На Ставрополье решили массово применять дроны в  сельском хозяйстве

Ставропольский край вошел в число 12 регионов страны, где начнется эксперимент по внедрению сельскохозяйственных беспилотников (БПЛА). Соответствующее постановление подписал премьер-министр РФ Михаил Мишустин. Ставрополье оказалось хорошо подготовленным к массовому использованию дронов в аграрном секторе: в университетах края уже проводят обучение специалистов по управлению и обслуживанию беспилотных летательных аппаратов, а ученые института цифрового развития СКФУ создают алгоритмы для функционирования БПЛА в составе целого роя.

Кроме Ставрополья, в эксперименте также будут участвовать Татарстан, Алтайский край, Астраханская, Волгоградская, Воронежская, Липецкая, Нижегородская, Новосибирская, Саратовская, Тамбовская и Ульяновская области.

Во время апробации технологий на этих территориях будут действовать особые условия регулирования - экспериментальные правовые режимы эксплуатации беспилотных авиасистем. Отмечается, что это позволит выполнять полеты дронов без лишней нагрузки, а также сделает работы с агрохимикатами более безопасными для человека.

Однако в марте нынешнего года власти Ставропольского края ввели запрет на использование гражданских беспилотников массой от 15 граммов до 30 килограммов. Это ограничение должно действовать до особого распоряжения и принято для обеспечения безопасности в регионе. В документе говорится, что ограничение использования дронов не коснется органов власти федерального, регионального и муниципального уровней, а также организаций, выполняющих гособоронзаказ либо имеющих на то разрешение краевых властей.

Теперь можно предположить, что должны быть приняты соответствующие запреты в отношении сельскохозяйственных дронов. Ведь до введения ограничений на полеты БПЛА беспилотники использовались рядом хозяйств на Ставрополье для опрыскивания полей, мониторинга почвы, составления точных карт участков и многого другого.

Умение управлять летающим дроном оказалось настолько востребованным в экономике, что в Ставропольском государственном аграрном университете (СтГАУ) открыли специальную программу подготовки специалистов по беспилотным летательным аппаратам. Перспективный курс включает не только управление, но и конструирование сельскохозяйственных дронов, их ремонт и настройку.

В пресс-службе вуза подчеркнули, что беспилотники - новое слово в технологиях агропромышленного комплекса. С их помощью специалисты отслеживают состояние урожая, проводят анализ почвы, погодных условий и даже дистанционно вносят удобрения.

Студенты в этом учебном году смогут учиться как очно, так и заочно. Всего в первый год планируется принять 14 человек на шесть бюджетных и восемь коммерческих мест.

В 2023 году на базе вуза также открылся Центр беспилотной авиации в АПК, для которого по программе "Приоритет-2030" закупили сельскохозяйственные дроны разного назначения. Среди них аппараты, которые применяются для аэросъемки, включая устройство для цифрового сканирования рельефа поверхности земли ЛИДАР и дрон XAG, способный проводить обработку полей.

Одна из причин, по которой фермеры активно используют беспилотники, - это возможность опрыскивать растения после проливных дождей, когда размякшая почва не дает подобраться к нужной точке пешком. Фото: Виталий Тимкив / РИА Новости

- С помощью БПЛА фермеры могут проводить работы удаленно в любое время суток, - рассказывает декан электроэнергетического факультета СтГАУ кандидат технических наук Максим Мастепаненко. - Кроме того, по сравнению с наземными способами обработки внесение средств защиты беспилотниками позволяет экономить до восьми тысяч рублей с гектара за счет отсутствия вытаптывания и меньшего расхода средств обработки.

По словам руководителя Центра беспилотной авиации в АПК Александра Яновского, аграрии часто физически не могут отследить все изменения на своих угодьях и беспилотники помогают успешно решить этот вопрос. БПЛА способны помочь проанализировать обстановку на сотнях гектаров за короткое время, а это скажется и на урожайности, и на качестве продукции.

