إطلاق الطائرات بدون طيار لزراعة أكثر ذكاءً
لقد تطورت الطائرات بدون طيار (UAV) أو الدرونز من أجهزة عسكرية وتصويرية إلى أداة زراعية أساسية. تم تحسين الجيل الجديد من الدرونز للاستخدام في الزراعة لمعالجة قضايا الأعشاب الضارة، ورش الأسمدة، وعدم توازن مستويات المغذيات في التربة. يؤدي الاستثمار الكبير والأبحاث في مجال تكنولوجيا الطائرات بدون طيار إلى ميزات مبتكرة لتعزيز استخدامها في الزراعة. تُصنع الدرونز من مواد مركبة خفيفة الوزن. هذا يقلل الوزن ويوفر ديناميكا هوائية أفضل. علاوة على ذلك، تتكون من لوحات دوائر، ورقائق، ومستشعرات، وبرامج لتحسين طيرانها.
المستشعرات
للبدء، تتكون الدرونز من كاميرات قادرة على التقاط صور بطول موجي مرئي (VIS) وصور بالأشعة تحت الحمراء القريبة (NIR). أيضًا، مستشعرات الصور متعددة الأطياف تسمح بالتقاط صور متزامنة لأطياف ضوئية مختلفة عبر مسار بصري واحد. تُستخدم هذه الصور متعددة الأطياف للتمييز بين النباتات السليمة والمتضررة. تأتي الدرونز في مجموعة واسعة من الأحجام والميزات. ومع ذلك، فإن غالبية الدرونز الحديثة صغيرة ورخيصة وأفضل وسهلة الاستخدام بسبب ظهور مستشعرات MEMS - Micro Electro Mechanical System.
تشمل المستشعرات المختلفة:
| نوع المستشعر | الوصف | التطبيق الزراعي |
|---|---|---|
| المستشعرات الحرارية | تكتشف تباينات درجة الحرارة في التربة والنباتات بمرور الوقت | تحديد مناطق التربة الجافة/الرطبة، مراقبة تغيرات درجة حرارة النبات، اكتشاف الإصابات بالآفات والفطريات |
| LIDAR | تقيس مستشعرات Light Detection and Ranging المسافات باستخدام إضاءة الليزر وتحليل الضوء المنعكس | اكتشاف تغيرات الارتفاع، تقييم مخاوف أنظمة الصرف والري (عادة ما تكون باهظة الثمن) |
| مستشعر الجيروسكوب | يوفر الاستقرار عن طريق مقاومة قوى الميل أثناء الطيران | الحفاظ على طيران مستقر (تستخدم الدرونز عادةً جيروسكوبات ليزر حلقية) |
| مقياس المغناطيسية | يقيس المجالات المغناطيسية (مثل البوصلة) | إجراء مسوحات جيولوجية، جمع معلومات عن محتويات التربة والرواسب المعدنية |
| مقياس الضغط الجوي | يقيس تغيرات ضغط الهواء ويحولها إلى إشارات كهربائية/رقمية | تحديد ارتفاع الدرون فوق مستوى سطح البحر |
| مقياس التسارع | يقيس قوى التسارع الثابتة (الجاذبية) والديناميكية (الاهتزازات) | تحديد زاوية الدرون بالنسبة للأرض (ثابتة)، فحص حركة الدرون (ديناميكية) |
| GPS | يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (Global Positioning System) الموقع في الوقت الفعلي باستخدام الأقمار الصناعية | تتبع موقع الدرون حتى عندما تكون خارج نطاق الرؤية البصرية |
علاوة على ذلك، هناك العديد من المستشعرات الأخرى المستخدمة في الدرونز مثل مستشعر السرعة، والمستشعرات فوق الصوتية، وما إلى ذلك. تساعد البيانات التي تم الحصول عليها من هذه المستشعرات على مدار أسبوع/شهر/سنة في إدارة المحاصيل بشكل صحيح وتساعد المزارعين في الزراعة الدقيقة.
قال دينيس بومان، خبير في التقنيات الزراعية بما في ذلك الدرونز:
عندما يتجاوز المحصول مستوى رأسك، يصبح من الصعب رؤية ما يحدث في الحقل بأكمله. تتيح لك فرصة الحصول على هذه الصورة من الجو، لرؤية ما يحدث في الطرف البعيد لحقل تبلغ مساحته 120 فدانًا، والذي لا يمكن رؤيته بسهولة من الطريق، القيام بعمل أفضل في رؤية جميع الأشياء التي قد تحدث، وهناك اهتمام كبير بهذه التقنية.
كما ذكر أعلاه، فإن استخدام أجهزة استشعار عالية الجودة ووحدة معالجة سريعة يجعل الطائرات بدون طيار منتجًا بارزًا في السوق. علاوة على ذلك، فهي تتميز بميزات مثل:
| الميزة | الوصف | الفائدة |
|---|---|---|
| كشف الرادار والعودة الذاتية | يمكن اكتشاف موقع الطائرة بدون طيار الحالي بسهولة في الرادار؛ يتم استدعاء العودة التلقائية عند فقدان نطاق التحكم عن بعد (RC) | وظيفة الأمان تمنح الطائرة بدون طيار أوامر بالعودة إلى المنزل أو نقطة الإقلاع تلقائيًا |
| وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) | جهاز إلكتروني مكتفٍ ذاتيًا مدمج في أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي | يقيس الارتفاع والسرعة والموضع بالنسبة للإطار المرجعي للتوجيه والتحكم |
| نظام الاتصال | التحكم عن بعد عبر تردد محدد لتجنب التداخل | يمنع التداخل مع أجهزة التحكم عن بعد/الطائرات بدون طيار الأخرى؛ يمكن التحكم فيها عبر الأجهزة اللوحية والهواتف المحمولة (محدودة للطائرات بدون طيار الصغيرة) |
تم تجهيز الطائرات بدون طيار أيضًا بتقنيات مثل الرؤية من منظور الشخص الأول (First person view)، ووحدات التثبيت (Gimbals) والتحكم في الميل، وميزات اكتشاف العوائق وتجنب الاصطدام، وغير ذلك الكثير.
