634
8Муниципальное общеобразовательное учреждение
«Килачевская средняя общеобразовательная школа»
(МОУ «Килачевская СОШ»)
Название секции: техническое творчество, информационные технологии (в том числе с использованием Лего-технологий, робототехники, компьютерных технологий)
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КВАДРОКОПТЕРА В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ
Автор работы:
Шипунов Иван,
ученик 9 класса
Руководитель работы:
Степанова Алена Алексеевна, учитель информатики
89028772807
2022 г.
Содержание
Введение………………………………………………………………………...............3
Глава 1. История происхождения квадрокоптера………………….....................4
1.1 История создания …………………………………………………………...4
1.2 Сферы применения…………………………………..................................6
1.3 Устройство и составные части……………………………………............14
1.4 Опасности связанные с квадрокоптерами…………………………….16
1.5 Порядок использования воздушного пространства РФ ……...…………18
Глава 2. Использование квадрокоптера MJX Bugs 20 EIS в сельскохозяйственной сфере…….…………………………………………...........21
2.1 Характеристики квадрокоптера MJX Bugs 20 EIS……............................21
2.2 Использование квадрокоптера MJX Bugs 20 EIS в сельском хозяйстве………………………………………………………………………............24
Заключение…………………………………………………………………………...30
Список литературы………………………………………………………………….31
Приложения
Введение
Современные технологии предоставляют много новых возможностей, чтобы сделать нашу жизнь проще. Они облегчают нашу жизнь, дают много возможностей.
Актуальность моей работы заключается в том, что в настоящее время много различных технологий, которые приходят на помощь человеку в различных сферах деятельности, в том числе и в сельском хозяйстве.
Проблема состоит в том чтобы, узнать, чем полезен квадрокоптер в сельском хозяйстве.
Цель работы: создание видеоролика с использованием квадрокоптера.
Перед выполнением работы я поставил перед собой ряд задач:
1. Проанализировать материал по теме проекта.
2. Рассмотреть историю появления квадрокоптеров.
3. Определить, как использовать квадрокоптер в сельском хозяйстве.
4. Создать видеоролик с помощью квадрокоптера.
Объект - квадракоптер.
Предмет – использование квадракоптера в сельском хозяйстве.
Методы исследования:
поиск информации
наблюдение
анализ и синтез информации
Гипотеза: квадрокоптер облегчает работу человека в сельском хозяйстве, с его помощью можно без проблем определить местоположение сельхоз техники, отследить выгрузку зерновых культур и показать красоту труда человека, занятого в сельском хозяйстве.
Вид проекта: исследовательский
Глава 1. Происхождение квадрокоптера.
История создания квадрокоптеров.
Квадрокоптер (от англ. quadcopter — «вертолет с четырьмя винтами») - это радиоуправляемый летающий прибор с четырьмя винтами, которые вращаются в противоположные стороны по диагонали: одна пара пропеллеров вращается по часовой стрелке, а вторая – против часовой стрелки. Управляется пультом дистанционного управления с земли. Как правило, на нём устанавливается мини-камера, позволяющая вести в полёте фото- и видеосъёмку. Если сравнивать квадрокоптер с обычным радиуправляемым вертолетом, то первый обладает лучшей плавностью движения, а также большей маневренностью. Кроме того, коптер отличается низкими показателями шума, он не создает сильных потоков воздуха. Это позволяет использовать устройство не только для съемок в воздухе, но и в помещении. Управление квадрокоптером производится с помощью радио волн, между дистанционным пультом и приемными антеннами аппарата. Движущим элементом квадрокоптера являются пропеллеры, размещенные в верхней части корпуса аппарата. Последние приводятся в движение высокоскоростными электрическими двигателями. Перемещение квадрокоптера возможно во всех плоскостях. Изменение направления и положение в воздухе происходит за счет скорости вращения каждого пропеллера.
Первый радиоуправляемый квадрокоптер такой, каким мы его знаем, появился в начале двухтысячных. И хотя многие уверены, что это современное изобретение, появившееся буквально в нашем веке, это не так: начальные прототипы этих гаджетов появились уже в начале 20 века. О летающем механизме под названием «квадрокоптер» впервые заговорили в 1922 году в Дейтоне (США). В те дни над одной и той же идеей думали двое, каждый сам по себе: это был французкий инжинер Этьен Эмишен, и русский конструктор Георгий Ботезарт. Каждый из них придумал пилотируемый аппарат с четырьмя разнесенными винтами, которые приводились в действие одним двигателем через сложную систему трансмиссии, но первый сконструировал и поднял в воздух Георгий Александрович Ботезарт – американец с корнями из России, он был инженером электромонтажных работ, изобретателем и профессором Петроградского технологического института. Впоследствии летательный аппарат совершил около 100 полетов, но в серийное производство так и не пошел: изобретение попросту опередило свое время – производить столь сложные летательные аппараты в ту пору было технологически нецелесообразно. Главным недостатком таких четырехроторных вертолетов была несовершенная система трансмиссии, в которой мощность ко всем винтам передавалась от одного мотора. Лишь в 1950-х годах интерес к ним стал возрождаться, некоторые компании разработали опытные образцы подобных машин. Более совершенный квадрокоптер изобрел тот же Георгий Ботезат в 1956 году – новый вариант его машины уже управлялся с помощью несущих винтов. В качестве весьма успешного примера можно также привести пилотируемый аппарат VZ-7 компании Curtiss-Wright (Приложение 1), который в 1958 году прошел летные испытания, показал хорошую стабильность и управляемость, но был отвергнут Армией США из-за недостаточных эксплуатационных характеристик. На этом разработка квадролетов снова затормозилась, и только в наше время для дронов наступила эра возрождения и обновления, квадрокоптеры стали беспилотными летательными агрегатами с широким набором функций.
