Развитие технического потенциала сельскохозяйственного производства на основе беспилотных технологий

летательные аппараты (БПЛА), или агродроны. Использование агродронов позволяет реализовать концепцию точного земледелия, включая мониторинг состояния почвы и растений, внесение удобрений, опрыскивание пестицидами, а также картографирование полей и создание трехмерных моделей местности.

Технический прогресс в области сенсорных технологий, включая мультиспектральные и гиперспектральные камеры, тепловизоры и лидары, позволяет агродронам предоставлять данные высокого разрешения для анализа состояния полей. Эти данные используются при оптимизации поливов, оценке биомассы растений, выявлении болезней и определении содержания питательных веществ (Везиров, 2024; Мизаев и др., 2023). Особое внимание уделяется таким системам точного позиционирования, как GPS и RTK, которые обеспечивают сантиметровую точность выполнения задач. Применение этих технологий минимизирует использование ресурсов, уменьшает негативное воздействие на окружающую среду и повышает точность агротехнических операций (Абдулхакимов, 2021).

Цель исследования – обосновать технологическую целесообразность и экономическую эффективность внедрения беспилотных летательных аппаратов в сельскохозяйственное производство для повышения точности агротехнических операций, сокращения затрат и увеличения устойчивости агросистем.

Методы и материалы . В исследовании применялись методы сравнительного, экономического и технического анализа. В качестве исходных данных использовались технические характеристики трех агродронов – DJI Agras T30, XAG V40 и AGDY 40. Модели выбраны ввиду их высокой востребованности в аграрной практике, соответствия современным требованиям к точному земледелию и доступности для применения в условиях Краснодарского края.

Материалы практической части исследования основаны на данных сельскохозяйственного предприятия ООО «Русь» (Краснодарский край). Использовались данные бухгалтерского учета и технологических карт для оценки затрат на применение агродронов и традиционной авиационной техники при внесении средств защиты растений и десикации. Анализ включал расчет стоимости обработки одного гектара, затрат на оплату труда, расходов на материалы, налогообложения, производственных издержек и эффекта от снижения потерь урожая.

Результаты и их обсуждение . Для обоснования эффективности внедрения беспилотных летательных аппаратов, выполняющих точное и равномерное внесение агрохимикатов в сельскохозяйственное производство, рассмотрим модели агродронов, проанализируем их технические характеристики и функциональные возможности, а также оценим их влияние на экономическую эффективность агропроизводственных процессов.

Сравнительный анализ современных агродронов показывает, что каждая модель имеет свои особенности и преимущества в зависимости от требований сельскохозяйственного производства (таблица 1). Так, DJI Agras T30, XAG V40 и AGDY 40 обладают схожими характеристиками в части максимальной рабочей высоты (4 м) и эффективности расхода баковой смеси (8–12 л/га), указывающими на их оптимизацию в точном и экономичном внесении агрохимикатов. Однако различия наблюдаются в параметрах ширины распыления, объеме бака и производительности.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика агродронов¹

Table 1 – Comparative Characteristics of Agrodrones

Наименование	DJI Agras T30	XAG V40	AGDY 40
Максимальная скорость полета, м/с	7	7	10
Максимальная рабочая высота, м	4	4	4
Максимальная ширина распыления, м	8,5	7,0	11,0
Объем бака для пестицидов, л	30	40	40
Эффективная норма расхода баковой смеси, л/га	8‒12	8‒12	8‒12
Средняя производительность, га/ч	8‒16	8‒13	10‒20
Построение полетного задания	•    Дрон-картограф; •    по Google Картам; •    облет рабочим дроном; •    обход с RTK (опция); •    обход с пультом (не RTK)	•    Дрон-картограф; •    по Google Картам; •    облет рабочим дроном; •    обход с RTK	•    Дрон-картограф; •    по Google Картам
Время подготовки	от 10 мин до 2 ч	от 10 мин до 2 ч	от 10 мин до 2 ч
Программное обеспечение: ‒ подготовка задания	Terra	XAGAgri	AGDY
‒ управление	ПО пульта	XAGAgri	ПО пульта
Стоимость, тыс. руб.	2 850	2 954	2 600

1 Все таблицы в статье составлены автором по данным сельскохозяйственного предприятия ООО «Русь».

