S cieľom objasniť pravidlá unášania postreku poľnohospodárskymi bezpilotnými lietadlami (resp. dronmi) pri rôznych ovplyvňujúcich faktoroch, taktiež usmerniť poľnohospodárske bezpilotné lietadlá, aby bezpečne a účinne vykonávali operácie na ochranu rastlín a zabezpečiť bezpečnosť pre necieľové organizmy a životné prostredie sa vykonal test unášania postreku s dronom DJI Agras T30.

Test sa uskutočnil na testovacom mieste Čínskej akadémie poľnohospodárskych vied. Na testovanie sa použil poľnohospodársky dron DJI Agras T30. Terén na ktorom test prebiehal bol rovinatý a okolie bolo otvorené, bez prekážok.

Rýchlosť letu dronu T30 sa zvolila ako 3 m/s, 4 m/s, 5 m/s a 6 m/s. Výšku letu možno zvoliť ako 2 m, 3 m a 4 m. Zvoliť je možné aj medzi normálnou a hrubou veľkosťou kvapiek. Každá kombinácia parametrov sa použila na meranie usadzovaniu kvapiek a unášania postreku poľnohospodárskeho viacrotorového dronu pri troch rôznych rýchlostiach bočného vetra.

Test sa vykonal na ploche 128 m x 125 m (dĺžka x šírka). V oblasti odberu vzoriek bolo usporiadaných šesť odberových pásov s intervalom 5 m medzi jednotlivými odberovými pásmi. Prvý a posledný pás na odber vzoriek boli vzdialené 50 m od okraja testovacej plochy. Oblasť odberu vzoriek zahŕňa 0 – 20 m v prevádzkovej oblasti a 0 – 50 m v oblasti unášania po vetre.

Podľa normy ISO 22866 pre terénne skúšky úletu postreku sa za podmienky zabezpečenia čo najväčšej presnosti výsledkov odberu vzoriek body stanovujú takto: každý 1 m medzi okrajom oblasti prevádzky po vetre a 10 m oblasťou unášania po vetre.

Zariadenie na zber kvapiek (podopreté mylarovou fóliou v spodnej časti, testovacia karta kvapiek a filtračný papier s priemerom 9 cm sú upevnené na mylarovej fólii, na základe tejto konštrukcie možno v najväčšej miere znížiť problém krížovej kontaminácie medzi testujúcim personálom a jedným zberným zariadením) a umiestnenie zberačov kvapiek vo vzdialenosti 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40,45 a 50 m od okraja pracovnej oblasti v smere vetra. Zároveň bolo odberové zariadenie umiestnené 1 m nad zemou, aby sa zabránilo vplyvu zeme na usadzovanie kvapiek.

Po aplikácii treba počkať 5-10 minút, následne sa skontroluje, či sú všetky kvapôčky na filtračnom papieri suché, vložia sa v poradí do vrecúšok na zips a uskladnia sa vzorky v tme a chlade. Neskôr sa vzorky spracujú a zmerajú.

Poľnohospodársky dron je nastavený na režim automatickej prevádzky s viacerými aplikáciami a trasa letu dronu je dlhá 125 m, aby sa zabezpečilo, že poľnohospodársky dron v oblasti odberu vzoriek bude lietať konštantnou rýchlosťou.

Pred testom sa pripravil vodný roztok Rhodamínu B s koncentráciou 5 g/l. Následne bol dron naplnený do 50% kapacity, takže do 15 l. Pred testom je samozrejme nutné skontrolovať funkčný stav dýz dronu a kalibrácii prietoku.

Po tom, čo smer vetra spĺňa požiadavky a stabilizuje sa, dron vzletne tlačidlom na automatický let, použije RTK a po striekaní sa vráti na miesto vzletu zo smeru proti vetru.

Scéna testovania s dronom DJI Agras T30

Analýza a záver testovania

1. Vplyv rýchlosti bočného vetra na unášania kvapiek:

Rýchlosť bočného vetra je najdôležitejším faktorom, ktorý ovplyvňuje vzdialenosť unášania a množstvo unášaných kvapiek, a najlepším prevádzkovým stavom je, ak je rýchlosť bočného vetra menšia ako 3,4 m/s.

