Поле в форме сапога: как необычная геометрия участка съедает производительность сельхоздрона

Когда хозяйство оценивает, сколько гектаров обрабатывает агродрон, обычно в расчёт попадают объём бака, рабочая скорость, норма внесения, количество аккумуляторов и время между заправками. Однако уже после нескольких реальных смен становится понятно, что даже совершенно одинаковая техника может показывать очень разную выработку на полях одинаковой площади. Причина часто находится не в самом сельскохозяйственном БПЛА, а в форме участка. Один массив представляет собой почти идеальный прямоугольник, где агродрон выполняет длинные параллельные проходы и редко разворачивается, а другой напоминает сапог, букву Г, вытянутую ленту или сложную фигуру с несколькими карманами и внутренними островками. Гектаров может быть одинаково, однако количество полезного рабочего времени оказывается совершенно разным.

Именно поэтому производительность агродрона нельзя рассматривать только как техническую характеристику аппарата. Реальная выработка зависит ещё и от того, какой маршрут приходится построить внутри конкретного контура, сколько будет коротких проходов, сколько раз аппарат должен развернуться, перейти из одной части поля в другую и сколько энергии уйдёт на перелёты, во время которых система внесения выключена. И чем необычнее геометрия участка, тем заметнее разница между временем в воздухе и временем фактической обработки.

Большое прямоугольное поле для сельхоздрона почти идеально. Рабочие полосы можно расположить вдоль длинной стороны, аппарат выходит на маршрут, включает распыление и долго движется без остановок. В конце прохода агрокоптер разворачивается, смещается на следующую полосу и снова начинает внесение.

При такой геометрии большая часть полётного времени полезна, поэтому расход аккумуляторов относительно предсказуем, количество разворотов невелико, а производительность агродрона максимально приближается к той, которую можно ожидать от выбранной модели и нормы внесения.

Теперь возьмём участок той же площади, но в форме сапога. Сначала у него есть большой широкий массив, затем контур резко сужается, после чего появляется длинный узкий «носок». Единый автоматический маршрут уже превращается в несколько разных режимов работы. В большой части поля сельскохозяйственный дрон идёт длинными линиями, затем проходы становятся короче, количество разворотов относительно площади увеличивается, а в узком сегменте аппарат может больше времени тратить на перестроение, чем на сам рабочий проход.

Именно отсюда появляется первая потеря гектаров: площадь не изменилась, а структура маршрута стала намного менее эффективной.

Сам разворот занимает сравнительно немного времени, поэтому на длинном поле он практически незаметен. Если агродрон несколько минут выполняет рабочий проход, а затем тратит небольшой промежуток времени на смену направления, доля непроизводительного полёта остаётся небольшой.

На сложном участке всё происходит наоборот. Дрон проходит короткую полосу, выключает внесение, разворачивается, перестраивается на следующую линию, снова включает систему и через непродолжительное время повторяет тот же цикл.

Один такой манёвр практически ничего не меняет, однако десятки и сотни разворотов за смену начинают складываться в значительное время. При этом аккумулятор продолжает расходоваться, аппаратура работает, оператор контролирует полёт, а обработанная площадь в момент разворота не увеличивается.

Поэтому два поля по 100 гектаров способны показать совершенно разную фактическую производительность сельхоздрона, хотя аппарат, препарат и норма вылива остаются одинаковыми.

Особенно интересны длинные узкие части поля. На карте они занимают сравнительно небольшую площадь, поэтому кажется, что закончить их можно быстро. Однако именно здесь часто появляется большое количество коротких маршрутов и сложных манёвров.

Если ширина участка постепенно уменьшается, рабочие линии становятся всё короче. В какой-то момент агродрон проходит совсем небольшой отрезок, после чего снова вынужден выполнять разворот.

Получается парадокс: первые 80 гектаров большого массива могли пройти очень быстро, а последние 10−20 гектаров узкой части поля требуют непропорционально много времени.