الطائرات بدون طيار هي مستقبل الزراعة الدقيقة. لقد أحدث ظهورها في مجال الزراعة ثورة في الطريقة التي يرى بها المزارعون مزارعهم. الطائرات بدون طيار من شركات مثل PrecisionHawk، و eBee من Sense Fly، و AeroVironmet، و Sentera، و AgEagle، و Yamaha، و DJI وغيرها، قد استحوذت على مجال إدارة المزارع. على الرغم من هذه التطورات، فإن تكلفة الطائرات بدون طيار ليست في متناول كل مزارع. لحل هذه المشكلة، تقدم شركات مختلفة مثل Agribotix، و Aermatics3D، و DroneAG وما إلى ذلك، حلول الطائرات بدون طيار وتحليل المزارع بأسعار معقولة. ومع ذلك، لا يزال لدى الكثير من الناس أسئلة حول سلامة الطائرات بدون طيار، وحول كيفية استخدام المزارعين لها، وما هي أنواع اللوائح الموجودة. يتم الرد على هذه الأسئلة من قبل مختلف الحكومات التي تشجع المزارعين على استخدام التقنيات الجديدة في الزراعة وجعل الإنتاج أسرع وأفضل. لقد فتحت الطائرات بدون طيار بالتأكيد بعدًا جديدًا في مجال الزراعة الدقيقة، وسيصل هذا الطيران إلى آفاق جديدة في العقد القادم.
- Farmonaut (2025) - يسلط الضوء على أهم ابتكارات عام 2025 في مجال طائرات الزراعة المسيرة والتصوير للزراعة الدقيقة.
- Li Na (2024) - يناقش كيف تعزز طائرات الزراعة المسيرة مراقبة التربة وصحة المحاصيل وكفاءة استخدام الموارد للزراعة المستدامة.
Key Takeaways
- •تعد طائرات الدرون الزراعية أدوات أساسية للزراعة الذكية، وإدارة الأعشاب الضارة، والرش، ومستويات المغذيات.
- •تكتشف أجهزة الاستشعار المتقدمة مثل الكاميرات متعددة الأطياف والتصوير الحراري صحة النباتات، والآفات، والالتهابات.
- •تستخدم طائرات الدرون تقنيات LIDAR وأجهزة الاستشعار الحرارية لتقييم رطوبة التربة، والارتفاع، ومشاكل الري.
- •تجمع أجهزة قياس المغناطيسية بيانات للمسح الجيولوجي، كاشفة عن محتوى التربة والرواسب المعدنية.
- •يوفر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) المدمج، والجيروسكوبات، ومقاييس التسارع رحلات طيران مستقرة، وموقعًا دقيقًا، وتتبعًا للحركة.
- •تحسن المواد المركبة خفيفة الوزن والإلكترونيات المتقدمة الديناميكا الهوائية والوظائف لطائرات الدرون.
- •تجعل تقنية أجهزة الاستشعار MEMS طائرات الدرون الزراعية الحديثة أكثر إحكامًا، وبأسعار معقولة، وسهلة الاستخدام.
FAQs
How are agricultural drones being used to improve crop management?
Agricultural drones are revolutionizing crop management by enabling precise spraying of fertilizers and pesticides, identifying weed infestations, and monitoring soil nutrient levels. This leads to more efficient resource allocation and healthier crops.
What types of sensors do agricultural drones typically use, and what are their functions?
Drones use various sensors like visible and near-infrared cameras for plant health assessment, multispectral sensors to differentiate healthy from damaged plants, thermal sensors for soil moisture and plant temperature monitoring, and LIDAR for elevation and drainage mapping.
Can agricultural drones help in detecting pests and diseases?
Yes, thermal and multispectral sensors on agricultural drones can effectively detect early signs of pest infestations and fungal infections. This allows for targeted treatment, preventing widespread crop damage and reducing the need for broad-spectrum pesticides.
What are the benefits of using drones for soil analysis?
Drones equipped with thermal sensors can identify variations in soil moisture and temperature, highlighting areas that are too dry or too wet. This data helps in optimizing irrigation strategies and understanding nutrient distribution for balanced soil health.
Are agricultural drones expensive and difficult to operate?
While some advanced sensors like LIDAR can be costly, the advent of MEMS technology has made many agricultural drones smaller, cheaper, and easier to use. Their intuitive software and lightweight design make them accessible to a wider range of farmers.
How do drone sensors help in improving irrigation systems?
LIDAR sensors measure elevation changes, providing crucial data for designing and optimizing irrigation and drainage systems. Thermal sensors can also identify areas of plant stress due to inadequate or excessive watering, allowing for precise adjustments.
Sources
- •https://agtech.folio3.com/blogs/role-of-drones-in-farming-in-2024/ (2024) - Explores how drones revolutionize farming by optimizing crop monitoring, soil analysis, and livestock management.
- •https://farmonaut.com/blog/agricultural-drones-and-imaging-top-2025-innovations/ (2025) - Highlights top 2025 innovations in agricultural drones and imaging for precision agriculture.
- •https://www.walshmedicalmedia.com/open-access/agricultural-drones-revolutionizing-soil-monitoring-and-crop-management.php?aid=82422 (2024) - Discusses how agricultural drones enhance soil monitoring, crop health, and resource efficiency for sustainable farming.
