Dasar-Dasar Teknik Mesin Pertanian: Drone Pertanian — Desain Rangka Pesawat untuk Penyemprotan dan Pendeteksian Pertumbuhan

Istilah "drone pertanian" sebenarnya menggabungkan dua jenis pesawat dengan karakteristik yang sangat berbeda. Yang pertama adalah drone penyemprot, yang membawa bahan-bahan seperti pestisida, pupuk, dan benih, lalu mengaplikasikannya di lahan pertanian. Yang kedua adalah drone sensor, yang mengukur reflektansi dalam cahaya tampak dan inframerah dekat untuk menangkap kondisi pertumbuhan tanaman dan tanda-tanda penyakit di suatu area. Untuk yang pertama, kapasitas muatan dan desain sistem pompa/nosel menentukan kinerja; untuk yang kedua, karakteristik spektral sensor dan perangkat lunak perencanaan/pemrosesan penerbangan yang menentukan. Artikel ini membahas kedua sistem tersebut secara terpisah, dan diakhiri dengan mengorganisir struktur peraturan penerbangan domestik Jepang. Kecuali dinyatakan lain, spesifikasi produk dan informasi peraturan didasarkan pada informasi publik masing-masing produsen dan materi pemerintah yang dikonfirmasi per tanggal 4 September 2026.

Sebuah drone penyemprot dalam penerbangan

Gambar: Agricultural drone digunakan di sawah dekat Nisoshi, Aomori (Benlisquare, CC BY-SA 4.0), Wikimedia Commons. Bukan model spesifik seperti DJI Agras T50 yang dibahas dalam teks — contoh representatif dari drone pertanian yang menyemprot di atas sawah.

Ringkasan 30 Detik

• Drone pertanian harus dipahami sebagai terbagi antara drone penyemprot, yang membawa material, dan drone sensor, yang mengukur kondisi pertumbuhan. Baik kinerja yang dibutuhkan maupun metrik untuk mengevaluasinya berbeda.

• Kemampuan drone penyemprot dievaluasi berdasarkan kapasitas tangki (muatan), laju aliran semprotan dari pompa/nosel, dan area yang dapat dicakup per satuan waktu (efisiensi). DJI Agras T50 dapat membawa hingga 50 kg butiran atau 40 L cairan, dan mempublikasikan kapasitas penyemprotan hingga 21 ha per jam dalam kondisi yang menguntungkan.

• Drone sensor menggunakan perbedaan reflektansi antara inframerah dekat (NIR) dan merah tampak (Red) untuk menghitung NDVI (Normalized Difference Vegetation Index), yang digunakan untuk menangkap ketidakmerataan pertumbuhan dan stres di suatu area.
• Penyemprotan pestisida dari udara di Jepang termasuk dalam "penjatuhan benda" berdasarkan Undang-Undang Penerbangan Sipil. Namun, pemberitahuan MLIT Juni 2026 juga memberikan jalur di mana persetujuan untuk metode penerbangan tidak diperlukan ketika kondisi keselamatan tertentu terpenuhi. Operator harus memeriksa DIPS2.0 dan manual standar terkini untuk pesawat, lokasi, dan metode penerbangan, serta mengikuti panduan keselamatan terpisah untuk helikopter tanpa awak dan multirotor.
• Kategori penerbangan drone meliputi "dikendalikan dalam jarak pandang visual," "otomatis dalam jarak pandang visual," "penerbangan di luar jarak pandang visual di atas area yang tidak berpenduduk" (dibagi menjadi Level 3/3.5 tergantung pada apakah asisten diperlukan), dan "penerbangan di luar jarak pandang visual di atas area berpenduduk" (Level 4); penyemprotan pestisida, dalam kebanyakan kasus, didasarkan pada pengoperasian dalam jarak pandang visual (Level 2).
• Untuk aplikasi izin/persetujuan Kategori II baru yang diajukan mulai 1 Oktober 2025, pesawat dengan berat total 25 kg atau lebih harus memiliki asuransi tanggung jawab pihak ketiga dan menyatakan cakupannya dalam aplikasi. Ini tidak boleh dibaca sebagai persyaratan umum untuk setiap penerbangan; periksa kategori aplikasi dan standar peninjauan terkini.