Поэтому при планировании обработки полей БПЛА нельзя оценивать сложность объекта только по общей площади. Иногда небольшой «хвост» контура способен заметно снизить среднюю выработку всей смены.

Ещё один распространённый вариант необычной геометрии — большое поле с несколькими выступами или карманами. В кадастре и в учётной системе это может быть один участок, однако с точки зрения маршрута агродрона он фактически распадается на несколько отдельных зон.

Основная часть обрабатывается длинными проходами, после чего аппарату приходится переходить в боковой сегмент, менять направление линий и отдельно закрывать оставшуюся площадь.

Если карман узкий и расположен под углом к основному массиву, продолжать прежний маршрут бывает нерационально. Тогда задача разделяется на несколько фрагментов, а между ними появляются дополнительные холостые перелёты.

С точки зрения оператора это всё ещё одно поле, а с точки зрения сельскохозяйственного БПЛА — несколько последовательных рабочих заданий, каждое из которых требует входа на линию, позиционирования и собственного набора разворотов.

Поле может иметь относительно правильную внешнюю форму и всё равно оказаться сложным. Достаточно добавить внутри него несколько участков, которые нужно исключить из обработки: группу деревьев, водоём, заболоченную зону, опору, кустарник или иной объект.

В результате длинная рабочая полоса, которая могла бы пройти через весь массив, разбивается на несколько частей. Агродрон выполняет внесение, приближается к исключённой зоне, прекращает распыление, обходит препятствие или переходит к другому фрагменту маршрута, а затем снова возвращается к работе.

Чем больше внутренних островков, тем сильнее маршрут превращается в мозаику.

Именно поэтому точный цифровой контур нужен не только для того, чтобы сельхоздрон не залетел туда, куда не следует. Качественная карта позволяет ещё до вылета понять, каким будет маршрут и насколько сильно препятствия снизят фактическую производительность.

Интуитивно кажется, что один контур лучше обрабатывать одним маршрутом: загрузили поле, нажали старт и позволили автоматике закончить всю площадь. Однако для сложной геометрии это не всегда оптимальное решение.

Большой «сапог» иногда рациональнее условно разделить на прямоугольную основную часть и узкий сегмент. Каждый участок получает собственное направление проходов, благодаря чему уменьшается количество неудобных манёвров.

То же относится к Г-образным полям. Если пытаться провести одинаковые линии через весь контур, одна половина маршрута может оказаться эффективной, а вторая будет состоять из множества коротких участков. Разделение на две зоны иногда делает суммарный путь проще, хотя формально заданий становится больше.

Поэтому хороший оператор сельскохозяйственного БПЛА оценивает не только границу поля, но и внутреннюю логику маршрута.

Даже для одного и того же контура существует несколько вариантов построения рабочих линий.

Если провести маршрут вдоль длинной стороны поля, проходов будет меньше и каждый из них станет длиннее. Если повернуть схему на 90 градусов, количество линий может резко увеличиться, а вместе с ним вырастет число разворотов.

На неправильном поле задача ещё сложнее, потому что направление, удобное для основной части, может оказаться неудачным для бокового кармана.

Поэтому автоматическое построение маршрута не означает, что оператору больше не нужно понимать геометрию. Программное обеспечение помогает выполнить задание, однако окончательная эффективность всё равно зависит от того, насколько грамотно подготовлен сам маршрут.

Для DJI Agras T50, представленного в каталоге «Агро-Технологий», картографирование и автоматическое формирование маршрутов являются важной частью рабочего процесса. Модель поддерживает автоматические операции, картирование и обнаружение препятствий.

На сложных полях такие возможности особенно полезны, однако даже развитая автоматизация не отменяет необходимости правильно разбивать нестандартный участок на рабочие зоны.

При выборе техники легко рассуждать только объёмом бака: чем больше жидкости несёт аппарат, тем меньше посадок и выше производительность. На крупных прямоугольных массивах такая логика действительно работает хорошо, однако на сильно изрезанных участках появляется ещё один фактор — мобильность.

