به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

ترحم مصری گندشمین

  • علی قربانی*، ترحم مصری گندشمین، هیمن خودکام، هادی غائبی
    تغییرات آب وهوایی ناشی از انتشار گازهای گلخانه ای بشر را ملزم به تغییر رویکرد استفاده از سوخت نمود و باتوجه به اینکه بخش اعظم انتشار گازهای گلخانه ای مربوط به سیستم حمل و نقل است باید تدابیری جهت کربن زدایی بخش حمل ونقل اندیشید. در حال حاضر درصد قابل توجهی از انرژی وسایل نقلیه توسط سوخت فسیلی تامین می شود. برای کاهش آلایندگی و گرمایش جهانی لازم است وسایل نقلیه پایدار جایگزین وسایل نقلیه با موتورهای احتراقی معمولی شوند. در این مطالعه به طورکلی ویژگی ها و مزایا و معایب چهار فناوری برجسته خودرو اعم از وسایل نقلیه با سوخت زیستی، خودروهای پیل سوختی، وسایل نقلیه الکتریکی و وسایل نقلیه خورشیدی بررسی و مقایسه شد. در حال حاضر بین گزینه های مورد بررسی، وسایل نقلیه الکتریکی بیشترین پتانسیل کاهش CO2 را ارائه می دهد. وسایل نقلیه الکتریکی و وسایل نقلیه خورشیدی به عنوان گزینه های عملی تر و پایدارتر شناخته می شوند. خودروهای پیل سوختی حداقل انتشار گازهای گلخانه ای در خروجی اگزوز را دارند. چالش زیادی همچون محدودیت زیرساختی، کمبود سوخت زیستی، افزایش وزن و سایش سریع لاستیک های خودرو برای خودروهای پیل سوختی وجود دارد. همچنین متناوب بودن تولید انرژی خورشیدی برای وسایل نقلیه خورشیدی مشکل آفرین است. عملکرد وسایل نقلیه با انرژی خورشیدی تحت تاثیر تابش خورشید، دما و سایه قرار می گیرد. خودروهای الکتریکی در مقایسه با خودروهای معمولی انتشار گازهای گلخانه ای کمتری دارند. میزان کاهش آلاینده ها به منبع تولید برق بستگی دارد. تولید برق از منبع تجدیدپذیر باعث کاهش درصد اعظمی از گازهای گلخانه ای است؛ اما در صورتی که از منابع نفتی استفاده گردد تنها درصد جزئی از کاهش آلایندگی مشهود است.
    کلید واژگان: انتشار گازهای گلخانه ای، انرژی تجدیدپذیر، خودروهای با فناوری نوین، سوخت فسیلی، گرمایش جهانی
    Ali Ghorbani *, Tarahom Mesri Gundoshmian, Himan Khodkam, Hadi Ghaebi
    Climate change, driven by greenhouse gas emissions, necessitates a shift in how we approach fuel consumption. Since a significant portion of these emissions originates from the transportation sector, it is crucial to implement measures to decarbonize this area. Currently, a large percentage of vehicle energy is derived from fossil fuels. To mitigate pollution and combat global warming, there is a pressing need to replace conventional combustion engine vehicles with sustainable alternatives. This study provides a comprehensive review and comparison of four prominent vehicle technologies: biofuel vehicles, fuel cell vehicles, electric vehicles, and solar vehicles. Among these options, electric vehicles show the most promise for reducing CO2 emissions. Both electric and solar vehicles are recognized as practical and sustainable choices. Notably, fuel cell vehicles produce the least greenhouse gas emissions from their exhaust. However, several challenges persist, including infrastructure limitations, a shortage of biofuels, increased weight, and rapid tire wear for fuel cell vehicles. Additionally, the intermittent nature of solar power generation presents difficulties for solar vehicles, as their performance is influenced by factors such as sunlight, temperature, and shading. Electric vehicles emit fewer greenhouse gases compared to conventional vehicles, although the extent of emission reduction is contingent upon the electricity generation source. Utilizing renewable energy sources for electricity significantly lowers greenhouse gas emissions, whereas reliance on petroleum sources yields only minimal reductions.
    Keywords: Emission Of Greenhouse Gases, Renewable Energy, Cars With New Technology, Fossil Fuel, Global Warming
  • ترحم مصری گندشمین*، علیرضا کلوری، رضا طباطبائی کلور، منصور احمدی

    هدف از این پژوهش بررسی عملکرد هاضم ابداعی از نوع بافل‏دار جریان پلاگ سه مرحله‏ای و همچنین مقایسه آن با هاضم ناپیوسته بر میزان بیوگاز و متان حاصل از هضم بی‏ه وازی فضولات گاوی تحت تاثیر غلظت های مختلف نانوذرات Fe3O4 است.  برای انجام آزمایش ها از 4 هاضم جریان گسسته پلاستیکی شفاف که حجم هرکدام 4 لیتر بود و 4 هاضم 12 لیتری جریان نیمه‏ پیوسته افقی مجهز به همزن مکانیکی خودکار استفاده شد. تمامی هاضم‏ها درون یک انکوباتر در دمای °C37 و به مدت 45 روز قرار گرفتند. برای آزمایش‎ها از 3 غلظت متفاوت 50، 100 و 200 میلی‎گرم بر لیتر از نانوذرات Fe3O4 در مخلوط فضولات گاو و یک نمونه شاهد فاقد نانوذرات استفاده شد. آزمایش‏ها در 3 تکرار و در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد.  به طور کلی افزودن نانوذرات باعث افزایش تولید بیوگاز و متان شد. بیشترین مقدار بیوگاز و متان برای هاضم گسسته از هاضم حاوی 100 میلی گرم بر لیتر نانوذرات به ترتیب حدود 37 و 12 لیتر به‎دست آمد، که نشان دهنده افزایش 41 درصدی بیوگاز و 51 درصدی متان نسبت به هاضم شاهد است. همچنین، بیشترین مقدار بیوگاز و متان برای هاضم نیمه پیوسته از هاضم حاوی 100 میلی گرم بر لیتر نانوذرات به ترتیب حدود 166 و 19 لیتر به‎دست آمد، که نشان دهنده افزایش 36 درصدی بیوگاز و 48 درصدی متان نسبت به هاضم شاهد است. تفاوت مقدار متان و بیوگاز تولیدی برای هاضم شاهد و هاضم حاوی 200 میلی گرم بر لیتر نانوذرات ناچیز بود. همچنین بر اساس نتایج تجزیه واریانس هاضم نیمه ‏پیوسته عملکرد بهتری نسبت به هاضم گسسته داشت.

    کلید واژگان: بیوگاز، متان، هاضم پلاگ، هاضم جریان نیمه‏پیوسته، هضم بی‏هوازی
    T. Mesri Gundoshmian *, Alireza Kolouri, R. Tabatabaei, Ahmadi Mansor
    Introduction

    A stable and readily available energy supply is of paramount importance for economic development. This is evidenced by historical global competition for energy resources, which has been driven by their significance for national security and governmental stability. The current global energy consumption trend presents significant resource depletion and environmental degradation challenges. Two principal solutions are put forth: the enhancement of energy efficiency and the transition to renewable energy sources, with the latter being the optimal long-term strategy. Nanoparticles, due to their minute size, diverse shapes, high reactivity, and stability, have garnered considerable research interest. This study assesses the impact of Fe₃O₄ nanoparticles on the anaerobic digestion of cow manure in two types of digesters: discontinuous and semi-continuous.

    Materials and Methods

    This study utilized four transparent plastic batch-flow digesters, each with a volume of 4 liters, and four semi-continuous horizontal plug-flow digesters, constructed from a combination of PVC and plexiglass pipes. The length of the digesters was approximately 120 centimeters, divided into three sections by two baffles to create a three-stage digester system. The volume of each digester was approximately 12 liters, resulting in a volume of approximately 4 liters per section. Each section was furnished with a gas discharge valve and an inspection and sampling port. The four digesters were situated within an enclosure. The experiments were conducted at temperatures suitable for mesophilic organisms. A thermostat module and two 1000-watt heaters were employed to regulate the temperature. Two fans were positioned behind the heaters to facilitate air circulation. To prevent the accumulation of sediment, clogging, and the formation of foam on the surface of the substrate, and to ensure the uniform dispersion of nanoparticles within the substrate, agitators were installed within the digesters. The experiments were conducted using iron oxide nanoparticles with a diameter of 50-100 nanometers, manufactured by Sigma-Aldrich. Three different concentrations of Fe3O4 nanoparticles were utilized: 50, 100, and 200 milligrams per liter, respectively, for the first, second, and third experiments.

    Results and Discussion

    During the initial four-day period, digesters one, two, and three generated greater quantities of biogas than the control in both batch and plug-flow systems, despite the overall low production levels observed initially. Digester 2 in the batch system demonstrated the highest biogas production, with a volume of approximately 37 liters over 39 days, representing a 41% increase compared to the control. In the plug-flow system, digesters 2 and 3 produced 165.68 and 149.45 liters of biogas, respectively, representing a 36% and 23% increase over the control. The biogas production of Digester 3 was comparable to that of the control. The decomposition of organic matter was found to be accelerated by lower concentrations of Fe₃O₄ nanoparticles, while higher concentrations were observed to inhibit anaerobic digestion. The highest methane production in the batch system was 11.94 liters in digester 2, representing a 51% increase over the control, while digesters 1 and 3 exhibited comparatively smaller increases. It is necessary to allow sufficient time for methanogenic microorganisms to adapt to additions of nanoparticles. In the plug-flow system, digester 2 produced a total of 50.3 liters of methane, representing a 48% increase over the control. This result demonstrates the effectiveness of a 100 mg/L dose. The findings indicate that there is no linear relationship between nanoparticle concentration and methane production. Instead, effective concentrations vary based on nanoparticle size and other factors.

    Conclusion

    The study revealed that the incorporation of nanoparticles into anaerobic digestion processes enhances biogas and methane production. However, the optimal concentration of nanoparticles varies depending on the specific conditions, feedstock type, and size of the system. The highest biogas and methane production was observed at 100 mg/L in a semi-continuous digester, with a 36% and 48% increase, respectively. The highest biogas and methane production was observed in tank number two (36%), followed by tank number three (34%), and the lowest in tank number one (29%). This indicates that biogas production necessitates an adequate period for microorganisms to effectively engage in methanogenesis.

    Keywords: Anaerobic Digestion, Biogas, Methane, Plug-Flow Digester, Semi-Continuous Digester
  • منصور احمدی پیرلو*، ترحم مصری گندشمین، منصور راسخ

    تعداد زیادی از نیروگاه های بیوگاز که با زباله های جامد شهری (MSW: Municipal Solid Waste) تغذیه می شوند در سراسر جهان نصب شده اند. با این حال، تحقیقات گسترده ای با هدف به حداکثر رساندن عملکرد فرآیند هضم بی هوازی، به منظور مقایسه بیشتر آن با سوخت-های فسیلی انجام می شود. یکی از مهم ترین مشکل این فرایند و اصلی ترین مانع این تبدیل ساختار پیچیده لیگنوسلولز و سختی تبدیل زیستی آن است. برای این منظور، اثر غلظت های مختلف نانو ذرات (NPs: magnetite nanoparticles) آهن صفر ظرفیتی (ZVI: Zero Valent Iron) (50، 70، 90 و ppm ZVI NPs110) در حداکثرسازی تولید بیوگاز و متان مورد ارزیابی قرار گرفت. در این مطالعه، نسبت اختلاط هضم مشترک زباله جامد شهری و لجن فاضلاب (SS: Sewage Sludge) از مطالعات قبلی ما تعیین شد که بعنوان نسبت بهینه انتخاب شده بود (MSW:SS: 60:40). نتایج نشان داد که بالاترین عملکرد متان با اضافه کردن ppm ZVI NPs90 بر اساس آنالیز آماری (حداقل تفاوت معنی داری با استفاده از آزمون دانکن) نسبت به تیمار شاهد بدست آمد (05/0>p). همچنین نانو ذرات آهن (Fe NPs) به افزایش 85 درصد سلولز، کاهش 64 درصد لیگنین و کاهش 33 درصد همی-سلولز نیز منجر شد که نشان دهنده افزایش قابلیت تجزیه پذیری زیستی به دلیل NPs است. بیشترین تولید متان در غلظت ppm ZVI NPs90 حاصل شد که نسبت به تیمار شاهد رشد 45 درصدی را تجربه کرد و بالاترین کاهش TS و VS نیز در این هاضم بترتیب 31 و 17 درصد نسبت به هاضم شاهد بدست آمد.

    کلید واژگان: بیوگاز، تخریب پذیری زیستی، نانو ذرات صفر ظرفیتی، هضم مشترک، زباله جامد شهری
    Mansour Ahmadi-Pirlou *, Tarahom Mesri Gundoshmian, Mansour Rasekh

    A large number of biogas plants fed by municipal solid waste (MSW) are installed around the world. However, extensive research is being conducted with the aim of maximizing the performance of the anaerobic digestion process, in order to further compare it with fossil fuels. One of the most important problems of this process and the main obstacle to this transformation is the complex structure of lignocelluloses and the difficulty of its biological transformation. For this purpose, the effect of different concentrations of nanoparticles (NPs) of zero valent iron (ZVI) (50, 70, 90 and 110 ppm ZVI NPs) on maximizing biogas and methane production was evaluated. In this study, the ratio of co-digestion mixing MSW and sewage sludge (SS) was determined from our previous studies as the optimal ratio (MSW: SS: 60:40). The results showed that the highest methane yield was obtained by adding 90 ppm ZVI NPs based on statistical analysis (at least a significant difference using Duncan test) compared to the control treatment (p<0.05). Iron nanoparticles (Fe NPs) also led to an 85% increase in cellulose, a 64% decrease in lignin and a 33% decrease in hemicellulose, indicating an increase in biodegradability due to NPs. The highest methane production was obtained at 90 ppm ZVI NPs concentration which increased by 45% compared to the control treatment and the highest reduction of TS and VS in this digester was 31 and 17% compared to the control digester, respectively.