1. Konfigurasi Drone Semprot: Tangki, Pompa, Nozel

Gambar: Dibuat oleh Duskcoil. Jumlah lengan sebenarnya, penempatan nozzle, dan jenis pompa bervariasi tergantung mesin.

Konfigurasi dasar drone semprot memasang tangki cairan/granul di tengah atau Di bagian bawah rangka pesawat, pesawat ini diberi tekanan dengan pompa atau memasukkan cairan dengan impeller, dan menyemprot dari beberapa nosel. DJI Agras T50 dapat membawa hingga 50 kg butiran atau muatan 40 L untuk penyemprotan, dan memiliki laju aliran semprotan hingga 24 L per menit dengan konfigurasi nosel sentrifugal ganda (4 nosel), atau 16 L per menit dengan konfigurasi 2 nosel. Pengumuman penanganan DJI AGRAS T50 Informasi produk DJI AGRAS T50 Kapasitas penyemprotan hingga 21 ha per jam pada beban penuh disebutkan, skala yang secara substansial meningkatkan efisiensi kerja per mesin dibandingkan dengan helikopter kendali radio berawak atau drone kecil sebelumnya. DJI mengumumkan drone pertanian "Agras T50"

XAG China P100 Pro, dalam konfigurasi dengan berat sekitar 46 kg termasuk baterai dengan muatan terukur 50 kg, memiliki efisiensi kerja lapangan sebesar 19 ha/jam untuk penyemprotan cairan (laju aliran maksimum 22 L/menit), dan hingga 150 kg/menit untuk penyemprotan butiran (efisiensi penyebaran 1.300 kg/jam). Ia menyatakan akurasi melayang ±10 cm baik secara horizontal maupun vertikal dengan RTK diaktifkan, dan memiliki peringkat ketahanan debu/air setara IPX6K. Spesifikasi drone pertanian XAG P100 Pro

Laju kerja efektif drone penyemprot tidak hanya ditentukan oleh kapasitas tangki. Dengan menggunakan efisiensi kerja aktual \eta_f yang memperhitungkan lebar semprotan, kecepatan terbang, kehilangan putaran/kembali, dan waktu yang dihabiskan untuk pengisian ulang (cairan, baterai), laju kerja aktual C [ha/jam] dapat didekati dengan bentuk persamaan yang sama yang digunakan untuk traktor dan Mesin penanam padi:

Perlu dicatat bahwa angka katalog "hingga XX ha/jam" dalam banyak kasus adalah nilai dalam kondisi yang memperkirakan \eta_f ini secara berlebihan.

2. Perbedaan Antara Penyemprotan Granul dan Penyemprotan Cair

Saat menyebarkan pupuk atau pestisida granular, pemutar sentrifugal atau konveyor sekrup digunakan untuk melemparkan granul, yang membutuhkan rekayasa pengangkutan dan pengukuran yang berbeda dari penyemprotan cair. Variabilitas ukuran granul, berat jenis, dan kemampuan mengalir membawa tantangan yang sama seperti alat penyebar pupuk, dan pemikiran tentang penyebaran di seluruh lahan yang dibahas dalam artikel tentang penanam benih dan alat penyebar pupuk berlaku langsung untuk drone juga. Dalam penyemprotan cair, ukuran tetesan dapat disesuaikan melalui bentuk lubang nosel, tekanan, dan rotasi — semakin halus tetesannya, semakin baik daya rekatnya, tetapi juga Semakin besar risiko penyebaran. Inilah sebabnya mengapa pengelolaan kondisi cuaca seperti kecepatan angin, suhu, dan kelembapan lebih penting untuk drone daripada untuk peralatan penyemprotan berbasis darat.

3. Drone Penginderaan dan NDVI

Gambar: Dibuat oleh Duskcoil. Nilai NDVI aktual bervariasi tergantung pada tanaman, tahap pertumbuhan, dan kondisi pencitraan.

NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) adalah indikator yang dihitung dari reflektansi inframerah dekat \mathrm{NIR} dan reflektansi merah tampak \mathrm{Red} sebagai

Daun tanaman yang sehat menyerap cahaya merah tampak yang digunakan dalam fotosintesis dengan kuat, sementara karena struktur selulernya, daun tersebut memantulkan cahaya inframerah dekat dengan kuat. Seiring dengan pertumbuhan yang buruk, stres air, atau perkembangan penyakit, perbedaan pola reflektansi ini menyempit dan nilai NDVI menurun. DJI P4 Multispectral dilengkapi dengan susunan kamera multispektral yang menggabungkan satu kamera RGB dan lima sensor pita sempit termasuk tepi merah dan inframerah dekat, dan dinyatakan memungkinkan keluaran NDVI secara real-time untuk diperiksa di aplikasi perencanaan penerbangan. DJI mengumumkan drone "P4 MULTISPECTRAL" yang dilengkapi kamera multispektral yang memungkinkan analisis pertumbuhan, dll. Kit sensor NDVI yang dapat dipasang pada drone pencitraan udara yang sudah ada, seperti Sentera, juga telah digunakan secara praktis. Seri sensor NDVI Sentera

NDVI bukanlah indikator serbaguna. Bahkan untuk lahan yang sama, nilainya berfluktuasi seiring waktu pengambilan gambar, elevasi matahari, tutupan awan, dan luas tanah yang terpapar, sehingga lebih realistis untuk melihat perubahan deret waktu yang diambil dalam kondisi yang sama, atau ketidakrataan relatif di dalam lahan, daripada hanya membandingkan nilai absolut dengan lahan lain atau hari lain. Nilai drone sensor terletak pada penyaringan awal — menemukan kelainan pertumbuhan "dengan cepat dan luas" — dan diagnosis akhir atau keputusan respons perlu dikombinasikan dengan konfirmasi di lapangan.

4. Undang-Undang Penerbangan Sipil Jepang dan Struktur Regulasi untuk Penyemprotan Pestisida dari Udara

Penyemprotan pestisida atau pupuk dari udara menggunakan drone termasuk dalam kategori "penjatuhan benda" berdasarkan Undang-Undang Penerbangan Sipil. Pada Juni 2026, MLIT menerbitkan pemberitahuan dan manual standar yang dapat menghilangkan kebutuhan persetujuan untuk metode penerbangan jika kondisi keselamatan tertentu terpenuhi. Apakah permohonan diperlukan atau tidak bergantung pada pesawat, lokasi, metode penerbangan, dan langkah-langkah pengendalian akses, sehingga operator harus memeriksa DIPS2.0 dan materi penerbangan terbaru. Kementerian Pertanian, Kehutanan, dan Perikanan juga menerbitkan panduan terpisah untuk aplikasi udara. Prosedur izin/persetujuan penerbangan MLIT Informasi MAFF tentang aplikasi udara

Secara terpisah, Kementerian Pertanahan, Infrastruktur, Transportasi, dan Pariwisata mengelompokkan bentuk penerbangan drone ke dalam "tingkat penerbangan": Tingkat 1, di mana pilot beroperasi langsung dalam garis pandang visual; Level 2, penerbangan otomatis/otonom dalam jarak pandang visual; Level 3, penerbangan di luar jarak pandang visual di atas area yang tidak berpenduduk; Level 3.5, yang baru ditetapkan pada Desember 2023, yang dalam kondisi tertentu menghilangkan kebutuhan akan asisten, rambu, atau pemberhentian sementara selama penerbangan di luar jarak pandang visual di atas area yang tidak berpenduduk; dan Level 4, penerbangan di luar jarak pandang visual di atas area yang berpenduduk. Pekerjaan penyemprotan jarak relatif pendek seperti aplikasi pestisida, dalam kebanyakan kasus, termasuk dalam Level 2. Dewan publik-swasta Kementerian Pertanian, Kehutanan, dan Perikanan juga memajukan upaya untuk menerapkan penerbangan di luar jarak pandang visual di atas area yang tidak berpenduduk tanpa asisten (Level 3) — misalnya, untuk patroli lapangan — di sektor pertanian. Kementerian Pertanian, Kehutanan, dan Perikanan: Dewan publik-swasta untuk memperluas adopsi drone pertanian

Aturan keselamatan juga telah diperkuat. Untuk permohonan izin/persetujuan Kategori II baru yang diajukan mulai 1 Oktober 2025, pesawat dengan berat total 25 kg atau lebih harus memiliki asuransi tanggung jawab pihak ketiga dan menyatakan cakupannya dalam permohonan. Operator juga harus memeriksa Undang-Undang Larangan Penerbangan Pesawat Tanpa Awak Kecil dan peraturan lain yang berlaku.