1.2 Сферы применения квадрокоптеров
Беспилотные летательные аппараты (дроны) применяются везде, где необходим обзор местности и мониторинг объектов с воздуха. Дроны помогают минимизировать риски для персонала, сократить издержки, оптимизировать работу предприятия и оперативно контролировать обстановку.
1 Инспекция в промышленном предприятии.
На заводе Ford в Великобритании сотрудники, занимающиеся инспекцией состояния оборудования и здания, начали использовать дроны с видеокамерами; (Приложение 2) «Дроны-инспекторы» помогли устранить все риски, связанные с работой на высоте, и обеспечить 90-процентную экономию времени; Компания рассматривает возможность применения дронов на других предприятиях. Раньше команда выполняла эту важную работу по техническому обслуживанию, используя автоматизированные платформы-подъемники и строительные леса. С их помощью инспектировали 40-метровые конструкции, несущие тяжелое оборудование завода. Осмотр каждой зоны требовал 12 часов сложного и потенциально опасного труда.Теперь оснащенные камерами «дроны-инспекторы» под управлением того же персонала выполняют такую задачу всего за 12 минут. Все предприятие можно проинспектировать за один рабочий день, при этом будут тщательно изучены все труднодоступные зоны, – это позволяет убедиться, что конструкция и оснащение завода поддерживаются в надлежащем состоянии и соответствуют высоким стандартам безопасности Ford.
2 Чистки ветровых турбин.
Латвийские инженеры из организации Aerones создали беспилотник, который выполняет техническое обслуживание ветряных турбин, а именно чистит лопасти посредством шлангов с высоким давлением( Приложение 3). Это действие затрачивает немало времени и энергии у работников, и использование на предприятии даже одного дрона позволит существенно оптимизировать процесс и сделать его более эффективным. В беспилотник встроены механизмы безопасности, термо- и ультра-HD-камеры; система осуществляет бесперебойный мониторинг температуры источника питания и мотора. В корпусе коптера размещены сенсоры для точной навигации, а также радиолокационный алгоритм для избежания столкновений и парашюты – на случай сбоя системы. Благодаря особой технологии стабилизации, БПЛА очень устойчив в полете даже при высокой скорости воздушных потоков.
К модели присоединен шланг, подключенный к источнику питания – это позволяет дрону парить над поверхностью неограниченное количество времени. На случай если подзарядиться негде, инженеры снабдили летательный аппарат батареей, которая выдерживает до 20 минут полета.
Разработчики заявляют, что коптер способен чистить до десятка турбин за день – в зависимости от размера лопастей и погодных условий. Перед процедурой чистки проводится предварительный осмотр – это позволяет рассчитать время работы, определить тип загрязнения, учесть дефекты и повреждения. В дальнейшем молодая, но перспективная компания планирует разработать больше функций для дрона – таких как тушение пожаров, транспортировка людей в безопасные места в случае ЧС, чистка небольших строений.
Наблюдение за лесным фондом и заповедниками
.Использование квадрокоптера в лесном хозяйстве позволяет экономить деньги, время и силы сотрудников. Предлагаем готовые решения для дистанционного мониторинга лесов, предотвращения пожаров и патрулирования заповедников. Вы можете получить детальное фото леса с дрона, обнаружить несанкционированную вырубку деревьев и другие действия браконьеров. Кроме того, широкая номенклатура подвесного оборудования позволяет решать следующие специфические задачи:
Наблюдение за развитием лесов и водоёмов с сопоставлением ортофотопланов, снятых в разное время;
Контроль несанкционированного строительства в природоохранных зонах
Съёмка больших площадей в высоком разрешении с последующим изучением конкретных участков и отдельных деревьев;
Поиск возгораний на ранних стадиях при помощи тепловизора;
Видеосъёмка для фиксации незаконной вырубки лесов, несанкционированного разведения костров и других нарушений;
Мультиспектральная съёмка для выявления насекомых-вредителей и паразитов;
Картографирование лесных угодий, контроль границ участков и развития леса;
Наблюдение за редкими животными в заповедниках в видимом и термальном диапазоне, подсчёт популяции.
Дикие животные боятся людей, беспилотник позволяет вести съёмку незаметно;
Тепловизор обнаруживает теплокровные живые организмы даже в густой растительности;
Оператор дрона за короткое время осматривает обширные территории, полученные данные доступны для постобработки, в том числе с применением искусственного интеллекта.
Беспилотный комплекс также может применяться для поиска людей, пропавших в лесу и для широкого круга противопожарных задач.
Контроль стадий роста деревьев;
Обнаружение поражённых паразитами растений;
Выявление засушливых, либо заболоченных участков леса; (Приложение 3)
4 Поиск и спасение жизней
Поисково-спасательная миссия — это битва со временем, особенно в суровых условиях, и беспилотники становятся мощным инструментом благодаря простоте развертывания. Любая опасность требует немедленной реакции для того, чтобы не подвергать риску жизни людей. Использование квадрокоптера, оснащенного камерами видимого и теплового наблюдения, помогает обнаружить людей в условиях плохой видимости или сильной задымленности. Информация поступает на пульт оператора в реальном времени, что позволяет принимать правильные и современные решения. В некоторых ситуациях при спасении человеческой жизни счёт идёт на секунды. Когда спасатели не могут добраться до пострадавшего, либо дорожная ситуация не позволяет своевременно привезти жизненно необходимый препарат, на помощь медикам и спасателям приходят беспилотники. Помимо определения местоположения жертв, беспилотник потенциально может быть использован для «доставки припасов» в другое недоступное место. Например, беспилотник может быть использован для того, чтобы доставить рацию, GPS-передатчик, медикаменты или воду пострадавшей жертве, прежде чем спасательные бригады смогут ее извлечь.