Vector AGR HD525, представленный в каталоге аграс. рф, позиционируется как компактный агродрон для небольших хозяйств, садов и сложных участков. У модели бак для опрыскивания 25 литров, система разбрасывания 30 литров, а заявленная выработка достигает 10 га/ч. При этом важным преимуществом остаётся простая логистика и возможность работать небольшой командой.

На поле с множеством клиньев и небольших сегментов такая компактность может быть важнее максимального объёма бака, потому что тяжёлая платформа всё равно не сможет реализовать высокую теоретическую производительность, если большую часть маршрута составляют короткие линии.

Если хозяйство работает не только по маленьким участкам, но и по более крупным массивам, интересным компромиссом становится Vector AGR HD540. Модель рассчитана на более интенсивную сезонную эксплуатацию, чем компактный HD525, и позволяет закрывать значительно больший объём работ при соответствующей организации смены.

Однако сложная геометрия способна снизить фактическую выработку любой модели. Если HD540 пять минут выполняет полезный проход, его потенциальная производительность используется хорошо. Если же маршрут постоянно состоит из коротких сегментов, часть возможностей аппарата расходуется на манёвры.

Поэтому при выборе агродрона для опрыскивания полей важно учитывать не только общую площадь земельного банка, но и типичные формы участков внутри хозяйства.

Vector AGR HD580 относится уже к более производительному классу сельхоз-БПЛА и ориентирован на работу по крупным площадям. Большой бак и высокая производительность позволяют уменьшать количество посадок и поддерживать интенсивную работу на больших массивах.

Такой аппарат наиболее выгоден там, где высокая производительность может работать вместе с длинными маршрутами и хорошо подготовленной наземной инфраструктурой.

Если же HD580 постоянно отправлять на поле, состоящее из множества небольших «карманов», внутренние ограничения участка никуда не исчезнут. Большой бак уменьшит количество возвратов на заправку, однако он не сократит число разворотов.

Именно поэтому высокая паспортная производительность и высокая фактическая производительность — не всегда одно и то же.

В каталоге аграс. рф представлен и DJI Agras T50 — сельскохозяйственный БПЛА, который используется для опрыскивания, разбрасывания сухих материалов и картирования. Модель оснащается 40-литровым баком для жидкого внесения и рассчитана на интенсивную работу по сельскохозяйственным угодьям.

Однако применительно к необычной геометрии особенно интересна не сама цифра гектаров, а возможности построения и выполнения автоматических маршрутов, работы с картами и обнаружения препятствий.

На сложном поле точный маршрут помогает уменьшить лишние проходы, однако окончательный результат всё равно зависит от того, насколько грамотно подготовлена исходная геометрия задания. Даже интеллектуальная система не может превратить узкий клин в длинный прямоугольный гон.

В линейке DJI Agras, представленной на аграс. рф, также присутствует DJI Agras T25P, который относится к более компактным и мобильным сельскохозяйственным платформам. В каталоге представлены и другие модели DJI Agras, поэтому хозяйство может подбирать аппарат не только по максимальной полезной нагрузке, но и по характеру работ.

Для разрозненных полей и участков нестандартной формы мобильность может быть серьёзным фактором. Если после каждого небольшого контура технику нужно быстро собрать, погрузить и перевезти на соседний объект, удобство наземной логистики начинает непосредственно влиять на количество гектаров за день.

Поэтому купить агродрон с максимальным баком — не всегда то же самое, что выбрать самый производительный вариант именно для своего хозяйства.

Необычная форма участка создаёт ещё одну проблему — где расположить мобильную базу.

Если автомобиль поставить возле широкой части поля, первые циклы будут очень удобными, однако по мере продвижения к узкому дальнему сегменту расстояние возврата начнёт увеличиваться. Агродрон после каждой заправки будет тратить больше времени и заряда просто на перелёт к рабочей зоне.