Тем временем в Северо-Кавказском федеральном университете (СКФУ) ученые пошли дальше и добиваются, чтобы беспилотники могли выполнять в составе группы (роя) множество задач, причем разных, а не однородных. Для этого машины должны уметь обмениваться данными и решать, которая из них какую работу способна сделать наиболее эффективно: быстро и с наименьшими временными потерями.

Кандидат технических наук замдиректора по научной работе Института цифрового развития СКФУ Владимир Антонов уже несколько лет создает алгоритмы для командного функционирования беспилотных аппаратов. Сейчас молодой ученый перешел к этапу тестирования внутри виртуальной модели.

"Преимущество нашей системы в том, что она децентрализована и у каждого робота свой интеллект"

- Преимущество нашей системы в том, что она децентрализована. Нет единого сервера управления всеми роботами, у каждого свой интеллект. Машины "договариваются", кто и какую задачу будет выполнять в зависимости от условий, - рассказывает Владимир Антонов. - В этот момент возникает роевой интеллект. Мы провели математическое имитационное моделирование. Оно показало высокую жизнеспособность системы. Причем ее эффективность выше, чем у зарубежных аналогов.

Ученый на примере объяснил идеальную работу алгоритма. Допустим, три робота должны закатить 15 мячей в одну лунку. Без дополнительных условий все просто: каждый агент выполняет нужное действие с пятью шарами. Но что, если мячи находятся на разном расстоянии друг от друга? Или, предположим, они отличаются цветом и в зависимости от этого их нужно закатывать в разные лунки? А вдруг некоторые шары больше других и их могут переместить только несколько роботов вместе? В идеале роевой интеллект должен справиться со всеми трудностями.

Внутри компьютерной модели алгоритм способен управлять 20 агентами. Ученые же СКФУ стремятся к тому, чтобы он мог справляться с бесконечным количеством роботов так же эффективно, как и с парой десятков. Использование роевого интеллекта должно нивелировать те ограничения, которыми грешат другие способы управления группами роботов. Одно из них - нынешний уровень развития аккумуляторных систем: роботы не могут функционировать слишком долго, так что их действия нужно координировать максимально эффективно.

Владимир Антонов рассказал, что недавно он и его коллеги опубликовали статью об алгоритмах управления группой роботов, которая была высоко оценена в ученом сообществе. Теперь команда готова перейти к тестированию наземных роботов. Многое зависит от финансирования проекта: до этого разработки велись на средства президентского гранта, но деньги подходят к концу. Сейчас ученый подал заявку на финансирование в Российский научный фонд.

Группы роботов можно использовать в разных отраслях, например для доставки грузов, патрулирования, спасательных и поисковых операций. Но особенно велик простор для работы в агропромышленном комплексе.

- Я живу в Ставропольском крае и хотел бы делать роботов для сельского хозяйства. Со временем мы сможем перейти к "умным" складам и фабрикам, - надеется ученый. - Представьте животноводческое хозяйство. Уже сегодня можно поставить датчики отслеживания состояния здоровья коров, автоматизировать кормление и уборку. Но пока нет ни автономных молоковозов, ни роботов для работы в коровниках. Кстати, даже в комбайне, который считается беспилотным, сидит оператор.

Теперь, с получением Ставропольским краем нового статуса территории, где будет проводиться эксперимент по внедрению сельскохозяйственных беспилотников, у ученых и фермеров окажется гораздо больше возможностей использовать инновации на практике и предлагать свои разработки. .

Тем временем

В летной школе Алтайского аграрного госуниверситета начали тестировать отечественные беспилотники, созданные специалистами Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР). Сейчас беспилотники разных типов в АПК чаще всего применяют для опрыскивания полей, точного земледелия, в пчеловодстве - для анализа медоносной базы, контроля за ульями и химобработкой полей, чтобы предупредить гибель пчел. Ученые двух вузов договорились вместе разработать эффективные модели применения российских беспилотных систем в растениеводстве, лесном хозяйстве и пчеловодстве.