    Keywords: Biogas, Biodegradability, Co-digestion, Nanoparticles, Municipal solid waste
  • علی میرزازاده*، ترحم مصری گندشمین، مهدی حکیم زاده

    برداشت محصول بادام زمینی، بخاطر دشواری های خاص خود، با تلفات چشم گیری همراه است که این خود همراه با اثرات سوء زیست محیطی مستقیم و غیرمستقیم می باشد. برداشت بادام زمینی در مغان به چهار روش دستی، نیمه مکانیزه، مکانیزه کششی و کمباین انجام می گیرد. هر یک از این روش ها دارای ویژگی های منحصربه فردی می باشند. در این پژوهش ضمن ارزیابی شاخص های مهم از جمله افت کمی، افت کیفی، ظرفیت واقعی مزرعه ای، تعداد کارگر مورد نیاز، هزینه عملیات برداشت و هزینه ماشین آلات مورد نیاز، بهترین سامانه برداشت با در نظر گرفتن اهمیت اثرات زیست محیطی و با استفاده از روش ماتریس تصمیم گیری چندمعیاره معرفی گردید. نتایج نشان داد کمترین مقدار افت کمی برای روش دستی و بیشترین مقدار از آن روش نیمه مکانیزه است و برداشت دستی و نیمه مکانیزه دارای بالاترین شاخص کیفیت برداشت و کمترین مواد غیردانه ای بودند. همچنین سامانه برداشت مکانیزه کمباینی و برداشت دستی به ترتیب دارای بالاترین و کمترین ظرفیت واقعی مزرعه ای بودند. روش برداشت دستی ضمن نیاز به کارگر زیاد نسبت به سایر روش ها، بیشترین هزینه عملیات برداشت را نیز داشت. نتایج استفاده از روش تاپسیس نیز نشان داد که با در نظر گرفتن همه شاخص ها، سامانه برداشت مکانیزه کششی با مقدار 79/0=CL* در جایگاه اول و برداشت دستی در جایگاه آخر این بررسی قرار دارد.

    کلید واژگان: اثرات زیست محیطی، افت، بادام زمینی، برداشت، ماتریس تصمیم گیری چندمعیاره
    Ali Mirzazadeh *, Tarahom Mesri Gundoshmian, Mehdi Hakimzadeh
    Introduction

    Peanut (Arachis hypogaea L.), which is also called ground pistachio in Iran, is one of the most important and economical oilseeds in tropical and subtropical regions, which is rich in minerals, vitamins, fatty acids, fiber and compounds. It is phenolic. Peanut production is important for consumption, income generation and improving the food security of smallholder farmers and due to its high quality of oil and protein, it is cultivated in at least 109 countries of the world. In recent years, due to changes in the price of dried fruits, this product has also attracted the attention of the farmers of Maghan Plain (North of Ardabil Province, Iran) and in the crop year of 2019-1400, with the cultivation of more than 10,000 hectares, the amount of production reached 30,000 tons of peanut products in Mughan has been harvested. Previously, Gilan province was in the first place of this product with the cultivation of 2,500 hectares. Despite the fact that about a century has passed since the cultivation of peanuts in Iran, not much research has been done on its sustainable production. One of the critical stages of production of this product is the harvest stage. This stage, while having its own difficulties, is associated with significant losses, which are considered by experts due to its high economic value and direct and indirect adverse environmental effects. In recent years, this product has also been considered by farmers in the Moghan Plain due to the special conditions of the Iranian economy. Peanut harvesting in Moghan is done manually and three machine methods including semi-mechanized, pull type mechanized and self-propeller. Each of these methods has unique features. Therefore, in this study, while evaluating important harvest indicators such as quantitative loss, quality loss, actual field capacity, number of labor required, cost of harvest operations and price of machines required, the best harvesting system using the Multiple Criteria Decision Making Matrix (TOPSIS model) was introduced.

    Methodology

    The present research was carried out in Pars Abad, Moghan, in the crop year of 2018-2019, which was cultivated with Astana flower variety and mechanized. The final product was harvested on the 10th of October 2019 with approximately 19% soil moisture. Harvesting options were done randomly and with three repetitions as follows:1- Manual method (A1): Using a V-shaped chisel, the root of the crop was loosened and harvested by human labor. Separation of Almond kernels from Materials Other than Grain (MOG) and cleaning of the final product was done using manual methods using a special sieve.2- Semi-mechanized (A2): In this method, the peanut thresher behind the tractor manufactured by Dezful Machine Company, model PPH70 was used. This device does not have a pick-up platform. Therefore, feeding the device was done by two humanlabours at the same time as the tractor moved forward.3- Pull type mechanized harvesting system (A3): In this method, the peanut harvesting pull type combine machine behind the tractor made by Bacanaklar Company in Turkey was used. This device is equipped with a pick-up platform and does not require human labors.4- Self-propeller system (A4): In this method, a self-propeller combineharvester (special peanut harvesting combine) made in China (Henan Longfei 4HZJ-2500) was used. Due to its self-driving nature, it does not need a tractor.The parameters considered in this research are:1- Quantitative losses (%C1): These losses include the pods dropped on the ground and the pods left on the plant, which were not collected due to the improper operation of the machine harvesting system and the improper operation of the worker in manual harvesting, and are considered among the crop losses.Where: B (kg/m^2) is the weight of the sample (loss) collected inside the fram with dimention 1×1 m^2 and P is the estimated yield of the product (kg/ha).2- Quality loss (%C2): Quality loss is an estimate of the percentage of non-grain material among the pods of the product in the grain tank.Where: Ws is the mass of the sample taken from inside the tank and WMOG is the mass of Material Other than Grain (MOG) in the sample.3- Field capacity (C3) (ha/h): The actual capacity (taking into account the time intervals caused by the operation of the machine and the operator from the moment the machine entered the farm) was calculated as the amount of machine operation basedon the area (A) per time unit (T).4- Number of human labours (C4) (person days per hectare): This index was also calculated by considering the amount of work done by one worker in 8 hours of working day. 5- The final cost of harvesting operations (C5) (million Tomans per hectare): The price index was calculated based on the regional rate of peanut harvesting operations.6- The amount of initial fixed investment including the purchase of related tools and machines (million Tomans) (C6) In order to choose the best harvesting and ranking system, the multi-criteria decision matrix method and TOPSIS model were used.

    Conclusion

    The results showed that the lowest quantitative loss with C1=10.5% was for the manual method and the highest value C1=20.4% was for the semi-mechanized method. Manual and semi-mechanized harvesting systems had the highest harvest quality index and the lowest non-grain material (approximately 11.5%). Also, self-propeller system with Ca=0.7 ha/h and manual harvesting with Ca=0.0033 ha/h had the highest and lowest actual field capacity, respectively. The manual harvesting method required more labors than other methods and had the highest cost of harvesting operations. The results of using the TOPSIS method also showed that considering all indicators, the pull type mechanized harvesting system with a value of CL* = 0.79 is in the first place of options and manual harvesting is in the last option of this study. Semi-mechanized and self-propeller systems were also ranked second and third, respectively. Despite the fact that the pull type mechanized harvesting system with a value of CL* = 0.79 was ranked first in harvesting systems, but its difference of 0.21 with the ideal option, indicates that to improve this system, a lot of work is needed, including quantitative and qualitative decline should be reduced, which needs to be seriously considered by researchers in this field.

    Keywords: environmental impacts, harvest, loss, Peanut, MCDM Methodology
  • زهرا وحیدی اضماره*، ترحم مصری گندشمین، علی میرزازاده

    ارزیابی چرخه حیات روشی است که می تواند برای تعیین کمیت و تفسیر تاثیرات زیست محیطی دامنه گسترده ای از محصولات یا فرآیندها با بررسی دامنه وسیعی از تولید صنعتی در تمام مراحل سیستم به کار گرفته شود. برچسب های زیست محیطی برای غذای مصرفی از مدل های ارزیابی چرخه حیات مبتنی بر کشاورزی استفاده می کنند. برچسب های زیست محیطی انتشار گازهای گلخانه ای، تاثیرات زیست محیطی مرتبط با تولید و حمل و نقل را به طور مستقیم بر روی محصولات غذایی نشان می دهند. هدف از این مطالعه بررسی تاثیرات زیست محیطی و انتشار گازهای گلخانه ای با استفاده از ارزیابی چرخه حیات در تولید بیوگاز از پسماند گندم می باشد. نهاده چرخه عمر این پژوهش شامل پسماند گندم و استفاده از آن در سناریوی تولید بیوگاز می باشد. دقت در انتخاب موجودی ها و کامل بودن منابع داده به همراه مناسب بودن آن ها و همچنین سازگاری و تکرارپذیری روش های مورد استفاده از عوامل و پارامترهای اصلی در رسیدن به کیفیت بالای داده ها می باشد. در حالت کلی، بر اساس نتایج به دست آمده، تاثیرات زیست محیطی مصرف گندم به عنوان بستری برای تولید بیوگاز، در صورتی که متان به صورت آزاد در هوا رها شود، بالاتر از زمانی است که بیوگاز تولید شده، برای مصارف پخت و پز به کار گرفته شود. بنابراین، برای کاهش اثرات زیست محیطی تولید بیوگاز، می توان سناریو دیگری مطرح کرد تا از ورود مستقیم متان به اتمسفر جلوگیری کرد. این قضیه در مورد شاخص های پایانی هم کاملا صادق می باشد. در همین راستا می توان ادعا کرد، به دلیل ورود مستقیم متان به اتمسفر و ایجاد تاثیرات مخرب زیست محیطی، تاثیر تولید بیوگاز به مراتب بالاتر است که می توان با انجام سناریو دیگر در خروجی سیستم تولید بیوگاز، این تاثیرات را به حداقل رساند.

    کلید واژگان: بیوگاز، ارزیابی چرخه حیات، گندم، گازهای گلخانه ای
    Zahra Vahidi Ezmareh *, Tarahom Mesri Gundoshmian, Ali Mirzazadeh
    Introduction

    Life cycle assessment (LCA) quantifies and interprets environmental impacts across a wide range of products or processes used throughout the system. Despite the need to understand regional differences in the life cycle assessment of agricultural systems, the LCA method is poorly defined due to regional heterogeneity modeling in agricultural production and transportation. Therefore, there is an opportunity to help develop LCA protocols by adapting methods commensurate with crop production and supply chain changes. The annual balance in soil organic carbon is a function of three main processes: stabilization in plant biomass, plant, soil, rooting, and long-term storage in soil. According to Kozyakov, a comprehensive review of the carbon cycle, approximately half of the total carbon dioxide absorbed from the atmosphere by the wheat plant is converted to biomass. This study aims to evaluate the impact of using wheat waste for biogas production on the environment and greenhouse gas emissions. This research's life cycle inventory includes the production of wheat waste and its use in biogas production. Many studies have been devoted to discovering the effects of these various variables, particularly in terms of global warming and nitrogen fertilizer leaching, and based on such comprehensive information, a Life Cycle Assessment has been proposed to assess the cumulative environmental impacts of agriculture. The challenge for these tools is to be relevant both on a global scale, ie for global impact categories such as climate change, and on a smaller scale, i.e. for regional impact categories such as water eutrophication. The International Organization for Standardization and the Society for Environmental Toxicology and Chemistry provided an overview of the LCA method. However, the main issues under discussion are life cycle assessment methods, aggregation methods for different impact groups, and the final calculation of a summary environmental indicator. Next, inventory analysis continues with impact assessment.

    Methodology 

    This case study examines regional changes in field straw production and crop transportation for wheat using life cycle assessments and compares the results with carbon cycle estimates. Wheat is used as an agricultural product because it is the third-largest crop in terms of volume and value and grows in almost many parts of Iran. Life cycle assessment is different from previous studies and emphasizes the use of fuel, fertilizer, yield, and transportation throughout the country in the emission of greenhouse gases in agricultural methods and tries to spatially and different types of production. Wheat is independent. This case study can be partially supported and pursued by research centers for life cycle assessment, which are interested in conducting environmental studies in wheat production. Many of the wheat's share is imported, influencing domestic food systems policy.The study area is Iran, with a share of about 2.2 percent of world wheat production, is ranked 14th among twenty wheat-producing countries. According to the Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), China ranks first in 2019 with 131 million tons of wheat production. India follows it with 99.7 million tons, Russia with 72.1 million tons, the United States with 51.3 million tons, and France with 38.5 million tons. It is noteworthy that among the countries in the region, Pakistan, with a production of 25.1 million tons (1.8 times more than Iran), in the seventh place in the world, and Turkey with a production of 20 million tons of wheat (1.5 times more than Iran) in the eleventh place in the world are located. Figure 2 shows the complete map of wheat production in Iran. According to statistics, the highest wheat production (rainfed and irrigated) is related to the cities of Shousha, Marvdasht, and Ahvaz, with an approximate share of 2.3% of the total 84% of wheat production. Bilesvar city in Ardabil province is ranked eighth in the country with a share of 1.5 percent of total wheat production.This study aims to determine the amount of biogas production from wheat waste. Due to climatic conditions, the study area can produce biogas from wheat waste (as carbon waste). The amount of wheat waste used in biogas production varies. For biogas production, the combined presence of nitrogen and carbon is necessary to regulate C / N, which is an essential parameter in biogas production. Various studies have been conducted in the field of biogas production. In a study conducted by Jafari et al. (2019), in the conventional biogas production method, the share of wheat waste in the total amount of substrate was considered to be about 45% of the total material. According to the findings, the highest impact is related to the Aquatic ecotoxicity index with 24.63. The lowest level is related to the Ozone layer depletion index with a value of 0.0000000264. Table 3 presents the damage caused by consuming one kilogram of wheat straw for biogas production on the final indicators. According to the final indicators, it can be concluded that the lowest impact on the final indicators for the consumption of wheat straw as a substrate for biogas production is related to the Human health index with an approximate value of 0.000000342. The highest impact is related to the index related to Resources with The value is approximately equal to 3.26.

    Conclusion

    In this study, the effects of fermentation of wheat waste for biogas production were investigated in a comparative format for environmental indicators. In general, it can be claimed that the lowest impact on the final indicators for the consumption of wheat straw as a substrate for biogas production is related to the Human health index with an approximate value of 0.000000342, and the highest effect is related to the Resources index with an approximately equal value. In general, the environmental effects of wheat consumption as a substrate for biogas production are higher than the impact of wheat straw and grain production on some intermediate indicators. Another scenario could be proposed to prevent methane from entering the atmosphere directly. This procedure is also accurate in the final indicators. The release of methane into the air increases the environmental impact because, according to various sources, the impact of methane on global warming is several times greater than the impact of carbon dioxide on global warming. Therefore, there is a need for a consumption scenario after biogas production to prevent methane from entering the atmosphere.