5 Помощь во время особо-опасных природных явлениях.
Беспилотные летательные аппараты более манёврены, чем пилотируемые самолеты, они могут летать значительно ниже, а во время полета не подвергать опасности пилота. Такие катастрофы, к счастью, редкость, но дроны незаменимы и на более частых стихийных бедствиях: пожары, наводнения, ураганы, сходы лавин. После торнадо в Уичито, штат Канзас, когда скорость ветра превысила 419 км/ч, дроны были использованы, чтобы обнаружить наиболее пострадавшие участки инфраструктуры. Несколько моделей были дополнительно оснащены датчиками метана, что позволяло сразу обнаруживать бреши в газовых трубах и предотвращать взрыв.
Дроны могут устремляться в центр урагана без угрозы для здоровья и жизни человека. Это одна из причин, почему NASA, NOAA и компания Northrop Grumman объединили свои силы для проведения исследования, в котором использовали беспилотные летательные аппараты (БЛА) при ведении наблюдения за развитием ураганов и сбора метерологических данных. Вулканы могут принести много бед, но из-за своей буйной и неоднозначной природы их не так просто изучить стандартными методами.Из-за сернистого газа, извергаемого действующим вулканом, образуется «вулканический смог». Смог губит урожаи, и оказывает негативное влияние на здоровье людей, чувствительных к загрязнению окружающей среды.Специалисты НАСА используют для изучения вулканов малый разведывательный беспилотник RQ-14 Dragon Eye, самолет весом 2,7 килограмм и размахом крыла 1,14 метров, ранее активно применявшийся морской пехотой для выполнения боевых задач в Ираке и Афганистане. Отечетсвенными аналогами могли бы стать беспилотники: Суперкам S350-f.
6 Спасение планеты
С помощью дронов научные организациями проводят исследовательские проекты, восстановление тропических лесов, отслеживают таяния ледников в Арктике. С применением дронов ученые собирают информацию и фотокадры из интересующих их регионов, что помогает делать более точные прогнозы климатического характера.
Возникновение и распространение масштабных пожаров, изменение природных условий и глобальное потепление – все эти проблемы изучаются с помощью высокоточной аппаратуры, доставляемой беспилотниками к месту наблюдений. Изменение естественной среды обитания ведет к массовой гибели животных, и только полученная информация может содействовать переселению диких животных и спасению целых видов.
7 Пожаротушение
Быстрое обнаружение и локализация возгораний — важнейшая задача экстренных служб. Беспилотная авиация успешно применяется пожарными и спасателями во всём мире.( Приложение 3)
Во время возникновения пожара, ключевым моментом тушения является выбор решающего направления тушения пожара. Для принятия такого решения необходимо иметь как можно больше информации о пожаре и объекте пожара. Но в связи с большими площадями объектов, сложности и размещения, человеку приехав на пожар сложно оценить масштабы происшествия и принять как можно быстрее правильное решение.
Дополнительно, возможно применение квадрокоптеров для доставки небольших грузов в трудно доступные места при чрезвычайных ситуациях. Примером, такого применения квадрокоптера, было на пожаре нефтеперерабатывающего завода. Квадрокоптер был применен для доставки средств связи пожарным отсеченным огнем, у которых уже разрядились аккумуляторы на переносных радиостанциях. Это было сделано для последующей координации и вывода их из опасной зоны. Мониторинг этой операции и координации также проводился с помощью квадрокоптеров.
8 Помощь во время техногенных катастроф.
В марте 2011 года в Японии произошло сокрушительное землетрясение, повредившее атомную электростанцию в Фукусиме. Несколько реакторов были в разной степени повреждены, они стали источником радиоактивных выбросов. Всё население было эвакуировано, и именно тогда БПЛА стали главным источником информации о ситуации на загрязненной территории. Установленные на них датчики мониторили уровень радиационного загрязнения, помогали рабочим на восстановительных и ремонтных работах, снизив нагрузку за счёт предоставления точных и оперативных данных о том, где и что разрушено, в каком состоянии находится, и где в первую очередь необходимы люди. По данным МЧС в 2020 году в России техногенные катастрофы с наибольшим экономическим ущербом стали аварии с выбросом (угрозой выброса) АХОВ – 148 млрд рублей. Сейчас у подразделений МЧС в сумме более 1500 беспилотников, к их основным задачам относится контроль зон ЧС, определение точных координат границ района ЧС и объектов поиск
9 Порядок и общественная безопастность.
Охрана общественного порядка - одна из самых актуальных тем для изучения опыта применения беспилотных летательных аппаратов. (Приложение 3)
Полиция сталкивается с самыми разными типами и разновидностями преступлений. Она вынуждена защищать потенциальных жертв и вступать в борьбу с серьезной, организованной преступностью. Ситуации и сценарии событий могут широко варьироваться: от мелких инцидентов до крупных и крайне опасных преступлений, когда люди могут представлять серьезную угрозу для окружающих. В любом случае, конечной целью правоохранительных органов является минимизация риска для всех участников (даже для самого инициатора ситуации), а также возможность добиться, если позволяет обстановка, безопасного финала операции. В процессе достижения этой цели Mavic 2 Enterprise может быть особенно полезным для полицейского отдела. Для полицейских крайне важно видеть всю картину преступления и место событий. И чтобы добиться этого, нужно собрать как можно больше полезной информации, включая данные о подозрительных людях и их перемещениях. Только так можно минимизировать риск для людей и общества в целом, а также повысить уровень безопасности для самих сотрудников правоохранительных органов. На службе сотрудников полиции находятся как компактные готовые к полёту квадрокоптеры, так и сложные многофункциональные полётные платформы и беспилотные комплексы. Подвесное оборудование обеспечивает выполнение независимо от времени суток и метеоусловий следующих задач:
Патрулирование и наблюдение больших территорий;
Поиск и обнаружение людей с помощью тепловизора;
Контроль за соблюдением порядка на массовых мероприятиях;
Мониторинг дорожной ситуации и анализ мест ДТП;
Координация действий полицейских с воздуха.
