Kauko-ohjattavien ilma-alusten käyttömahdollisuuksista metsätaloudessa

Transkriptio

1 Kauko-ohjattavien ilma-alusten käyttömahdollisuuksista metsätaloudessa Jarmo Hämäläinen Heikki Ovaskainen Markus Strandström Metsäteho Oy

2 Dronien käytön kriittisiä kysymyksiä - metsätalous Kantokyky (lentoonlähtömassa) Teho ja energiatehokkuus => lentoaika ja tuottavuus Soveltuvuus työlajin vaatimuksiin (voimantarve, sijainti- ja ohjaustarkkuus) Työkalujen kiinnitysedellytykset Työvoimantarve Toimivuus ja luotettavuus eri olosuhteissa (kesä/talvi, yö/päivä, sää) Integroituuko muuhun työhön (vai perustuuko erilliseen maastokäyntiin) Tuoko lisäarvoa (esim. uudenlaista informaatiota, tulokulmaa ) Käytön osaamisvaatimukset, säädökset ja byrokratia Viimekädessä kustannustehokkuus ratkaisee, jos toimii teknisesti 2

3 Dronien käyttömahdollisuuksista (max 25 kg) Työlaji Sopiiko? Perusteluja Metsien inventointi Puukauppa 20 milj.ha/sf (n. 1-2 Mha/v), kaukokartoitus n. 30 c/ha, kesäkausi toteutusaikaa Visiona kaukokartoituksen ja operaatiotiedon yhdistelmä, josta tarkka metsävaratieto => ei erillisiä maastokäyntejä => sähköinen puukauppa. Ehkä Siirtymävaiheessa myös maastokäyntejä/-mittauksia (vrt. kamerasovellukset, reppukeilain?). Vaatii kuva-/keilausaineistojen keruu- ja tulkintamenetelmät. Puunkorjuu Ei roolia itse töissä. Lisäksi laserkeilaus/kameratekniikka tulee metsäkoneisiin => päätöstuki & työjäljen seuranta ym. datan keruu konetyöhön integroituna. Puutavaran mittaus (metsässä) Puu- /hakevarastojen mittaus tehtailla ja terminaaleissa Kyllä Pääosin hakkuukone- tai tehdasmittausta. (Tienvarsimittauksessa käytävä pinolla joka tapauksessa, pyritään minimoimaan). Hakekasojen mittauksessa käytössäkin (määrät ja lämpeneminen). Soveltunee muutenkin laajojen puuvarastojen inventaarioon. 3

4 Dronien käyttömahdollisuuksista (max 25 kg, 2) Työlaji Sopiiko? Perusteluja Metsänuudistamis en suunnittelu Maanmuokkaus Voimalaji Tehdään tarkentuvan metsävaratiedon pohjalta ilman erillistä maastosuunnittelua. Istutus Voima- ja täsmälaji (paikka), vaatii maanmuokkauksen Kylvö Vaatii maanmuokkauksen (ja mieluiten siementen peiton) Taimikon inventointi & hoidon suunnittelu Taimikon hoito - kaato tai kitkentä - Biologinen torjunta Teiden kunnon/ajettavuu den inventointi Ehkä Tavoitteena kaukokartoitus, mutta ei toistaiseksi toimivia menetelmiä => vaatii nykyisin maastotyötä. Voisi helpottaa maastotyötä siirtymävaiheessa, vaatii automaattisten kuvatulkintamenetelmien kehittämistä). / Ehkä Voima- ja täsmälajeja (puiden valinta) Iso lasti (vesimäärä) => integroitava metsätyökoneisiin Mahdolliset uudet menetelmät? Kamera- ym. tekniikka tulossa autoihin (& joukkoistaminen) Mitä muita? Tuhoinventoinnit pienalueilla ja tuholaisten torjunta? Ympäristökartoitukset? 4

5 Mikä parantaisi hyödyntämisedellytyksiä? Kuvailukoptereilla ei olennaista kehitysloikkaa => miten lisää tuottavuutta varsinaisiin töihin (etenkin metsänhoitoon) Moottoriteho, lentoaika, kantokyky monikertaisiksi Säädökset joustaviksi takametsiin Pitkälle viety aistintekniikka ja automaatio (kopterilaivasto) Biologiset tai kemialliset työkalut (vs. mekaaniset)... 5