    Keywords: Biogas, life cycle assessment, Wheat, Greenhouse gas
  • ترحم مصری گندشمین*، منصور احمدی پیرلو، غلامحسین شاه قلی، امیرحمزه فرج الهی
    مطالعه حاضر با هدف بررسی هضم مشترک و اثرات شرایط پیش تیمار قلیایی بر تخریب پذیری سوبسترا و تولید متان از پسماندهای شهری و لجن فاضلاب به صورت پایلوت و با رویکرد تجربی در راکتورهای ناپیوسته و با زمان ماند 30 روز انجام شد. برای این منظور، بخش آلی پسماندهای شهری و لجن فاضلاب با 5 نسبت اختلاط مواد اولیه برای ارزیابی تولید بیوگاز و متان و با شرایط دمایی مزوفیلیک (C° 37) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش لجن فاضلاب (تا 40 درصد وزنی مواد اولیه) در سوبسترا منجر به افزایش عملکرد متان شد، در حالی که زمان ماند طولانی تر با افزایش درصد پسماند شهری به دست آمد. بنابراین، نسبت پسماندهای شهری (60 درصد) و لجن فاضلاب (40 درصد) (60:40) به عنوان نسبت ترجیحی برای تولید بیوگاز بهینه تعیین شد. بر اساس نسبت ترجیحی، اثر غلظت های مختلف پیش تیمار قلیایی (2، 6 و 10 درصد NaOH) برای دوره های زمانی مختلف (1/5، 3 و 6 ساعت) بر تخریب پذیری زیستی پسماندها شهری، تولید بیوگاز و متان ارزیابی شد. نتایج نشان داد که بهترین بهبود با تیمار در غلظت 6 درصد NaOH و به مدت 3 ساعت بود که منجر به بهبود 26/4درصدی در تولید متان شد. سایر تیمار ها نیز موثر بودند، که در آن تیمار 6 درصد NaOH  به مدت 1/5 ساعت منجر به بهبود 14/3درصدی عملکرد متان در مقایسه با نمونه شاهد شد. بنابراین، پیش تیمار قلیایی به طور قابل توجهی باعث بهبود تجزیه پسماند آلی شده و در نتیجه تولید متان افزایش می یابد.
    کلید واژگان: پیش تیمار، پسماند شهری، مزوفیلیک، نسبت اختلاط، هضم بی هوازی
    Tarahom Mesri Gundoshmian *, Mansour Ahmadi-Prlou, GholamHossein Shahgholi, Amirhamzeh Farajollahi
    This research aimed to investigate co-digestion and the effects of alkaline pretreatment conditions on substrate degradability and methane production from municipal solid waste (MSW) and sewage sludge (SS) in a pilot and experimental approach in non-continuous reactors with a retention time of 30 days. For this purpose, co-digestion of the organic fraction of MSW and SS with 5 mixing ratios of raw materials was evaluated to evaluate the biogas and methane production from it in with mesophilic temperature conditions (37 °C). Therefore, the results showed that the increase of SS (up to 40% by weight of raw materials) in feed led to increased methane yield, while longer retention times were obtained by increasing the percentage of MSW. So, the ratio of MSW (60%) and SS (40%) (60:40) was determined as the preferred ratio for optimal biogas production. Based on the preferred ratio, the effect of different concentrations of alkaline pretreatment (2, 6 and 10% NaOH) for different time periods (1.5, 3 and 6 hours) on the biodegradability of MSW, biogas and methane production was evaluated. The results showed that the best improvement was with the treatment at a concentration of 6%NaOH for 3 hours, which led to a 30% improvement in methane production. Other treatments were also effective, in which 6%NaOH treatment for 1.5 hours resulted in a 17% improvement in methane yield compared to the control sample. Therefore, alkaline pretreatment significantly improves the decomposition of solid organic waste and thus increases methane production.
    Keywords: pretreatment, Municipal Waste, Mesophilic, Mixing Ratio, Anaerobic digestion
  • زهرا وحیدی اضماره*، ترحم مصری گندشمین، علی میرزازاده

    اثرات زیست محیطی سیستم های تولید بیوگاز به مفاهیم فنی و شرایط استفاده از آن بستگی دارد. ارزیابی چرخه حیات تولید بیوگاز تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند بستر تولید بیوگاز و مسیرهای استفاده از بیوگاز و باقی مانده های هضم شده است. هدف از ارایه این مطالعه، ارزیابی اثرات زیست محیطی تولید بیوگاز در مقیاس کوچک در شمال-غرب ایران می باشد. به منظور محاسبه میزان انتشار گازهای گلخانه ای خاص از تولید بیوگاز، روش استاندارد ارزیابی چرخه حیات به کارگرفته شد. بسترهای انتخاب شده برای تولید بیوگاز در مقیاس کوچک در ایران شامل ضایعات رایج خانوارهای روستایی در این مناطق است. اکثر کشاورزان در این مناطق گاو شیری دارند، بنابراین انتخاب کود گاوی به عنوان بستر اولیه منطقی به نظر می رسد. این بستر را می توان مستقیما از گاوداری ها، در صورت وجود، یا مراتع جمع آوری شود و سپس با آب مخلوط شود تا یک ماده همگن برای تغذیه هضم کننده بیوگاز به دست آید. در جایی که مردم آشپزی می کنند، زباله تولید می شود، در اینجا ما به زباله های آشپزخانه با محتوای چربی متوسط به عنوان یک گزینه ورودی برای دستگاه تخمیر نگاه می کنیم. یک محصول ضایعاتی خاص از پخت روزانه، پوست سیب زمینی است، زیرا سیب زمینی در این منطقه از ایران، به دلیل تولید بالا، به عنوان غذای اصلی محسوب می شود. بستر مشترک برای سناریوی سوم، کاه گندم است. سناریو دوم با 70٪ کود گاو و 30٪ پوست سیب زمینی کمترین میزان تولید بیوگاز در سال را با 69.6 متر مربع نشان می دهد. اما سناریو سوم بیشترین خروجی بیوگاز را در این مقایسه دارد. نتایج نشان می دهد که سناریو اول با 0.236 کیلوگرم معادل CO2 معادل کمترین و سناریوی سوم را با 0.333 کیلوگرم CO2 معادل، بیشترین مقدار معادل CO2 منتشر می کند.

    کلید واژگان: بیوگاز، ارزیابی چرخه حیات، کود گاوی، گازهای گلخانه ای، انرژی های فسیلی
    Zahra Vahidi Ezmareh *, Tarahom Mesri Gundoshmian, Ali Mirzazadeh
    Introduction

    Livestock waste is the most suitable material for biogas production, but it is not always the best material. If cows are kept on a farm with a burial system, collecting their feces for biogas is very easy. While usually, in Iran, farms are traditional and even live in rangeland in some months of the year. As a result, it is likely to have to be collected from the ground to obtain fertilizer, which increases the workload for biogas production. Otherwise, the substrate remains in the new range. Other parts of the plant can also be used, such as wheat straw, unless they have a high lignin content. Development in rural areas has suffered from armed conflict for the past 100 years, and people have fled to neighboring cities or countries. In some villages in northwestern Iran, the gas pipeline network is not extensive. Liquefied natural gas transportation is a solution for transferring energy to remote villages. Extensive use of firewood for energy purposes also severely impacts local forests. This phenomenon is one of the main reasons for increasing greenhouse gas emissions, deforestation, and land degradation. It is estimated that replacing these heat generation methods with biogas digesters can significantly contribute to the production of pollutants, land and forest degradation, and the prevention of environmental pollution. The situation is similar in arid and semi-arid regions of Asia. There are many benefits to using biogas as an energy source. Efficient, reliable, cost-effective, and environmentally friendly. In most rural areas, home cooking is cooked on a conventional stove or traditional stove, where the biomass is burned directly, leading to further emissions of carbon monoxide and hydrocarbons. Indoor air pollution primarily affects women and children because they are usually responsible for cooking and spend much time in a smoke-contaminated environment, leading to serious health problems such as lung cancer, pneumonia, or other lung diseases. Be. This study aims to set up three different possible scenarios for a small-scale biogas digester in different regions of northwestern Iran with low technology. The use of ubiquitous biomass such as cow manure as a base, kitchen waste (medium fat), potato peel, or wheat straw helps obtain a constant gas throughout the year without the need for ample storage as substrates. These resources are provided daily and are available for a long time. In addition, greenhouse gas emissions are calculated for each scenario to show the difference in carbon footprint compared to using firewood or liquefied petroleum gas for cooking instead of biogas. Finally, the usefulness of the by-product, fermented litter, is also an important point to check its usability as a plant fertilizer. This study helps to map out the future of small-scale biogas digesters in rural, mountainous areas.

    Methodology

    In order to calculate the specific emissions of biogas emissions, the standard method of life cycle assessment (LCA) was used using the SIMA PRO tool. This study aims to provide special effects on global warming/greenhouse gas reduction in production and the use of biogas as an energy source. Therefore, helpful energy was used as the functional unit of one megajoule. The system boundaries are shown in Figure 1. For biogas systems, life cycle inventory (LCI) is collected from the LfL biogas database.The selected beds represent the typical waste of rural households in northwestern Iran. Most farmers in these areas have dairy cows, so choosing cow manure as the primary substrate is a logical consequence. This substrate can be removed directly from the farm or must be collected from the pasture ground and then mixed with water 50:50 to obtain a homogeneous liquid to feed the biogas digester. Where people cook, waste is generated; here, we look at medium-fat kitchen waste as an input option for the fermenter. A unique waste product of daily cooking is potato skin because potatoes are considered the leading food in northwestern Iran and other parts of Iran. The common substrate for the third scenario is wheat straw after harvest and wheat processing. Instead of not using it or using it poorly, a more efficient way is to extract the biogas by cutting it into small pieces and fermenting it. In short, all materials are available all year round, and if they are not used to produce biogas, they have no or little use.

    Conclusion

    According to the presented results, significant differences in the gas output of the three modes are detectable and are shown in Figure 2. The second scenario with 70% cow manure and 30% potato skin shows the lowest biogas production per year with 69.6 square meters. With an annual biogas production of 76.3 square meters, the first scenario is currently more productive than Scenario II, but the third scenario has the highest biogas output. This modulation, including 60% cow manure and 40% wheat straw, produces 94.2 square meters of biogas per year and is the most efficient of the three scenarios. The first scenario emits the lowest CO2 equivalent with 0.236 kg, and the third scenario emits the highest CO2 equivalent with 0.333 kg CO2 equivalent. Because biogas emissions are pretty similar (0.151-0.182 kg equivalent to CO2), the value of machinery and equipment varies between 0.070-0.155 kg equivalent to CO2 in three scenarios. However, unlike the fossil fuel source, which often uses LPG and NG, biogas scenarios do much less damage to the climate than this fuel. Greenhouse gas emissions are 1.59 kg, equivalent to CO2. Which is much larger than biogas; Figure 2 shows the total gas production, while the critical part is the methane content because methane represents the energy content of the gas. Most digesters must be built for direct gas use and direct gas combustion in northwestern Iran for cooking purposes. Therefore, methane analysis is a significant concern in this area. The blue bars in the diagram (Figure 2) show the total biogas production of each scenario. Therefore, the direct use of methane produced by the fermentation process and biogas production (rather than releasing it into the air) will be an essential factor in reducing the environmental impact of the biogas produced.Biogas has already proven its potential to become a successful model for sustainable energy production in other countries. Its environmental, social, and economic benefits are visible to users and all countries. In northwestern Iran, employment in rural communities can be created by establishing local cooperatives to install and maintain biogas production systems. Women become empowered because they no longer suffer from air pollution. Because fuel and fertilizer costs are reduced entirely or at least in large part, biogas means financial support for families in the long run.However, budget is a significant constraint on progress in implementing biogas in rural areas. In most countries, installing a digester for subsistence farmers without subsidies is neither cost-effective nor sustainable. More solutions and options to reduce the cost of digestive systems must be developed for each country to reach the goal of 2030, namely green energy for all. Evaluating carbon emissions trading or other sustainable subsidy mechanisms can help make biogas more cost-effective. Asset costs prevent the spread of biogas systems and the lack of knowledge. Therefore, investing in education is very important to increase the interest in biogas among the people. Rural communities need to be more involved with this technology to understand it as a good energy source for their families. More research needs to be done because there is almost no biogas database in Iran.

    Keywords: Biogas, life cycle assessment, Cattle manure, Greenhouse Gases, Fossil Fuels
  • سمیرا نعمت زاده*، ترحم مصری گندشمین، محمدصادق بشارتی مقدم، موسی آزاد

    این مطالعه به منظور بررسی تاثیر روش‏های مختلف خاک‏ورزی، سطوح مختلفی از بقایای کشت قبلی و ارقام مختلف گیاه سویا بر عملکرد و اجزای عملکرد این گیاه انجام شده است. آزمایش در قالب طرح فاکتوریل با پایه بلوک های کاملا تصادفی با سه تکرار و طی فصل زراعی سال های 1399 - 1400 در یکی از مزارع شرکت کشت و صنعت و دام پروری مغان واقع در شمال شرق استان اردبیل انجام شد. در این پژوهش دو نوع سیستم خاک ورزی (مرسوم و بی خاک ورزی) و دو سطح از میزان بقایای محصول گندم (بقایای کامل و بدون بقایا) بر عملکرد دو نوع گیاه سویا (رقم ویلیامز و رقم L17 ارزیابی شد. نتایج حاصل از تاثیر سیستم های مذکور بر ارتفاع بوته، تعداد بوته، وزن هزار دانه، عملکرد محصول، درصد پروتیین و چربی گیاه سویا نشان داد که نوع خاک ورزی بیشترین تاثیر و میزان بقایا کمترین تاثیر را بر پارامترهای مذکور داشته است. با توجه به نتایج حاصل از بررسی تاثیر سیستم های مختلف خاک‏ورزی، میزان بقایا و نوع گیاه کاشته شده بر ویژگی های زراعی گیاه سویا در سطوح مختلف می توان بیان کرد که با اجرای عملیات کاشت رقم L17 گیاه سویا با روش خاک ورزی متداول و میزان کامل بقایای کشت قبل می توان به بالاترین عملکرد زراعی دست یافت.

    کلید واژگان: خاک ورزی، بقایا، تاگوچی، پارامترهای زراعی
    Samira Nematzadeh *, Tarahom Mesri Gondoshmian, MohammadSadegh Besharati Moghadam, Mousa Azad

    This study was conducted to investigate the effect of different tillage methods, different levels of previous crop residues and different cultivars of soybean on yield and yield components of this plant. This experiment was conducted in the form of a factorial design with a completely randomized block base with three replications and during the growing season of 1399-1400 in one of the farms of Moghan Agriculture and Industry and Livestock Company located in the northeast of Ardabil province. In this study, two types of tillage systems (conventional and non-tillage) and two levels of wheat crop residues (complete and no residues) on the yield of two types of soybeans (Williams cultivar and L17 cultivar) were evaluated. The results of the effect of the mentioned systems on plant height, number of plants, 1000-seed weight, crop yield, percentage of protein and fat of soybean showed that the type of tillage had the most effect and the amount of residues had the least effect on the mentioned parameters. According to the results of the study of the effect of different tillage systems, the amount of residues and the type of plant planted on the agronomic characteristics of soybean at different levels can be expressed that by planting cultivar L17 cultivar soybean The highest crop yield can be achieved with conventional tillage method and complete amount of previous crop residues.