DJI Agras T30 имеет бак объемом 30 л и ширину распыления 8,5 м, он подходит для небольших и средних сельскохозяйственных площадей. В то же время XAG V40 и AGDY 40 оснащены более вместительными баками по 40 л, благодаря которым обрабатываемая площадь увеличивается за один вылет. AGDY 40 выделяется среди представленных моделей максимальной шириной распыления (11 м) и высокой скоростью полета (10 м/с).

Все модели поддерживают различные методы построения полетного задания, включая картографирование и обход местности рабочим дроном. Программное обеспечение варьируется: DJI Agras T30 использует Terra, XAG V40 – XAGAgri, а AGDY 40 – собственное ПО AGDY.

Выбор конкретной модели агродрона зависит от производственных нужд. DJI Agras T30 подходит для точечного внесения агрохимикатов на средних площадях, XAG V40 предлагает баланс между универсальностью и эффективностью, а AGDY 40 является решением для обработки крупных сельскохозяйственных угодий с высокой скоростью и шириной распыления (Чернышева и др., 2022).

Анализ особенностей использования современных агродронов показывает, что каждая модель имеет свои специфические функциональные характеристики, влияющие на удобство эксплуатации и точность выполнения агротехнических задач (таблица 2).

Таблица 2 – Особенности использования агродронов

Table 2 – Features of the Use of Agrodrons

Наименование	DJI Agras T30	XAG V40	AGDY 40
Высота выхода или возврата устанавливается относительно	Точки старта	Поверхности	Поверхности
Облет края поля	Вручную	Вручную	Автоматический
Тип форсунок	Нерегулируемая капля (щелочные форсунки)	Регулируемая капля (роторные форсунки)	Нерегулируемая капля (щелочные форсунки)
Промежуточные точки выхода или возврата	Нет	Есть	Есть

DJI Agras T30 и AGDY 40 используют нерегулируемые щелочные форсунки, обеспечивая простоту эксплуатации, но с ограниченной возможностью настройки параметров распыления. В отличие от них, XAG V40 оснащен роторными форсунками с возможностью регулировки размера капель, повышающих точность и эффективность внесения средств защиты растений и удобрений.

Различия наблюдаются в механизме облета края поля. Так, DJI Agras T30 и XAG V40 имеют ручное управление для выполнения данного этапа, тогда как AGDY 40 оснащен автоматической системой облета, которая снижает нагрузку на оператора, ускоряя процесс работы. Важной особенностью является высота выхода или возврата дрона: DJI Agras T30 использует фиксированную точку старта, тогда как XAG V40 и AGDY 40 ориентируются на поверхность.

XAG V40 и AGDY 40 обладают возможностью задания промежуточных точек выхода или возврата. Таким образом, DJI Agras T30 подойдет для стандартных задач с минимальной настройкой параметров, XAG V40 обеспечит гибкую регулировку распыления, а AGDY 40 – автоматизированное управление и точность выполнения полетных заданий.

Несмотря на преимущества использования агродронов в сельском хозяйстве, их эксплуатация сопряжена с рядом технических проблем, требующих внимания со стороны производителей и пользователей. Одной из распространенных трудностей является износ и выход из строя отдельных узлов и компонентов (таблица 3). Так, у DJI Agras T30 возникают проблемы разрушения штанги поплавка, а также перегрев контактной группы батареи, негативно влияя на стабильность работы дрона. Кроме того, хрупкость винтов требует осторожности при эксплуатации и транспортировке.

Таблица 3 – Проблемы использования агродронов

Table 3 – Problems of Using Agrodrons

DJI Agras T30	XAG V40	AGDY 40
Разлагается штанга поплавка	Контактные группы батареи агродронов выходят из строя	Отсутствие радара
Контактная группа батареи может перегреваться	Выработка форсунок около 370 га (еще не подтверждено эксплуатантами)	Крепления двигателей, форсунок, лопастей требуют постоянного контроля
Помпа ‒ расходный материал Хрупкие винты	Крепления двигателей, форсунок, лопастей требуют постоянного контроля	Ненадежность контактной группы батареи

У XAG V40 отмечаются случаи выхода из строя контактной группы батареи, приводящие к сбоям в работе дрона, и износа форсунок, особенно после обработки больших площадей. Крепления двигателей, форсунок и лопастей нуждаются в постоянном контроле, что увеличивает нагрузку на техническое обслуживание. Для AGDY 40 одной из главных проблем является отсутствие встроенного радара, из-за которого ограничивается его функциональность при работе в сложных условиях.

