Cắt dữ liệu được gửi từ trên không bằng phương tiện bay không người lái (UAV)

Nông nghiệp là hoạt động lâu đời nhất được biết đến với con người. Từ xa xưa, người nông dân đã trồng trọt và chăn nuôi để sản xuất lương thực hoặc duy trì cuộc sống của họ. Nông nghiệp đã nhanh chóng trở thành một trong những ngành quan trọng nhất cung cấp lương thực cho tất cả mọi người. Trong nhiều thế kỷ, với sự gia tăng dân số toàn cầu liên tục, nông nghiệp đã phát triển với việc sử dụng nhiều phân bón, thuốc trừ sâu, nước và máy móc nông nghiệp đơn giản để sản xuất đủ lương thực cho đại chúng. Nhưng thật không may, tất cả những điều này đã dẫn đến những cánh đồng năng suất thấp hơn và ô nhiễm môi trường trong khi suy dinh dưỡng vẫn là vấn đề toàn cầu lớn nhất.

Nhằm mục đích sản xuất đủ lương thực và duy trì bền vững, nông nghiệp đã phải đối mặt với những thay đổi đáng kể. Trong kỷ nguyên nông nghiệp mới, nông dân có thể sử dụng các thiết bị cảm biến công nghệ cao khác nhau dựa trên GPS, ứng dụng tỷ lệ thay đổi, hệ thống lái và viễn thám, cũng như phần mềm nông nghiệp. Việc giới thiệu và sử dụng các công nghệ trang trại hiện đại và chính xác không chỉ mang lại những thay đổi mang tính cách mạng trong canh tác mà còn cách mạng hóa phương thức làm việc của người nông dân.

Bằng cách sử dụng công nghệ chính xác, nông dân có thể tối ưu hóa cả năng suất và lợi nhuận của trang trại dựa trên thông tin thực địa theo thời gian thực, do đó bảo vệ môi trường. Hơn nữa, công nghệ này có thể là bước ngoặt dẫn đến thành công.

Máy bay không người lái là gì?

Máy bay không người lái (UAV), thường được đặt tên là máy bay không người lái, là các nền tảng trên không nhỏ có trọng lượng lên tới 20 kg (50 lbs). Do kích thước của chúng, cơ thể con người (chưa) chưa thể đưa chúng lên được. Máy bay không người lái có thể được vận hành theo hai cách; trực tiếp, trong đó con người có toàn quyền điều khiển phương tiện bằng điều khiển từ xa không dây; và tự động, trong đó phương tiện có thể tự điều khiển và đi theo lộ trình dựa trên dữ liệu từ GPS hoặc các cảm biến khác.

Có nhiều loại phương tiện bay không người lái khác nhau và có thể được phân loại thành các nhóm sau: cánh cố định, cánh quay, nhẹ hơn không khí (LTA) và có dây buộc.

1. Cánh cố định là một phương tiện rất đơn giản để điều khiển. Nó có một số dạng cánh không thể di chuyển và chân vịt giúp di chuyển về phía trước. Do cấu tạo của nó, nó phải luôn chuyển động so với không khí xung quanh nó để ở trên cao. Do đó, hoạt động của nó có thể bị ảnh hưởng rất nhiều bởi gió. Một yếu tố hạn chế khác là máy bay không người lái lớn hơn yêu cầu một số loại khu vực đường băng có thể được sử dụng để triển khai và thu hồi, trong khi những chiếc nhỏ hơn có thể được phóng và thu hồi bằng tay bằng cách hạ cánh trên bề mặt mềm.
2. Cánh quay là loại máy bay không người lái phổ biến nhất. Nó trông giống như một chiếc trực thăng nhỏ vì nó có nhiều cánh quạt (thường là 4-8). Do hệ thống quay của nó, nó có khả năng di chuột và có thể được triển khai và thu hồi theo chiều dọc. Phương tiện cánh quay có một số ưu điểm so với các loại khác. Nó nhỏ và dễ vận chuyển và ít bị hư hỏng cơ học. Tuy nhiên, nhược điểm chính của nó là hạn chế về lượng hàng hóa mà nó có thể mang theo cũng như thời lượng pin, giới hạn chỉ cho phép bay trong 15 phút hoặc ít hơn.

1. Các phương tiện nhẹ hơn không khí (LTA) bao gồm khí cầu và các phương tiện thủ công chứa khí heli điển hình khác được buộc vào một số loại dây. Nhược điểm chính của nó là khó vận chuyển do kích thước lớn và thực tế là chúng không thể chịu được tốc độ gió vừa phải. Do đó, máy bay không người lái LTA được sử dụng ít hơn trong nông nghiệp.
2. Phương tiện kết nối là một máy bay không người lái phổ biến được buộc vào một sợi dây để loại bỏ sự cần thiết của bộ điều khiển từ xa. Do đó, chuyển động của máy bay không người lái bị giới hạn theo dây buộc. Hơn nữa, máy bay không người lái có dây buộc có nhiều biến thể khác nhau. Chúng có thể bao gồm từ máy bay không người lái tiêu chuẩn được di chuyển theo dây buộc đến máy bay không người lái được buộc bằng dây vi sợi với hệ thống điện được lắp đặt cho chuyến bay không giới hạn.