    Keywords: Tillage, Residues, Taguchi, Agronomic parameters
  • سعید آقاعزیزی، منصور راسخ*، یوسف عباسپور گیلانده، ترحم مصری گندشمین، محمدحسین کیانمهر

    وجود انواع ناخالصی ها در زمان برداشت گندم از عوامل مهم در افت کیفیت گندم است در نتیجه تشخیص ناخالصی های توده دانه گندم ضروری به نظر می رسد. در این مطالعه به بررسی امکان شناسایی گندم در توده دانه گندم و تخمین میزان ناخالصی موجود در توده، مبتنی بر پردازش ویدیو به کمک دو نوع الگوریتم شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و همچنین هیبرید الگوریتم ژنتیک پرداخته شده است. پس از تهیه ویدیوی حرکت توده بر روی تسمه نقاله، با استفاده از نرم افزار MATLAB و جعبه ابزار پردازش تصویر، 17 ویژگی شکلی، 12 ویژگی رنگی و 6 ویژگی بافتی از هر نمونه دانه موجود در تصویر استخراج شد. داده های بدست آمده از بخش پردازش تصویر به پنج دسته گندم، جو، یولاف، کاه-کلش، بذر علف هرز طبقه-بندی شدند. از دو نوع الگوریتم شبکه عصبی مصنوعی (ANN) پیش خور (newff) و پس خور (newcf) و هیبرید الگوریتم ژنتیک برای دستیابی به بالاترین دقت طبقه بندی و کمترین مقدار خطا استفاده شد. نتایج نشان داد از 36 ساختار مختلف شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، ساختار 5-4-10-35 برای الگوریتم newff با دقت 100 و 74/89 درصد به ترتیب برای شرایط آموزش و تست و با زمان پردازش 39/10 ثانیه و ساختار 5-8-10-35 برای الگوریتم newcf با دقت 100 درصد برای شرایط آموزش و 17/87 درصد برای شرایط تست و با زمان پردازش 94/44 ثانیه بدست آمد. نتایج حاصل از هیبرید الگوریتم GA نشان داد بالاترین دقت طبقه بندی به ترتیب دارای 55/95 درصد و 66/86 درصد برای آموزش و تست و در ساختاری که در آن از 8 نرون در لایه مخفی با اندازه جمعیت 200 استفاده شده بود، حاصل شد. با توجه به نتایج بدست آمده، استفاده از پردازش ویدیو به کمک شبکه عصبی مصنوعی ANN و الگوریتم newff با توجه به دقت بالا و زمان محاسبات پایین تر ابزار توانمندی برای شناسایی ناخالصی های توده دانه گندم است.

    کلید واژگان: گندم، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، تشخیص ناخالصی
    Saeed Agaazizi, Mansour Rasekh *, Yousef Abbaspour Gilandeh, Tarahom Mesri Gundoshmian, Mohammadhosain Kianmehr
    Introduction

    Wheat is one of the most important grains in the human food basket, which is known as a major source of energy, protein and fiber due to its valuable nutrients. The post-harvest stage of the wheat crop is explained in two ways: either it is sent to food processing factories or it is stored in silos for sale at regular intervals. Various parameters represent the quality of wheat grain that the percentage of purity of the mass is one of the main factors affecting the purchase price of the product. Several types of non-wheat grains, including germinated grains, broken grains, legumes, weed seeds, insect-damaged grains, foreign matter (pebbles, straw), etc. are the main sources of impurities in wheat. Researchers have always tried to develop computer-based solutions for impurities in wheat grain to be able to develop automated wheat grain separators. Image processing based on morphology, color and texture characteristics of grains has been used for various applications in the grain industry, including grain quality assessment and wheat classification. Various grading systems based on image processing have been studied. The presence of various impurities at the time of wheat harvest is one of the important factors in reducing the quality of wheat, so it seems necessary to detect impurities in wheat grain. The quality of wheat has a significant effect on its marketability. In addition, if wheat is used as a crop seed, the impurities in the mass will be a determining factor in the yield of the future crop.

    Methodology

    In statistical analysis of data, situations are sometimes encountered in which the relationship between problem variables is very complex. This makes it difficult to analyze and process the data, so that sometimes no definite relationship can be found between the variables. In these cases, instead of purely theoretical research, applied research is done. Artificial neural networks are one of the solutions that, by processing experimental data, discover the knowledge or law behind the data, and transfer it to the network structure. In this study, the possibility of identifying wheat in wheat grain mass and estimating the amount of impurities in the mass, based on video processing using two types of artificial neural network (ANN) algorithms and hybrid genetic algorithm (GA) has been investigated. For this study, the code related to the artificial neural network with two hidden layers and the number of different neurons in each layer was written in MATLAB software. This code was used to identify and classify each component in the wheat grain mass. The main task of ANN is to learn the structure of the model data set. To achieve this, the network is trained with examples of related outcomes to generalize the capability. Multilayer artificial neural networks (MLPs) are the most common ANN models. In the present study, to reduce the computational load and increase the accuracy of the results, as well as to save time, some parameters that can be changed in the genetic algorithm were extracted as a fixed number using trial and error method. Among these parameters is the number of layers in the main structure of the neural network.

    Results

    A hidden layer with a number of neurons 2 to 12 was used as an even number. It should be noted that the number of neurons above this amount of computational time increased dramatically and did not have much effect on classification accuracy. Another parameter in this field is the Max Reproduction factor (Max Generation) which according to the results of trial and error for this factor, the results showed that increasing this value more than 30 has little effect on classification accuracy and decreases the mean squared error. And only increases the computation time, so a constant value of 30 was considered for this parameter. 4 values of 50, 100, 150 and 200 were used for the Pop Size parameter. Values above 200 dramatically increased computational volume and processing time, so values over 200 were omitted. Values less than 50 also reduced classification accuracy, and values less than 50 were excluded from the analysis process. After preparing the video of mass movement on the conveyor belt, using MATLAB software and image processing toolbox, 17 shape features, 12 color features and 6 texture features were extracted from each grain sample in the image. The data obtained from the image processing section were classified into five categories: wheat, barley, oats, straw and weed seeds. Two types of artificial neural network (ANN) algorithms, feeder (newff) and feeder (newcf), and hybrid genetic algorithm (GA) were used to achieve the highest classification accuracy and minimum error.

    Conclusion

    Techniques related to image segmentation were used to separate objects within the image. In this stage of image processing, an attempt is made to separate interconnected objects using a variety of morphological and color methods in the image. In fact, the purpose of separating interconnected objects in the image is to make it possible to examine the individual objects in the image separately and extract the different characteristics of each of them. The results showed that from 36 different artificial neural network (ANN) structures, the 5-4-10-35 structure for the newff algorithm with 100 and 89.74% accuracy for training and testing conditions, respectively, with a processing time of 10.39 seconds and the structure 5-8-10-35 for newcf algorithm was obtained with 100% accuracy for training conditions and 87.17% for test conditions with a processing time of 44.94 seconds. On the other hand, the results of the hybrid GA algorithm showed the highest classification accuracy with 95.55% and 86.66% for training and testing, respectively, in a structure in which 8 neurons in the hidden layer with a population size of 200 were used. Was obtained. According to the obtained results, the use of video processing using ANN artificial neural network and newff algorithm due to high accuracy and lower computation time is a powerful tool for detecting impurities in wheat grain mass. Therefore, the use of artificial neural network with the help of video processing has the ability to classify wheat grains and can be used in a practical way. Given the importance of grain mass velocity in the discussion of industrial application, it is suggested that higher grain mass velocities be investigated in a similar way.

    Keywords: Wheat, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm, Impurity Detection
  • عبدالمجید معین فر، غلامحسین شاهقلی*، یوسف عباسپور گیلانده، ترحم مصری گندشمین

    استفاده از تراکتورهای چهارچرخ محرک و چرخ عقب محرک در عملیات کشاورزی رایج است. برای بررسی اثر نوع سیستم حرکتی بر تراکم خاک و لغزش چرخ های محرک، آزمایش هایی مزرعه ای در خاک لومی و در قالب طرح کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. تیمارها شامل سطوح مختلف سرعت (26/1، 96/3 و 78/6 کیلومتر بر ساعت)، فشار باد تایر (170، 200 و 230 کیلوپاسکال)، وزنه بالاست (0، 150 و 300 کیلوگرم)، سیستم های حرکت تراکتور (دیفرانسیل جلو، دیفرانسیل عقب و جفت دیفرانسیل) و عمق (10، 20، 30 و  40 سانتی متر) بودند. جرم مخصوص ظاهری خاک به عنوان شاخصی از تراکم خاک در عمق های مختلف و لغزش چرخ های محرک نیز در شرایط مختلف اندازه گیری شد. در این آزمایش ها از تراکتور چهارچرخ محرک گلدونی 240 استفاده شد. آزمایش ها در شرایط کنترل شده در کانالی به طول 3 متر ، عرض و عمق 1 و 6/0 متر اجرا شد و نتایج به دست آمده، پس از تجزیه و تحلیل با نرم افزار SPSS22، نشان داد که با تغییر سیستم حرک چهارچرخ محرک به دوچرخ محرک عقب و دوچرخ محرک جلو، تغییر قابل توجهی در تراکم خاک ایجاد می شود که کمترین تراکم در حالت چهارچرخ محرک و بیشترین آن در حالت دو چرخ محرک جلو بوده است. علت افزایش تراکم با تغییر سیستم حرکتی را می توان به سطوح لغزش متفاوت در هر یک از این حالت ها  نسبت داد. با توجه به درصد لغزش کمتر در سیستم چهارچرخ محرک، نسبت به دو حالت دیگر، تراکم ایجاد شده در اثر استفاده از این سیستم نسبت به دو حالت دیگر کمتر بوده است. افزایش بار محوری باعث افزایش تراکم خاک شد. نکته قابل توجه این است که با افزایش بار محوری، تراکم از خاک سطحی به خاک زیرین نیز منتقل و معلوم شد هرچه بار محوری بیشتر شود، جرم مخصوص ظاهری خاک زیرین به خاک سطحی نزدیک تر می شود. افزایش بار محوری و کاهش فشار باد تایرها  باعث کاهش لغزش چرخ محرک شدند. مدل رگرسیون گام به گام با ضریب تعیین 92/0 و با توجه به ضرایب استاندارد محاسبه شده نشان می دهد که بار محوری، عمق، نوع سیستم حرکتی، سرعت، و فشار باد تایرها به ترتیب دارای بیشترین تاثیر بر جرم مخصوص ظاهری خاک هستند.

    کلید واژگان: تراکتور گلدونی، جرم مخصوص ظاهری خاک، جفت دیفرانسیل، مدل رگرسیون
    Abdolmajid Moinfar, Gholamhossein Shahgholi *, Yousef Abbaspour-Gilandeh, Tarahom Mesri Gundoshmian

    The four-wheel drive and rear-wheel drive tractors are commonly used in agricultural operations. In order to investigate the effect of a type of driving system a series of tests were performed usin the three driving systems of foour wheel drive, rear wheel drive and front wheel drive in different axle loads of 0, 150 and 300 kg, tire inflation pressures of 170, 200 and 230 kPa and travel speeds of 1.26, 3.96 and 6.78 km/h. Bulk density was measured as an indicator of soil compaction at different depths of 10, 20, 30 and 40 cm. Also, under the different conditions, the drive wheel slip was measured. To carry out the tests, the four-wheel tractor of Goldoni 240 was used which has the ability to work with mentioned driving systems. The experiments were carried out under controlled conditions in a soil channel  with the length of 3 m and a width and depth of 1 and 0.6 m, respectively. Test were conducted in completely randomised block design with three repetations and results were analysied using SPSS 22 software. The results showed that by changing the driving system from 4WD to RWD and FWD, there was a significant increase in soil density, with the lowest density associated with 4WD system and the highest density related to FWD. The reason for increasing the density by changing the driving system can be attributed to different slip levels in each of these systems due to the lower slip percentage of the 4WD system than the other two systems.  Increasing axial load increased soil boulk density. Of note that with increasing the axial load, the stress was transferred from the surface soil to the subsoil layers. As the axial load on tire increases, the subsoil density was closer to the surface layer. Increased axial load on tire and decreasing tire pressure reduced wheel slip. Stepwise regression model with determination coefficient of 0.92 and according to calculated standard coefficients showed that axial load, soil depth, type of driving system, tractor speed, and finally tire pressure, have the greatest effect on soil bulk density, respectively.

    Keywords: Bulk density, Goldoni Tractor, Four Wheel Drive, Regression model
  • منصور احمدی پیرلو، ترحم مصری گندشمین*

    در سال های اخیر، مدیریت مواد زاید شهری به یک مشکل جهانی و از مهم ترین دغدغه های زیست محیطی تبدیل شده است. تولید انرژی به صورت بیوگاز، راه حلی قابل قبول و شناخته شده است. هدف از این تحقیق، تعیین نسبت اختلاط بهینه از هضم مشترک زباله شهری و لجن فاضلاب و سپس تاثیر هضم بی هوازی خشک و تر بر نسبت اختلاط بهینه با استفاده از بیوراکتورهای غیرپیوسته در مقیاس پایلوت بوده است. آزمایشات در هاضم هایی از جنس شیشه به حجم L1 و در دمای °C 37 با درصدهای مختلف جامد کل (5، 10، 15، 20 و 25 درصد) در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. حجم بیوگاز تولید شده، میزان متان و تغییرات pH به صورت روزانه اندازه گیری شد. جامد کل، جامد فرار، درصد کربن و نیتروژن موجود در ماده خام و همچنین نسبت کربن به نیتروژن توسط استاندارد APHA اندازه گیری شد. بیشترین عملکرد متان در نسبت اختلاط زباله شهری و لجن فاضلاب 60:40 به دست آمد. براساس نسبت مطلوب، اثر درصدهای مختلف جامد کل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین عملکرد متان در هضم تر (5 و 10 درصد جامد کل) و با بیش ترین حذف جرم ماده فرار به دست آمد. هضم تر به طور قابل توجهی باعث بهبود تجزیه پسماند آلی شد به طوری که پس از 32 روز، تولید بیوگاز در 5 درصد جامد کل 9/63 درصد بیشتر از هاضم 25 درصد جامد کل بود. حداکثر تولید متان برای هاضم های 5، 10، 15 ، 20 و 25 درصد جامد کل به ترتیب 3/230، 8/196، 5/159، 4/129 و 3/83 mL/g VS به دست آمد.

