organizzato da DRONITALY MODENA 1 OTTOBRE 2016 Droni in agricoltura, mezzi, sensori, software e interpretazione dei dati

Transcript

1 organizzato da

2 Finalità della presentazione Edizioni L Informatore Agrario - Lavoro divulgativo - Settore in fortissimo sviluppo - Focus su tecnologia e applicazioni

3 Il contesto agricolo RECENTE INTRODUZIONE Il drone rientra a pieno titolo nell approccio tecnologico ed evolutivo della meccanizzazione agricola in cui lo scopo ultimo è quello di: - Migliore gestione aziendale - Qualità maggiore, costi e impatto minore - Evoluzione e innovazione con nuove professionalità

4 Droni, meccanizzazione agricola innovativa COSA SONO I DRONI - Piattaforma di integrazione software/hardware - Sistemi per raccolta informazioni o trasporto - Propulsione elettrica o anche con motori a scoppio - Costruiti da aziende o piccoli costruttori - Sviluppo per operazioni di terra, acqua e aria

5 Droni per applicazioni aeree FACCIAMO UN PO DI CHIAREZZA - Drone è un termine improprio (ronzio e fuco) - Nascono in ambito militare, estesi al civile - SAPR - Sistema Aeromobile Pilotaggio Remoto (secondo normativa ENAC) - UAV - Unmanned Aerial Vehicle (veicolo aereo senza uomo a bordo) - International remotely piloted system information source (web - A livello internazionale sono classificati in più categorie secondo peso/operatività/autonomia (web

6 SAPR: tipologie e peculiarità

7 SAPR: tipologie e peculiarità CONFIGURAZIONI DEI SAPR ELETTRICI ALA FISSA - Design simile ad un aereo (ali e fusoliera) - Doti velocistiche o durata (consumi-payloads) - Lancio a mano o catapulta - Apparato elettronico racchiuso nel corpo della fusoliera - Polipropilene espanso (EPP), carbonio, compositi e plastica

8 SAPR: tipologie e peculiarità Ala fissa a propulsione elettrica

9 SAPR: tipologie e peculiarità ALA ROTANTE O MULTICOTTERI - Volo verticale, orizzontale o stazionario - Corpo centrale e bracci portanti (ala rotante impropriamente detta elica) - Da 3 semplici a > 8 motori coassiali (problema coppia di reazione) - Elevata personalizzazione e soluzioni fantasiose (es bracci a geometria variabile con funzione di carrello d atterraggio) - Il telaio principale può avere carenature di protezione - Alluminio, polipropilene espanso (EPP), carbonio, legno, compositi e plastica termoformata (anfibi)

10 SAPR: tipologie e peculiarità Alcuni esempi di multicotteri a propulsione elettrica

11 SAPR: tipologie e peculiarità SAPR ibrido sviluppato dalla NASA a 10 motori

12 SAPR: tipologie e peculiarità

13 SAPR: tipologie e peculiarità LA PROPULSIONE - MOTORI Motori brushless (IP) buona coppia, variazione giri e affidabili; L ala fissa ha motori più grandi e lenti del multicottero I multicotteri con oltre 6 motori volano con motore in avaria. (Svantaggi per inefficienza del sistema, vantaggio sul pay load) Rete Can Bus con scheda ESC (Electronic Speed Controller) e funzione BEC (Battery Eliminator Circuit) per gestire la tensione necessaria; Rollio, beccheggio e imbardata: l ala fissa ha timoni e flap, nei multicotteri variazione giri motore e coppia di reazione (ESC e BEC)

14 SAPR: tipologie e peculiarità LA PROPULSIONE ELICHE - Materiali: plastica, carbonio, legno e nylon Passo o incidenza: fisso o variabile (reale, geometrico, regresso) Bipala o tripala, bilanciate, Ø da a oltre (peso) Equilibrio diametro/passo: f. traente/f. resistente (Drag Force) con portanza per consumi, stabilità e spinta ottimizzati Frangibili, smorzatori di inerzia a fusibile meccanico. Posizione rotori su multicotteri a estremità di appendici Posizione rotori su ala fissa: anteriori (più stabilità e consumi), posteriori (meno stabilità e consumi) o in combinata.