10 Геодезическое исследование
Геодезия наряду с астрономией, как известно, относится к числу наиболее древних точных наук. Геодезические исследования ставят своей задачей измерения земной поверхности с помощью комплекса различных научно обоснованных методов и отображение результатов на картах и планах. Некоторые также определяют геодезию, как науку об определении положения точек и расстояния между ними в двух- и трехмерном пространстве (2D/3D-модели). Эти измерения нужны нам не только в качестве источника знаний о собственной планете, но для решения важных экономических и инженерных задач. Геодезические исследования помогают специалистам принимать обоснованные решения по широкому кругу проблем: планированию строительной площадки, проектированию и эксплуатации инфраструктуры, установлению границ кадастровой собственности и многим другим вопросам.
Внедрение беспилотников позволило заменить ими другие летательные аппараты (самолеты и вертолеты, а иногда даже и спутники) для выполнения съемки поверхности сверху. То есть, простыми словами, геодезическое исследование с помощью беспилотных летательных аппаратов – это то же геодезическое исследование, отличие которого только в том, что основным инструментом выступает БПЛА с комплексом специального оборудования на борту (и иногда на земле). Специфические задачи для геодезистов и работников смежных областей:
Нанесение на карту снимков выбранных территорий с высоким разрешением;
Планирование участков для строительства и земельных работ;
Актуализация данных о расположении дорог, линий коммуникации и других объектов инфраструктуры;
Составление уточнённых карт и моделей рельефа местности;
Построение 3D-моделей для планирования реставрации и реконструкции зданий и строений.
1.3 Устройство и составные части квадрокоптера
Чтобы понять, как работает квадрокоптер, нужно разобраться, как он устроен, из каких деталей состоит. Винты, поднимающие его в воздух, управляются парными синхронными двигателями, которые могут быть коллекторными и бесколлекторными. Расположенные по крайним противоположным точкам диагоналей пропеллеры двигаются в одном направлении (по часовой стрелке или наоборот). Два другие аналогичные элемента двигаются в противоположную сторону. За их работу отвечает блок управления (плата) и аккумулятор, питающий их. Посредством приемника управляющая плата получает сигналы от дистанционного пульта. Пультом, в свою очередь, управляет пользователь, находящийся на удалении от аппарата. Сигнал, подаваемый от аппаратуры, дает команду управляющему блоку, и он усиливает или ослабляет работу двигателей. Рама квадрокоптера-
Эта составная часть выполняет роль основы, на которую крепятся все остальные элементы от аккумулятора до двигателей и светодиодов. Иногда рама может быть совмещена с наружной обшивкой – корпусом для уменьшения нагрузки на двигатели, путем снижения веса общей конструкции. Ее изготавливают из полимеров или сплавов прочных, но легких. Кроме них широко используются стекловолокно, карбон и им подобные материалы, обеспечивающие максимальную жесткость конструкции. Несбалансированная рама будет портить траекторию не хуже сгоревшего двигателя, поэтому на нее нужно обращать пристальное внимание. Рама должна быть сбалансированной (значим вес каждого винтика), жесткой (чтобы выдерживать нагрузки) и упругой (чтобы гасить колебания и не рассыпаться при неудачном приземлении). Необходимо соблюсти все эти условия, грамотно разместить узлы и дополнительное оборудование, выдержать требования к прочности и виброзащите. Для изменения скорости вращения используются регуляторы оборотов – по одному на каждый привод. Соединяется все это хозяйство при помощи специальных коннекторов, приобретаемых отдельно. Разумеется, не обойтись без аппаратуры для дистанционного управления.В зависимости от того, сколько двигателей приостанавливают или усиливают свою деятельность, меняется характер и траектория движения дрона. Он может:
Подниматься вверх;
Спускаться;
Двигаться по горизонтали:
Вперед;
Назад;
Влево;
Вправо.
Аналогично тому, как происходит движение, также производится и наклон аппарата. Кроме того, некоторые модели могут кружиться на месте и даже выполнять т.н. флипы – перевороты вокруг оси на месте.Устроен квадрокоптер не так уж и сложно. Собрать дрон можно самому, если знать принцип его работы и следовать инструкциями. Если же не хочется заморачиваться — можно купить готовую сборку. В любом случае, прежде чем выполнять трюки или просто отправить квадрокоптер полетать подальше, нужно научиться им управлять. Для этого существуют специальные пульты и приложения, позволяющие приказывать дрону с помощью смартфона или планшета.
1.4 Опасности связанные с квадрокоптерами
Беспилотники зарекомендовали себя как новый и важный элемент современных войн, и их все более широко используют в военных операциях, особенно на Ближнем Восток. Между тем, учитывая, что число беспилотников уже измеряется в миллионах, а управляют ими далеко не всегда квалифицированные пилоты, даже хобби-дроны становятся вполне ощутимой опасностью для всех и каждого. На их счету уже немало травм, а также разбитых стекол в домах и общественных зданиях. Рано или поздно неизбежны и смертельные случаи. Они могут летать на большие расстояния и с высокой точностью поражать заданные цели, ставя перед странами новые задачи — найти военные механизмы противостояния дронам, особенно принадлежащим террористическим группам или агрессивным странам.