Иногда выгоднее закончить основную часть массива, после чего переместить автомобиль, воду и зарядную инфраструктуру ближе к оставшемуся сегменту.

На первый взгляд переезд тоже занимает время, однако один наземный переезд способен заменить десятки длинных холостых перелётов.

Поэтому стартовая точка должна определяться не только удобством подъезда автомобиля, но и геометрией будущего маршрута.

На сложных контурах встречается характерная ситуация: первые 90−95% площади обрабатываются с хорошей скоростью, а затем производительность резко падает.

Остаются небольшие клинья, углы и карманы, которые нельзя закрыть длинными линиями. Агродрон начинает выполнять короткие проходы, больше разворачиваться и переходить из одного сегмента в другой.

В результате оператору кажется, что поле практически закончено, однако оставшаяся небольшая площадь занимает неожиданно много времени.

Именно поэтому при анализе телеметрии полезно смотреть не только на среднюю производительность за всё поле, но и на то, какие его части фактически отняли больше всего времени.

Так постепенно формируется собственная статистика хозяйства: какие контуры являются простыми, какие средними, а какие стабильно снижают выработку любого агро-БПЛА.

Если хозяйство оценивает стоимость обработки одной средней цифрой, необычная геометрия начинает искажать расчёты.

Прямоугольный массив позволяет выполнить больше гектаров за одинаковое время, поэтому стоимость работы на один гектар снижается.

Поле сложной формы требует больше разворотов, больше аккумуляторного времени и иногда нескольких стартовых точек, поэтому его фактическая себестоимость выше.

Для подрядчиков этот вопрос особенно важен. Условные 200 гектаров одного большого прямоугольного поля и 200 гектаров из нескольких «сапогов», клиньев и карманов могут потребовать совершенно разное количество часов.

Поэтому стоимость обработки агродроном правильнее связывать не только с площадью, но и со сложностью контура.

Сложную форму поля изменить нельзя, однако маршрут почти всегда можно оптимизировать.

В первую очередь стоит проверить направление проходов и посмотреть, нельзя ли уменьшить количество коротких линий. Затем полезно оценить, не выгоднее ли разделить сложный контур на два или три самостоятельных задания.

После этого следует посмотреть на стартовую точку. Если половина аккумулятора уходит на возвращение из удалённого «носка», мобильную базу стоит перенести ближе.

И только после оптимизации маршрута имеет смысл решать, действительно ли хозяйству не хватает производительности техники.

Иногда переход с компактного Vector AGR HD525 на HD540 или HD580 действительно оправдан ростом площадей, а иногда проблема вообще не связана с классом аппарата. Точно так же DJI Agras T50 может дать хозяйству развитую автоматизацию маршрутов, однако и ему требуется грамотно подготовленный цифровой контур.

Поэтому дополнительные гектары нередко находятся не в более мощном моторе и не в большем баке, а в правильно построенной линии на карте.

В характеристиках агродрона можно увидеть объём бака, рабочую ширину, скорость, производительность и полезную нагрузку, однако там невозможно указать, сколько гектаров конкретный аппарат сделает на поле в форме сапога.

Ответ появляется только после анализа самого участка.

Чем больше длинных непрерывных проходов, тем выше доля полезного времени. Чем больше клиньев, карманов, внутренних островков и узких сегментов, тем чаще сельскохозяйственный БПЛА вынужден прекращать внесение и маневрировать.

Поэтому один и тот же Vector AGR HD525, HD540, HD580, DJI Agras T50 или DJI Agras T25P на разных полях способен показать совершенно разную сменную выработку. Эти модели представлены в линейке агродронов «Агро-Технологий», однако выбор конкретной платформы должен учитывать не только площадь хозяйства, но и реальную структуру его полей.

И если агродрон на прямоугольном массиве показывает отличные гектары, а на соседнем участке внезапно становится «медленным», прежде чем искать проблему в технике, стоит открыть карту. Возможно, производительность съел не дрон, а само поле.