    کلید واژگان: هضم بی هوازی جامد، هضم مشرک، زباله جامد شهری، لجن فاضلاب، بیوگاز
    Mansour Ahmadi Pirlou, Tarahhom Mesri Gundoshmian *

    Bioenergy recovery and pollution control through anaerobic digestion (AD) of organic wastes is a promising greenhouse gas mitigation option and is considered to be a sustainable waste treatment practice. Since methane-rich biogas is the main end product of AD, methane production must be improved to maximize revenues from energy generation and hence, to make digestion facilities more profitable. The total solids (TS) content in association with the organic loading rate is also one of the key factors that affect the performance, cost, and stability of AD systems. It has been reported that the TS content affects the following parameters: rheology and viscosity of the digester contents, fluid dynamics, clogging, and solid sedimentation that can directly influence the overall mass transfer rates within the digesters. Since the TS content is an important parameter, two main types of AD processes have been developed: liquid and high-solids AD. Liquid AD (L-AD) systems typically operate with 5-10% TS, while high-solids AD (HS-AD) refers to a process that generally operates at 15-40% TS. The purpose of this study was to determine the optimal mixing ratio of co-digestion municipal solid waste and sewage sludge. Then, the effect of high-solids and liquid anaerobic digestion on the mixing ratio was investigated using pilot-scale anaerobic non-continuous bioreactors.

    Keywords: Biogas, Co-digestion, High-solids anaerobic digestion, Municipal solid waste, Sewage sludge
  • منصور احمدی پیرلو*، ترحم مصری گندشمین
    زمینه و هدف

    با افزایش مصرف انرژی، بحران انرژی در جهان پدید آمده است. سوخت های فسیلی، منابعی محدود و رو به پایان است. بیوگاز سوختی است که امروزه بسیار مورد توجه محققان قرار دارد. جهت افزایش تولید بیوگاز، روش های پیش تصفیه مختلفی مورد استفاده قرار گرفته است. بنابراین مطالعه حاضر با هدف بررسی تاثیر نسبت های اختلاط پسماند شهری و لجن فاضلاب و بررسی تاثیر غلظت های مختلف پیش تصفیه قلیایی بر تخریب پذیری پسماند و تولید بیومتان انجام شد.

    مواد و روش ها

    این مطالعه در مقیاس آزمایشگاهی در هاضم هایی به حجم 1 لیتر و در دمای 37 درجه سانتی گراد با غلظت های مختلف سود در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. حجم بیوگاز و pH به صورت روزانه اندازه گیری شد. جامدات کل، جامدات فرار، درصد کربن و نیتروژن مواد اولیه بر اساس استاندارد APHA  (موسسه انتشارات سلامت امریکا) اندازه گیری شدند.

    یافته ها: 

    اولین گام در نتایج تعیین نسبت اختلاط بهینه پسماند و لجن فاضلاب بود که بیشترین عملکرد بیومتان در نسبت 60:40 به میزان 87/254 میلی لیتر به ازای هر گرم ماده فرار تولید شد. در گام دوم آزمایش، اثر غلظت های 2، 6 و 10 درصد سود در میزان گاز تولیدی ارزیابی شد که غلظت 6% سود، به طور قابل توجهی تجزیه پسماند آلی را بهبود بخشید. بیومتان تولیدی، حذف ماده فرار و جامد هاضم در مقایسه با نمونه شاهد، به ترتیب 30%، 94/27% و 25/27% افزایش نشان داد.

    نتیجه گیری

    نسبت اختلاط پسماند و لجن فاضلاب 60:40 و پیش تصفیه با سود 6%، باعث بهبود تجزیه پسماند آلی شده و در نتیجه تولید بیومتان افزایش می یابد.

    کلید واژگان: بیوگاز، پسماند شهری، پیش تصفیه قلیایی، لجن فاضلاب، هضم بی هوازی
    Mansour Ahmadi-Pirlou *, Tarahom Mesri Gundoshmian
    Background and Aim

    Increasing energy consumption has created an energy crisis in the world. Fossil fuels are limited and depleting. Biogas is considered a fuel that has attracted the attention of researchers. To increase biogas production, different pretreatments have been utilized. The purpose of this study was to investigate the optimal mixing ratio of Municipal Solid Waste (MSW) and Sewage Sludge (SS), as well as the effects of various conditions of alkaline pretreatment on biodegradability of wastes and the amount of biomethane production.

    Materials and Methods

    This study was done in a laboratory digester with 1 L volume at 37 °C with different concentrations of NaOH in a completely randomized design. Biogas volume, methane volume, and changes in pH were measured daily. Measurement parameters in the anaerobic digestion including total solids, volatile solids, and carbon and nitrogen content in the feedstock were determined according to the APHA standard methods.

    Results

    The optimal mixing ratio of MSW to SS was 60:40 with the highest methane yield of 254.87 mL/g VS. Next, the effects of 2, 6, and 10% NaOH concentrations were evaluated on the amount of gas produced, indicating that 6% NaOH concentration significantly improved waste decomposition. Methane production, VS, and TS removal were compared to the control treatment, and there were increases of 30, 27.94, and 27.25%, respectively.

    Conclusion

    The results showed that the mixing ratio of MSW to SS at 60:40 with 6% NaOH improves the decomposition of organic wastes and increases biomethane production. 

    Keywords: Alkaline pre-treatment, anaerobic digestion, Biogas, Municipal Solid Waste, Sewage Sludge
  • افشین عزیزی، یوسف عباسپور گیلانده*، ترحم مصری گندشمین، حمید ابریشمی مقدم

    سطح یک خاک خاک ورزی شده مملو از خاک دانه ها و کلوخه هایی است که دارای اندازه های مختلف می باشند به گونه ای که اندازه آن ها از نظر کیفیت خاک ورزی و میزان مصرف انرژی در آماده سازی بستر بذر از اهمیت به سزایی برخوردار است. در این پژوهش طبقه بندی کلوخه های حاصل از خاک ورزی از طریق بینایی استریو بر اساس طول، عرض و ارتفاع آن ها مورد توجه قرار گرفته است. از بین این ابعاد، محاسبه ارتفاع (ضخامت) کلوخه ها همواره با چالش روبه رو بوده است؛ چرا که محاسبه آن که در اصطلاح پردازش تصویر به عمق تصویر معروف است، با یک تصویر تکی غیرممکن و یا بسیار سخت می باشد که برای این به سه بعدی سازی تصویر نیاز است. در این مطالعه یک مجموعه داده تصاویر استریو از سطح خاک در زمین زراعی تهیه گردید. تعداد این زوج تصاویر استریو برابر 312 جفت بود که برای بازسازی سه بعدی آن ها به ترتیب عملیات کالیبراسیون، استخراج نقاط کلیدی از زوج تصاویر استریو، تطابق نقاط یافته شده و محاسبه مدل ابر نقطه ای روی آن ها انجام پذیرفت و تصاویر به شکل سه بعدی درآمدند. با به دست آمدن تصویر سه بعدی ارتفاع کلوخه ها محاسبه شدند و نهایتا با در اختیار داشتن این اطلاعات و نیز استفاده از مدل تحلیل تمییزی به عنوان یک دسته بند خطی، کلوخه ها با اندازه های گوناگون طبقه بندی شدند. بالاترین دقت طبقه بندی 2/96% و نیز دقت کلی طبقه بندی برابر 7/83% به دست آمد. نتایج این مطالعه نشان داد رویکرد بینایی استریو می تواند با تعیین ابعاد کلوخه ها به ویژه ارتفاع آن ها در کیفیت سنجی عملیات خاکورزی به صورت رضایت بخشی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: بینایی استریو، خاک ورزی، کلوخه، قطر متوسط وزنی
    A .Azizi, Y. AbbaspourGilandeh*, T. Mesri Gundoshmian, H. Abrishami Moghaddam
    Introduction

    Stereo vision is an approach to 3D information from multiple 2D views of a scene. The 3D information can be extracted from a pair image, as known stereo pair by estimating the relative depth of points in the scene.Soil aggregate size distribution is one of the most important issues in the agriculture sector which highly affects energy consumed for preparing the field before planting. Mean weight diameter of clods is a standard metric for determining clod (big aggregates) size. Conventional methods are based on sieving soil samples to calculate the MWD. However, they are faced with several challenges in larger scales and practical applications. Furthermore, due to inherent limitations of soil environment and also being a tedious work, traditional methods would beuse to estimate the metric higher or lower than actual value.As new methods, researchers are using computer vision techniques as virtual sieve so that the size of clods can be determined via processing digital images which have been taken from soil surface. Although, image-based methods have solved many of previous problems, their accuracy is not so high due to the complexity of soil environment and overlapping colds, and needs to be improved. In order to overcome the mentioned challenges, in the current study stereo vision method was developed so that it is possible to extract the third dimension information as height of clods which helps us to categorize clods into their own class.

    Materials and Methods

    In this study, the W3-Fujifilm stereo camera equipped with two 10-megapixel CCD sensors for both left and right lenses, and baseline spacing of 7.5 cm was used. The distance between the camera lens and the ground was also set to 60 cm.In order to get three components of soil clods including (x, y, z), point cloud was investigated. For this, local features were extracted using a SIFT feature detector. The SIFT algorithm is robust against scale, rotation and illumination changes, so that these specifications have made it as a strong tool in the field of stereo vision. Then, the extracted features (keypoints) were matched between two stereo pair images by means of Brute Force algorithm and the location of all corresponding points were determined and point cloud was obtained.At the final stage, three features including length, width and height of all six classes of soil clods were entered into a linear classifier entitled discriminant analysis. This classifier as a linear separator classified these six classes based on appropriate functions in a 5 dimensional space.

    Results and Discussion

    Results of classification model showed that the height (thickness) of clods have more distinguishing different soil clods. The reason for this refers to the event of overlapping, because most of clods were touched each other after sieving. Consequently, the length and width of clods had not significant effect in soil aggregates classification.In order to analysis the result of soil aggregate classification, confusion matrix was calculated and the overall classification accuracy was achieved 83.7%. The lowest and highest accuracy were obtained for class 1 (the littlest class) and class 6 (the biggest class), respectively due to their low and high height from the soil surface.

    Conclusions

    In this research, the basic geometrical features including length, width and height were extracted from stereo pair digital images via stereo vision techniques to classify six classes of soil clods. This aim was reached by 3-D reconstruction of image data, so that the height of each image as the third component of (x,y,z) was obtained as well as the length and width. The results of classification indicated that the stereo vision technique had the satisfactory performance in determining the aggregate size distribution which is one of the most important indices for tilled soil quality.

    Keywords: Mean Weight Diameter, Soil clod, Stereo vision, Tillage
  • حامد امیرعابدی*، شکرالله اصغری، ترحم مصری گندشمین، ناصر بالنده، ابراهیم جوهری

    هدایت هیدرولیکی اشباع به عنوان یک ویژگی دیریافت می تواند از ویژ گی های زودیافت خاک شامل جرم ویژه ظاهری، بافت خاک، کربن آلی، کربنات کلسیم معادل با استفاده از توابع انتقالی رگرسیونی و شبکه های عصبی مصنوعی برآورد شود. هدایت هیدرولیکی اشباع خاک به روش بار افتان در 100 نمونه خاک جمع آوری شده از دشت اردبیل تعیین شد. بعد از انجام تجزیه های شیمیایی و فیزیکی روی نمونه های خاک، داده ها به دو سری داده های آموزشی (80 نمونه) و داده های اعتبارسنجی (20 نمونه) تقسیم شدند. مدل های رگرسیونی توسط نرم افزار SPSS و به روش گام به گام و مدل های شبکه عصبی توسط نرم افزار Neurosolution  شکل گرفتند. برای انجام تجزیه های آماری از ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب آکائیک (AIC) استفاده شد. بهترین مدل رگرسیونی دارای متغیرهای شن، سیلت و جرم مخصوص ظاهری بود و بهترین مدل شبکه عصبی از متغیرهای ورودی میانگین هندسی قطر ذرات خاک، انحراف معیار هندسی قطر ذرات خاک و جرم مخصوص ظاهری به دست آمد. مقادیر R2، (cm min-1)RMSE در فاز آموزش و اعتبارسنجی برای بهترین مدل رگرسیونی به ترتیب برابر (53/0، 074/0 و 51/0، 052/0) و برای بهترین مدل شبکه عصبی به ترتیب برابر (84/0، 04/0 و 73/0، 06/0) بود. در این پژوهش به صورت جداگانه از تمامی پارامترهای مستقل شامل جرم مخصوص ظاهری، جرم مخصوص حقیقی، درصد آهک، میانگین هندسی قطر و انحراف معیار هندسی قطر ذرات خاک به عنوان ورودی در تکنیک شبکه عصبی استفاده شد. مقادیر R2 و (cm min-1) RMSE در مرحله آموزش و آزمون به ترتیب برابر (87/0، 036/0 و 58/0، 076/0) بود. نتایج تحقیق در این مورد نشان داد شبکه های عصبی با داده های ورودی یکسان هدایت هیدرولیکی اشباع خاک را با دقت بیشتری (84/0=R2) نسبت به مدل های رگرسیونی (53/0=R2) برآورد می کنند. همچنین مشاهده شد زمانی که تعداد داده های ورودی در روش شبکه عصبی افزایش می یابد دقت برآورد در داده های آموزشی بیشتر می شود.