Эксплуатация агродронов требует соблюдения технических регламентов, например, обязательную очистку форсунок после нескольких полетных заданий. Загрязнение форсунок приводит к неравномерному распылению рабочей жидкости, снижению эффективности обработки и увеличению расхода пестицидов (удобрений). В некоторых случаях засорение форсунок вызывает полное прекращение подачи раствора, требуя экстренной посадки дрона и внепланового технического обслуживания (Балабанов и др., 2020; Литвинов, Куприн, 2023).

Еще одной важной проблемой является вероятность столкновения агродронов с птицами, особенно при полетах на высоте до 4 м. Такие инциденты приводят к повреждению лопастей, потере устойчивости в полете и аварийному падению аппарата. В связи с этим важно использовать дроны с надежными системами автоматического обнаружения препятствий.

Дополнительно следует отметить проблемы возвращения дрона. В некоторых случаях, при низком заряде батареи или сбоях в системе навигации, беспилотник может не выйти на заданную траекторию возврата, тем самым приводя к его потере или неконтролируемой посадке в непредназначенном месте. Также на практике отмечается зависимость работы агродронов от погодных условий. Ветер влияет на траекторию полета и точность распыления, а низкие температуры сокращают время работы батареи (Вязов, 2023).

Существуют проблемы стабильности программного обеспечения, используемого для управления полетными заданиями. Так, в отдельных случаях система может давать сбои при синхронизации с картографическими данными.

Использование агродронов требует технической подготовки операторов, постоянного контроля за исправностью оборудования, корректного планирования полетных заданий и учета внешних факторов, влияющих на эффективность их работы.

Проанализировав преимущества и недостатки различных методов внесения средств защиты растений, можно сделать вывод, что ООО «Русь» нецелесообразно использовать наземные опрыскиватели, т. к. их применение сопровождается высокими затратами на приобретение и эксплуатацию, значительным расходом воды, необходимостью разветвленной инфраструктуры и уплотнением почвы, что негативно сказывается на урожайности. Кроме того, работа таких опрыскивателей затруднена при высокой влажности почвы, на сложных рельефах и в условиях ограниченного времени обработки. В сравнении с ними агродроны обеспечивают точность внесения препаратов, снижают эксплуатационные расходы, исключают механическое повреждение растений и обладают высокой мобильностью.

Следует также отметить, что в настоящее время существуют особенности в использовании агродронов, связанные с действующими ограничениями воздушного пространства, установленными в ряде регионов России. В условиях СВО эксплуатация БПЛА для сельскохозяйственных целей требует получения специальных разрешений. В частности, в Ростовской области, Краснодарском и Ставропольском крае, Воронежской и Липецкой областях введены запреты на полеты дронов в целях обеспечения безопасности. Однако, несмотря на эти ограничения, существует возможность официального получения разрешения на использование агродронов (Колесова и др., 2024; Корнилов, 2024).

Применение агродронов в возделывании кукурузы на зерно в ООО «Русь» Выселковского района представляет собой перспективное направление, повышающее эффективность сельскохозяйственного производства. Использование БПЛА обеспечит оптимизацию процессов мониторинга посевов, внесения средств защиты растений и удобрений, а также проведения десикации.

Для кукурузы на зерно агродроны используются на разных стадиях роста растения, выполняя следующие функции:

• 1)    внесение гербицидов - на ранних стадиях роста кукурузы агродроны помогают эффективно бороться с сорняками, равномерно распределяя препараты без повреждения всходов;

• 2)    обработка инсектицидами и фунгицидами - кукуруза подвержена атакам таких вредителей, как стеблевые и луговые мотыльки, кукурузные долгоносики, листовая совка, шведская мушка, корневые тли и т. д. Использование агродронов направлено на оперативное проведение точечной обработки зараженных участков без необходимости задействования тяжелой наземной техники;

• 3)    внесение листовых подкормок - на средних и поздних стадиях роста агродроны могут вносить микроудобрения и регуляторы роста, укрепляя растения и повышая урожайность;

• 4)    десикация перед уборкой урожая - использование агродронов для внесения десикантов ускоряет высыхание растений и снижает влажность зерна, упрощая процесс сбора урожая и снижая затраты на сушку.

Агродроны полезны на поздних стадиях роста кукурузы, когда традиционная техника не может пройти по полю без повреждения стеблей, а воздушные обработки обеспечивают высокую точность и минимизируют потери урожая.

