíc umožňují výpočet vegetačního indexu, který udává relativní hustotu a zdraví rostlin.

Posouzení zdravotního stavu. Je nezbytné posuzovat zdraví rostlin a zjišťovat bakteriální nebo plísňové infekce. Skenováním pomocí viditelného i blízkého infračerveného světla mohou zařízení nesená dronem určit, které rostliny odrážejí jaké množství zeleného světla a světla v pásmu NIR (NIR, near-infrared, jsou infračervené paprsky s vlnovou délkou mezi 750 a 2 500 nm). Tyto informace mohou vytvářet multispektrální obrazy, které sledují změny v rostlinách a indikují jejich zdraví.

Drony ocení i sadaři a vinaři. Rychlá reakce na choroby zjištěné prostřednictvím dronu v korunách stromů, kam sadař nevidí, může zachránit celý sad. Navíc, jakmile se objeví nemoc, mohou zemědělci přesněji aplikovat postřik a sledovat nápravná opatření. Tyto dvě možnosti zvyšují schopnost rostlin překonávat nemoci. A při neúrodě bude zemědělec schopen efektivněji dokumentovat ztráty pro pojistná plnění.

Mnohé z nabízených typů využití dronů jsou již v zemědělství populární. Rozsáhlé používání dronů v německém zemědělství svědčí o průkopnické roli tohoto odvětví v adaptaci na digitalizaci zemědělství, jak zjistila společná studie zveřejněná v listopadu 2019 Německou zemědělskou federací (DBV) a Německou asociací informačních technologií (Bitkom).

Podle studie téměř každý desátý hospodář (9 %) během své činnosti drony už využívá.

Zejména větší zemědělské podniky s více než 100 ha půdy se s drony v praxi pravděpodobně již setkaly. Z respondentů, kteří využívali drony, necelá polovina používala vlastní techniku, zatímco o něco vyšší podíl využíval drony prostřednictvím externích dodavatelů služeb, uvádí studie.

„V žádném jiném odvětví se drony nepoužívají s podobnou intenzitou jako v zemědělství,“ uvádí se v prohlášení výkonného ředitele společnosti Bitkom Bernharda Rohledera.

Průzkum, založený na reprezentativním vzorku 420 vedoucích pracovníků v zemědělství, zjistil, že drony se nejčastěji používají k ochraně polní zvěře před zemědělskými stroji a jinými hrozbami souvisejícími se zemědělstvím (33 %), těsně následuje využití pro letecká měření stavu půdy a rostlin (32 %), zásahy na ochranu rostlin včetně distribuce prospěšného hmyzu (31 %) a získání map výnosů (22 %).

„Drony pomáhají dosáhnout udržitelného hospodaření, protože se zlepšují životní podmínky rostlin a zvířat a pole se obdělávají způsobem, který je šetrnější k životnímu prostředí a vhodnější pro rostliny,“ vysvětlil generální tajemník DBV Bernhard Krues­ken. Vyjádřil také přesvědčení, že moderní technika zvýší zájem mladé generace o práci v zemědělství.

 

Výhled do budoucnosti

Před rokem 2030 by bezpilotní prostředky v zemědělství mohly zahrnovat také flotily nebo roje autonomních dronů, které společně řeší úkoly monitorování a efektivního provádění určených činností, stejně jako skupinky řízených hybridních létajících dronů, které by mohly sbírat data a plnit mnoho dalších úkolů.

Co tedy zpomaluje postup využití dronů v zemědělství? Některé překážky jsou stejné ve všech průmyslových odvětvích:

  • bezpečnost provozu dronů,
  • otázky ochrany soukromí,
  • otázky pojistného krytí.

Zemědělci projevují největší zájem o typ a kvalitu získávaných dat, stejně jako o kvalitu dronů a přidružených systémů v souvislosti s provozními a servisními náklady, které nejvíce ovlivňují ekonomiku provozu nové techniky.

Aby úspěšný růst využití dronů pokračoval, bude průmysl usilovat o pokročilejší senzory a kamery a rovněž se bude snažit vyvinout drony, které vyžadují minimální školení a jsou vysoce automatizované.

(Fotografie a reference MIT Technology Review 2016–2019 a DBV Deutscher Bauernverband) 

Petr V. Liška

Obr. 1. Zemědělství je jedním z oborů, kde se drony již využívají v praxi