پهپادهای کشاورزی

هواپیمای بدون سرنشین (UAV) یا هواپیماهای بدون سرنشین از تجهیزات نظامی و عکاسی به یک ابزار ضروری کشاورزی تبدیل شده‌اند. پهپادهای نسل جدید برای استفاده در کشاورزی برای مقابله با مشکلات علف های هرز، سمپاشی کودها و عدم تعادل سطح مواد مغذی در خاک بهینه شده اند. سرمایه گذاری و تحقیق بزرگ در زمینه فناوری وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین ویژگی های نوآورانه ای را برای افزایش استفاده از آنها در کشاورزی به ارمغان می آورد. پهپادها از مواد کامپوزیتی سبک تولید می شوند. این باعث کاهش وزن و ارائه آیرودینامیک بهتر می شود. علاوه بر این، آنها از بردهای مدار، تراشه ها، حسگرها و نرم افزارهایی برای بداهه سازی پرواز خود تشکیل شده اند.

حسگرها

برای شروع، پهپادها شامل دوربین هایی هستند که قادر به گرفتن تصاویر با طول موج مرئی (VIS) و تصاویر نزدیک به فروسرخ (NIR) هستند. همچنین، سنسورهای تصویر چند طیفی امکان ثبت تصاویر همزمان از طیف نوری مختلف را از طریق یک مسیر نوری واحد فراهم می کند. این تصاویر چند طیفی برای افتراق گیاهان سالم و آسیب دیده استفاده می شود. پهپادها در اندازه ها و ویژگی های بسیار متنوعی عرضه می شوند. با این حال، اکثر پهپادهای عصر جدید به دلیل ظهور سنسورهای MEMS-Micro Electro Mechanical System کوچک، ارزان، بهتر و آسان برای استفاده هستند.
سنسورهای مختلف عبارتند از:

1) سنسورهای حرارتی - آنها  برای تشخیص مناطق خشک و مرطوب خاک یا تغییرات دمای گیاهان در طول دوره زمانی استفاده می شود. آنها همچنین می توانند برای آفات و عفونت های قارچی استفاده شوند.

2) LIDAR- سنسورهای تشخیص نور و محدوده معمولاً گران هستند و برای اندازه‌گیری فواصل استفاده می‌شوند. با روشن کردن نقطه مورد نظر با لیزر و سپس تجزیه و تحلیل نور منعکس شده کار می کند. در کشاورزی برای تشخیص تغییرات ارتفاع و هرگونه نگرانی در مورد سیستم زهکشی و آبیاری استفاده می شود.

3) سنسور ژیروسکوپ– انواع سنسور ژیروسکوپ (سیال، لرزش، فیبر نوری، لیزر حلقه ای) در بازار موجود است. با این حال، پهپادها معمولا به ژیروسکوپ لیزری حلقه ای مجهز هستند. ژیروسکوپ برای ایجاد پایداری با مقاومت در برابر نیروهایی که تمایل دارند پهپادها را در حین پرواز کج کنند، استفاده می شود.

4) مغناطیس سنج ها- برای اندازه گیری میدان مغناطیسی استفاده می شود. قطب نما یکی از مغناطیس سنج های رایج است. آنها در پهپادها برای بررسی های زمین شناسی استفاده می شوند که بیشتر به اطلاعاتی در مورد محتوای خاک و ذخایر معدنی منجر می شود.

5) فشارسنج ها– برای یافتن ارتفاع پهپاد از سطح دریا با اندازه گیری تغییر فشار هوا و تبدیل آن به سیگنال های الکتریکی یا دیجیتال استفاده می شود.

6) شتاب سنج ها: برای اندازه گیری نیروهای شتاب استفاده می شود. نیروها می توانند مانند گرانش ثابت باشند یا مانند ارتعاشات پویا. اندازه گیری شتاب استاتیک به یافتن زاویه پهپاد نسبت به زمین کمک می کند. از سوی دیگر، شتاب دینامیکی به بررسی حرکت پهپاد کمک می کند.

7) جی پی اس- سیستم موقعیت یابی جهانی با استفاده از ماهواره ها موقعیت مکانی یک شی، ایستا یا پویا را در یک زمان معین فراهم می کند. ناوبری GPS به خلبان پهپاد این امکان را می دهد که پهپاد را حتی زمانی که از دید او خارج است، پیگیری کند.