Внедрение агродронов в ООО «Русь» Краснодарского края требует первоначальных инвестиций и регулярных эксплуатационных затрат. Основная часть вложений связана с приобретением БПЛА, а также закупкой запасных частей, оборудования для транспортировки и заправки агродрона (таблица 4).

Таблица 4 – Расчет затрат на применение агродронов в ООО «Русь»

Table 4 – Calculation of the Costs of Using Agrodrons in Rus LLC

Наименование	Значение
Инвестиционные затраты, тыс. руб. – всего:	5 950
– БПЛА DJI Agras T30, 2 ед.	5 700
– ЗИП комплект для БПЛА	150
– снаряжение для авто: баки, насосы, стеллажи	100
Ежегодные расходы, тыс. руб. – всего	3 184
Топливо, тыс. руб.	25
Годовой фонд оплаты труда, тыс. руб. – всего:	2 340
– оператор дрона	1 440
– помощник оператора дрона	900
Социальные взносы, тыс. руб. – всего:	819
– страховые взносы на обязательное пенсионное, медицинское и социальное страхование (30 %)	702
– страховые взносы от несчастных случаев и профессиональных заболеваний (5 %)	117
Планируемая ежегодная площадь обработки, га	3 786,9
Средние затраты на внесение препарата на 1 га, руб.	840,8

Ежегодные затраты включают оплату труда оператора и его помощника, налоги и расходы на топливо для служебного автомобиля, необходимого для транспортировки оборудования. Фонд оплаты труда составляет 2 340 тыс. руб. в год. В годовом разрезе эксплуатационные затраты составляют 3 184 тыс. руб., при этом планируется обработать 3 786,9 га посевных площадей, провести минимум три обработки всей площади (1 262,3 га). Средние затраты на внесение препарата на 1 га составят 840,8 руб.

Приведем сравнительный расчет экономической эффективности применения авиационной техники и агродрона при обработке посевов кукурузы на зерно инсектицидом «Амплиго» компании «Сингента» (таблица 5). Данный инсектицид является широко используемым средством защиты растений в Краснодарском крае, он обеспечивает комплексную борьбу с вредителями, включая кукурузного мотылька, хлопковую совку и лугового мотылька.

Таблица 5 – Сравнительная характеристика экономической эффективности применения авиационной техники и агродрона при обработке кукурузы на зерно инсектицидом «Амплиго» для ООО «Русь»

Table 5 – Comparative Characteristics of the Economic Efficiency of the Use of Aviation Equipment and Agricultural Machinery in the Processing of Corn for Grain with the Insecticide “Ampligo” for Rus LLC

Наименование	Авиационная техника (АН-2)	Дрон (DJI Agras T30)	Экономия затрат
Площадь обработки, га	312,50	312,50	–
Расходы на внесение, руб./га	700,00	840,80	–140,80
Расход препарата на 1 га, л	0,300	0,21	0,09
Цена препарата, руб./л	21 144,00	21 144,00	–
Стоимость препарата, руб./га	6 343,20	4 440,24	1 902,96
Затраты – всего, тыс. руб.:	2 201,00	1 650,32	550,68
в т. ч. – внесение	218,75	262,75	–44,00
– препарат	1 982,25	1 387,58	594,68
Совокупные затраты на 1 га, руб.	7 043,20	5 281,03	1 762,17

Особенности использования инсектицида «Амплиго» заключаются в его двойном механизме действия, обусловленном комбинацией хлорантранилипрола и лямбда-цигалотрина, обеспечивая быстрое уничтожение вредителей за счет нервно-паралитического эффекта и длительную защиту растений благодаря системному проникновению и трансламинарному действию.

Анализ показывает различия в затратах и эффективности использования препарата. Так, применение авиационной техники позволяет оперативно обработать большие площади, чем при использовании дронов. Однако расход инсектицида самолетом выше (0,3 л/га против 0,21 л/га при обработке агродронами), что ведет к увеличению затрат на препарат. В результате, несмотря на более низкую стоимость авиаобработки, суммарные затраты на внесение инсектицида самолетом оказываются существенно выше.

Агродроны, благодаря точечному внесению и минимальным потерям препарата, позволяют сократить его расход на 25 %. Однако стоимость обработки дронами выше (840,8 руб./га), что объясняется необходимостью управления, обслуживанием беспилотников и затратами на квалифицированных операторов. Несмотря на это, общее снижение расхода инсектицида приводит к экономии – совокупные затраты на обработку 1 га агродронами оказались на 1,7 тыс. руб. меньше, чем при использовании самолета.

