فهرست مطالب

تحقیقات سامانه ها و مکانیزاسیون کشاورزی - پیاپی 72 (بهار و تابستان 1398)
  • پیاپی 72 (بهار و تابستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/04/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • سجاد سبزی، یوسف عباس پور *، حسین جوادی کیا صفحات 1-18

    علف هرز به دلیل رقابت با محصولات کشاورزی برایدستیابی به آب، مواد مغذی، نور خورشید و . . . باید از مزرعه حذف شود. روش های مختلفی برای مبارزه با علف های هرز وجود دارد مانند روش های مکانیکی، دستی و استفاده از علف کش ها که در میان کشاورزان، امروزه کاربرد علف کش ها رایج تر است اما این کار به دلیل استفاده یکسان در کل مزرعه، به آلودگی زیست محیطی انجامیده است. در این مطالعه، یک سیستم ماشین بینایی مبتنی بر پردازش ویدئو به منظور شناسایی علف هرز چاودار از گیاه سیب زمینی جهت پاشش بهینه علف کش پیشنهاد شده است. پس از فیلم برداری، پیش پردازش و قطعه بندی، 965 شیء شناسایی شد. از هر شیء، 14 خصوصیت استخراج شد. با استفاده از روش فراابتکاری هیبرید شبکه عصبی مصنوعی - الگوریتم ژنتیک از میان 14 خصوصیت استخراجی، 6 خصوصیت میانگین، ممان سوم، خودهمبستگی، همبستگی، عدم تشابه و آنتروپی به عنوان خصوصیات موثر انتخاب شدند. کل داده ها به دو دسته تقسیم شدند: داده های آموزش (70 درصد کل داده ها) و داده های تست و اعتبارسنجی (30 درصد کل داده ها). با استفاده از طبقه بند هیبرید شبکه عصبی - مصنوعی - الگوریتم مبتنی بر جغرافیای زیستی، طبقه بندی انجام گرفت. با دو روش تحلیل ماتریس اغتشاش و بررسی نمودار ROC، عملکرد سیستم طبقه بند ارزیابی شد. سه معیار حساسیت، دقت و ویژگی با استفاده از ماتریس اغتشاش محاسبه شد. نتایج تحقیق نشان می دهد که میزان حساسیت، دقت و ویژگی سیستم طبقه بند به ترتیب بالای 99، 99 و 98 درصد است. می توان نتیجه گرفت که امکان ساخت سیستم ماشین بینایی با هدف ذکر شده که به صورت برخط کار می کند وجود خواهد داشت.

    کلیدواژگان: الگوریتم های فراابتکاری، طبقه بند، فیلم برداری، قطعه بندی، ماشین بینایی
  • پیام فرهادی، عبدالله گل محمدی، احمد شریفی *، غلام حسین شاه قلی صفحات 19-36

    امروزه یکی از مسائل اصلی در مطالعه ماشین های کشاورزی، رابطه لاستیک و خاک و تاثیرات ناشی از آن است. در این مقاله، از یک سامانه آزمونگر تک چرخ برای اجرای آزمایش ها در شرایط کنترل شده انباره خاک استفاده شد. آزمون های مورد نظر با استفاده از یک لاستیک 28-4/12 و در سه سطح بار عمودی (6، 9 و 12 کیلو نیوتن)، سه سطح فشار باد (80، 120 و 160 کیلو پاسکال) و سه سطح رطوبتی (11/20، 14/86، 18/68درصد) برای بررسی متغیرهای مورد نظر روی پارامترهای مساحت تماسی، فشار تماسی، فشردگی و هدایت الکتریکی ظاهری خاک اجرا شد. فشار تماسی متوسط با پارامترهای بار عمودی، فشار باد و رطوبت دارای رابطه مستقیم است. مدل رگرسیونی برای پیش بینی فشار تماسی با ضریب تبیین مناسب به دست آمد (R2=0/946). هدایت الکتریکی ظاهری با ضریب تبیین مناسبی نسبت به سه متغیر بار عمودی، فشار باد لاستیک و رطوبت خاک پیش بینی شد (R2=0/850). ضریب تبیین مدل های ارائه شده برای پیش بینی مقاومت به نفوذ خاک (شاخص مخروط) با استفاده از هدایت الکتریکی ظاهری، با افزایش رطوبت کاهش پیدا کرد. عامل کنترل کننده تغییرات هدایت الکتریکی ظاهری خاک در سطوح رطوبتی پایین و در سطوح رطوبتی بالاتر به ترتیب بار عمودی و فشار باد لاستیک شناخته شد.همچنین با افزایش رطوبت، درصد خطای استفاده از پارامتر تغییرات هدایت الکتریکی ظاهری برای تخمین مقاومت به نفوذ بیشتر می شود.