5. Membaca Contoh Produk Saat Ini

Drone penyemprot dan drone penginderaan berbeda tidak hanya dalam peran tetapi juga dalam sertifikasi dan struktur operasional yang dibutuhkan. Drone penyemprot menangani cairan dan muatan berat, sehingga sertifikasi rangka pesawat, keterampilan pilot, dan pengelolaan rencana penyemprotan merupakan prasyarat, sedangkan drone sensor ringan seringkali dapat memberikan nilai penuh hanya dengan penerbangan visual-garis pandang. Saat mempertimbangkan adopsi, penting untuk tidak menggabungkan keduanya sebagai satu kategori "drone pertanian" untuk perbandingan.

6. Akurasi dan Perangkap

Ketidakmerataan aplikasi drone penyemprot tidak hanya disebabkan oleh hanyutan angin, tetapi juga oleh penyumbatan atau keausan nosel, perubahan kecepatan terbang akibat sisa level baterai, dan pergeseran ketinggian tanah yang disebabkan oleh undulasi medan. Bahkan dengan akurasi melayang dan jalur RTK yang tinggi, jika pola penyemprotan itu sendiri tidak merata, ketidakmerataan jumlah aplikasi di dalam lahan tetap ada. Untuk drone sensor, mengabaikan koreksi reflektansi menggunakan panel kalibrasi menyebabkan nilai NDVI berfluktuasi setiap kali kondisi pencahayaan berubah, sehingga menurunkan keandalan perbandingan deret waktu. Untuk kedua kasus penggunaan tersebut, "akurasi posisi" mesin dan "akurasi penyemprotan/pengukuran" adalah hal yang terpisah, dan keduanya perlu diverifikasi.

Ringkasan

Drone pertanian adalah istilah kolektif untuk pesawat yang dibangun berdasarkan dua filosofi desain yang berbeda: mesin penyemprot yang membawa material, dan mesin sensor yang mengukur pertumbuhan. Nilai drone penyemprot ditentukan oleh kapasitas tangki, laju aliran pompa, dan laju kerja aktual; nilai drone sensor ditentukan oleh karakteristik spektral dan desain perbandingan deret waktu. Operasi domestik di Jepang bergantung pada beberapa lapisan peraturan — izin/persetujuan berdasarkan Undang-Undang Penerbangan Sipil, pedoman penyemprotan pestisida udara, klasifikasi ketinggian penerbangan, dan asuransi wajib — dan pemahaman kelembagaan ini, bukan hanya spesifikasi pesawat, merupakan prasyarat untuk adopsi.

Referensi

• Duskcoil: Teknik Mesin Pertanian 101: Penabur Benih dan Penyemprot Pupuk
• Kementerian Pertanian, Kehutanan, dan Perikanan: Dewan publik-swasta untuk memperluas adopsi drone pertanian (dikonfirmasi 4 September 2026)
• Kementerian Pertanian, Kehutanan, dan Perikanan: Informasi tentang penyemprotan pestisida dari udara, dll. dengan pesawat tanpa awak (dikonfirmasi 4 September 2026)
• MLIT: Prosedur izin dan persetujuan penerbangan (diperiksa 7 September 2026)
• [MLIT: Asuransi tanggung jawab pihak ketiga untuk pesawat terbang] 25 kg atau lebih (diperiksa 7 September 2026)
• Spesifikasi resmi DJI AGRAS T50 (diperiksa 7 September 2026)
• Penanganan DJI AGRAS T50 dimulai (Sekido) (dikonfirmasi 4 September 2026)
• DJI mengumumkan drone pertanian "Agras T50" (DroneTribune) (dikonfirmasi 4 September 2026)
• Spesifikasi drone pertanian XAG P100 Pro (dikonfirmasi 4 September 2026)
• [DJI mengumumkan drone yang dilengkapi kamera multispektral "P4 MULTISPECTRAL" (SMART AGRI) (dikonfirmasi 4 September 2026)
• Seri sensor NDVI Sentera (Cybernetech) (dikonfirmasi 4 September 2026)