    کلید واژگان: توابع انتقالی، هدایت هیدرولیکی، شبکه عصبی مصنوعی
    Hamed Amirabedi *, Shorollahi Asghari, Tarahom Mesri, Naser Balandeh, Ebrahim Johari

    Soil saturated hydraulic conductivity (Ks) can be estimated from surrogate data such as soil texture, bulk density and organic carbon and CaCO3 contents using regression (Reg-PTFs) and artificial neural networks (ANN-PTFs) pedotransfer function (PTF). Saturated hydraulic conductivity was measured by falling head method in 100 soil samples that obtained from Ardabil plain, Iran. After performing physicals and chemicals analysis on soil samples, the data were divided into two sets of training (80 samples) and validation data (20 samples). Regression models were created by SPSS software, stepwise method and neural networks models were created by Neurosolution software. Statistics criteria such as coefficient of determination (R2), root mean square deviation (RMSE) and Akaike information Criterion (AIC) were determined. Input variables in the best regression models were sand, silt and bulk density. The best neural network models were obtained from the input variables that include bulk density, geometric mean and standard deviation of soil particle size distribution. The values for R2 and RMSE in training and testing data set for the Reg-PTF were 0.53, 0.074 and 0.51, 0.052 and for the ANN-PTF they were 0.84, 0.04 and 0.73, 0.06, respectively. In this research all independent variables such as bulk density, particle density, CaCO3, geometric mean and standard deviation of the particle size distribution included as inputs for development of Reg-PTFs and ANN-PTFs. The amount of R2 and RMSE for training and testing data set equal 0.87, 0.036 and 0.58, 0.076, respectively. Results showed that the ANN-PTF (R2= 0.84) performs better than the Reg-PTF (R2= 0.53) in this case. It was also found that when all independent variables were used as inputs in the neural ANN-PTF the values of R2 and RMSE (0.87 and 0.036) have been improved in the training data set.