15 SAPR: tipologie e peculiarità

16 SAPR: tipologie e peculiarità BATTERIE DI ALIMENTAZIONE Pacchetti a celle in polimeri di litio (Lipo) da 3,7 V nominali ad alto rapporto W/kg caratterizzate da: - No memoria, scarica <5%, vita di mesi e >1000 cicli - Tensioni globali di 11, 15 o superiori a 25 V - Controllo carica e rientro automatico - Autonomia compromesso tra Amp e pay load - Allest. speciali: motori a scoppio o filo elet.

17 SAPR: tipologie e peculiarità AVIONICA Gruppo di componenti elettronici per gestire il volo (Ridondanza) e comprende diversi elementi fondamentali: - Scheda di volo (autopilota)+processore, riceve i segnali da sensori, radiocomando e si interfaccia alle altre parti del sistema (Can Bus) - Giroscopio, accelerometro, magnetometro, barometro, tubo Pitot - GPS per rilevare le coordinate spaziali - Terminatore: una scheda elettronica che toglie corrente al sistema. Proprio per questo componente si dice che l accensione di un SAPR prevede la procedura di armatura

18 SAPR: tipologie e peculiarità Avionica

19 SAPR: tipologie e peculiarità CONTROLLO DEL VELIVOLO - Radiocomando (+/- complessi) ad alta frequenza e GPS - Stazione di controllo (PC/tablet) con telemetria e programmazione missioni (sistema operativo Windows, IOS, Android ). Le modalità di volo sono: - Manuale: l operatore decide tutto - Semiautomatica: volo stabilizzato - Automatica: programmazione su mappa (quota di navigazione) in cui software e autopilota controllano tutte le fasi di volo;

20 SAPR: tipologie e peculiarità COSA CONSENTONO GLI AUTOMATISMI DI GUIDA: - Ritorno a casa automatico - Volo stazionario con autoregolazione quota - Definire piano di volo (es. mappe Google), rotta (waypoint), punto di atterraggio, quote e posizione Volo guidato con PC: il mouse (o ring mouse) indica sulla mappa a video il percorso, le quote da mantenere e l atterraggio/partenza In modalità automatica, quando il segnale GPS è perso il sistema di sicurezza stabilizza in quota il SAPR sino al riaggancio del segnale

21 SAPR: tipologie e peculiarità ALCUNE CONSIDERAZIONI PRATICHE DI PILOTAGGIO - Effetto specchio dei comandi (riferimenti, automatismi), con differenza ala rotante (più sensibile) e fissa (meno sensibile) - Ala fissa più difficile da pilotare, elettronica meno complessa e più autonomia rispetto al multicottero che però è più versatile - Nel volo manuale, una persona acquisisce dimestichezza in un arco di tempo tra 1 e 5 mesi (molto variabile);

22 SAPR: tipologie e peculiarità La programmazione piani di volo prevede due sistemi principali: - Sistema aperto: flessibile, per progettare la missione adattandola al lavoro. Richiede esperienza software hardware (agricoltura eroica) - Sistema chiuso: pre-impostato dal produttore, poco flessibile ma agevola l utilizzatore meno esperto (applicazioni estensive) La differenza è significativa nel telerilevamento in cui è importante mantenere un altezza costante di sorvolo (risoluzione ed errori).

23 SAPR: tipologie e peculiarità

24 SAPR: tipologie e peculiarità ATTACCO ATTREZZATURE Fissate rigidamente al frame (es. contenitori) o su Gimbal (video e foto).

