AgriDRONE

 

progetto realizzato con il contributo della Camera di Commercio di Venezia

 

 

UniSky ha sviluppato un innovativo sistema di trattamento fitosanitario per l’agricoltura di precisione. L'integrazione di un UAV con un atomizzatore dotato di serbatoio integrato e irroratore è la soluzione efficace ed innovativa in condizioni che richiedono un intervento mirato e precisione, grazie alla progettazione di un piano di volo specifico che può anche essere seguito automaticamente dal drone.

L'idea consiste in una soluzione innovativa per i trattamenti fitosanitari delle colture, in particolare – considerato l’impatto – nell’ambito del settore vitivinicolo.

Si tratta di una combinazione costituita da un drone aereo RPAS (Remoted Piloted Air System) con un atomizzatore attivabile con comando elettrico, da utilizzare con volo semiautomatico seguendo uno specifico piano di volo. I principali vantaggi di questo metodo innovativo (ad oggi non presente sul mercato) consente di ridurre enormemente gli impatti sull’ambiente grazie alla riduzione dell’effetto deriva del prodotto (spargimento del prodotto fitosanitario al di fuori dell’area di trattamento come in giardini e orti privati), utilizzato attualmente da elicottero o atomizzatore tradizionale a terra, e riduce di molto i tempi impiegati con mezzi a terra attuali.

Negli ultimi anni gli RPAS hanno avuto un rapido sviluppo e grazie alle ultime innovazioni tecnologiche, sono diventati sicuri, affidabili e di facile impiego. Grazie alla possibilità di operare a bassa quota, anche in situazioni in cui sarebbe impossibile farlo con altri sistemi, sono adatti ad una moltitudine di operazioni, con un basso impatto ambientale (sono tutti a propulsione elettrica) e con una elevata facilità operativa.

L'integrazione di un velivolo di questo tipo con un atomizzatore munito di serbatoio integrato e braccio irrorante costituisce una pratica, efficace ed innovativa soluzione, specialmente in:

  • condizioni che richiedono un intervento mirato e di precisione;
  • condizioni di terreni impraticabili immediatamente dopo eventi climatici;
  • condizioni morfologiche particolari.

I primi test sono stati svolti scegliendo un territorio particolare in termini di problematica attuale (interventi con elicottero non graditi a parte della popolazione e dell’opinione pubblica), visibilità e comunicazione: l’area dei vini DOC di Lison Pramaggiore e l’area del Prosecco di Valdobbiadene. Il trattamento con questo servizio innovativo può essere eseguito nel periodo stagionale vegetativo compreso tra aprile e settembre, in cui vengono erogati circa 10 trattamenti nelle viti. Mediamente in una giornata di lavoro si riesca a trattare circa 5 ettari di vitigni.

Caratteristiche meccaniche ed elettroniche del multirotore AgriDRONE 

La struttura del drone è principalmente in fibra di carbonio e in alternativa sono stati utilizzati materiali comunque leggeri e resistenti, al fine di minimizzare il peso della struttura rispetto al peso totale. La struttura è appositamente progettata per poter installare l'erogatore del prodotto fitosanitario.

Il sistema è dotato di GPS e IMU di ultima generazione, che ne consentono un volo stabile e preciso utilizzando il segnale di un’antenna RTK posta nelle vicinanze dell’area. Il drone ha quindi la possibilità di effettuare il piano di volo in maniera autonoma, lasciando al pilota solo il compito di sorveglianza e di eventuale intervento in caso di problematiche che dovessero emergere.

Il sistema di erogazione è di tipo a piattello rotante, in grado di distribuire a 360° finissime gocce di prodotto ed è posto in posizione ottimale in modo da sfruttare al meglio l'aria prodotta dalle eliche del drone per poter irrorare anche le parti più nascoste delle piante.

Di seguito le caratteristiche in sintesi:

  • Velivolo multirotore esacottero con struttura in fibra di carbonio.
  • Motori Brushless ad elevate prestazioni e basso assorbimento, eliche in fibra di carbonio da 26”.
  • Alimentazione elettrica con autonomia di circa 10 minuti (dipendente dal carico utile installato).
  • Sistema di controllo di volo basato su sistemi “open source”.
  • Serbatoio per prodotto di trattamento 2,5lt.
  • Sistema di pilotaggio manuale e autonomo (tramite Ground Station e volo programmato per waypoint)

I voli fotogrammetrici multi-sensore 

Prima di effettuare i trattamenti mirati, il sistema prevede voli ricognitivi multisensore. Il multirotore NT4-contras (abilitato da ENAC per il lavoro aereo) consente di imbarcare sensori diversi a bordo. Oltre alla classica camera digitale RGB viene utilizzata anche una camera multispettrale (Tetracam ADC micro) che consente di acquisire immagini nell’infrarosso vicino (NIR) dove la risposta spettrale della vegetazione è massima rispetto al dato RGB. In questo caso, oltre alle misure geometriche e di tipo quantitativo è possibile restituire anche misure di tipo qualitativo legate principalmente all’attività fotosintetica e al vigore della pianta.

I primi due voli – con camera RGB e multispettrale – vengono pianificati costruendo uno stesso piano di volo con le seguenti specifiche tecniche:

  • 10 minuti /volo RGB con copertura di circa 3 ettari di vigneto
  • 20 minuti /volo IR multispettrale con copertura di circa 3 ettari di vigneto
  • minimo 40 waypoints-immagini/volo
  • quota relativa di volo max 70 m (come da regolamento ENAC del 16.12.2013)
  • produzione di ortofoto RGB (1 cm/pixel) e multispettrale (da 2 a 5 cm/pixel)
  • costruzione del modello 3D con tecnica dense image matching (densità 370 pt/m2)

Successivamente un processo di post-elaborazione delle immagini prevede la georeferenziazione e mosaicatura dei dati acquisiti (RGB e IR) e raccolta dei GCP (Ground Control Point) nell’area di studio. Infine segue il processo di mosaicatura delle immagini per la produzione di un’ortofoto e l’estrazione del modello digitale 3D. Infatti, grazie al piano di volo che deve prevedere la sovrapposizione (overlapping) tra le immagini acquisite (generalmente almeno del 60%-80%) è possibile estrarre una nuvola di punti densa con tecnica dense image matching e il modello digitale del terreno dell’area di interesse.

L’elaborazione delle immagini multispettrali consente infine di calcolare indici vegetativi come l’NDVI per costruire mappe di prescrizione (nel caso di trattamenti) oppure mappe per pianificare le strategie di vendemmia per raccogliere i grappoli al momento più appropriato ed avviare alla vinificazione uve con analogo livello di maturazione ottimizzando quindi la produzione.

 

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