Vai trò của Drone trong nông nghiệp

Máy bay không người lái là phương tiện bay nhỏ và nhẹ, có thể bay ở độ cao cực cao và mang theo nhiều hệ thống định vị hoặc thiết bị ghi âm khác nhau như máy ảnh RGB, máy ảnh hồng ngoại và các cảm biến khác. Do khả năng triển khai các cảm biến khác nhau và chụp ảnh có độ phân giải cao và chi phí thấp về điều kiện cây trồng, máy bay không người lái rất hữu ích trong nông nghiệp.

Ban đầu được sử dụng để phun hóa chất, ngày nay máy bay không người lái là một công cụ tuyệt vời để chụp ảnh trên không với máy ảnh và cảm biến gắn trên nền tảng. Hình ảnh có thể bao gồm từ những bức ảnh ánh sáng nhìn thấy đơn giản đến hình ảnh đa quang phổ có thể được sử dụng để đánh giá các khía cạnh khác nhau về sức khỏe thực vật, cỏ dại và tài sản.

Máy bay không người lái thu thập dữ liệu thô và dịch nó bằng thuật toán thành thông tin hữu ích. Do đó, chúng có thể được sử dụng cho các ứng dụng khác nhau trong nông nghiệp, chẳng hạn như giám sát các thông số sau:

• Sức khỏe cây trồng – thiệt hại do sâu bệnh, thay đổi màu sắc do nhiễm sâu bệnh
• Chỉ số thực vật – diện tích lá, phát hiện bất thường, hiệu quả điều trị, hiện tượng học, năng suất
• Chiều cao cây – chiều cao và mật độ cây
• Đếm cây – kích thước cây, số liệu thống kê lô, số lô, lô bị xâm phạm, người trồng bỏ qua
• Nhu cầu về nước – những phần ruộng/vườn cây bị thiếu nước, nhu cầu tưới nước
• Phân tích đất – dinh dưỡng sẵn có để quản lý dinh dưỡng cây trồng

Tóm lại, máy bay không người lái giúp nông dân tối ưu hóa việc sử dụng các yếu tố đầu vào như hạt giống, phân bón, nước và thuốc trừ sâu hiệu quả hơn. Điều này cho phép bảo vệ kịp thời cây trồng khỏi sâu bệnh, tiết kiệm thời gian tìm hiểu cây trồng, tiết kiệm chi phí tổng thể trong sản xuất nông nghiệp và đảm bảo năng suất cao và khỏe mạnh.

Từ dữ liệu thô đến thông tin hữu ích

Bay trên cánh đồng, máy bay không người lái chụp ảnh có độ phân giải cao bằng máy ảnh hoặc cảm biến. Dựa trên một thông số đo được, những hình ảnh này được chụp ở các dải khác nhau từ phổ nhìn thấy được (màu), cận hồng ngoại đến phổ hồng ngoại. Các hình ảnh được thu thập là dữ liệu thô cần giải thích thêm. Ngay sau khi chụp ảnh, hình ảnh được gửi trực tiếp đến đám mây/phần mềm nơi các bản đồ quy định khác nhau được tạo tùy thuộc vào thao tác mà nông dân muốn thực hiện trên đồng ruộng. Sau đó, các bản đồ có thể được tải lên trên thiết bị nông nghiệp cụ thể, thiết bị này sẽ điều chỉnh lượng đầu vào (hạt giống, phân bón, thuốc trừ sâu) cần được áp dụng cho đồng ruộng cho phù hợp.

Trong kỷ nguyên canh tác chính xác, máy bay không người lái đang đóng vai trò là một công nghệ thiết yếu sẽ đưa ngành nông nghiệp lên một tầm cao mới. Chúng là một cách hiệu quả về chi phí để thu thập dữ liệu về các điều kiện cây trồng khác nhau trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Máy bay không người lái cũng đã cho thấy tiềm năng to lớn trong khả năng cung cấp canh tác bền vững, cải thiện năng suất và tăng lợi nhuận tổng thể của trang trại.

Công nghệ trong nông nghiệp không ngừng phát triển. Thu thập dữ liệu tham chiếu địa lý chính xác và đáng tin cậy dựa trên tọa độ GPS và hệ thống lái tự động, cùng với việc sử dụng viễn thám (máy bay không người lái), là một phần thiết yếu của canh tác chính xác có thể tối ưu hóa cả năng suất và lợi nhuận của trang trại.

Mặc dù có một số rủi ro và hạn chế, canh tác chính xác và công nghệ liên quan có tiềm năng lớn trong việc giải quyết những thách thức của nền sản xuất trang trại hiện đại, đồng thời bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.