25 SAPR: tipologie e peculiarità CARATTERISTICHE GENERALI - Velocità 20 a >100 km/h, h <5 km, distanze da 1 a 60 km - Potenza motore da 0,25 a > 1,1 kw + batterie Lipo min - Peso e dimensioni: da qualche hg a diversi kg (payload 0,5-3 kg) - Ingombri <2 m ala rotante o ala fissa >2 m; - Prezzi: da circa 1000 a oltre 80 mila Addestramento: tra corsi base, avanzati o di certificazione teorica/pratica da 15 a 60 ore per corso e costi da 500 a oltre 2500.

26 Uno sguardo alla normativa ENAC - Primo regolamento ENAC del (edizione 1) - Aggiornamento con edizione 2 del 16/7/ Emendamento del , ma in arrivo nuovi aggiornamenti

27 Uno sguardo alla normativa ENAC Aereomobile, trasporto di cose o persone SAPR o Sistema Aereomobile a Pilotaggio Remoto - Operazioni specializzate o attività scientifiche - Sperimentazione e ricerca - Codice della Navigazione AEROMODELLI AEROMOBILE (uso ricreazionale/sportivo - regole ENAC per questi velivoli)

28 Uno sguardo alla normativa ENAC Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto - Pilota con >18 y - Regole dell aria - Riconoscimento di competenza (attestato o licenza valido per 5 y rinnovabile) - Idoneità psicofisica - Assicurazione

29 Uno sguardo alla normativa ENAC Sistemi Aeromobili a Pilotaggio Remoto Tra 25 e 150 kg (anche BVLOS) < 25 kg (VLOS) 2 kg

30 Uno sguardo alla normativa ENAC SAPR < 25 kg - Targhetta con dati identificativi del sistema e dell operatore - Sistema elettr. di identificazione, trasmissione dati e registrazione - Manuale di volo o documento equivalente - Rispetto regole dell aria e delle altezze/distanze (controllo automatico) - Richiesta la massima visibilità (per drone luci/colori/dispositivi, per pilota giubbetti e scritte)

31 Uno sguardo alla normativa ENAC Operazioni Non Critiche - (VLOS), evitare aree congestionate, persone, agglomerati urbani e infrastrutture - Dichiarazione ENAC, rispetto norme e dare i dati - La non criticità è responsabilità dell operatore Operazioni Critiche - Autorizzazione ENAC, garantire sicurezza - Uso del terminatore e sistemi di bordo sicuri - Si aree urbane ma non sopra le persone

32 Uno sguardo alla normativa ENAC IMPORTANTI ADEMPIMENTI - Disporre di adatta organizzazione tecnico/operativa - Manuale operazioni di volo (procedure, rischi) e manutenzione sistemi - Attività sperimentale (guida ed emergenza) - Registrare, conservare e comunicare i dati ad ENAC (annuale) - Nuove autorizzazioni/dichiarazioni a condizioni operative diverse

33 Uno sguardo alla normativa ENAC SAPR 2 kg ECCEZIONI OPERATIVE - Operazioni specializzate non critiche in tutti gli scenari operativi (accertamento tecnico ENAC o da soggetti autorizzati) - No sorvoli sopra persone - Attestato di pilota SAPR, ma gestione velivolo semplificata (assicurare manutenzione, trasmissione dati, dichiarazione volo) - SAPR 0,3 kg, 60 km/h: No attest., rispetto regole di circolazione

34 Uno sguardo alla normativa ENAC LE SERIE IL CERTIF. DI PROGETTO - Costruttori di serie: certificato ENAC di progetto - Rilasciato se le condizioni rispettano il regolamento per organiz. tecnica, configurazione SAPR, sicurezza e scenari, redazione manuale di volo e manutenzione - Contiene tutte le informazioni operative, tecniche, rispondenza a norme, responsabilità e identificative

35 Uno sguardo alla normativa ENAC SAPR 25 kg Iscritti al registro APR (disposizioni ENAC) Aeronavigabilità con: Permesso di volo (dura 3y, rinnovabile) - Ricerca, sviluppo, verifica norme (c. ristretto) - SAPR in operazioni specializzate - Uso temporaneo in aree poco popolate Certifi. di Nav. Ristretto (SAPR di serie, illimitato) - Limiti di uso (aree, operazioni, spazio aereo) - Rilasciata dopo esito positivo delle verifiche - Controlli a campione di ENAC DRONE DRONITALY MODENA 1 OTTOBRE

36 Uno sguardo alla normativa ENAC IMPORTANTI ADEMPIMENTI - Disporre di un adatta organizzazione tecnico-operativa (piloti e personale formati) - SAPR autorizzati ed equipaggiati secondo le operazioni da svolgere - Manuale delle operazioni (procedure di volo e addestramento) - Manutenzione SAPR programmato (dati di volo, regist. eventi, sost. componenti, ecc)

37 Uno sguardo alla normativa ENAC ATTESTATO E LICENZA Attestato di pilota se <25 kg - VLOS (categorie e limiti d uso) - Idoneità psicofis. secondo standard (LAPL) - Regole dell aria e gestione rischi (corso/addest.) Licenza di pilota se >25 kg - anche in BVLOS - Certificato idoneità classe III (regole ENAC) - Adeguate conoscenze aereonautiche (spec. ENAC)

38 Uno sguardo alla normativa ENAC Le operazioni e il rispetto della sicurezza VLOS (Visual Line of Sight): distanza con contatto visivo - In diurna, 150 m (h) x 500 m (d) (deroghe ENAC se maggiori) - Rispetto di 5 km da aereoporti e aree proibite - Aree a traffico contr. (CTR) 70 m x 200 m (corridoi aerei 30 m) EVLOS (Extended Visual Line Of Sight): VLOS - Operatori e/o stazioni di pilotaggio - Specifica autorizzazione ENAC. In operazioni non critiche in VLOS/EVLOS di SAPR < 25 kg: 150 m dalle aree congestionate e 50 m dalle persone

39 Uno sguardo alla normativa ENAC BVLOS (Beyond Visual Line of Sight): senza contato diretto - Condizioni di uso definite da ENAC (anche spazi segregati) - Valutazione rischio di una determinata operazione Garantire massima sicurezza, rispettare gli altri ed evitare collisioni

40 Uno sguardo alla normativa ENAC Disposizioni generali - Responsabilità dell operatore (accessi non autorizzati, norme, sicurezza) - La documentazione (rispond. alle regole) è disponibile a ENAC e autorità - Incidenti ed eventi comunicati ad ENAC (procedure) - Sospensione/revoca autorizz., certific., licenze e sanzioni - Data link: assicura le funzioni di Command e Control con continuità su frequenze autorizzate per minimizzare interferenze

41 Applicazioni e agricoltura SAPR o trattore volante I punti di forza: - Costante disponibilità (passaggi) - Capillarità di accesso al territorio - Rilievi in tempi ridotti (immediata disponibilità, settaggi diversi) - Buona risoluzione dei dati - Costi in discesa (servizi di monitoraggio anche a piccole aziende)

42 Applicazioni e agricoltura Molte le applicazioni dei SAPR Monitorare impianti, siti archeologici o edifici, inquinamento, osservazione biodiversità, prevenzione e sicurezza in generale.

43 Applicazioni e agricoltura Le attività più interessanti per l agronomo.. Telerilevamento (rifl.za spettrale) Lotta biologica (Trichogramma) Liquid. danni, lotta malerbe, oper. antifrode, monitoraggio pascoli, raccolta spore...

44 Conclusioni - Strumento complesso che richiede adeguata formazione - Uso responsabile e regolamentato (ENAC). Non è un giocattolo! - Grande potenziale (Ora solo monitoraggio, lotta bio e telerilevamento) - Ruolo chiave dell agronomo per uso, gestione piani di volo, interpretazione/elaborazione dati (es. mappe di prod., vigore, prescr. in AP) - Una nuova forma di contoterzismo? (estensione o ad hoc) - Nuove attività da valutare (192 applicazioni su futuristspeaker.com)

45

46 Grazie dell attenzione!! Cell