Tarım Makineleri Mühendisliği 101: Tarım Drone'ları — Püskürtme ve Büyüme Algılama için Gövde Tasarımı

"Tarım dronu" terimi aslında çok farklı özelliklere sahip iki hava aracını bir araya getiriyor. Bunlardan biri, böcek ilaçları, gübre ve tohum gibi malzemeleri taşıyan ve bunları tarlaya uygulayan püskürtme dronu. Diğeri ise, bir alandaki mahsul büyüme durumunu ve hastalık belirtilerini yakalamak için görünür ve yakın kızılötesi ışıkta yansımayı ölçen algılama dronu. İlkinde, yük kapasitesi ve pompa/meme sistemi tasarımı performansı belirler; ikincisinde ise sensör spektral özellikleri ve uçuş planlama/işleme yazılımı belirler. Bu makale, iki sistemi ayrı ayrı ele alıyor ve Japonya'daki yerel uçuş düzenlemelerinin yapısını düzenleyerek sona eriyor. Aksi belirtilmedikçe, ürün özellikleri ve düzenleyici bilgiler, her üreticinin kamuya açık bilgilerine ve 4 Eylül 2026 itibarıyla onaylanmış hükümet materyallerine dayanmaktadır.

Uçuş halindeki bir ilaçlama dronu

Resim: Agricultural dronunun Aomori, Nisoshi yakınlarındaki pirinç tarlasında kullanımı (Benlisquare, CC BY-SA 4.0), Wikimedia Commons. Metinde tartışılan DJI Agras T50 gibi belirli bir model değil - bir pirinç tarlası üzerinde ilaçlama yapan bir tarım dronunun temsili bir örneği.

30 Saniyelik Özet

• Tarım dronları, malzeme taşıyan ilaçlama dronları ve büyüme koşullarını ölçen algılama dronları olarak ikiye ayrılmalıdır. Hem gerekli performans hem de değerlendirme ölçütleri farklılık gösterir.

• Bir püskürtme dronunun kapasitesi, tank kapasitesi (yük kapasitesi), pompa/nozullardan püskürtme akış hızı ve birim zamanda kaplanabilir alan (verimlilik) ile değerlendirilir. DJI Agras T50, 50 kg'a kadar granül veya 40 L sıvı taşıyabilir ve uygun koşullar altında saatte 21 hektara kadar püskürtme kapasitesine sahiptir.

• Algılama dronları, bir alandaki büyüme düzensizliğini ve stresi yakalamak için kullanılan NDVI'yi (Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi) hesaplamak için yakın kızılötesi (NIR) ve görünür kırmızı (Kırmızı) arasındaki yansıma farkını kullanır.

• Japonya'da pestisitlerin havadan püskürtülmesi, Sivil Havacılık Yasası kapsamında "nesne bırakma" olarak değerlendirilir. Bununla birlikte, Haziran 2026 tarihli bir MLIT bildirimi, belirtilen güvenlik koşulları karşılandığında uçuş yöntemi için onay gerekmeyen bir yol da sunmaktadır. Operatörler, DIPS2.0'ı ve hava aracı, konum ve uçuş yöntemi için geçerli standart kılavuzu kontrol etmeli ve insansız helikopterler ve çok rotorlu hava araçları için ayrı güvenlik kılavuzuna uymalıdır.

• Drone uçuş kategorileri arasında "görsel görüş hattı pilotlu", "görsel görüş hattı otomatik", "yerleşim yeri olmayan alanlar üzerinde görsel görüş hattının ötesinde uçuş" (yardımcı gerekip gerekmediğine bağlı olarak Seviye 3/3.5 olarak ayrılır) ve "yerleşim yerleri üzerinde görsel görüş hattının ötesinde uçuş" (Seviye 4) yer almaktadır; pestisit püskürtme, çoğu durumda görsel görüş hattı içinde çalışmaya dayanmaktadır (Seviye 2).

• 1 Ekim 2025'ten itibaren sunulan yeni Kategori II izin/onay başvuruları için, toplam ağırlığı 25 kg veya daha fazla olan bir hava aracının üçüncü şahıs sorumluluk sigortasına sahip olması ve başvuruda kapsamını belirtmesi gerekmektedir. Bu, her uçuş için genel bir gereklilik olarak okunmamalıdır; başvuru kategorisini ve geçerli inceleme standardını kontrol edin.

1. Püskürtme Drone Yapılandırması: Tank, Pompa, Nozullar

Şekil: Duskcoil tarafından oluşturulmuştur. Gerçek kol sayısı, nozul yerleşimi ve pompa tipi makineye göre değişir.

