АВТОМАТИЗОВАНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ БЕЗПІЛОТНИМИ ПЛАТФОРМАМИ ДЛЯ ЗБОРУ АГРАРНИХ ДАНИХ: АРХІТЕКТУРА, ПРОГРАМНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ, ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ
DOI:
https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.1.17Ключові слова:
автоматизовані системи управління, безпілотні літальні апарати, нейронні мережі, штучний інтелект, інтелектуальні системи моніторингуАнотація
Стаття присвячена дослідженню архітектурних засад і програмно-апаратних засобів автоматизованих систем управління безпілотними платформами для збору, обробки та аналізу даних у сільському господарстві. Особлива увага приділяється застосуванню БПЛА для точного землеробства, що забезпечує моніторинг агроландшафтів і оптимізацію аграрних процесів. Мета дослідження. Метою роботи є аналіз і оцінка архітектурних рішень та програмно-апаратного забезпечення для ефективного функціонування автоматизованих систем управління БПЛА, спрямованих на моніторинг і аналіз агротехнологічних параметрів у сільському господарстві. Матеріали і методи. У дослідженні використано БПЛА, оснащені RGB-камерами, мультиспектральними та інфрачервоними сенсорами, тепловізорами, лазерними сканерами та радарними системами. Застосовано методи фотограмметрії, аналізу вегетаційних індексів (NDVI, GNDVI, ExG, ExGR), згорткових нейронних мереж (CNN) і глибокого навчання для обробки зображень. Навчальні вибірки формувалися з використанням генераторів даних, а обробка здійснювалася за допомогою спеціалізованого програмного забезпечення, інтегрованого з ГІС і хмарними обчисленнями. Отримані наукові результати. Розроблено прототип автоматизованої системи на основі БПЛА, здатної виявляти фітопатологічні зміни, оцінювати стан ґрунтів і рослинності з точністю просторового розширення 1–10 см. Реалізовано модель нейронної мережі (InceptionV2), яка забезпечує класифікацію зображень із високою точністю, зокрема для діагностики хвороб рослин. Використання вегетаційних індексів і теплових карт дозволило створювати картограми стану посівів і прогнозувати врожайність. Система продемонструвала ефективність у моніторингу вологості ґрунту, стресу рослин і текстури ґрунту, сприяючи прийняттю обґрунтованих агротехнологічних рішень. Перспективи подальших досліджень. Подальші дослідження передбачають удосконалення сенсорних систем, впровадження автономних роїв БПЛА, інтеграцію з IoT і розробку алгоритмів штучного інтелекту для прогнозування аграрних параметрів. Планується масштабування рішень для великих сільськогосподарських площ і підвищення економічної ефективності шляхом оптимізації витрат на моніторинг і управління.
Посилання
Берневек І. А., Головко О., Роса Т., Корнієв В., Яремко О. М. Дослідження та алгоритми інтегрованого керування групою безпілотних літальних апаратів. ICTEE. 2024. Вип. 4, № 2. С. 29–37. DOI: https://doi.org/10.23939/ictee2024.02.029.
Бурлака С., Далека А. Технології БПЛА для сільського господарства. Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. 2024. № 339. С. 41. DOI: https://doi.org/10.31891/2307-5732-2024-339-4-41.
Воронько В., Воронько І. Області застосування безпілотних літальних апаратів. Сучасний стан проведення наукових досліджень у IT-технологіях, галузях електроніки, інженерії, нанотехнологіях та транспортній сфері. 2020. С. 122–136. DOI: https://doi.org/10.36074/csriteenat.ed-1.08.
Ворох В. В., Зацерковний В. Використання безпілотних літальних апаратів в задачах прецизійного землеробства. Технічні науки та технології. 2024. № 4(38). С. 336–349. DOI: https://doi.org/10.25140/2411-5363-2024-4(38)-336-349.
Кучеренко О. І., Вакалюк Т. А. Огляд технічних та програмних засобів керування БПЛА. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2024. № 2(89). С. 170–176. DOI: https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.2.24.
Македон В. В., Байлова О. О. Планування і організація впровадження цифрових технологій в діяльність промислових підприємств. Науковий вісник Херсонського державного університету. Серія «Економічні науки». 2023. Випуск 47. C. 16–26. DOI: 10.32999/ksu2307-8030/2023-47-3.
Македон В. В., Ільченко Н. О. Кон’юнктура світового ринку ІТ-послуг в умовах економіки 4.0. Ефективна економіка. 2021. № 1. URL: http://www.economy.nayka.com.ua/?op=1&z=8525 (дата звернення: 05.04.2025). DOI: 10.32702/2307-2105-2021.1.8.
Папуша Д. Я., Оболонков Д. Ф. Автоматизація процесів обробки геодезичних даних за допомогою штучного інтелекту та машинного навчання. Збірник наукових праць ДонНАБА. 2024. № 1(32). С. 36–41.
Савченко Я., Ягодзінський С., Литвиненко Л., Сушинський О. Апаратно-програмне забезпечення та застосування безпілотних літальних апаратів. Вісник Київського національного університету технологій та дизайну. 2024. № 3 (337). С. 41. DOI: https://doi.org/10.31891/2307-5732-2024-337-3-41.
Танасійчук С., Говорущенко Т. Аналіз методів управління БПЛА (GPS позиціонування та інтелектуальні методи управління). Вісник Хмельницького національного університету. Серія: Технічні науки. 2024. № 331(1). С. 462–468. DOI: https://doi.org/10.31891/2307-5732-2024-331-70.
Юн Г. М., Мединський Д. В. Застосування безпілотних літальних апаратів у сільському господарстві. Наукоємні технології. 2017. № 4(36). С. 335–341. DOI: https://doi.org/10.18372/2310-5461.36.12232.
Яровий О. В. Системи управління безпілотними літальними апаратами для здійснення моніторингу наземних об’єктів. Системи управління, навігації та зв’язку: Збірник наукових праць. 2018. № 3(49). С. 33–38. DOI: https://doi.org/10.26906/SUNZ.2018.3.033.
Makam S., Komatineni B. K., Meena S. S., et al. Unmanned Aerial Vehicles (UAVs): An Adoptable Technology for Precise and Smart Farming. Discover Internet of Things. 2024. № 4. С. 12. DOI: https://doi.org/10.1007/s43926-024-00066-5.
Makedon V., Myachin V., Plakhotnik O., Fisunenko N., Mykhailenko O. Construction of a model for evaluating the efficiency of technology transfer process based on a fuzzy logic approach. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2024. no 2(13(128)). p. 47–57. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.300796.
Omer A. A., Akbari D. Smart Farming Platform Using IoT and UAVs. Iraqi Journal for Computers and Informatics. 2024. no 50(1). p. 151–171. https://doi.org/10.25195/ijci.v50i1.464.
Raj R., Kumar S., Lal S. P., Singh H., Pradhan J. A Brief Overview of Technologies in Automated Agriculture: Shaping the Farms of Tomorrow. International Journal of Environment and Climate Change. 2024. Vol. 14, No. 7. P. 181–209. DOI: https://doi.org/10.9734/ijecc/2024/v14i74263.
Shamshiri R. R., Sturm B., Weltzien C., Fulton J., Khosla R., Schirrmann M., Raut S., Basavegowda D. H., Yamin M., Hameed I. A. Digitalization of Agriculture for Sustainable Crop Production: A Use-Case Review. Frontiers in Environmental Science. 2024. № 12. DOI: https://doi.org/10.3389/fenvs.2024.1375193.
Zhang M., Wang S. Agricultural Unmanned Systems: Empowering Agriculture with Automation. Agronomy. 2024. no 14(6). p. 1203. https://doi.org/10.3390/agronomy14061203.