    Keywords: Hydraulic conductivity, neural networks, Pedotransfer function
  • فروغ کیهانی نسب، ترحم مصری گندشمین، شیوا زرگر ارشادی
    امروزه نیروگاه های بادی با توجه به هزینه پایین تولید برق و همچنین سازگاری با محیط زیست از جمله منابع انرژی پرطرف دار بوده و در چند سال گذشته رشد بسیار خوبی داشته است. با توجه به اهمیت استفاده از این منبع پایان ناپذیر و مزایای استفاده از آن باید یک برنامه ریزی دقیق برای شناخت پتانسیل های موجود در کشور جهت گسترش استفاده از این منبع انرژی صورت گیرد. هدف این تحقیق ارزیابی پتانسیل انرژی باد برای شهر پارس آباد در شمال غربی ایران است. در این تحقیق داده های باد 11 سال (2015- 2005) برای محاسبه چگالی توان و پتانسیل انرژی باد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بدین منظور از تابع چگالی Weibull برای تعیین چگالی توان باد و انرژی باد منطقه استفاده شد. طبق محاسبات انجام گرفته، میانگین سالانه ی پارامتر مقیاسی ویبول (c) برابر ms-1 3/29 و میانگین سالانه پارامتر شکلی ویبول (k)، برابر 2/06 هست. همچنین میانگین سالانه چگالی توان و انرژی باد برای این منطقه به ترتیب برابر Wm-2 35 وkWhm-2 306 هست. با استفاده از نتایج به دست آمده می توان چنین استنباط کرد که شهر پارس آباد ازنظر پتانسیل تولید انرژی باد و بر اساس طبقه بندی مقداری، در موقعیت ضعیف تا متوسط قرار دارد و برای اتصالات غیرشبکه ای مناسب است.
    کلید واژگان: انرژی باد، پارامترهای Weibull، پارس آباد، چگالی انرژی باد، چگالی توان باد
    F. Keyhani Nasab, T. Mesri Gundoshmian, Sh Zargar Ershadi
    Introduction
    Considering the low cost of the wind power production and its relatively good compatibility with the environment, wind farms have shown extensive growth in the past few years. Considering the importance of using the wind power and its advantages, the careful planning is needed to identify the available generation potentials in a region or a country to facilitate its increased use. By the end of 2009, the capacity of wind turbines installed in the wind farms of Iran was 92 MW, which demonstrates the significant potential for additional wind farms in the country and suggests investments in the wind power industry are likely cost effective. The main purpose of this research is to assess the potential of wind power for the city of Pars Abad in northwestern Iran.
    Materials And Methods
    In order to measure wind power density and wind energy potential, wind speed data collected every 3 hours at a height of 30 m above the ground for 11 consecutive years are analyzed; the data are provided by the Iranian Meteorological Organization and are used in the assessment of electricity production potential in the area chosen for the wind turbines installation. To determine the wind energy potential at a site and estimate the energy output from this site, statistical functions like probability functions are used. There are many probability functions but the Weibull distribution function is usually considered the most useful function for wind speed data analysis due to its simplicity and good accuracy. The Weibull probability density function is defined with two parameters of k and c as follows: (1) f (v) = k/(c ) 〖( v/c )〗^(k-1) exp (- 〖( v/c )〗^k )
    After calculating the Weibull function parameters, status of a location for wind energy potential can be assessed. A good way to assess the available wind resources is by calculation of the wind power density. This parameter indicates how much energy can be converted to electricity at a site and can be calculated as follows: (2) P/A=1/2 ρc^3 Г ( (k)/k)
    Wind energy density expresses the wind power density for a given time period T.The wind energy density for a definite site and in a given time period (one month or one year) (T) can be calculated as: (3) E/A=1/2 ρc^3 Г ((k)/k) T
    Results And Discussion
    In this study, wind speed data collected in Parsabad, Iran, over a ten-year period (2005-2015) are analyzed, and the Weibull distribution parameters c and k, average wind speed, and average wind power and wind energy densities are determined.
    According to Table 1, the minimum and maximum standard deviations of the average monthly indicators during 11 years in November and July are 0.63 and 2.51, respectively, and the minimum and maximum wind speeds of the average monthly indicators during 11 years in November and June are 2.09 ms-1 and 4.87 ms-1, respectively. The average annual Weibull scale parameter (c) is 3.84 while the average annual Weibull shape parameter (k) is 2.61. The average annual wind power density (P/A) during 11 years is 45 Wm-2, while the average annual wind energy density (E/A) during 11 years is 389 kWhm-2/year. Pars Abad in terms of generation potential of wind energy and based on quantitative classification for wind resource is located in weak to average region.
    Conclusions
    Pars Abad with an average wind power density of 45 Wm-2 and average wind speed of 3.41 ms-1 is not a good candidate for wind power plants and it is just suitable for off-grid electrical and mechanical applications such as charging batteries and pumping water for agricultural and livestock uses.
    Keywords: Parsabad, Weibull Parameters, Wind energy, Wind energy density, Wind power density
  • ترحم مصری گندشمین*، فروغ کیهانی نسب، غلامحسین شاهقلی، ابراهیم عبداللهی
    ماشین های کشاورزی مختلف برای انجام عملیات کشاورزی باید از یک سر مزرعه روی مسیرهای موازی که کل سطح مزرعه را می پوشانند، حرکت کرده و به انتهای مزرعه برسند، شروع مسیر بعدی پس از دور زدن و از مسیر کناری، داخل مزرعه انجام خواهد شد. یکی از مشکلات اصلی الگوهای حرکت متداول در مزرعه، اتلاف زمانی دور زدن در انتهای مزرعه است که تاثیر شگرفی در کاهش بازده مزرعه ای خواهد داشت. الگوهای مرسوم مختلفی برای نحوه حرکت ماشین در مزرعه به کار گرفته می شود که از جمله می توان به الگوی تردد پیوسته، مارپیچ، دور تا دور و بلوک بندی اشاره کرد. تمام این الگوها در راستای کاهش مقدار مسافت غیرمفید طی شده هنگام دور زدن سر مزرعه ابداع شده اند. هدف از این پژوهش، کاهش مسافت غیرمفید طی شده توسط ماشین های کشاورزی، حین دور زدن در منطقه سرمزرعه برای حرکت از یک مسیر به مسیر بعدی با استفاده از الگوریتم ژنتیک و به تبع آن افزایش بازده مزرعه ای می باشد. در این مقاله با استفاده از الگوریتم ژنتیک، الگویی بهینه برای حرکت ماشین های کشاورزی در مزرعه مستطیلی شکل شبیه سازی و در نهایت این الگوی بهینه در قالب نمودار با الگوهای سنتی مقایسه شده است. پیروی از الگوی تردد بهینه به کمک الگوریتم هوشمند ژنتیکی با اجتناب از روش های دور زدن طولانی، باعث کاهش مسافت و زمان غیرمفید طی شده توسط ماشین های کشاورزی و افزایش بازده مزرعه ای آنها گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که الگوی بهینه قادر است به طور میانگین 45% در مسافت غیرمفید و 47% در زمان غیرمفید، صرفه جویی نماید.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، الگوی تردد، بازده مزرعه ای، برنامه ریزی مسیر
    T. Mesri Gundoshmian*, F. Keyhani Nasab, Gh Shahgholi, E. Abdollahi
    IntroductionToday, most of the agricultural machines for doing agricultural operations and covering the entire farm, must move in the farm, and travel a certain distance without doing anything useful. Common agricultural machines are controlled by human beings using habits, machinery models, and personal experiences without using computer-based tools. This trend leads to repetitive patterns and affect farm efficincy. Therefore, applying optimization techniques in determining the optimum pattern and track for on-farm machinery would be very effective.
    One of the main problems of conventional movement patterns on farms is the time wasted on moving towards the end of the field, which will have a big impact on field efficiency. The purpose of this study is to reduce the useless distance traveled by agricultural machines using genetic algorithm while moving on the farm and going from one track to the next, and, consequently, increase farm efficiency.
    Materials and MethodsIn this study, the rectangle farm that was 80 meters wide and had an arbitrary length was selected for simulation, and different types of turning methods were tested. The calculations and simulation were based on genetic algorithm using the MATLAB 2013 software. In this case, the minimum traveled distance was set as solution evaluation criterion. The solutions were applied and simulated according to these assumptions: Each gene was considered a track number, and the algorithm’s chromosomes were produced by connecting all the tracks to each other,. The width of each track was considered equal to the width of the machine, and based on reproduction parameters such as population size and the number of repetitions, a percentage of the children were produced through point intersection and another percentage were produced through mutation. In determining the distance between the tracks, Ω or T or U were used for two adjacent tracks, U was used for two tracks that had a track between them, and a longer U was used for tracks that had more than one track between them.
    Based on the number of the initial population, the chromosomes that were supposed to be parents at the beginning were selected. The children produced new population was created and the above steps were repeated. During the last repetition, the best child chromosome was introduced as the answer.
    In order to calculate the effects of different methods of turning on the non-working distance covered during agricultural operations, the non-working distance traveled during 5 orders of movement, including 4 traditional orders (continuous, spiral, all-around, and blocked) and 1 smart order were compared to each other.
    In the continuous pattern, because movement continues in the next track at the end of each track, all the turnings are inevitably done in the Ω way, and thus a greater distance is travelled compared to the U way. In the spiral pattern, the distance travelled in turnings between different tracks on the farm is equal. In the all-around pattern, movements are done from the sides and the operation is concluded at the center of the farm; therefore, the long U method of movement is used at the end of all the tracks, and Ω turning is used for the last track at the center of the farm. In the blocked pattern, the farm is devided into two or more blocks, and the all-around movement pattern is used in each block as an independent farm. In the smart movement pattern, the beginning and ending of the agricultural operations are considered in the vicinity of the hypothetical road which, in addition to facilitating access to the road, had a significant impact on reducing the useless distance traveled on the farm.
    Results and DiscussionThe final optimum pattern was compared to traditional patterns in the form of charts. The optimum pattern of movement which uses smart genetic algorithm and avoids long turning methods (such as, Ω and T) leads to reduced wasted time and distance traveled by agricultural machines and increased field efficiency and also, decreasing the non-working traveled distance and waste time approximately, 45 % and 47 % respectively. This is due to avoiding turning methods of Ω and T (compared to the U method). Also, the fatigue resulting from these approaches and their wasted time is greater than U method used in the genetic algorithm pattern.
    ConclusionsThe optimum pattern of movement which uses smart genetic algorithm was compared to conventional patterns that showed significant saving in non- working distance and waste time in farm. This optimum pattern can be implemented in automatic navigation but there is the possibility of its implementation by operators in common navigation.
    Keywords: Field efficiency, Genetic algorithm, Pattern of traffic, Route planning
  • غلامحسین شاهقلی*، حافظ غفوری چیانه، ترحم مصری گندشمین
    یکی از مخرب ترین آثار تردد ماشین در مزرعه ایجاد تراکم در خاک های کشاورزی است. تراکم خاک های کشاورزی موجب افزایش مقاومت مکانیکی خاک، کاهش ریشه دوانی گیاه و نهایتا کاهش عملکرد محصول می شود. مدل سازی سیستم های اکولوژیک توسط روش های متداول مدل سازی، به دلیل ماهیت پیچیده آنها در صورت امکان نیز بسیار مشکل است. سیستم های هوش مصنوعی و محاسبات نرم به واسطه سادگی و دقت بالا با یک بار تعریف یا آموزش بسیار مورد توجه هستند. هدف از انجام این تحقیق مدل سازی سیستم تراکم خاک تحت تاثیر رطوبت خاک، سرعت پیشروی ماشین و عمق خاک توسط شبکه های عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه بود. در این پژوهش، رطوبت خاک در پنج سطح 11%، 13/5%، 16%، 19% و 22%، میانگین سرعت پیشروی ماشین در پنج سطح 1، 2، 3، 4 و 5 کیلومتر بر ساعت و عمق های مختلف خاک در سطوح 20، 25، 30، 35 و 40 سانتی متر در نظر گرفته شد. داده های تجربی در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه محقق اردبیلی به صورت آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در پنج سطح رطوبت، سرعت پیشروی و عمق خاک در سه تکرار به دست آمدند. شبکه عصبی پرسپترون با پنج نرون در لایه پنهان با تابع انتقال سیگموییدی و تابع انتقال خطی برای نرون خروجی برای مدل سازی طراحی و آموزش داده شد. مقایسه نتایج مدل و نتایج تجربی نشان دهنده ضریب تبیین 0/99 =R2 بین این مقادیر بود. مقدار میانگین مربعات خطای مدل و درصد میانگین مطلق خطای سیستم به ترتیب برابر 0/17 و 0/29 درصد به دست آمدند که نشان از دقت بالای مدل شبکه عصبی در تخمین مقادیر تراکم خاک دارد.
    کلید واژگان: پرسپترون چندلایه، تراکم خاک، شبکه عصبی مصنوعی، مدل سازی
    Gh Shahgholi *, H. Ghafouri Chiyaneh, T. Mesri Gundoshmian
    IntroductionSoil compaction is one of the most destructive effects of machine traffic. Compaction increases soil mechanical strength and reduces its porosity, plant rooting and ultimately the yield. Nowadays, agricultural machinery has the maximum share on soil compaction in modern agriculture. The soil destruction may be as surface deformation or as subsurface compaction. Any way machine traffic destructs soil structure and as result has unfavorable effect on the yield. Hence, soil compaction recognition and its management are very important. In general, soil compaction is the most destructive effect of machine traffic. Modeling of ecological systems by conventional modeling methods due to the multitude effective parameters has always been challenging. Artificial intelligence and soft computing methods due to their simplicity, high precision in simulation of complex and nonlinear processes are highly regarded. The purpose of this research was the modeling of soil compaction system affected by soil moisture content, the tractor forward velocity and soil depth by multilayer perceptron neural network.
    Materials and MethodsIn order to carry out the field experiments, a tractor MF285 which was equipped with a three-tilt moldboard plough was used. Experiments were conducted at the Agricultural research field of University of Mohaghegh Ardabili in five levels of moisture content of 11, 14, 16, 19 and 22%, forward velocity of 1, 2, 3, 4 and 5 km/h, and soil depths of 20, 25, 30, 35 and 40 cm as a randomized complete block design with three replications. In this study, perceptron neural network with five neurons in the hidden layer with sigmoid transfer function and linear transfer function for the output neuron was designed and trained.
    Results and DiscussionField experiments showed three main factors were significant on the bulk density (P
    Keywords: Artificial neural network, Modeling, Multilayer perceptron, Soil compaction
  • ترحم مصری گندشمین، پژمان عالی قلعه، سعید عالی قلعه، بهمن نجفی
    افزایش جمعیت، کمبود منابع و مخاطرات زیست محیطی در امر تولید محصولات، سبب نفوذ چشمگیر فناوری های نوین و افزایش دقت در عملیات کشاورزی شده است. یکی از نمود های به کارگیری فن آوری های نوین در روند تولید محصول، تعیین ویژگی های مختلف محصول (مثل ارتفاع محصول) در مراحل مختلف رشد گیاه است. شناسایی و اندازه گیری ارتفاع محصول با استفاده از تکنولوژی فراصوت گامی کوچک در راستای اتوماتیک کردن کنترل داشت و برداشت، موضوع پژوهش حاضر است. بعد از طراحی و ساخت، حسگر فراصوت در یک سیستم آزمایشگاهی مورد آزمون قرار گرفت. برای کالیبره کردن از موانع مصنوعی استفاده شد که تجزیه تحلیل داده های جمع آوری شده حاصل از کالیبراسیون با روش رگرسیون خطی و آزمون مقایسه میانگین جفت شده نشان داد که بین آن ها اختلاف معنی دار وجود ندارد و ضریب تبیین مدل رگرسیونی 99% محاسبه شد. آزمایش ها در 3 تکرار در محیط آزمایشگاهی بر روی بوته ذرت انجام گرفت که ولتاژ خروجی حسگر فراصوت با ارتفاع بوته (اندازه گیری دستی) دارای همبستگی خطی بالا بود که منجر به ارائه مدل رگرسیون خطی با ضریب تبیین 95% شد. نتایج حاصل از پژوهش ما، شناسایی وجود یا عدم وجود محصول، در کنترل تخصصی مراحل داشت (به طور مثال سم پاشی) و اندازه گیری ارتفاع محصول (جهت تعیین ارتفاع برش در زمان برداشت)، با استفاده از فناوری حسگر فراصوت به عنوان روشی مناسب در کشاورزی دقیق از لحاظ فن و هزینه اقتصادی کمتر توصیه می شود.
    کلید واژگان: ارتفاع گیاه، حسگر فراصوت، ذرت، کشاورزی دقیق
    T. Mesri Gundoshmian, P. Alighaleh, S. Alighale, B. Najafi
    Introduction
    Growth of population, deficiency of resources, environmental hazards, fast spatial science progress and relevant subjects have resulted in significant effects of enhanced accuracy and modern technologies in agricultural technology and management methods. One of the modern technologies’ utilities in production and nondestructive tests is determination of product characteristics (such as product height), using electronic sensors at different stages of plant growth. In recent years, electric sensors improved widely in farm science. Regarding to wide performance of sensors, from simple sensors such as thermo, light and moisture sensors, to complex ones such as GPS and lidar, also the ability of electronic sensors to exact identification and measurement of special farm properties, makes these sensors to an important part of precision agriculture. The subject of this study is to identify and measure the height of the product using ultrasonic technology to automate control of breeding and harvesting operations. Suitable price and noise and dust resistance of ultrasonic sensor, make it an attractive subject in biosystem industries and farm operations.
    Materials And Methods
    Plant height measurement Ultrasonic sensor includes an ultrasonic transmitter and receiver with more than 20 kHz frequency. As other waves, ultrasonic waves diffuse constantly from a source by mechanical distracting in a gas, liquid or solid environment. The distance between sensor and object is a function of the wave passing time from generation point to receive point. Plant height calculated by estimating this distance and minus it from sensor height. The sensor used in this research had a diffuse angle of 40 degrees to center axis of source. The sensor ability to height measurement depends on leaves angle, leaves surface, plant aggregation in area and plant height. Leaves angle is the most important factor in recognization ability of ultrasonic sensor.
    Electronic system design: The height measurement electronic system includes: 40 kHz Ultrasonic transmitter with diameter of 10 mm, 67 db ultrasonic receiver, Signal amplifier circuit (op-amp), AVR Microcontroller, (atmega 128) and a 64×128 pi LCD. Electronic part of system produces 40 kHz pulse initially and locates on one of the outlet bases of microcontroller. Then, this pulse is amplified and sent to ultrasonic sensor transmitter for maximum performance of the transmitter. The received pulse has low power so it shoud be amplified by an amplifier to be recognizable by the microcontroller. The received signal transmitted to digital signal by a high-speed 128 AVR atmega microcontroller. The sensor calibrated in the first phase using artificial barriers, the data analyzed by linear regression and paired mean comparison test in SPSS and EXCEL software.
    Results And Discussion
    Corn height measured by designed system in a test by 100 plots and 10 blocks. Thus, the blocks had a dimension of 1m length and 10cm width. System output recorded in first block and the block length passed by system with 10cm distances. Actual measurement accuracy comprised as pixels to data from manual measurement. The results didn’t show any significant difference between means. The regression coefficient of model was calculated 99%. The operating phase continued in a lab to measure maize height. The results showed high linear correlation between ultrasonic output voltage and manual measurement. This linear correlation led to present a linear regression model with the regression coefficient of 95%. Correlated mean comparison used for all of data too, i.e. the data obtained by the two measurement methods were compared by t-paired test. So it’s defensible that with 99% confidence, sensor can estimate the real value of height with high accuracy.
    Conclusions
    Utilization of measurement technologies and accuracy enhancement in agricultural production systems are unavoidable. In this research, corn height was measured accurately by ultrasonic technology. According to the results, identifying the presence or absence of plant, precision control of the operations (e.g. spraying) and measuring the height of the plants (to set the cutting height at combine harvester). Obviously, the produced device can identify plant height with precision, and can use in different phases of precision agriculture such as seeding row identification, machinery path determination to minimize plant’s loss, poison optimization and harvesting.