Bir püskürtme dronunun temel konfigürasyonu, hava gövdesinin ortasına veya altına bir sıvı/granül tankı monte eder, bir pompa ile basınçlandırır veya bir pervane ile sıvı besler ve birden fazla nozuldan püskürtme yapar. DJI Agras T50, püskürtme için 50 kg'a kadar granül veya 40 L'ye kadar yük taşıyabilir ve çift santrifüj nozul (4 nozul) konfigürasyonunda dakikada 24 L'ye kadar veya 2 nozul konfigürasyonunda dakikada 16 L'ye kadar püskürtme akış hızı sunar. DJI AGRAS T50 kullanım duyurusu DJI AGRAS T50 ürün bilgisi Tam yükte saatte 21 hektara kadar püskürtme kapasitesi belirtilmektedir; bu ölçek, önemli ölçüde daha yüksek bir değer sunmaktadır. İnsanlı radyo kontrollü helikopterler veya daha önceki küçük dronlarla karşılaştırıldığında, makine başına iş verimliliği. DJI, "Agras T50" tarım dronunu duyurdu

Çin'in XAG P100 Pro'su, batarya dahil yaklaşık 46 kg ağırlığında ve 50 kg nominal yük kapasitesine sahip bir konfigürasyonda, sıvı püskürtme için 19 ha/saat (maksimum akış hızı 22 L/dak) ve granül püskürtme için 150 kg/dak'ya kadar (yayılma verimliliği 1.300 kg/saat) saha çalışma verimliliği sunuyor. RTK etkinleştirildiğinde hem yatay hem de dikey olarak ±10 cm'lik havada kalma hassasiyetine sahip olduğunu ve IPX6K eşdeğeri toz/su direnci derecesine sahip olduğunu belirtiyor. XAG P100 Pro tarım dronu özellikleri

Bir püskürtme dronunun etkili çalışma hızı yalnızca tank kapasitesiyle belirlenmez. Gerçek bir iş verimliliği \eta_f kullanarak, Püskürtme genişliği, uçuş hızı, dönüş/geri dönüş kayıpları ve yeniden tedarik (sıvı, pil) için harcanan süre dikkate alındığında, gerçek iş hızı C [ha/sa], traktörler ve pirinç ekim makineleri için kullanılan denklemin aynı formuyla yaklaşık olarak hesaplanabilir:

"XX ha/sa'ya kadar" katalog rakamlarının, birçok durumda, bu \eta_f değerini cömertçe tahmin eden koşullar altındaki değerler olduğunu belirtmekte fayda var.

2. Granül Püskürtme ve Sıvı Püskürtme Arasındaki Farklar

Gübre veya granül pestisit yayılırken, granülleri fırlatmak için santrifüjlü bir döndürücü veya vidalı konveyör kullanılır; bu da sıvı püskürtmeden farklı bir taşıma ve ölçüm mühendisliği gerektirir. Granül boyutundaki, özgül ağırlığındaki ve akışkanlığındaki değişkenlik, gübre uygulayıcısının serpme makinesiyle aynı zorlukları taşır ve [ekim makineleri ve gübre hakkındaki makalede] ele alınan tam alan serpme düşüncesi de bu zorluklara dahildir. Uygulayıcılar doğrudan dronlar için de geçerlidir. Sıvı püskürtmede, damlacık boyutu nozul ağzı şekli, basınç ve dönüş yoluyla ayarlanabilir; damlacık ne kadar ince olursa, yapışma o kadar iyi olur, ancak sürüklenme riski de o kadar artar. Bu nedenle, rüzgar hızı, sıcaklık ve nem gibi hava koşullarının yönetimi, yer tabanlı püskürtme ekipmanlarına göre dronlar için daha da önemlidir.

3. Algılama Dronları ve NDVI

Şekil: Duskcoil tarafından oluşturulmuştur. Gerçek NDVI değerleri, ürüne, büyüme evresine ve görüntüleme koşullarına göre değişir.