2. Vplyv výšky letu na úlet kvapiek:

Keď je rýchlosť bočného vetra v rozmedzí 0 – 3,4 m/s a výška letu je 2 m, 3 m a 4 m, množstvo usadených kvapiek postreku v prevádzkovej oblasti sa postupne znižuje, rovnomernosť rozloženia kvapiek sa zhoršuje a vzdialenosť úletu kvapiek sa postupne zvyšuje. Keď je rýchlosť bočného vetra väčšia ako 3,4 m/s, zmena pracovnej výšky nemá takmer žiadny vplyv na usadzovaniu a unášania kvapiek a hlavným ovplyvňujúcim faktorom je rýchlosť bočného vetra.

3. Vplyv okolitej teploty a vlhkosti na unášanie:

Vplyv vlhkosti vzduchu na úlet kvapiek je významnejší za predpokladu, že teplota okolia je 15 – 30 °C, rýchlosť bočného vetra je menšia ako 3,4 m/s a vlhkosť sa pohybuje v rozmedzí 20 – 80 %. So zvyšujúcou sa vlhkosťou okolia, sa znižuje množstvo unášanej hmly aj vzdialenosť unášania.

Optimálny rozsah vlhkosti okolia na znizenie unášania hmly je: vlhkosť okolia nad 60 %. Keď rýchlosť okolitého vetra dosiahne viac ako 3,4 m/s, zmena teploty a

Vo Švajčiarsku pre bezpilotné lietadlá (resp. drony) na postrekovanie bol vypracovaný “Národný štandardný scenár”. Tento “scenár” obsahuje niekoľko dôležitých bodov, ktoré musia byť samozrejme splnené, aby sa drony mohli používať na aplikáciu.

Po roku 2025: Drony na postrekovanie budú potrebovať povolenie Federálneho úradu civilného letectva na základe SORA alebo EU-PDRA podľa (EU) 2019/947.
Podľa aktuálnych informácii sa v súčasnosti vo Švajčiarsku používa približne 100 dronov na postrekovanie.

Postup schvaľovania a testovania, ktorým musí každý typ dronu prejsť cez organizáciu Agroscope, je súbor mnoho aktivít vykonávaných s týmito dronmi. (Napríklad dron DJI Agras T30, týmto testovaním prešiel a je oprávnený na prácu)

Na začiatok sú stanovené testovacie kritéria pre homologizáciu týchto dronov a to:

  1. Postrekovací systém musí spĺňať zásady normy ISO 16122
  2. Pri priečnej distribúcii postrekovej kvapaliny musí byť variačný koeficient < 15%
  3. Presnosť automatických trás letu +/- 50cm

Štandardné kontroly postrekového systému (ISO 16122)

Jednou z hlavných častí testovania organizáciou Agroscope je štandardná kontrola technológie a postrekového systému. Pozostáva to z viacerých bodov, ako napríklad:

obr č.2

Priečna distribúcia postrekovej kvapaliny

Skúma sa to na zariadení “Vzorkovač” (viď obrázok č.3) o rozmeroch 6m x 3m. Princíp spočíva v kontrole presného dávkovania zo všetkých trysiek (viď obrázok č.4) pri neustálom vznášaní sa nad “Vzorkovačom” vo výške 2,5m

obr č.3
obr č.4

Vplyv výšky letu na distribúciu

Priečna distribúcia pri výške letu 1 až 2,5m (viď graf č.1)

graf č.1

Pri výške 1m a menej nevzniká vhodná distribúcia
2,5 – 3m poskytuje oveľa lepšiu distribúciu (menší vplyv jednotlivých vrtúľ a  homogénnejšie prúdenie vzduchu)

Priečna distribúcia s rôznymi typmi trysiek a rôznymi metódami merania

Pri tomto testovaní boli použité 3 metódy merania:

A 3 typy trysiek:

Testovanie ukázalo, že neboli zistené žiadne významné rozdiely medzi jednotlivými metódami (viď graf č.2)

graf č.2

Presnosť letových trás

Pri tomto testovaní dron letí podľa vopred definovaných trasách (simuluje pole, 3 pásma) a ma na sebe pripevnený dodatočný RTK-GNSS dátový záznamník (viď obrázok č. 5) na meranie odchýlky definovanej trasy.
Dosiahnutá presnosť vo všeobecnosti (viď graf č.3):

obr č.5
graf č.3

Záver

Vo Švajčiarsku našli drony svoje miesto a uplatnenie najmä vo vinohradoch so strmými svahmi, čomu výrazne pomohla organizácia Agroscope a Federálny úrad civilného letectva.

