Home วิถีทางเลือก การประยุกต์ใช้ Drone เพื่อการเกษตรและการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ

การประยุกต์ใช้ Drone เพื่อการเกษตรและการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ

เมื่อวันที่ 14-15 พฤษภาคม 2562 ที่ผ่านมา แอดมินได้มีโอกาสเข้าร่วมโครงการฝึกอบรมการพัฒนาความรู้ ทักษะ และความสามารถการจัดการทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม หัวข้อ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมดิจิทัลเพื่อการเกษตรแบบอัจฉริยะ ที่ศูนย์การศึกษา วิจัย และถ่ายทอดเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมฯ คณะสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล อ.สบปราบ จ.ลำปาง โดย ดร.รัตนะ บุลประเสริฐ

เมื่อพูดถึงเกษตรกรรุ่นใหม่หรือบุคคลทั่วไปที่ชื่นชอบเทคโนโลยีและนวัตกรรมด้านการเกษตร คงไม่มีใครที่ไม่รู้จักโดรน (Drone) ซึ่งถึงเป็นพาหนะทางอากาศหรืออากาศยานชนิดหนึ่ง ที่ปัจจุบันในวงการ Smart farm นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ไม่ว่าจะเป็นการดูปริมาณธาตุอาหารในดิน การประเมินผลผลิต การพ่นปุ๋ยน้ำหรือฮอร์โมนบำรุงไม้ดอกไม้ผล ไปจนถึงการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ เช่น การติดตามไฟป่า การหาปริมาณเนื้อไม้ หรือการระบุชนิดพันธุ์พืช ซึ่งสามารถทำได้อย่างรวดเร็ว ประหยัดเวลา แม่นยำมากขึ้น ต้นทุนต่ำกว่าใช้แรงงาน เป็นต้น ดังนั้น ก่อนจะตัดสินใจที่จะนำโดรนมาใช้ประโยชน์ในด้านใดก็แล้วแต่ ก็ต้องทราบข้อมูลที่สำคัญก่อนนำมาใช้งาน อาทิ กฎระเบียบและข้อบังคับ วิธีการบังคับโดรน การบินสำรวจ ไปจนถึงการประยุกต์ใช้งานที่ผู้ใช้แต่ละท่านสนใจ

กฎหมายและข้อบังคับที่ควรรู้

มีโดรนก็ใช่ว่าจะเอามาบินเล่นหรือทำงานที่ไหนก็ได้ เช่นเดียวกับเครื่องบิน เครื่องร่อน เรือเหาะ หรือเฮลิคอปเตอร์ โดรนก็เป็นอากาศยานชนิดหนึ่ง เพราะเป็นพาหนะที่เดินทางบนอากาศที่ไร้ขอบเขตหรือพรมแดน ไม่มีเส้นแบ่งช่องจราจร ซึ่งต่างจากรถจักรยาน หรือ รถยนต์ ที่ต้องเดินบนท้องถนนที่มีขอบเขตและเส้นแบ่งจราจรชัดเจน โดรนจึงมีกฎระเบียบเฉพาะที่ผู้ที่ครอบครองและใช้งานจำเป็นต้องทราบ

หลายท่านอาจจะแปลกใจว่าทำไมมาอบรมไกลถึงลำปาง ทำไมไม่จัดอบรมที่มหิดล ศาลายา ซึ่งใกล้เมืองกรุงเทพ เดินทางสะดวกมากกว่า เหตุผลหลักคือ ข้อจำกัดในด้านกฎระเบียบและข้อบังคับทางด้านอากาศยาน จากแผนที่ด้านล่าง จะเห็นได้ว่า”พื้นที่สีแดง”ถือเป็นเขตห้ามบิน หากต้องการใช้โดรนในพื้นที่สีแดงต้องได้รับใบอนุญาต จากแผนที่จะเห็นได้ว่าพื้นที่สวนใหญ่ใน จ.ลำปาง ไม่เป็นเขตห้ามบิน จึงเป็นพื้นที่เหมาะสมสำหรับการฝึกการใช้โดรน

ภาพจาก www.caat.or.th

นอกจากพื้นที่สีแดงดังที่ระบุไว้แล้ว พื้นที่อื่นๆ ที่ต้องขอใบอนุญาตใช้โดรน ได้แก่ พื้นที่ท่าอากาศยานหรือใกล้ท่าอากาศยาน พื้นชุมชนหรือเขตที่อยู่อาศัย โรงพยาบาล สถานที่ราชการหรือเขตพื้นที่ความมั่นคง (สถานีตำรวจหรือค่ายทหาร) เป็นต้น เงื่อนไขที่ควรทราบอื่นๆ ซึ่งผู้ใช้ต้องปฏิบัติตามอย่างเข็มงวด ได้แก่