علاوه بر این، حسگرهای بیشتری مانند سنسور سرعت، سنسورهای اولتراسونیک و غیره در پهپادها مورد استفاده قرار می‌گیرند. داده‌های به‌دست‌آمده از این حسگرها در طول یک دوره یک هفته/ماه/سال به مدیریت مناسب محصول کمک می‌کند و به کشاورزان در کشاورزی دقیق کمک می‌کند.

دنیس بومن، کارشناس فناوری های کشاورزی از جمله هواپیماهای بدون سرنشین گفت:

وقتی محصول بالای سر شماست، سخت است که ببینید در کل مزرعه چه خبر است. فرصتی برای گرفتن این تصویر از هوا، برای اینکه بتوانید ببینید در انتهای یک زمین 120 هکتاری که به راحتی از جاده قابل مشاهده نیست، چه خبر است، می توانید کار بهتری را برای دیدن همه چیزهایی که ممکن است انجام دهید انجام دهید. در ادامه، علاقه زیادی به این فناوری وجود دارد.

فن آوری

همانطور که در بالا ذکر شد، استفاده از سنسورهای درجه یک و واحد پردازش سریع، پهپادها را به یک محصول قابل توجه در بازار تبدیل می کند. علاوه بر این، دارای ویژگی هایی مانند:

1)تشخیص رادار و تماس برگشت خودکار- موقعیت فعلی پهپادها به راحتی در رادار قابل تشخیص است. همچنین، با از دست دادن برد RC، نرم افزار به طور خودکار یک تماس برگشت ارسال می کند که به پهپاد دستور می دهد به خانه یا نقطه برخاستن بازگردد. این همچنین به عنوان عملکرد ایمن شکست شناخته می شود.

2)IMU– واحد اندازه‌گیری اینرسی یک دستگاه الکترونیکی مستقل است. IMU در سیستم های ناوبری اینرسی ادغام می شود تا ارتفاع، سرعت و موقعیت را نسبت به یک چارچوب مرجع اندازه گیری کند. آنها برای هدایت و کنترل هواپیماها، پهپادها و سایر وسایل نقلیه فضایی استفاده می شوند.

3)سیستم ارتباطات- پهپادها از راه دور روی یک فرکانس خاص کنترل می شوند تا از تداخل با سایر ریموت ها یا پهپادها جلوگیری شود. این پهپادها را می‌توان با استفاده از تبلت‌ها و تلفن‌های همراه نیز کنترل کرد که استفاده از آن را برای افراد عادی آسان می‌کند، اما فقط به پهپادهای کوچک محدود می‌شود.

پهپادها به فناوری هایی مانند نمای اول شخص، گیمبال ها و کنترل شیب، تشخیص موانع و ویژگی های اجتناب از برخورد و بسیاری دیگر مجهز هستند.

آینده

پهپادها آینده کشاورزی دقیق هستند. ظهور آنها در زمینه کشاورزی، نحوه نگاه کشاورزان به مزارع خود را متحول کرده است. پهپادهای شرکت‌هایی مانند PrecisionHawk، eBee از Sense Fly، AeroVironmet، Sentera، AgEagle، Yamaha، DJI و دیگران فرماندهی مزارع را بر عهده گرفته‌اند. با وجود چنین پیشرفت هایی، هزینه پهپادها برای هر کشاورز مقرون به صرفه نیست. برای حل این مشکل، شرکت های مختلفی مانند Agribotix، Aermatics3D، DroneAG و غیره راه حل های تجزیه و تحلیل پهپاد و مزرعه را با نرخ های مقرون به صرفه ارائه می دهند. با این حال، بسیاری از مردم هنوز در مورد ایمنی پهپادها، در مورد نحوه استفاده کشاورزان از آنها و چه نوع مقرراتی سوال دارند. این سوالات توسط دولت های مختلف پاسخ داده می شود که کشاورزان را تشویق می کنند تا از فناوری های جدید در کشاورزی استفاده کنند و تولید را سریعتر و بهتر کنند. پهپادها مطمئناً بعد جدیدی را در زمینه کشاورزی دقیق باز کرده اند و این پرواز در دهه آینده به ارتفاعات جدیدی خواهد رسید.