NDVI (Normalleştirilmiş Fark Bitki Örtüsü İndeksi), yakın kızılötesi yansıma \mathrm{NIR} ve görünür kırmızı yansıma \mathrm{Red}'den hesaplanan bir göstergedir:

Sağlıklı bir bitkinin yaprakları, fotosentezde kullanılan görünür kırmızı ışığı güçlü bir şekilde emerken, hücresel yapısı nedeniyle yakın kızılötesi ışığı güçlü bir şekilde yansıtır. Zayıf büyüme, su stresi veya hastalık ilerledikçe, bu yansıma deseni farkı daralır ve NDVI değeri düşer. DJI'nin P4 Multispectral modeli, bir RGB kamera ve kırmızı kenar ve yakın kızılötesi dahil olmak üzere beş dar bant sensörünü birleştiren çok spektrumlu bir kamera dizisiyle donatılmıştır ve uçuş planlama uygulamasında gerçek zamanlı NDVI çıktısının kontrol edilmesine olanak sağladığı belirtilmiştir. DJI, büyüme analizi vb. sağlayan çok spektrumlu kamera donanımlı drone "P4 MULTISPECTRAL"i duyurdu. Sentera gibi mevcut hava görüntüleme dronelarına sonradan takılabilen NDVI sensör kitleri de pratik kullanıma sunulmuştur. Sentera NDVI sensör serisi

NDVI her amaca uygun bir gösterge değildir. Aynı alan için bile, değerler yakalama zamanı, güneş yüksekliği, bulut örtüsü ve açıkta kalan toprak alanı ile dalgalanır; bu nedenle, mutlak değerleri diğer alanlarla veya diğer günlerle karşılaştırmak yerine, aynı koşullar altında yakalanan zaman serisi değişimine veya alan içindeki göreceli düzensizliğe bakmak daha gerçekçidir. Bir algılama dronunun değeri, ilk aşamada tarama yapmada - büyüme anormalliklerini "hızlı ve geniş çapta" bulmada - yatar ve nihai teşhis veya müdahale kararı, yerdeki doğrulama ile birleştirilmelidir.

4. Japonya Sivil Havacılık Yasası ve Havadan Pestisit Püskürtme İçin Düzenleyici Yapı

Bir dronla havadan pestisit veya gübre püskürtmek, Sivil Havacılık Yasası kapsamında "nesne bırakma" olarak değerlendirilir. Haziran 2026'da, MLIT, belirtilen güvenlik koşulları karşılandığında uçuş yönteminin onaylanmasını gereksiz kılan bir bildirim ve standart kılavuz yayınladı. Başvuru gerekip gerekmediği, uçağa, konuma, uçuş yöntemine ve erişim kontrol önlemlerine bağlıdır; bu nedenle operatörler DIPS2.0'ı ve en son havacılık materyallerini kontrol etmelidir. Tarım, Ormancılık ve Balıkçılık Bakanlığı ayrıca havadan uygulama için ayrı bir kılavuz yayınlamaktadır. MLIT uçuş izni/onay prosedürü MAFF havadan uygulama hakkında bilgi

Ayrıca, Arazi, Altyapı, Ulaşım ve Turizm Bakanlığı, drone uçuş formlarını "uçuş seviyeleri"ne ayırmaktadır: Seviye 1, pilotun doğrudan görüş hattı içinde çalıştığı durum; Seviye 2, görüş hattı içinde otomatik/otonom uçuş; Seviye 3, yerleşim yerleri olmayan alanlar üzerinde görüş hattının ötesinde uçuş; Seviye 3.5, Aralık 2023'te yeni oluşturulan ve belirli koşullar altında yerleşim yerleri olmayan alanlar üzerinde görüş hattının ötesinde uçuş sırasında yardımcıya, işaretlere veya geçici duraklamalara gerek duyulmayan seviye. ve Seviye 4, yerleşim alanları üzerinde görüş hattının ötesinde uçuş. Pestisit uygulaması gibi nispeten kısa menzilli püskürtme işleri, çoğu durumda Seviye 2 kapsamına girer. Tarım, Ormancılık ve Balıkçılık Bakanlığı'nın kamu-özel sektör konseyi, tarım sektöründe, örneğin saha devriyesi için, yardımcı olmadan yerleşim alanları üzerinde görüş hattının ötesinde uçuş (Seviye 3) uygulamasına yönelik çabaları da ilerletiyor. Tarım, Ormancılık ve Balıkçılık Bakanlığı: Tarımsal dronların benimsenmesini genişletmek için kamu-özel sektör konseyi

Güvenlik kuralları da güçlendirildi. 1 Ekim 2025'ten itibaren sunulan yeni Kategori II izin/onay başvuruları için, toplam ağırlığı 25 kg veya daha fazla olan hava araçlarının üçüncü şahıs sorumluluk sigortasına sahip olması ve başvuruda bu sigorta kapsamını belirtmesi gerekmektedir. Operatörler ayrıca Küçük İnsansız Hava Aracı Uçuş Yasağı Kanunu ve diğer ilgili kuralları da kontrol etmelidir.