  • ห้ามบังคับอากาศยานเข้าใกล้เครื่องบินซึ่งมีนักบินหรือมีผู้โดยสาร
  • ห้ามบินภายในระยะ 9 กิโลเมตร จากสนามบิน
  • ห้ามบินโดยใช้ความสูงเกิน 90 เมตร (300 ฟุต) เหนือพื้นดิน
  • ห้ามบินเข้าใกล้หรือเข้าไปในเมฆ (เพราะจะไม่เห็นอากาศยานลำอื่น)
  • ต้องบินในเวลากลางวันเท่านั้น (ประมาณ 00-17.00 น.) เพราะเป็นช่วงเวลาที่สามารถมองเห็นอากาศยานได้อย่างชัดเจน
  • ห้ามบินโดยมีระยะในแนวราบกับบุคคล ยานพาหนะ สิ่งก่อสร้าง อาคาร ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติการบินน้อยกว่า 30 เมตร ในกรณีอากาศยานที่มีน้ำหนักไม่เกิน 2 กิโลกรัม และ 50 เมตร ในกรณีอากาศยานที่มีน้ำหนักเกินกว่า 2 กิโลกรัม แต่ไม่เกิน 25 กิโลกรัม

หากมีความประสงค์ต้องการใช้โดรน ผู้ใช้ต้องขออนุญาตจากสำนักการบินพลเรือน (www.caat.or.th/uav) โดยระบุแผนการบิน  ชนิดของอากาศยาน จุดประสงค์การใช้งาน ช่วงเวลาบิน เส้นทางการบินและความสูงให้ชัดเจน

การประยุกต์ใช้โดรนในงานด้านต่างๆ  

ในยุคแรกเริ่ม โดรนถูกวิจัยและคิดค้นขึ้นมาเพื่อจุดประสงค์ด้านการทหารเพียงอย่างเดียว เพราะสามารถลดความเสี่ยงจากการสูญเสียกำลังพลทางอากาศให้น้อยลง สามารถส่งไปสำรวจกำลังรบและภูมิประเทศของศัตรูไม่ว่าจะเป็นภูเขา เกาะ พื้นที่เมืองต่างๆ ได้ง่ายและประหยัดงบประมาณมากกว่า ต่อมาเทคโนโลยีโดรนก็ถูกนำไปประยุกต์ใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ มากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นด้านระบบความปลอดภัยและความมั่นคง การทำสื่อและภาพยนตร์ การเกษตร การขนส่งและโลจิสติกส์ การจัดการทรัพยากรธรรมชาติ เป็นต้น โดยในบทความนี้จะเน้นด้านการเกษตรและการจัดการทรัพยากรเป็นหลัก

ภาพจากเอกสารโครงการฝึกอบรม หัวข้อ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมดิจิทัลเพื่อการเกษตรแบบอัจฉริยะ

Sensor กับการประยุกต์ใช้งาน

หัวใจหลักในการใช้งาน ไม่อยู่ที่โดรน แต่เป็น sensor หรือ กล้องที่ใช้ตรวจจับ เพราะเมื่อทราบจุดประสงค์การใช้งานแล้ว แต่ไม่ทราบว่างานของเราต้องใช้ sensor อะไรบ้าง ก็อาจทำให้เราสูญเสียเงินไปอย่างน่าเสียดาย อาทิ ซื้อโดรนมาผิดเครื่องหรือไม่เหมาะกับการใช้งาน หรือโดรนที่ซื้อมาไม่มีบอร์ดวงจรอิเลคทรอนิคที่สามารถต่อกับ sensor ของเราได้ เป็นต้น โดยทั่วไป บอร์ดวงจรหรือตัวควบคุม (micro-controller) ที่นำมาใช้งานด้านการเกษตรมีอยู่ 2 แบบ ได้แก่ Arduino (ใช้ภาษา C หรือ C++ ในการเขียนคำสั่ง) เหมาะสำหรับงานด้านระบบรดน้ำอัตโนมัติ ระบบเครื่องจักรอัตโนมัติ ระบบตรวจวัดและเก็บข้อมูลกายภาพต่างๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น ค่ากรด-ด่างในดิน เป็นต้น ซึ่ง Arduino สามารถรองรับ sensor ได้หลายชนิดมากกว่าบอร์ดวงจรชนิดอื่นๆ