Homologizáciu a testy postrekovačov začali vo Švajčiarsku vykonávať už pred 5 rokmi, čo má za následok aj mnoho pozitívnych ohlasov na samotné drony.

Využitie dronov ukázalo viaceré výhody v určitých prípadoch a práve preto vo Švajčiarsku aktuálne lieta vyše 100 dronov.

S používaním dronovej technológie je spojené aj množstvo potrebných dát, technických parametrov či vedomostí na obsluhu týchto poľnohospodárskych dronov. Poľnohospodárstvo ako také je zložitý beh na dlhú trať, ktoré pozostáva z množstva menších procesov nastavených tak, aby spolu kooperovali a vytvárali finálny produkt. O nič iné to nie je ani s využívaním dronov v poľnohospodárstve. Samotné lietanie a aplikovanie má za sebou mnoho menších procesov potrebných k tomu, aby dron mohol vôbec vzlietnuť a čo viac aplikovať potrebné prípravky na určené miesto.

Výška letu vs. šírka záberu

Tak, ako je možné sa dočítať na oficiálnej stránke DJI, aktuálne najvyužívanejší dron na Slovensku – DJI Agras T30 má maximálnu šírku záberu 9 metrov. Otázkou však zostáva “v akej výške má 9 metrov a ako sa mení kužeľ vzhľadom ku klesajúcej výške?”. Naša spoločnosť sa preto rozhodla tieto dáta (a mnoho ďalších, ku ktorým sa vyjadríme nižšie) získať priamo z terénu.

Testovanie spočívalo v rozmiestnení 11 stĺpikov s rozostupom 1 meter medzi jednotlivými stĺpikmi. Každý jeden stĺpik mal na sebe pripevnený indikačný papierik aby sme dosiahli viditeľnú presnosť záberu. Jediná vec, ktorá mohla ovplyvniť naše testovanie bolo premenlivé počasie – hlavne vietor. Testovanie sme preto uskutočňovali viackrát, aby sme mali istotu bezvetria a presných výsledkov.

Lety sa vykonávali s dronom DJI Agras T30 v rôznych výškach a to 1, 2, 3, 4 a 5 metrov nad zemou. Výsledok testovania poukázal na skutočnosť, že kužeľ postreku je premenlivý do výšky 4 metrov nad zemou (resp. porastom), po prevýšení 4 metrov sa kužeľ so záberom 9 metrov nerozširuje no následne klesá kolmo na zem (resp. porast)

Veľkosť kvapky a pokrytie

Jednou z hlavných otázok ohľadom účinnosti dronovej aplikácie je aj veľkosť a množstvo kvapôčok.
Pri našom pokuse sme kládli dôraz aj na riešenie tejto problematiky a možnosti poskytovania faktov zákazníkom, ktorí sa zaujímajú o túto problematiku.

Pri pokuse s indikačnými papierikmi sme skúmali pokryvnosť pri rôznych nastavených aplikačných dávkach. Pokus sa uskutočňoval pri dávkovaní 6, 8 a 10 litrov na hektár s dýzami modelu XJ TEEJET 11001VS. Záver, ktorý bolo možné vyvodiť z rozsiahleho testovania bol ten, že dronová technológia zvládne aplikovať už pri dávke 10 l/ha zložitejšie, resp. prípravky, ktoré si vyžadujú väčšiu pokryvnosť, teda väčší počet kvapôčok na cm².

Týmito prípravkami sú napríklad fungicídy, ktoré si vyžadujú pokryvnosť aspoň 60 kvapôčok na cm².
Podľa indikačných papierikov a opakovaných pokusov sme zaznamenali pokryvnosť pri dávke 10 l/ha práve 60 kvapôčok na cm², čo potvrdzuje maximálnu efektivitu práce pri dávkach >10 l/ha.