Эффективность применения агродронов демонстрируется и при проведении десикации, особенно в условиях, когда использование наземной техники затруднено или невозможно из-за высокой влажности почвы, а авиационная обработка не обеспечивает равномерного нанесения препарата. В таких ситуациях агродроны точечно и равномерно распределяют рабочий раствор, обеспечивая эффективное обезвоживание растений перед уборкой.

Рассмотрим применение десиканта «Реглон Форте» компании «Сингента», предназначенного для предуборочной обработки подсолнечника. Препарат обеспечивает быстрое и равномерное подсушивание растений, облегчая механизированный сбор урожая, снижая потери и повышая качество семян за счет уменьшения влажности.

Особенности применения десиканта заключаются в его контактном механизме действия, основанном на дикват-дибромиде. Препарат способствует разрушению клеточных мембран и обезвоживанию тканей, ускоряя процесс созревания культуры и предотвращая развитие заболеваний в период предуборочного созревания. Внесение проводится при температуре от +15 до +25 °C, в сухую безветренную погоду, при отсутствии осадков в течение часа после обработки, обеспечивая максимальную эффективность препарата.

Сравнительный расчет экономической эффективности применения авиационной техники и агродрона при использовании десиканта «Реглон Форте» (таблица 6) позволяет оценить затраты на обработку, объем используемого препарата и эффективность каждого метода.

Таблица 6 – Сравнительная характеристика экономической эффективности применения авиационной техники и агродрона при обработке подсолнечника десикантом «Реглон Форте» для ООО «Русь»

Table 6 – Comparative Characteristics of the Economic Efficiency of the Use of Aviation Equipment and Agrodrone in the Processing of Sunflower with Reglon Forte Desiccant for Rus LLC

Наименование	Авиационная техника (АН-2)	Дрон (DJI Agras T30)	Экономия затрат
Площадь обработки, га	108,9	108,9	–
Расходы на внесение, руб./га	700,0	840,8	–140,8
Расход препарата на 1 га, л	2,0	1,2	0,8
Цена препарата, руб./л	1 992,0	1 992,0	–
Стоимость препарата, руб./га	3 984,0	2 390,4	1 593,6
Затраты – всего, тыс. руб.:	510 087,6	351 877,7	158 209,9
в т. ч. – внесение	76 230,0	91 563,1	–15 333,1
– препарат	433 857,6	260 314,6	173 543,0
Совокупные затраты на 1 га, руб.	4 684,0	3 231,2	1 452,8

Анализ показал, что общая экономия затрат при использовании агродрона по сравнению с самолетом составляет 158,2 тыс. руб., при этом совокупные затраты на 1 га обработки агродронами оказываются на 1 452,8 руб. ниже, чем при авиационном внесении. Это обусловлено точным распределением препарата, снижением потерь за счет минимального сноса, а также возможностью избегать обработки дорог и объектов, находящихся в зоне возделывания культур. Авиационная техника, напротив, не обладает достаточной точностью обработки, что приводит к перерасходу препарата и обработке ненужных участков.

Заключение . Следует отметить, что представленные расчеты относятся к одной обработке. Это означает, что разница в затратах между методами обработки накапливается, и при многократном применении агродроны обеспечивают экономию за счет сокращенного расхода препаратов и снижения общих расходов на обработку.

Дополнительными преимуществами использования агродронов являются снижение потребления воды и расходов на ее подвоз, поскольку для работы беспилотников требуется меньший объем рабочей жидкости по сравнению с традиционной авиационной обработкой. Агродроны не требуют аэродрома, что снижает инфраструктурные затраты и делает возможным их оперативное развертывание непосредственно на обрабатываемых полях.

Кроме того, экономия достигается и за счет сокращения затрат на оплату труда – в отличие от авиационной обработки, где задействуется значительное число технического персонала, обслуживание дронов требует меньшего количества специалистов. Еще одним преимуществом является возможность работы агродронов при сырой почве, когда использование наземной техники затруднено или невозможно. Высокая мобильность беспилотников позволяет быстро менять зоны обработки и адаптироваться к изменяющимся погодным условиям, что доказывает их эффективность в условиях переменчивых погодных условий.

Таким образом, при использовании беспилотных технологий в хозяйстве появляется не только экономическая выгода, но и повышается экологическая безопасность за счет точного внесения химических препаратов, снижения потребления ресурсов и минимизации воздействия на окружающую среду.