Меж рядов — беспилотник

Платформа Кирилла Быкова и Евгения Алексеева не имеет аналогов в сфере хмелеводства. Фото Чувашского ГАУ

Так видит машинное зрение, которое применяется в разработке.

Доцент кафедры транспортно-машинного комплекса Чувашского государственного аграрного университета Евгений АЛЕКСЕЕВ.

Студент второго курса магистратуры Чувашского ГАУ Кирилл БЫКОВ.

Десятилетие науки и технологий, объявленное Президентом России Владимиром Путиным, стало стимулом для развития цифровых технологий, которые прочно вошли и в такую отрасль, как сельское хозяйство. В частности, здесь используются системы точного земледелия, дроны для мониторинга полей и сельскохозяйственные роботы. Также применяются технологии интернета вещей и искусственного интеллекта для анализа данных и автоматизации процесса. Например, система точного земледелия использует данные спутниковой навигации, датчиков и метеостанции для определения оптимальных параметров посева, внесения удобрений и средств защиты растений.

Хорошие дроны
Об использовании “цифры” в сельском хозяйстве нам рассказал доцент кафедры транспортно-машинного комплекса Чувашского государственного аграрного университета Евгений АЛЕКСЕЕВ.
“Цифровые технологии сейчас активно развиваются. Мы используем метеостанции: ставим их непосредственно в хмельниках. Ежечасно мы можем прогнозировать погоду, знать, что будет происходить в ближайшие дни, принимать какие-то управленческие решения для того, чтобы защитить урожай. Например, в прошлом году были заморозки в мае, и с помощью таких вот технологий мы можем подготовиться, снизить потери.
К тому же используем беспилотные летательные аппараты для того, чтобы оцифровывать поля, получать данные. В этом году к нам поступили дроны, которые после получения разрешения можем использовать уже непосредственно для картирования полей, потом отслеживать развитие растений. Всё это мы можем уже применять”, — поделился Евгений Петрович.

Без потери урожая
Евгений Алексеев — научный руководитель проекта “Создание технического средства для химической рамовки хмеля”. Работает вместе со студентом второго курса магистратуры Чувашского ГАУ Кириллом БЫКОВЫМ.
Вместе они создали своеобразного сельскохозяйственного робота. Это небольшая машинка на четырех колесах, правда, вместо кузова — платформа, на которой установлена емкость с опрыскивателем, камера, компьютер. И работать эта машинка будет без участия человека. Такой робот ездит между рядами хмельников и спокойно обрабатывать хмель.
“Устройство для химической рамовки хмеля позволяет выполнять такие операции, как собственно рамовка, а еще пасынкование хмеля — это процедура удаления боковых побегов (в начале роста они называются пасынками), появляющихся на стебле куста томата из боковых пазух листа.
Дело в том, что хмель подвергается различным заболеваниям. Например, высокая температура воздуха вызывает развитие различных бактерий, таких, как ложная мученица и роса. Они начинают поражать сами растения. Если своевременно не бороться с этими болезнями, то мы будем иметь большую потерю урожая — до 60%! Поэтому своевременное удаление нижних листьев, побегов хмеля позволяет как раз остановить развитие болезни.
Рамовка — это опрыскивание дефолиантами (аммиачная селитра, мочевина) нижнего яруса листьев хмеля. Работа ручная, но достаточно трудоемкая. Наша же установка будет иметь распылители, будет ехать в автоматическом режиме. То есть будем применять беспилотное движение с помощью машинного зрения. У нас обученные модели нейросети, которая позволит без участия человека. Кстати, во время опрыскивания он подвергается воздействию химикатов, машина же избавит от этого. Она опрыскивает больные листья нижнего яруса, они через определенное время искусственно будут опадать. За счет этого болезнь не будет подниматься вверх на здоровые листья”, — пояснил Кирилл Быков.
“Это полноприводная модель, четырехколесная платформа. На нее мы можем устанавливать любое оборудование, в данном случае это опрыскиватель с емкостью для ядохимиката яичной селитры, — добавил Евгений Алексеев. — Платформа управляется через одноплатный компьютер, в который загружена программа, через камеру обрабатывается полученное изображение. Оно позволяет нам двигаться строго по междурядью, то есть без отклонения в правую или левую сторону”.