Сообщения об авиакатастрофах с участием беспилотников поступают весьма регулярно — например, в апреле этого года древний БПЛА ещё советского производства с российскими красными звёздами на плоскостях до полусмерти напугал жителей казахского села Балкудук, с грохотом рухнув на землю. О громких катастрофах с человеческими жертвами пока читать не приходилось, однако дроны подбираются всё ближе, не щадя уже транспортную авиацию. Недавно на волне обсуждения истории с германским беспилотником в афганском небе всплыла информация о том, что германский дрон изрядно «начудил» на земле — столкнулся с грузовым самолётом, находившимся на стоянке. Профессия «удалённого пилота» пока ещё достаточно нова — по крайней мере, её гражданская разновидность. Вот как высказался об операторах дронов знакомый лётчик гражданской авиации: «Должна смениться пара поколений, пока кабинетным летунам можно будет доверять. А пока, извините, небо принадлежит нам».
Пока, слава небесам, ни одной жизни пилота и пассажира на счету беспилотников нет. Однако с преднамеренными убийствами у этих аппаратов всё куда результативнее. В январе этого года в небольшом йеменском городке вооружённый ракетами американский БПЛА преследовал сразу два автомобиля с предполагаемыми боевиками «Аль-Каиды». Выпустив боезапас, дрон — а если быть точнее, его оператор — лишил жизни не только бандитов, но и мирных жителей (число жертв в разных источниках варьируется от 4 до 8). История попала в СМИ, разразился и потух очередной скандал, но практика дистанционного боевого патрулирования никуда не делась: беспилотники продолжают использоваться в «горячих точках» без каких-либо ограничений. Комиссия по правам человека ООН уже поставила вопрос о необходимости регулирования любых операций с применением военных роботов — как минимум, человечество должно договориться не позволять электронным устройствам самостоятельно принимать решения о поражении живых целей. На данный момент речь идёт лишь о наземных системах, однако вполне логично распространить эти требования и на боевые БПЛА. Применяя для распознавания целей видеоаналитику, дроны в принципе способны обнаруживать с воздуха объекты, классифицируемые как цель. Ничто не мешает автоматике отдать команду на поражение — кроме Первого закона робототехники Азимова, при любых условиях запрещающего роботу убийство человека. Идея использовать дроны — игрушечные или настоящие — для доставки взрывчатки, похоже, носится в воздухе: в этом году германские спецслужбы выявили целую сеть исламских террористов, готовивших нападения с использованием моделей. В результате рейда были конфискованы технические средства, материалы и чертежи: всё выглядело совершенно реальным. Поскольку дронами активно обзаводятся и бандиты, и полицейские, вполне вероятно ожидать, что в воздухе может начаться «войнушка», и с неба посыплются обломки аппаратов. Для борьбы с беспилотниками Пентагон работает над производством оружия на основе микроволн, или так называемого микроволнового оружия.
Как отмечает журнал Popular mechanics, несколько дней назад Пентагон сообщил Конгрессу о покупке у компании Raytheon, ведущего производителя оружия, новой системы вооружений под названием PHASER. Новое оружие работает на микроволнах и использует энергетические импульсы для уничтожения дронов.
Подведя итог можно сформировать список типовых опасностей, сопровождающих их применение:
Статистика опасного или криминального использования беспилотников
Столкновения БЛА с людьми. Опасность травм
Полеты над участками, где полеты запрещены или неуместны
Опасное сближение с авиатехникой, включая вертолеты и т.п.
Столкновения со зданиями, сооружениями, памятниками
Использование дронов для перевозки криминальных товаров, прежде всего, наркотиков
Хулиганство, террористические акты
Использование коммерческих беспилотников в военных целях
Перехват управления чужим дроном
Опасности использования данных, собираемым коммерческими БЛА
1.5 Порядок использования воздушного пространства РФ дронами
В соответствии с пунктом 5 статьи 32 Воздушного кодекса Российской Федерации, любой дрон, коптер или авиамодель считается беспилотным воздушным судном (БВС), а тот, кто управляет им — внешним пилотом.
Кроме того, в соответствии с Воздушным кодексом РФ (ст. 33) любые «беспилотные гражданские воздушные суда с максимальной взлетной массой от 0,25 кг до 30 кг, ввезенные в РФ или произведенные в РФ, подлежат учету». Заявление о постановке на учет принимает Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиация). Его можно отправлять «Почтой России» или через Единый портал госуслуг. За нелегальный запуск беспилотного воздушного судна Кодекс об административных правонарушениях (ст. 11.4) предусматривает штрафы: для физических лиц они составляют до 50 тыс. рублей, а для юридических — до 300 тыс. рублей.