ภาพตัวอย่างบอร์ด Arduino จาก calcuttaelectronics.com

ส่วนบอร์ด Raspberry pi (ใช้ภาษา python ในการเขียนคำสั่ง) อาจจะลองรับ sensor ได้ไม่หลากหลายเท่า Arduino แต่จะเหมาะสำหรับงานด้านประมวลภาพถ่าย (image processing) ปัญญาประดิษฐ์ (AI – Artificial Intelligence) และ IoT (Internet of Things) ซึ่ง 3 งานนี้สามารถทำงานร่วมกันได้ ตัวอย่างเช่น เราสามารถสั่งโดรนให้บินถ่ายภาพและประมวลภาพถ่ายแปลงปลูกข้าวของเราได้ หากภาพแปลงข้าวของเรามีสีเขียวก็หมายถึงแปลงข้าวของเรายังไม่ออกรวง ไม่พร้อมเก็บเกี่ยว เมื่อภาพแปลงข้าวออกสีเหลืองหรือเหลืองก็แสดงว่านาข้าวนี้พร้อมเก็บเกี่ยวผลผลิต ซึ่งข้อสังเกตเรื่องสีในภาพถ่าย เราสามารถเขียนคำสั่งเพื่อฝึกให้ AI หรือ หุ่นยนต์สามารถจำแนกสีแปลงข้าวและให้ AI ออกแจ้งเตือนว่านาข้าวนี้พร้อมเก็บเกี่ยว หรือให้ AI ออกคำสั่งให้รถเกี่ยวข้าวขับออกไปเกี่ยวข้าวให้แทน (โดยที่เราไม่ต้องขับรถเกี่ยวข้าวเอง) ผ่านระบบ IoT หรืออินเตอร์เน็ต เพราะยุค IoT เครื่องจักร หรือ อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชนิดจะถูกติดตั้ง Wi-Fi และสั่งการผ่านมือถือ หรือ คอมพิวเตอร์ทางออนไลน์ได้เลย จึงไม่แปลกที่ภาษา python จะเป็นภาษาที่ประเทศพัฒนาแล้วจะบรรจุเป็นภาษาแรกที่ใช้ในการเรียนการสอน ไม่ว่าจะเป็นสหรัฐอเมริกา อังกฤษและญี่ปุ่น

ภาพตัวอย่างบอร์ด Raspberry pi จาก SparkFun Electronics

การประยุกต์ใช้โดรนเพื่อการเกษตร

งานจัดการฟาร์ม

ปัจจุบันหากเราไปอ่านหนังสือเรื่องการใช้โดรนในด้านเกษตรอัจฉริยะ (Smart Farming) ก็มักจะเน้นไปที่การประยุกต์ใช้ในงานด้านเกษตรเชิงเดียว การฉีดพ้นการสารเคมี ฮอร์โมนสังเคราะห์หรือยาฆ่าแมลงเพียงอย่างเดียว จนทำให้เกิดความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนได้ว่า โดรนไม่เหมาะต่อการนำมาใช้ในเกษตรอินทรีย์ แต่ในความเป็นจริงเราสามารถนำมาใช้ในงานเกษตรอินทรีย์ได้เช่นกัน เช่น การให้โดรนรดน้ำหรือน้ำผสมน้ำหมักไล่แมลง หรือติด sensor ให้โดรนสามารถจำแนกผักหรือชนิดพืชและรดปุ๋ยน้ำให้เหมาะสมกับชนิดได้

ยกตัวอย่างเช่น การออกแบบให้โดรนมีถังน้ำ 2 ถัง โดยที่ถังแรกเป็นถังใหญ่สำหรับบรรทุกน้ำ และถังเล็กบรรทุกน้ำหมักหรือปุ๋ยน้ำบำรุงพืช แล้วตั้งค่าให้โดรนผสมน้ำหมักตามสัดส่วนให้เหมาะสมกับชนิดพืช ซึ่ง AI ที่ควบคุมโดรนสามารถฝึกให้จำแนกพืชผ่าน sensor ได้ไม่ยาก (ซึ่งปัจจุบัน AI สามารถจดจำและจำแนกใบหน้าคนได้แล้ว) หากพบพืชชนิด A ให้รดน้ำหมักที่ผสมในสัดส่วน 1 ต่อ 500 และหากเจอพืชชนิด B ก็ให้รดน้ำหมักในสัดส่วน 1 ต่อ 1000 เป็นต้น ซึ่งปัจจุบันคนไทยสามารถออกแบบให้เครื่องยนต์สามารถผสมสารให้ตรงตามสัดส่วนได้เองแล้ว และสามารถนำมาใช้แทนแรงงานคนได้ซึ่งปัจจุบันผู้ประกอบการสวนเกษตรหลายรายก็ประสบภาวะขาดแคลนแรงงานเกษตร และนับวันจะหายากขึ้นทุกวัน