    Keywords: Corn, Plant height, Precision agriculture, Ultrasonic sensor
  • فروغ کیهانی نسب *، ترحم مصری گندشمین، غلامحسین شاهقلی
    در سال های اخیر پیشرفت و توسعه دستگاه های هدایت خودکار در ماشین ها، به افزایش علاقه برای برنامه ریزی مسیر به کمک ابزارهای محاسباتی هوش مصنوعی منجر شده است. مزارع کشاورزی دارای اشکال و طرح های مختلف و متنوعی می باشند. در مزارع مثلثی چون طول مسیرها در تمام مزرعه یکسان نیست، بدست آوردن الگوی مناسب حرکت نسبت به مزارعی که شکل چهار وجهی دارند، مشکل تر می باشد. هدف این پژوهش، شبیه سازی برنامه ریزی مسیر بهینه آن لاین به منظور کاهش مسافت و زمان غیرمفید ماشین می باشد. در این مقاله با استفاده از الگوریتم ژنتیک و نرم افزار Matlab 2013، الگویی بهینه برای حرکت ماشین های کشاورزی هدایت خودکار در مزارع مثلثی شبیه سازی، و در نهایت این الگوی بهینه در قالب نمودار با الگوهای سنتی مقایسه گردید. نتایج شبیه سازی نشان داد که الگوی بهینه با اجتناب از دور زدن های طولانی، قادر است مسافت غیرمفید را تا 51 % و زمان غیرمفید را تا 54 % نسبت به الگوهای تردد مرسوم کاهش دهد.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، الگوی بهینه، هدایت خودکار، مسافت غیرمفید
    Tarahom Mesri Gundoshmian, Gholamhosein Shahgholi, Foroogh Kiyani *
    In recent years, development of automatic guidance systems in machines led to exceeding enthusiasm for route planning using computational tools for artificial intelligence. Farms have different and various shapes and plans. Since the route length is not equal throughout a triangle-shaped field, it is more difficult to achieve a proper moving pattern in comparison with tetrahedral fields. The aim of this study is to simulate the optimal online route planning to reduce the unhelpful distance and time during performing the operations. In this paper, using genetic algorithms and Matlab 2013 software, an optimal model for moving unmanned farm machinery in rectangular farm simulated and finally this optimal pattern was compared with traditional patterns in the form of diagram. The simulation results showed that the optimal model with avoiding long turning methods is able to save approximately 51% in non-working distance and 54% in wasted time compared to the traditional traffic patterns.
    Keywords: Genetic Algorithm, optimal pattern, auto guidance, non-working distance
  • غلام رضا شیخ زاده، شکرالله اصغزی، ترحم مصری گندشمین
    مقاومت فروروی (PR) یکی از پویاترین ویژگی های مکانیکی خاک است که عملیات خاک ورزی، رشد گیاه و فعالیت های بیولوژیکی خاک را تحت تاثیر قرار می دهد. اندازه گیری مستقیم این متغیر دشوار، زمان بر و پرهزینه است. هدف از تحقیق حاضر ارائه توابع انتقالی رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی برای برآورد PR خاک بر پایه متغیرهای زود یافت شامل توزیع اندازه ذرات، کربن آلی، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، کربنات کلسیم معادل، تخلخل کل و رطوبت اولیه خاک مزرعه بود. به این منظور 105 نمونه از عمق 0 تا cm 10 خاک های زراعی دشت اردبیل برداشته شد سپس برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی آن ها تعیین گردید. داده ها به دو سری آموزشی (78 نمونه) و آزمونی (27 نمونه) تقسیم شدند. برای اشتقاق توابع انتقالی رگرسیونی و شبکه عصبی به ترتیب از نرم افزارهای 18 SPSS و MATLAB استفاده گردید. نتایج توابع رگرسیونی و شبکه عصبی نشان داد که مناسب ترین متغیرها در برآورد PR خاک، رطوبت اولیه مزرعه، جرم مخصوص ظاهری و توزیع اندازه ذرات خاک بودند. مقادیر ضریب تبیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و معیار اطلاعات آکائیک (AIC) برابر 55/0، MPa 89/0 و 67/14- و 91/0، MPa 37/0 و 64/146- به ترتیب برای مناسب ترین تابع رگرسیونی و شبکه عصبی به دست آمد. بنابراین دقت توابع شبکه عصبی در برآورد PR خاک منطقه مورد مطالعه بیشتر از توابع رگرسیونی بود.
    کلید واژگان: تخمین، رطوبت اولیه، فشردگی خاک، متغیر زودیافت
    Gholam Reza Sheykhzadeh, Shokrollah Asghari, Tarahom Mesri Gundoshmian
    Introduction
    Penetration resistance is one of the criteria for evaluating soil compaction. It correlates with several soil properties such as vehicle trafficability, resistance to root penetration, seedling emergence, and soil compaction by farm machinery. Direct measurement of penetration resistance is time consuming and difficult because of high temporal and spatial variability. Therefore, many different regressions and artificial neural network pedotransfer functions have been proposed to estimate penetration resistance from readily available soil variables such as particle size distribution, bulk density (Db) and gravimetric water content (θm). The lands of Ardabil Province are one of the main production regions of potato in Iran, thus, obtaining the soil penetration resistance in these regions help with the management of potato production. The objective of this research was to derive pedotransfer functions by using regression and artificial neural network to predict penetration resistance from some soil variations in the agricultural soils of Ardabil plain and to compare the performance of artificial neural network with regression models.
    Materials And Methods
    Disturbed and undisturbed soil samples (n= 105) were systematically taken from 0-10 cm soil depth with nearly 3000 m distance in the agricultural lands of the Ardabil plain ((lat 38°15' to 38°40' N, long 48°16' to 48°61' E). The contents of sand, silt and clay (hydrometer method), CaCO3 (titration method), bulk density (cylinder method), particle density (Dp) (pychnometer method), organic carbon (wet oxidation method), total porosity(calculating from Db and Dp), saturated (θs) and field soil water (θf) using the gravimetric method were measured in the laboratory. Mean geometric diameter (dg) and standard deviation (σg) of soil particles were computed using the percentages of sand, silt and clay. Penetration resistance was measured in situ using cone penetrometer (analog model) at 10 replicates. The data were divided into two series as 78 data for training and 27 data for testing. The SPSS 18 with stepwise method and MATLAB software were used to derive the regression and artificial neural network, respectively. A feed forward three-layer (8, 11 and 15 neurons in the hidden layer) perceptron network and the tangent sigmoid transfer function were used for the artificial neural network modeling. In estimating penetration resistance, The accuracy of artificial neural network and regression pedotransfer functions were evaluated by coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), mean error (ME) and Akaike information criterion (AIC) statistics.
    Results And Discussion
    The textural classes of study soils were loamy sand (n= 8), sandy loam (n= 70), loam (n= 6) and silt loam (n= 21). The values of sand (26.26 to 87.43 %), clay (3.99 to 17.34 %), organic carbon (0.3 to 2.41 %), field moisture (4.56 to 33.18 mass percent), Db (1.02 to 1.63 g cm-3) and penetration resistance (1.1 to 6.6 MPa) showed a large variations of study soils. There were found significant correlations between penetration resistance and sand (r= - 0.505**), silt (r= 0.447**), clay (r= 0.330**), organic carbon (r= - 0.465**), Db (r= 0.655**), θf (r= -0.63**), CaCO3 (r= 0.290**), total porosity (r= - 0.589**) and Dp (r= 0.266*). Generally, 15 regression and artificial neural network pedotransfer functions were constructed to predict penetration resistance from measured readily available soil variables. The results of regression and artificial neural network pedotransfer functions showed that the most suitable variables to estimate penetration resistance were θf, Db and particles size distribution. The input variables were n and θf for the best regression pedotransfer function and also Db, silt, θf and σg for the best artificial neural network pedotransfer function. The values of R2, RMSE, ME and AIC were obtained equal to 0.55, 0.89 MPa, 0.05 MPa and -14.67 and 0.91, 0.37 MPa, - 0.0026 MPa and -146.64 for the best regression and artificial neural network pedotransfer functions, respectively. The former researchers also reported that there is a positive correlation between penetration resistance with Db and a negative correlation between penetration resistance with θf and organic carbon.
    Conclusion
    The results showed that silt, standard deviation of soil particles (σg), bulk density (Db), total porosity and field water content (θf) are the most suitable readily available soil variables to predict penetration resistance in the studied area. According to the RMSE and AIC criteria, the accuracy of artificial neural network in estimating soil penetration resistance was more than regression pedotransfer functions in this research.
    Keywords: Estimation, Initial moisture, Readily available variable, Soil compaction
  • سما عمید*، ترحم مصری گندشمین، غلامحسین شاهقلی
    مدیریت انرژی یکی از اصلی ترین راه های بهینه سازی مصرف منابع انرژی است. پیش بینی عملکرد محصولات بر اساس ورودی های انرژی می تواند به کشاورزان و سیاست گذاران به منظور برآورد سطح تولید کمک کند. داده های مورد نیاز برای مطالعه به طور تصادفی از 70 مزرعه مرغ گوشتی در شمال غرب ایران جمع آوری گردید. انرژی های ورودی شامل نیروی انسانی، ماشین آلات، سوخت، خوراک و الکتریسیته و انرژی های خروجی تولید شده به عنوان متغیرهای خروجی در نظر گرفته شد. شبکه های عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) و تابع با پایه شعاعی (RBF) به منظور پیش بینی انرژی های خروجی تولید مرغ گوشتی مورد استفاده قرار گرفت. با توجه به نتایج مقایسه به دست آمده از شاخص های ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین قدرمطلق خطا (MAE) عملکرد مدل شبکه عصبی RBF بهتر از شبکه عصبی MLP برآورد گردید. در ارزیابی تاثیرپذیری خروجی از نهاده های ورودی، در هر دو مدل سوخت فسیلی بالاترین حساسیت را در بین نهاده های تولیدی از خود نشان داد.
    کلید واژگان: پیش بینی، حساسیت، مدیریت انرژی، منابع انرژی
    Tarahom Mesri Gundoshmian, Gholamhossein Shahgoli, Sama Amid*
    Energy management is one of the main ways of the efficient use of energy resources. The prediction of crop yields based on energy inputs can help farmers and policymakers to estimate the level of production. Required data for study were randomly collected from 70 broiler farms in North West of Iran. The input energies were included human labour, machinery, fuel, feed and electricity and the output produced energies were considered as output variables. The multi-layer perceptron (MLP) and the radial basis function (RBF) neural networks were applied for prediction of output energies of broiler production. According to the comparison results obtained from the indices of the coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and the mean absolute error (MAE) performance of the ANN-RBF model better than ANN-MLP model was estimated. In evaluating the effects of inputs on outputs of production, the production of fossil fuel showed the highest sensitivity among the production inputs in both models.
    Keywords: Energy management, Energy resources, Prediction, Sensitivity
  • سماء عمید، ترحم مصری گندشمین
    سامانه های تولیدی در صنایع زیستی بر مدیریت منابع و تبدیل صور مختلف انرژی استوار است. این پژوهش به بررسی و مدل سازی غیرپارامتریک انرژی تولید مرغ گوشتی پرداخته است. نمونه های مورد بررسی، مشتمل بر 70 تولیدکننده مرغ گوشتی استان اردبیل بود که به طور تصادفی از جامعه آماری منطقه انتخاب شدند. در این مطالعه، معادل انرژی مصرفی در صنعت مذکور برآورد شد و سپس شاخص های انرژی محاسبه شد. سپس با استفاده از مدل های شبکه عصبی مصنوعی میزان معادل انرژی ستانده و عملکرد سیستم، مدل سازی و برآورد شد. بر اساس نتایج حاصل از پژوهش، میزان کل انرژی معادل نهاده و ستانده در تولید مرغ گوشتی به ترتیب در حدود 79/153 و 45/27 گیگاژول بر 1000 قطعه مرغ محاسبه شد. بیشترین انرژی نهاده مصرفی در تولید مرغ گوشتی منطقه متعلق به سوخت فسیلی با 48/61 درصد از کل معادل انرژی بود. بر اساس نتایج شبکه عصبی مصنوعی بهترین ساختار برای مدل سازی انرژی مصرفی تولید مرغ گوشتی ساختار 2-14-5 با 5 ورودی، یک لایه مخفی با 14 نرون و یک لایه خروجی با دو پارامتر خروجی تخمین زده شد. ضرایب تبیین مناسب ترین ترکیب وزن برای تخمین معادل انرژی تولید گوشت مرغ و کود بستر به ترتیب 93 و 91 درصد برای داده های آزمون و 98 و 95 درصد برای داده های اعتبارسنجی به دست آمد. در ارزیابی تاثیرپذیری خروجی از نهاده های ورودی، سوخت فسیلی بالاترین حساسیت را در بین نهاده های تولیدی از خود نشان داد که لزوم بازنگری در منابع انرژی را بیش از پیش آشکار می سازد.
    کلید واژگان: انرژی، شبکه های عصبی مصنوعی، مدل سازی، مرغ گوشتی
    S. Amid, T. Mesri Gundoshmian
    Production systems in bio-Industries rest on resources management and conversion of various forms of energy. This research is investigated and modelled the energy of broiler production in a non-parametric form. The studied samples consist of 70 broiler productions in Ardabil province which were randomly selected from statistical society of the region. In this study, the equivalent energy consumption was estimated in the mentioned industry and the energy indices were calculated, then the equivalent amount of output energy and performance of system were modelled and estimated, using the artificial neural network models. Based on the obtained results, the total equivalent energy of input and output in broiler production were calculated as 153.79 and 27.45 GJ per 1000 birds, respectively. The most consumable input energy in the broiler production of region belongs to the fossil fuel with 61.48% of the total equivalent energy. Based on the results of artificial neural network, the best structure for modelling of energy consumption of broiler production was estimated 5-14-2 structure with five inputs, one hidden layer with 14 neurons and one output layer with two output parameters. The determination coefficient of the best weight combination for estimating the equivalent energy of broiler and manure production for testing data were obtained 93% and 91%, respectively and for validation data were obtained 98% and 95%. In assessing the effectiveness of inputs on the outputs, the fossil fuel showed the highest sensitivity among the production inputs that reveals the needs for revision of the energy resources more than ever.
    Keywords: Energy, Artificial Neural Networks, Modelling, Broiler
  • حامد امیر عابدی، شکرالله اصغری، ترحم مصری گندشمین، ناصر بالنده
    اندازه گیری مستقیم برخی ویژگی های فیزیکی دیریافت خاک مثل پایداری خاکدانه وقت گیر، هزینه بر و گاهی اوقات به دلیل خطاهای آزمایشی و غیریکنواختی خاک غیرواقعی است. پایداری خاکدانه ها به عنوان یک ویژگی دیریافت می توانند از ویژگی های زودیافت خاک مانند بافت، جرم ویژه ظاهری، کربن آلی و کربنات کلسیم معادل با استفاده از توابع انتقالی رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی برآورد شوند. هدف از این پژوهش ارائه مدل هایی برای برآورد میانگین وزنی قطر (MWD) خاکدانه از روی ویژگی های زودیافت با استفاده از مدل های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی و همچنین ارزیابی کارآیی این مدل ها در برآورد با استفاده از معیارهای آماری مانندضریب تبیین (R2) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) بود. برای این منظور،100 نمونه خاک از مناطق مختلف دشت اردبیل برداشت وتجزیه های فیزیکی و شیمیایی انجام شد. داده ها به دو سری داده های آموزشی (80 درصد داده ها) و داده های آزمون (20 درصد داده ها) تقسیم شدند. نتایج نشان داد که هر دو روش می توانند میانگین وزنی قطر خاکدانه را با دقت قابل قبولی برآورد کنند با این وجود شبکه عصبی مصنوعی از دقت بیش تر و خطای کمتری (R2 و RMSEبه ترتیب 88/0 و 042/0) در برآورد میانگین وزنی قطر خاکدانه نسبت به مدل های رگرسیونی (R2 و RMSE به ترتیب 81/0 و 054/0) برخوردار بودند.
    کلید واژگان: پایداری خاکدانه، توابع انتقالی، شبکه عصبی مصنوعی
    Hamed Amir Abedi, Shokr Allah Asghari, Tarahom Mesri Ghandomshin, Naser Balandeh
    Direct measurement of soil physical properties is time consuming, costly and sometimes unreliable because of soil heterogeneity and experimental errors. Stability of aggregates could be estimated from surrogate data such as soil texture, bulk density, organic carbon and CaCO3 using pedotransfer function (PTF).The objective of this research was to present regression PTFs and artificial neural network models to predict mean weight diameter (MWD) of aggregate from limited sets of soil properties and to assess the efficiency of the presented models to predict the MWD with the statistical criteria including the coefficient of determination (R2) and root mean square deviation (RMSE). In total, 100 soil sample were collected from Ardabil plain and analyzed for their physicals and chemicals properties. Soil samples were divided into two groups, so that, 80 samples were used for the development and remaining 20 samples for the validation of PTFs. The values of R2 and RMSE for regression PTFs and artificial neural networks were, respectively, 0.88, 0.42 for neural networks and 0.81, 0.054 for regression PTF. Results showed that two methods could be applied to predict the MWD in Ardabil plain. However, artificial neural networks performed better than regression model in this study.
    Keywords: Aggregate stability, neural networks, Pedotransfer function
  • ترحم مصری گندشمین، پژمان عالی قلعه، سعید عالی قلعه
    سیستم های مدیریت اطلاعات مزرعه با فراهم کردن اطلاعات دقیق مکانی از مزرعه در هر زمان به صورت غیرمخرب و بی درنگ، امکان گرفتن تصمیم مناسب را فراهم می کنند. امروزه لیزر در گستره وسیعی از صنایع از جمله تجهیزات نشانه گیری و ابزار دقیق کاربرد دارد. این پژوهش با هدف شناسایی و اندازه گیری ارتفاع گیاهان زراعی به صورت غیرمخرب به کمک تکنولوژی لیزر طراحی، اجرا و ارزیابی شد. بعد از طراحی و ساخت، سامانه لیزری در 2 مرحله آزمایشگاهی و مزرعه ای بررسی شد. مرحله اول اندازه گیری روی گیاه برنج در محیط آزمایشگاهی انجام شد که تحلیل داده های جمع آوری شده بعد از کالیبراسیون، با روش رگرسیون خطی (ضریب تبیین 95%) و مقایسه میانگین انجام شد که بیانگر دقت کافی سیستم در تعیین ارتفاع محصول است. در مرحله دوم از سامانه لیزری برای اندازه گیری ارتفاع گیاه گندم در مزرعه استفاده شد که با توجه به نتایج به دست آمده بین داده های ارتفاع اندازه گیری شده با متر و داده های سیستم، از نظر آماری اختلاف معنی داری مشاهده نشد. با توجه به نتایج به دست آمده، سامانه حسگر لیزر به عنوان روشی مناسب و با دقت بالا برای انواع عملیات شناسایی مکانی محصول و تعیین ارتفاع محصولات مختلف در کشاورزی دقیق توصیه می شود.
    کلید واژگان: ارتفاع محصول، آزمون غیرمخرب، حسگر لیزر، کشاورزی دقیق
    Farm information management systems provide proper decisions by collecting precise locative data of the farm in a non-destructive and immediate form at any time. Nowadays, laser is used in a wide range of industries such as target equipment’s and exact instruments. The research was designed and performed and evaluated to identify and measure crop plants height in a non-destructive form using the laser technology. After designing and building, the laser system was tested in two field and laboratorial stages. The first stage of measurement was performed on the rice in a laboratorial environment which the collected data were analyzed by linear regression method (repression coefficient %95) and average comparison after calibration that represented sufficient care of the system in identifying the product height. In the second stage, it was used the laser system to measure the wheat height on the farm which according to the obtained results, it wasnt observed significant statistical difference between the height data measured in meter and the system data. According to the obtained results, the laser sensor system is recommended as a suitable and with high precision method for kinds of product locative identification operations and identifying the height of various products in precise agriculture.
    Keywords: Precision Agriculture, Plant's height, Non, destructive tests, Laser sensor
  • ترحم مصری گندشمین، شرمین کریمی
    هزینه های نگهداری و تعمیر (نت) بخش زیادی از هزینه های ماشینی واحدهای مکانیزه را تشکیل می دهند. در یک سامانه کشاورزی مکانیزه هزینه انجام نشدن به موقع عملیات را نیز به این هزینه بایست اضافه نمود. تراکتورهای کشاورزی به عنوان روشاول ترین منبع تولید توان در کشاورزی مکانیزه عصر حاضر محسوب می شوند. سنجش و ارزیابی و نیز تخمین هزینه های به کارگیری این تراکتورها، از اولویت های اجتناب ناپذیر مدیریت اقتصادی واحدهای کشاورزی است. هزینه های نگهداری و تعمیر، متاثر از عمر تراکتور و ساعات کارکرد سالانه آن است که برای تعیین عمر بهینه اقتصادی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. این مطالعه در راستای پیش بینی مقدار هزینه نت برای جایگزینی به موقع ماشین و تعیین یک مدل مناسب مبتنی بر شبکه عصبی، با لحاظ نمودن شاخص هزینه های نت تجمعی و ساعات کارکرد تجمعی دو مدل روشاول تراکتور در استان آذربایجان غربی، شامل تراکتورهای مسی فرگوسن 285، مسی فرگوسن 399 انجام پذیرفت. اطلاعات جمع آوری شده شامل هزینه های نگهداری و تعمیر(لوازم یدکی، تعمیرات اساسی و غیر اساسی و روغن و گریس مصرفی)، کارکرد سالیانه و قیمت اولیه این تراکتورهاست. مدل عصبی جداگانه برای هر دو نوع تراکتور بهینه شد و با استفاده از شاخص آماری ضریب همبستگی مدل ارزیابی گردید. مدل عصبی با ضریب همبستگی بالای 95/0 توانست تمام هزینه های تراکتورهای روشاول را در فاز آموزش و آزمونتخمین بزند.
    کلید واژگان: تراکتور، مدل شبکه عصبی، نگهداری و تعمیر، هزینه
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال