Tarımda ve ilaçlamada drone ve püskürtme sistemlerin uygulamaları
Applications of drone and spray system for pesticide in agriculture
Yazar: YETİŞ ÜNAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED MİLANİ
Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Zirai ilaçlama uçağı = Agricultural spraying aircraft ; İnsansız hava aracı = Unmanned aerial vehicle

Özet:
Nüfus giderek artış göstermektedir ve buna bağlı olarak gıda arzında artış oluşmaktadır. Bu artıştan sebebi ile gıda arzını karşılayabilmek için tarımsal alanlarda ürün verimliliğinin yükseltilmesi gerekmektedir. Tarımsal ürünlerin verimliliğini yükseltmek için bitkileri olumsuz yönde etkileyecek böcek ve haşere gibi etkenleri temizlemek gerekmektedir. Bu zararlı organizmaların temizlenmesi için kimyasal ilaçlamaya gerek duyulmaktadır. Tarımsal ürünlerde kimyasal ilaçlamanın ürün verimini %60 yükselttiğini yapılan çalışmalar ile görülmektedir. İlaçlama işlemleri elektromekanik sistemler kullanılarak, manuel püskürtme kullanılarak ve insansız hava araçları ile yapılan ilaçlamadan meydana gelmektedir. Bu ilaçlama işlemleri incelendiğinde manuel püskürtmenin en büyük dezavantajı, bu gübreleri püskürten insana solunum hastalıkları, kalp hastalıkları vb. sağlık sorununa sebep olmaktadır. Bu sebep ilaçlamanın dengeli ve mümkün olduğunca insan gücü olmadan gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bu riskten uzak durmak ve pestisitleri eşit bir şekilde püskürtmek için tarımsal alanların ilaçlanması bir drone tarafından yapılabilmektedir. Drone'lar manuel işlemlere kıyasla kısa sürede verimli bir ilaçlama yapabilmektedir. 
Dönüştürülmüş tarım drone'ları ve ilaçlama mekanizmaları kullanışsız, güvensiz gibi problemlere ilaveten ilaçlama mekanizmasının montajında sorunlar oluşturmaktadır. Uygulama amaçları göz önüne alınarak tamamen özgün olarak tasarlanan tarım dronu ile bu sorunlar ortadan kaldırılmıştır.  Drone ve ilaçlama mekanizması arasında bütünlük sağlanmış ve mekanizmanın montajı güvenli bir şekilde gerçekleştirilmiştir. Bu durum tarım dronu'nun daha kullanışlı ve güvenli olmasını sağlamıştır.
İlaç püskürtme mesafesi ve drone hızı ilaçlama verimini etkileyen önemli parametrelerdir. Tasarlanan tarım drone ve ilaçlama mekanizmasının optimum uçuş parametrelerinin bulunması için suya duyarlı kağıtlar kullanılmıştır. Bu kağıtlar tarım alanında belirli aralıklarla yerleştirilmiş sonrasında gerçek ortamda farklı hız ve yükseklikte ilaçlama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bu işlemler sonrası tarım alanından toplanan suya duyarlı kâğıtlar görüntü işleme programı ile analiz edilerek ilaçlamanın hangi hız ve yükseklikte istenilen seviyede gerçekleştiği tespit edilmiştir. Bu işlemler sonucunda optimum uçuş parametreleri (yükseklik, hız gibi) belirlenmiştir. Belirlenen optimum uçuş parametreleri ile ilaçlama uygulaması iyileştirilmiş ve verimli olarak gerçekleştirilmiştir.
Bu çalışmada tarım drone ve püskürtme sisteminin tasarımı, bu tasarımın optimum uçuş parametrelerin bulunması yöntemlerinden ağırlıklı olarak bahsedilmiştir.

Abstract:
Population is gradually increasing and accordingly there is an increase in food supply. Due to this increase, it is necessary to increase product efficiency in agricultural areas in order to meet the food supply. In order to increase the productivity of agricultural products, it is necessary to remove factors such as insects and pests that will adversely affect plants. Chemical spraying is needed to remove these harmful organisms. It is seen with the studies that chemical spraying in agricultural products increases the product yield by 60%. Spraying processes consist of spraying using electromechanical systems, using manual spraying and spraying with unmanned aerial vehicles. When these spraying processes are examined, the biggest disadvantage of manual spraying is that it causes health problems such as respiratory diseases, heart diseases, etc. to the person spraying these fertilisers. For this reason, spraying should be carried out in a balanced and as much as possible without manpower. To avoid this risk and to spray pesticides evenly, the spraying of agricultural areas can be done by a drone. Drones can perform efficient spraying in a short time compared to manual processes.
Converted agricultural drones and spraying mechanisms create problems in the assembly of the spraying mechanism in addition to problems such as impractical and unsafe. These problems were eliminated with the agricultural drone, which was designed completely indigenously considering the application purposes.  The integrity between the drone and the spraying mechanism was ensured and the assembly of the mechanism was carried out safely. This made the agricultural drone more useful and safe.
Spraying distance and drone speed are important parameters affecting spraying efficiency. Water sensitive papers were used to find the optimum flight parameters of the designed agricultural drone and spraying mechanism. These papers were placed at certain intervals in the agricultural area and then spraying operations were carried out at different speeds and heights in the real environment. After these operations, the water-sensitive papers collected from the agricultural field were analysed with the image processing programme and it was determined at which speed and height the spraying took place at the desired level. As a result of these processes, optimum flight parameters (such as height, speed) were determined. With the optimum flight parameters determined, the spraying application was improved and carried out efficiently.
In this study, the design of the agricultural drone and spraying system and the methods of finding the optimum flight parameters of this design are mainly mentioned.