ส่วนโดรนที่เหมาะสมต่อการใช้งานแบบนี้ต้องเป็นโดรนขนาดใหญ่ที่ถูกออกแบบให้สามารถบรรทุกของที่มีน้ำหนักได้ถึง 5-10 กิโลกรัม ใบพัดมีขนาดใหญ่ มีความยาวและความเอียงมากเพื่อให้สามารถบินให้ได้กำลังมากในเวลาที่บรรทุกของหนัก แบตเตอรี่และมอเตอร์ต้องมีขนาดใหญ่และกันน้ำได้ แต่กรณีที่โดรนมีจุดประสงค์เพียงแค่การหว่านเมล็ดหรือปล่อยหัวเชื้อจุลินทรีย์แห้งก็ไม่จำเป็นต้องเป็นระบบกันน้ำก็ได้

การประเมินปัจจัยทางกายภาพทางการเกษตร

ในกรณีที่ต้องการปัจจัยทางกายภาพหรือผลผลิตต่อพื้นที่ก็สามารถประเมินได้จากภาพถ่ายได้เช่นกัน และสามารถทำนายผลผลิตได้ในอนาคต ปัจจุบัน ปัจจัยทางกายภาพที่สามารถใช้ sensor ตรวจจับได้ อาทิ ปริมาณธาตุอาหารในดิน อุณหภูมิของใบไม้ ดินและอากาศ ความชื้นทั้งในดินและอากาศ ความเข้มแสง และค่าความเป็นกรด-ด่าง ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะมีประโยชน์อย่างมากในการจัดการธาตุอาหารในพื้นที่แปลงปลูกได้อย่างตรงจุดและแม่นยำ ซึ่งงานแบบนี้ โดรนขนาดเล็กก็สามารถทำได้ดังภาพด้านล่าง ใบพัดควรมีความเอียงเพื่อช่วยให้โดรนบินได้นิ่งมากขึ้น เพราะงานหลักคือสแกนพื้นที่ด้วย sensor และแปลผลออกมาเป็นภาพถ่าย

การประเมินผลผลิตและการจัดการทรัพยากรธรรมชาติ

ผลผลิตทางการเกษตรสามารถประเมินได้ไม่ยาก โดยใช้ Near-infrared sensor (NIR) สแกนพื้นที่และประเมินผลผลิตต่อไร่ดังภาพด้านล่าง โดยจะทำการประเมิน biomass ของพืชที่ปลูกและสามารถคำนวณปริมาณธาตุอาหารที่พืชต้องการใช้ได้เลย เทคนิคนี้ก็ยังสามารถนำไปประเมินเนื้อไม้และวงปีได้ด้วยโดยใช้ Automated point dendrometers ซึ่งมีประโยชน์อย่างมากในอุตสาหกรรมป่าไม้

ภาพจากหนังสือ  Precision Agriculture for Grain Production Systems (Whelan, B. and Taylor, J., 2013)

ด้านการจัดการทรัพยากรธรรมชาติก็สามารถทำได้หลายงาน ไม่ว่าจะเป็นการทำแผนที่และจำแนกชนิดของป่าไม้ในพื้นที่ การทำชั้นความสูง และทำได้แม้กระทั้งภาพ 3 มิติโดยใช้ LIDAR sensor (Light Detection and Ranging) ซึ่งสามารถเห็นผลไม้หรือเรือนยอดของต้นไม้ได้เลย งานการจัดการไฟป่าก็สามารถใช้โดรนเฝ้าระวังได้โดยใช้ thermosensor ที่สามารถตรวจวัดอุณหภูมิในพื้นที่ที่เกิดไฟป่า และสามารถส่งเจ้าหน้าที่เข้าไปดับไฟได้ก่อนไฟป่าจะลามไปในพื้นที่อื่นๆ ได้ทัน ซึ่งโดรนสำหรับงานด้านการจัดการทรัพยากรธรรมชาติสามารถใช้ได้หลายขนาดและหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับชนิดและจำนวน sensor ที่นำมาติด และควรบินได้นานเพราะต้องใช้สำรวจพื้นที่ป่าไม้และธรรมชาติที่มีขนาดหลายพันไร่

References

  • โครงการฝึกอบรม หัวข้อ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีและนวัตกรรมดิจิทัลเพื่อการเกษตรแบบอัจฉริยะ วันที่ 14 – 15 พฤษภาคม 2562 ศูนย์การศึกษา วิจัย และถ่ายทอดเทคโนโลยีสิ่งแวดล้อมฯ คณะสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล
  • Ahmad, L. and Mahdi, S.S. (2018). Satellite Farming An Information and Technology Based Agriculture. Springer Nature:Switzerland AG.
  • Whelan, B. and Taylor, J. (2013). Precision Agriculture for Grain Production Systems. CSIRO PUBLISHING
  • https://www.caat.or.th/th/archives/20455?fbclid=IwAR1OiRNYVCQAV9fuutN9mgH26dV1MQu7m7DzfQGXpMi7P3FU0b9ymqbfye4

 

You may also like