Аналогов нет
Мы задали Евгению Алексееву несколько вопросов.
— Сколько вы работаете над этой установкой?
— С начала этого года.
— Она в стадии завершения?
— Да, у нас сезон хмеля уже скоро завершится, поэтому мы провели уже первое испытание у нас в учебном хозяйстве. Площадь действующих хмельников здесь — 4 гектара. У нас имеется порядка 20 сортов, на которых мы можем испытывать установку.
— Есть ли аналоги такой платформы в нашей стране?
— Опрыскивание, то есть химическая рамовка хмеля, выполняется на сегодняшний день с помощью крупных опрыскивателей, которые установлены на тракторах. Когда они проезжают между рядами хмельников, сильно уплотняют почву. Поэтому использование такой малогабаритной техники снижает нагрузку. В данном случае техники, которая выполняла бы химическую рамовку таким образом, мы не встречали. То есть у нас пока нет таких машин.
— С какими сложностями сталкивались при разработке?
— Сложность здесь в управлении, необходимо написание определенного его алгоритма, который как раз и задает “тон” процессу. Нужно, чтобы было взаимодействие, мы получали обратную связь от программы. Будем еще испытывать, проверять, дополнять какие-то модели. Вообще установка многофункциональная, в будущем мы можем использовать ее в различных целях. Есть вариант эту технологию применять потом даже в тракторах, чтобы они двигались без участия человека.

Благодаря гранту
Все эти новые технологии появляются в Чувашии благодаря конкурсу “Студенческий стартап”. Победители получают грантовую поддержку от фонда “Содействие инновациям” и таким образом реализуют бизнес-проекты.
Тот, о котором мы говорим, признан лучшим в прошлом году, разработчики получили грант в 1 млн рублей.
“Хмелеводство — часть нашей культуры и национальное достояние. Мы уделяем большое внимание развитию отрасли, вместе с учеными и студентами аграрного университета выводим хмелеводство на новый уровень”, — отмечает Глава Чувашии Олег НИКОЛАЕВ.
Основой для дальнейшего роста отрасли станут республиканская Стратегия развития агропромышленного комплекса до 2030 года и региональный проект “Развитие производства хмеля”, предусматривающие комплекс мер поддержки, включая гранты и субсидии для хозяйств и развитие научного потенциала в отрасли, сообщил руководитель региона.
Вперед, к новым достижениям!

СПРАВКА
Восемь студентов-миллионеров учатся в Чувашском ГАУ. В 2024 году ребята вошли в число победителей конкурса “Студенческий стартап” федпроекта “Платформа университетского технологического предпринимательства”. Каждый получил грант 1 млн рублей на реализацию своего бизнес-проекта.
Вот их имена:

• Кирилл Жирнов — проект “Разработка мобильного приложения для мониторинга заболеваний растений на основе алгоритмов машинного зрения” (Цифровые технологии);
• Арслан Каледан — проект “Универсальный суховоздушный сушильный шкаф” (Биотехнологии);
• Виктория Дворецкая — проект “Разработка биогенной кормовой добавки для реализации продуктивного потенциала рыб семейства осетровых” (Биотехнологии);
• Николай Емельянов — проект “Разработка устройства для отделения листьев капусты от потока кочанов в комбайне (Биотехнологии);
• Андрей Касьянов — проект “Разработка мобильного приложения для помощи рыбакам в выборе безопасного места и оптимальной стратегии успешного лова рыбы” (Биотехнологии);
• Петр Волков — проект “Высокобелковый йогурт” (Биотехнологии);
• Кирилл Быков — проект “Создание технического средства для химической рамовки хмеля” (Биотехнологии);
• Андрей Кручинкин —  проект “Разработка системы автополива с применением алгоритмов машинного обучения” (Цифровые технологии).