За причинение в результате несанкционированного полета беспилотника по неосторожности легкого либо средней тяжести вреда здоровью предусмотрен штраф: для физических лиц до 2,5 тыс. рублей, для юридических – до 100 тыс. рублей. Если же полет беспилотника повлек по неосторожности причинение тяжкого вреда здоровью или смерть человека, то наступает уже уголовная ответственность. За причинение смерти по неосторожности Уголовным кодексом РФ предусмотрено наказание в виде лишения свободы на срок до двух лет. Кроме того, нелегальные полеты и съемка секретных объектов могут грозить уголовным наказанием за шпионаж или незаконное получение информации, составляющей гостайну. При этом на полеты коптеров и дронов над городами федерального значения, в том числе над Москвой, нужно получить разрешение от органов исполнительной власти. При этом есть целый перечень мест, над которыми полеты БВС категорически запрещены, — это, например, аэропорты, опасные производства, стратегические государственные, военные объекты и другие специальные зоны. А для полетов над территорией различных организаций необходимо, в свою очередь, получить разрешение у их собственников. Закон уточняет полномочия шести служб — ФСИН, МВД, Росгвардии, ФСБ, Службы внешней разведки и ФСО. Они смогут пресекать нахождение беспилотных воздушных судов в воздушном пространстве в целях защиты жизни, здоровья и имущества граждан, обеспечения проведения неотложных следственных действий, оперативно-розыскных и антитеррористических мероприятий, в том числе посредством подавления или преобразования сигналов дистанционного управления беспилотными воздушными судами, а также повреждения или уничтожения таких судов. В свою очередь, полиция также сможет пресекать полеты нелегальных дронов над местом проведения публичного, массового мероприятия и прилегающей к нему территории в период его проведения. Дроны становятся все доступнее для граждан, но и угроза применения беспилотников для совершения каких‑либо противоправных действий и преступлений, в том числе террористической направленности, возрастает. Закон позволит защитить граждан от нелегальных дронов при проведении концертов, фестивалей, спортивных состязаний и других культурно-массовых мероприятий, при обеспечении безопасности на объектах энергетической и транспортной инфраструктуры (электростанции, аэропорты, вокзалы и т. д.), а также в местах проведения неотложных следственных действий, оперативно-розыскных и антитеррористических мероприятий.Только в прошлом году, по официальным данным Росгвардии, было пресечено 16 попыток нелегальных пролетов беспилотников над важными государственными объектами, находящимися под охраной войск национальной гвардии.МЧС России также фиксирует участившиеся небезопасные полеты беспилотников, когда возникает реальная угроза для жизни и здоровья людей. «Об этом свидетельствуют, например, недавние сообщения МЧС России из зоны действия чрезвычайной ситуации в Иркутской области. Экипажи вертолетов МЧС и Минобороны, участвующих в спасении людей, неоднократно сообщали об опасных сближениях с беспилотными летательными аппаратами, запущенными без разрешения на полет. К счастью, такие полеты не привели к трагическим последствиям», — ответил Виталий Пискарев.
Глава 2. Использование квадрокоптера MJX Bugs 20 EIS в сельскохозяйственной сфере
2.1 Характеристики квадрокоптера MJX Bugs 20 EIS
Квадрокоптер MJX B20 EIS - это новая модель от лучшего производителя летательных аппаратов в среднем ценовом диапазоне. ( Приложение 8)
Электронная стабилизация камеры, компактный размер, стильный дизайн, простое интуитивно понятное управление и самые современные технологии и компоненты. MJX B20 оснащен профессиональными мощными бесколлекторными моторами с индивидуальными электронными регуляторами скорости. Автоматическая система блокировки моторов, установленная на ESC, не только эффективно защищает их от преждевременного выхода из строя, но также обеспечивает безопасность полета. Для повышения эффективности двигателей, улучшения управляемости и маневренности на MJX B20 установлены специально разработанные аэродинамичные пропеллеры с отличным балансом.
Система GPS позиционирования делает полеты контролируемыми и беззаботными. Вы всегда будете знать точное местоположение MJX B20 и направление его движения. Автоматический взлет и посадка. Достаточно нажать на одну кнопку и дрон самостоятельно выполнит самые сложные для всех пилотов операции. Автоматический возврат домой. Если сигнал GPS доступен (представлено более 7 спутников) и начальная точка запуска записана, в течение всего полета вы можете воспользоваться функцией автоматического возврата в исходную точку нажатием одной кнопки на пульте управления. Интеллектуальные GPS режимы полета.
В режиме Follow me (режим следования) квадрокоптер отслеживает местоположение пульта и следует за ним в автоматическом режиме на заданном расстоянии. Объектив камеры постоянно направлен в сторону пилота.
Режим Point of Interest (облет цели). Задайте конкретный объект или точку в приложении M RC PRO. Дрон будет непрерывно кружиться по часовой стрелке вокруг заданной точки на заданной высоте. По умолчанию облет совершается на расстоянии 10 метров; этот параметр можно изменить в приложении.
В режиме Waypoint Flight Mode (полет по маршруту) вы задаете на экране смартфона или планшета траекторию полета, и B20 четко следует ему, осуществляя плавные повороты и ведя съемку.
Failsafe режим. В случае потери сигнала радиосвязи более чем на 6 секунд, система управления будет контролировать B20 автоматически и направит его обратно к последнему записанному домашнему пункту.
Система безопасности при низком заряде бортового аккумулятора. При разряде батареи квадрокоптера, интеллектуальная система оповестит пилота медленно мигающими красным цветом задними ходовыми огнями, а также индикацией на ЖК-экране и устойчивым звуковым сигналом.
В случае, если высота полета превышает 120 метров или расстояние полета составляет более 800 метров, дрон автоматически вернется обратно в исходную точку. Если высота полета составляет менее 15 метров или расстояние полета менее 15 метров, активируется автоматическая посадка на землю. Усовершенствованная GPS-поддержка. В режиме активного GPS, когда B20 принимает сигнал со спутников, он будет позиционировать свое местоположение. При появлении помех при передаче GPS сигнала, он может повторно найти свое текущее положение и продолжить стабильный полет.
Ultra HD камера 4K CMOS WiFi - качественные фотоснимки и видео. Коптер оснащен одноосным механическим подвесом, уменьшающим вибрации. Кроме этого, вы можете настроить угол камеры с помощью пульта дистанционного управления.
Система электронной стабилизации камеры EIS эффективно снижает влияние вибраций и тряски, позволяя получать информативные изображения без дополнительных расходов на специальные способы монтажа.
Широкоугольный объектив, состоящий из нескольких оптических элементов, позволяет камере делать захват четких и ярких изображений. Видеоролики с разрешением 3840x2160@30Fps, 1080P@60Fps и фотографии с разрешением 3840x2160 не оставят никого равнодушным. Дальность передачи изображений FPV. Расстояние дистанционного управления до 800 м, 4K изображение с камеры с нулевой задержкой в реальном времени транслируется до 600 метров. LED ходовые огни. Яркие светодиодные фонари делают полеты ночью и в темное время суток такими же легкими, как и днем.
Особенности MJX B20 EIS:
камера 4K с электронной стабилизацией EIS
FPV трансляция изображения с камеры на экран смартфона
одноосевой стабилизирующий подвес камеры, регулируемый с пульта
встроенный модуль GPS
автоматический взлет и посадка
автовозврат в точку взлета
возврат домой и посадка при низком заряде аккумулятора
Headless режим
интеллектуальная система оповещения при слабом заряде АКБ, слабом радиосигнале
встроенный барометр
Характеристики:
размер дрона: 380 х 380 х 125 мм
диагональ: 280 мм
время полета: 22 минуты
время зарядки: около 5 часов
дальность полета: до 800 м
максимальная скорость полета: 40 км/ч
онлайн трансляция видео: до 600 метров
бесколлекторные моторы: MT2204 1620KV под управлением ESC 6А
бортовой аккумулятор Li-Po 7.6V 3400 mAh
приложение APP: M RC PRO
рекомендуемая карта памяти: Micro SD (Class 10 или выше), максимальный размер 128 Gb
двухсторонняя система радиообмена: 2.4G
2.2 Использование квадрокоптера MJX Bugs 20 EIS в сельском хозяйстве
Дроны, которые долгое время оставались уделом путешественников и свадебных фотографов, могут быть эффективны на полях. В сельском хозяйстве БПЛА не только забрали традиционные функции летательных аппаратов с экипажем на борту, но и освоили новые «профессии». Область применения перестала ограничиваться аэрофотосъёмкой — теперь аграриям доступна информация о состоянии поля и каждого конкретного растения. Предлагаем решения для следующих задач:
Регулярный мониторинг сельскохозяйственных угодий.
Составление карт полей с указанием неблагополучных районов;
Контроль результатов применения беспилотной авиации в сельском хозяйстве, сбор и хранение информации;
Определение границ земельных участков;
Анализ плодородности почвы, планирование посевной кампании;
Мониторинг посевов, определение слабых и поражённых паразитами растений;
Координация в реальном времени действий парка из нескольких дронов на крупных предприятиях аграрного комплекса.
Определение степени созревания урожая и выявление оптимальных временных интервалов для сбора.
Картографирование площадей с помощью GPS/ГЛОНАСС
Наблюдение за животными на ферме.
Сельскохозяйственные дроны обеспечивают фермерам доступ к большому количеству данных, которые они могут использовать для поиска оптимальных управленческих решений, повышения урожайности и общей рентабельности. В наши дни фермеры сталкиваются со множеством разных факторов, которые влияют на их благосостояние, включая доступ к водным ресурсам, климатические изменения, ветра, качество почвы, сорняки и насекомых, смену вегетационных периодов и др.
Всё это подталкивает фермеров к тому, чтобы воспользоваться высокотехнологичными беспилотниками, способными справиться с подобными проблемами и обеспечить оперативное принятие максимально эффективных решений. Их стоимость существенно снизилась за последние годы, а надежность и функционал сильно увеличились. Что сделало их достаточно выгодным приобретением для аграриев и фермеров. Если в 2010 году один дрон стоил 10 — 30 тысяч долларов, то сейчас его можно приобрести за 1-3 тысячи.
В будущем ожидается сильный рост спроса на беспилотники в сельском хозяйстве. Можно ожидать, что использование беспилотников в сельском хозяйстве будет расти по мере развития отрасли и внедрения новых технологий. Полностью заменить традиционную сельскохозяйственную технику они, конечно, пока не могут.
Виды квадрокоптеров для сельского хозяйства.
Коптерные беспилотники – оснащаются различным количеством винтов, что позволяет вести точечную съёмку с одного места, исследуя небольшой участок земли, делать трёхмерное моделирование и опрыскивание. У них простая конструкция, ремонтопригодность, надёжность и стабильность полёта. Недостатки: ограниченное время, низкая скорость и радиус полёта.
Mandarin Agro Сельскохозяйственный дрон для контроля за посевами
Летающее крыло (самолётный тип) – это самый подходящий вариант для мониторинга больших полей. У этого беспилотника высокие аэродинамические показатели, которые позволяют существенно снизить энергозатраты и увеличить время полёта. Однако из-за особенностей конструкции беспилотник не может зависать над определённым участком и должен всё время двигаться.
Они могут быть оснащены электрическим или бензиновым двигателем.
Электрические беспилотники очень дешевы в эксплуатации, но требуют постоянных зарядок батарей, что сильно замедляет их использование. Обычно берут несколько дополнительных батарей, которые заряжаются пока дрон летает.
Бензиновый летает дольше и его можно быстро заправить, но в случае падения можно залить участок земли бензином или получить возгорание в поле. Такие аппараты имеют больший вес по сравнению с электрическими и более устойчивы при порывах ветра.
Для чего нужны дроны в сельском хозяйстве:
1.Анализ почвы и поля
Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) предоставляют данные о качестве почвы и её состоянии. Они составляют карту почв в 3D формате. Это позволяет провести диагностику проблем, связных с уровнем питательных веществ и составом почвы, выявив мёртвые зоны.
Используя карты, можно определить самые эффективные схемы ухода за почвой, посадкой и выращивания культур. Постоянный мониторинг полей обеспечивает рациональное использование воды и контроль питательных веществ в грунте.
2. Посадка культур
В последнее время производители дронов стали осваивать не только наблюдение и обработку поля, но и посадку семян. Такой метод появился совсем недавно и находится пока еще в стадии доработки.
Используя специально запрограммированные БПЛА, компании экспериментируют с высаживанием семян, изучая затраты и эффективность данного метода.
Для посадки семян используется небольшой аппарат, способный поднимать 25 килограмм семян, гербицидов или удобрений. Он позволяет снизить количество времени при личном присутствии при посадке растений. Такая технология адаптируется ко многим типам фермерских хозяйств, снижая затраты в зарплатном фонде и на топливо.
3. Опрыскивание полей
Чтобы обеспечить хороший урожай, необходимо постоянно вносить удобрения, и делать опрыскивания. Сейчас обработка производится с помощью транспорта, которые дороги в обслуживании и потребляют много топлива.
Использование дронов для опрыскивания только появившихся очагов заражения намного безопаснее и рентабельнее. Дроны способны работать автономно и программируются на полёты по графику и заданному маршруту.
К примеру, вы обнаружили грибок на небольшом участке поля. Вам нужно будет готовить трактор, опрыскиватель и рабочий раствор для обработки небольшого участка, что приводит к потери времени и ресурсов. Используя дроны, можно быстро и эффективно обработать нужный участок. И после этого не нужно будет заниматься промывкой большого опрыскивателя.
4. Орошение
Орошение – очень сложный процесс. Оросительные установки могут тянуться на много километров. С помощью дронов, оснащённых тепловизионными камерами, вы сможете определить проблемы с поливом, где будет излишек, а где недостаток влаги.
Собрав информацию о системе орошения, вы сможете использовать самые эффективные схемы посадок культур, улучшить систему отвода воды, избежать застоя и скопления воды. Исправить поломки в системе орошения. Если оставить их без внимания, вы рискуете потерять весь урожай. Беспилотники найдут эти проблемы прежде, чем они нанесут вред вашему урожаю.
5. Мониторинг полей
Простота, скорость и эффективность – главные преимущества дронов при крупномасштабном анализе посевов. Можно использовать снимки с самолётов, вертолётов или спутников, но это очень дорого и не оперативно, а также не гарантирую достаточное качество фотографий.
С его помощью можно в любой момент провести мониторинг поля, если позволяет погода. Снимки можно получать в режиме реального времени и выстроить хронологию жизни поля, показывающую рост растений.
Используя сенсоры, создающие фотографии в ближнем инфракрасном спектре (NIR), можно оценить здоровье культур на основании светопоглощения, что позволит комплексно оценить благополучие фермы.
6. Мониторинг скота в режиме реального времени
Некоторые беспилотники оснащены тепловизионными камерами, которые позволяют пилоту одновременно управлять дроном и отслеживать скот. Это позволяет фермерам регулярно контролировать поголовье скота при минимальных затратах времени и рабочей силы.
Оператор беспилотника может быстро проверить стадо, чтобы убедиться в отсутствии раненых или пропавших животных, а также появлении молодняка. Дроны используют для постоянного наблюдения за стадом, которое некогда было дорогостоящим и затратным с точки зрения времени занятием.
Кроме того, фотографии, сделанные с помощью тепловизора, помогают отслеживать хищников, являясь большим подспорьем для владельцев некоторых ферм.
Дроны дают следующую информацию:
• Здоровье культур.
• Распределить поля под конкретные культуры.
• Текущий жизненный цикл культуры.
• Картографирование площадей с помощью GPS/ГЛОНАСС
Заключение
В настоящее время очень много различных современных технологий. и то как они приходят на помощь человеку не только в различных отраслях, но и в сельском хозяйстве.
Сегодня уже сложно представить такую область деятельности, в которую бы ни проникли различные умные устройства, упрощающие нашу работу или берущие на себя часть наших обязанностей
В ходе выполнения работы мною была проанализирована литература и интернет источники по теме проекта. Я узнал, чем полезен квадрокоптер в сельском хозяйстве. Гипотеза мною доказана. Я снял видеоролик, который показывает, насколько прекрасен и сложен труд людей, занятых в сельском хозяйстве.
Мой проект может быть использован на дополнительном образовании, на уроках информатики и для проведения классного часа.
Список использованных источников информации
Электронные ресурсы
https://radiocopter.ru/istoriya-kvadrokopter (Даты обращения 03.11.2021)
https://drongeek.ru/novosti/top-12-primenenij-dlya-dronov-v-kommercheskih-tselyah (Дата обращения 11.11.2021)
https://www.popmech.ru/technologies/761743-est-li-polza-ot-dronov-v-selskom-hozyaystve/ (Дата обращения 05.11.2021)
Приложения
Приложение 1
Пилотируемый аппарат VZ-7 компании Curtiss-Wright
Приложение 2
Виды квадрокоптеров
Приложение 3
Применение квадрокоптеров в различных сферах деятельности человека
Приложение 4
Ссылка на видеоролик, снятый с использованием кварокоптера
https://youtu.be/dirI7Ia3SLY
Использование квадрокоптера в сельском хозяйстве 