5. Mevcut Ürün Örneklerini Okuma

İlaçlama dronları ve algılama dronları sadece rol açısından değil, gerekli sertifikasyon ve operasyonel yapı açısından da farklılık gösterir. İlaçlama dronları sıvı ve ağır yükleri taşır, bu nedenle gövde sertifikasyonu, pilot becerisi ve ilaçlama planının yönetimi ön koşuldur; oysa hafif bir algılama dronu genellikle sadece görüş hattı uçuşuyla tam değer sağlayabilir. Benimsenmeyi düşünürken, ikisini karşılaştırma için tek bir "tarım dronu" kategorisi olarak bir araya getirmemek önemlidir.

6. Doğruluk ve Tuzaklar

Püskürtme dronunun uygulama düzensizliği sadece rüzgar kaynaklı sürüklenmeden değil, aynı zamanda nozul tıkanması veya aşınmasından, kalan pil seviyesinden kaynaklanan uçuş hızı değişikliklerinden ve arazi dalgalanmasından kaynaklanan yer yüksekliği değişimlerinden de kaynaklanır. Yüksek RTK havada kalma ve yol doğruluğuna rağmen, püskürtme deseninin kendisi düzensiz ise, tarladaki uygulama miktarında da düzensizlik devam eder. Algılama dronları için, kalibrasyon paneli kullanılarak yansıma düzeltmesinin ihmal edilmesi, aydınlatma koşulları her değiştiğinde NDVI değerlerinin dalgalanmasına neden olarak zaman serisi karşılaştırmasının güvenilirliğini düşürür. Her iki kullanım durumu için de, bir makinenin "konum doğruluğu" ve "püskürtme/ölçüm doğruluğu" ayrı şeylerdir ve her ikisinin de doğrulanması gerekir.

Özet

Tarım dronu, iki farklı tasarım felsefesi etrafında inşa edilmiş hava araçları için kullanılan genel bir terimdir: malzeme taşıyan bir püskürtme makinesi ve büyümeyi ölçen bir algılama makinesi. Bir püskürtme dronunun değeri, tank kapasitesi, pompa akış hızı ve gerçek çalışma hızı ile belirlenir; Algılama dronunun değeri, spektral özellikler ve zaman serisi karşılaştırma tasarımıyla belirlenir. Japonya'daki iç operasyon, Sivil Havacılık Yasası kapsamında izin/onay, havadan ilaçlama yönergeleri, uçuş seviyesi sınıflandırması ve zorunlu sigorta gibi çok sayıda düzenleyici katmana dayanmaktadır ve bu kurumsal anlayış, sadece gövde özellikleri değil, benimsenme için bir ön koşuldur.

Referanslar

• Duskcoil: Tarım Makineleri Mühendisliği 101: Tohum Ekme ve Gübreleme Makineleri
• Tarım, Ormancılık ve Balıkçılık Bakanlığı: Tarımsal dronların kullanımının genişletilmesi için kamu-özel sektör konseyi (4 Eylül 2026'da onaylandı)
• Tarım, Ormancılık ve Balıkçılık Bakanlığı: İnsansız hava araçlarıyla pestisitlerin havadan püskürtülmesi vb. hakkında bilgi (4 Eylül 2026'da onaylandı)
• MLIT: Uçuş izni ve onay prosedürleri (7 Eylül 2026'da kontrol edildi)
• [MLIT: Uçaklar için üçüncü şahıs sorumluluk sigortası] 25 kg veya daha fazla (7 Eylül 2026'da kontrol edildi)
• DJI AGRAS T50 resmi özellikleri (7 Eylül 2026'da kontrol edildi)
• DJI AGRAS T50 kullanımı başladı (Sekido) (4 Eylül 2026'da onaylandı)
• DJI, tarım dronu "Agras T50"yi duyurdu (DroneTribune) (4 Eylül 2026'da onaylandı)
• XAG P100 Pro tarım dronu özellikleri (4 Eylül 2026'da onaylandı)
• [DJI, çok spektrumlu kamera donanımlı dronu "P4 MULTISPECTRAL"i duyurdu] (SMART AGRI)](https://smartagri-jp.com/news/733) (4 Eylül 2026'da onaylandı)
• Sentera NDVI sensör serisi (Cybernetech) (4 Eylül 2026'da onaylandı)