Švajčiarske testovanie a pokusy

Naši švajčiarsky partneri, oragnizácia Agroscope, sa pustili do oveľa podrobnejšieho a rozsiahlejšieho testovania a skúmania tejto technológie. Počas ich aktivít sa zaoberali najmä:

Podrobnejšie popísané testovanie organizáciou Agroscope si bude možné prečítať v nasledujúcom článku: Drony na postrekovanie vo Švajčiarsku.

V roku 2015 sa začala revolúcia v poľnohospodárstve, v ktorej hlavnú a významnú úlohu zohrávajú bezpilotné lietadlá spoločnosti DJI. Drony menia tvár globálneho poľnohospodárstva a poskytujú obrovské možnosti presného riadenia poľnohospodárskych vstupov (hnojivá, prípravky na ochranu rastlín) a prírodných zdrojov (pôda, voda).

Vzhľadom na rastúce výrobné náklady a klesajúcu ziskovosť by dnes mali poľnohospodárski výrobcovia venovať pozornosť každému prvku poľnohospodárskej technológie, ktorý pomáha znižovať náklady na pestovanie plodín. Hľadanie spôsobov, ako znížiť náklady na prvky poľnohospodárskej technológie, vedie k úvahám o rozšírení používania dronov pri obrábaní polí s cieľom zvýšiť výnosy plodín a o vývoji moderných poľnohospodárskych technológií na pestovanie plodín, ktoré šetria zdroje.

Dronová revolúcia sa s pomerne krátkym časovým intervalom rozrástla celosvetovo, a aktuálne sú drony v poľnohospodárstve využívané v mnohých krajinách na viacerých kontinetoch. Technológia umožňuje šetriť veľké množstvo vody ( v niektorých prípadoch aj chémiu ), čo pomáha najmä krajinám, v ktorých je dostatok vody problémom (napr. Španielsko, Taliansko..). Na túto a iné problematiky je možné vyhľadať množstvo odborných článkov a výskumov a taktiež aj dôvodov prečo je táto technológia prínosom v dnešnom poľnohospodárstve.

Jeden zo zaujímavých a poučných článkov je napríklad aplikácia hnojív na ryžu, kde sa podarilo zvýšiť výnos o 8% pri 20% menšom množstve použitého hnojiva vďaka variabilnej aplikácii s dronom DJI Agras T30:

https://ag.dji.com/case-studies/ag-case-en-t30-jp-rice

Ďalším článkom poukazujúcim na efektívnosť a účinnosť dronovej technológie je napríklad aplikácia insekticídu na ochranu zemiakov s dronom DJI MG-1P:

https://ag.dji.com/case-studies/dji-ag-case-en-sweet-potato

Zlepšenie výnosu sóje pomocou lokálnej(bodovej) aplikácie proti burinám:

https://ag.dji.com/case-studies/ag-case-en-t30-soybean…

V tomto článku sa hovorí o aplikácii vykonanej v USA. Farma prijala riešenie na likvidáciu burín pomocou dronov DJI a lokálnej (resp. bodovej) aplikácie. Výsledkom okrem ušetrenia financií bolo možné ušetriť aj 60% herbicídu a taktiež aj porastu, keďže dron svojou “jazdou” nenapáchal žiadne škody.

Na slovenský trh sa táto “dronová revolúcia” dostala v roku 2019, keď sme na trh vstúpili ako prvý oficiálny poskytovateľ služieb s dronmi rady Agras na postrekovanie, konkrétne s modelom DJI Agras T20 (aktuálne využívame model DJI Agras T30).

K dnešnému dňu na domácom trhu existujú rôzne modely postrekovacích dronov značky DJI: DJI Agras T30, T10, staršie modely ako T20 a T16. Aktuálne najrozšírenejší dron na postrekovanie polí, sadov a viníc je dron DJI Agras T30, ktorý je momentálne aj vlajkovou loďou postrekovacích dronov na európskom trhu.

V súčasnosti, sa už ako oficiálny distribútor týchto dronov snažíme informovať verejnosť o využívaní tejto technológie v poľnohospodárstve a taktiež o jej výhodách, resp. nevýhodách v porovnaní s pozemnou technikou.