6 Kohti tavoitedronea - ilman sitoumuksia 6

7 Istutuslaivue - koeponnistusta 3-6 autonomista keskenään keskustelevaa kopteria hoitaisi alueen istuttamisen Yksi henkilö ohjelmoisi, huoltaisi ja valvoisi laitteiden suorittaman istutuksen Laivue olisi liikuteltavissa kohteelle pakettiautolla ja/tai peräkärryllä Jos työn tuottavuusvaatimus olisi puolet ihmistyön ajanmenekistä (noin 10 h/ha, tainta/ha), niin tällöin yhden taimen istuttamiseen käytössä oleva aika olisi s sisältäen siirtymiset sekä taimi- ja konetankkaukset. Laitteelle tulevia teknisiä vaatimuksia: Yksi taimilaatikko kerralla kyytiin istutettavaksi (~6 kg) Taimien automaattinen syöttölaitteisto, istutuspora ja tiivistyslaite (~20 kg) teknisesti haastavaa Konenäkölaitteisto valmisteltujen istutuskohtien tunnistamiseen ja muu ohjausautomatiikka (~2 kg) Lentolaite (poltto)moottoreineen (~20 kg) = kokonaispaino laitteella taimilaatikon kanssa kg Kustannukset: 1000 h/vuodessa istutustyötä laivueella -> 100 /h ja 520 /ha Laivueen hinta 6 kpl , polttoaineenkulutus 5 litraa/h Yhden kopterin käyttötuntikustannus (laite, henkilötyö, matkat, yleiskustannukset ym.) saa olla em. tuottavuusoletuksella korkeintaan 13 /h, jotta se olisi kilpailukykyinen manutyön kanssa. Lopullisena tavoitteena on luonnollisesti ratkaisevasti kustannustehokkaampi ratkaisu kuin miestyö (vrt. puunkorjuu). 7

8 Taimikon perkauslaivue - koeponnistusta Visiona on, että 3-6 autonomista keskenään keskustelevaa UAV-laitetta hoitaisi taimikon varhaisperkauksen tai jopa raivauksen Yksi henkilö ohjelmoisi, huoltaisi ja valvoisi UAV-laitteiden suorittaman ylhäältäpäin tapahtuvan vesakon leikkaamisen säästettävän taimen ympäriltä Laite lentää taimen päälle ja silppuaa vesat taimen ympäriltä laskeutuessaan alaspäin. Laitteisto olisi liikuteltavissa kohteelle pakettiautolla ja/tai peräkärryllä Jos työn tuottavuusvaatimus olisi 1/3 ihmistyön ajanmenekistä (noin 10 h/ha, kpl/ha), niin tällöin yhden taimen ympäristön leikkaamiseen käytössä oleva aika olisi s sisältäen siirtymiset ja huollot. Laitteelle tulevia teknisiä vaatimuksia: Konenäkölaitteisto taimien tunnistamiseen ja muu ohjausautomatiikka (~2 kg) Leikkuulaitteisto (poltto)moottoreineen (~25 kg) Lentolaite (poltto)moottoreineen (~30 kg) Reikäperkaustyyppinen raivaus/latvonta metrin säteelle taimen ympärille -> lentolaitteen halkaisija 2 m = kokonaispaino laitteella kg Kustannukset: 1500 h/vuodessa raivaustyötä laivueella -> 140 /h ja 430 /ha Laivueen hinta 6 kpl , polttoaineenkulutus 10 litraa/h Yhden kopterin käyttötuntikustannus (laite, henkilötyö, matkat, yleiskustannukset ym.) saa olla em. tuottavuusoletuksella korkeintaan 20 /h, jotta se on kilpailukykyinen manutyön kanssa. Lopullisena tavoitteena on luonnollisesti ratkaisevasti kustannustehokkaampi ratkaisu kuin miestyö (vrt. puunkorjuu) 8