    کلیدواژگان: آزمونگر تایر، انباره خاک، بار عمودی، شاخص مخروط خاک، فشار باد لاستیک
  • علی متولی*، سید جعفر هاشمی، ابراهیم تقی نژاد صفحات 37-54

    امروزه گرمایش کره زمین در اثر مصرف سوخت های فسیلی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. مصرف سوخت های فسیلی در نیروگاه ها به منظور تولید برق بیشترین سهم را در انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده در جهان دارند. با وجود سهم چشمگیر بخش کشاورزی از صنعت برق، بخش فرآوری و خشک کردن محصولات کشاورزی بیشترین انرژی مصرفی را به خود اختصاص داده اند. در این پژوهش به بررسی پارامترهای انرژی و زیست محیطی (گرمایش جهانی) و هزینه های اجتماعی خشک کردن لایه های سیب در سه دمای 45، 55 و 65 درجه سلسیوس و در سرعت جریان هوای ثابت 0/5 متر بر ثانیه در پیش تیمارهای مختلف اسمزی، فراصوت، بلانچینگ و مایکروویو (هر یک از پیش تیمارها در سه سطح) پرداخته شد. بررسی داده ها نشان می دهد که با افزایش دما و استفاده از پیش تیمارهای مختلف، مدت زمان، انرژی مصرفی و حرارت مخصوص مصرفی نسبت به تیمار شاهد روند کاهشی و مقادیر بازده انرژی، خشک شدن و حرارتی روند صعودی دارند. بالاترین مقادیر هر دو بازده انرژی و خشک شدن در استفاده از پیش تیمارهای مختلف مربوط به استفاده از پیش تیمار مایکروویو با توان 360 وات به مدت 2/5 دقیقه در دمای 65 درجه سلسیوس به ترتیب به میزان 5/04 و 5/62 درصد و پایین ترین میزان این بازده ها مربوط به تیمار شاهد با دمای 45 درجه سلسیوس به ترتیب به میزان 2/27 و 2/38 درصد به دست آمده است. نتایج بررسی ها نشان می دهد که بیشترین و کمترین میزان گازهای گلخانه ای به ازای خروج هر کیلوگرم آب از لایه های سیب به ترتیب 21/19، 9/37 کیلوگرم CO2 و  4-10×10/05، 4-10×4/45 کیلوگرم CH4 و 4-10×2/01، 4-10×0/89 کیلوگرم N2O بوده است. همچنین بالاترین و پایین ترین میزان هزینه های اجتماعی به ازای خروج یک کیلوگرم آب از لایه های سیب به ترتیب در نیروگاه بخار 34927/67، 15449/04، در نیروگاه 35263/45، 15597/59ریال و در نیروگاه سیکل ترکیبی 30561/66، 13517/91ریال برآورد گردید.

    کلیدواژگان: بازده انرژی، حرارت مخصوص مصرفی، گازهای گلخانه ای
  • محمدرضا علی زاده*، دیدار حق طلب صفحات 55-72

    توسعه دروگرهای مناسب در برداشت مکانیزه برنج به منظور کاهش هزینه ها و ضایعات، اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، عملکرد مزرعه ای دو نوع دروگر برنج خودگردان و موتوری پشتی با روش دستی برداشت ارزیابی شده است. آزمایش در قالب کرت های خرد شده با عامل اصلی رقم برنج در دو سطح (هاشمی و خزر) و عامل فرعی روش برداشت در سه سطح بر پایه طرح بلوک های کامل تصادفی در سه تکرار در موسسه تحقیقات برنج کشور اجرا شد. نتایج نشان می دهد که ظرفیت مزرعه ای موثر دروگر خودگردان (0/237 هکتار بر ساعت) و دروگر موتوری پشتی (0/048 هکتار بر ساعت) به طور معنی دار (P<0.01) بیشتر از ظرفیت مزرعه ای موثر روش برداشت دستی (0/0083 هکتار بر ساعت) است. مدت زمان برداشت برنج در روش دستی به طور میانگین 119/71ساعت، در دروگر خودگردان 4/22 ساعت و دروگر موتوری پشتی 20/74ساعت به ازای هر هکتار تعیین شده است. تعداد کارگر در روش دستی 159/7نفر ساعت بر هکتار و در برداشت با دروگر خودگردان و موتوری پشتی به ترتیب 52/22و 68/74نفر ساعت بر هکتار به دست آمده است. ضایعات برداشت در دروگر خودگردان، موتوری پشتی و روش دستی به ترتیب 2/42، 2/58 و 2/18 درصد برآورد شده است. صرفه جویی خالص ناشی از کاربرد دروگر خودگردان و موتوری پشتی، در مقایسه با روش دستی، به ترتیب 7940728 و 4444297 ریال بر هکتار ارزیابی شده است. نقطه سر به سر برای دروگر موتوری پشتی و دروگر خودگردان به ترتیب 2/00 و 11/42هکتار بر سال تعیین شده است.

    کلیدواژگان: برداشت مکانیزه، ضایعات برنج، هزینه برداشت
  • ندا منصوری، حسن ذکی *، محمدجواد شیخ داودی، عباس عساکره صفحات 73-90

    نیشکر گیاهی است که از دیرباز برای تولید شکر و محصولات جانبی در استان خوزستان کاشت می شود و روش اصلی کاشت آن قلمه زنی است. با توجه به روش های مختلف کاشت قلمه نیشکر در خوزستان، این مطالعه در سال 1395 و با هدف بررسی این روش ها و استخراج شاخص های مناسب آن با توجه به شرایط این استان و در زمان معمول کاشت نیشکر در استان خوزستان (از نیمه دوم مرداد تا اوایل مهرماه) در کشت و صنعت حکیم فارابی اجرا شد. داده های این پژوهش نیز در حین کاشت از طریق مشاهده، تهیه عکس و گزارش نویسی به منظور جمع آوری اطلاعات خام، مصاحبه و توزیع پرسشنامه بین کارشناسان مجرب کشت و صنعت حکیم فارابی (25 نفر) صورت پذیرفت. در ابتدا، متغیرهای موثر برای شاخص های روش کاشت مناسب تعیین گردید. شاخص های هزینه، میزان کیفیت قلمه گذاری، ظرفیت مزرعه ای، تعداد حرکت تراکتور در زمین و ارگونومیک کار بررسی شد. برای تعیین روش مناسب کاشت از روش تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. وزن دهی عوامل با استفاده از نظر کارشناسان و خبرگان کشاورزی صورت گرفت. شاخص های تعیین شده برای سه روش مختلف کاشت قلمه نیشکر با دست، کاشت نیمه مکانیزه قلمه نیشکر با دستگاه برنده-کارنده و کاشت مکانیزه قلمه نیشکر با دستگاه کارنده خودکار به فرآیند تحلیل سلسله مراتبی وارد و با نرم افزار Expert Choiceمقایسه شدند. نتایج بررسی ها نشان می دهد که کاشت نیمه مکانیزه با کمترین هزینه و بیشترین کیفیت قلمه گذاری روشی است بهینه. از طرف دیگر، کاشت دستی به دلیل هزینه بالا و به رغم آنکه در شاخص کیفیت کاشت بهتر از کاشت مکانیزه عمل کرده، رتبه ای پایین تر به دست آورده است.

    کلیدواژگان: تحلیل سلسله مراتبی، قلمه کاری، ماشین کاشت
  • جعفر حبیبی اصل*، حسن کاووسی صفحات 91-108

    استان خوزستان با تولید بیش از 120 هزار تن برنج در سال، بین استان های ایران در مقام چهارم قرار دارد. خشک کردن برنج پس از برداشت، از این لحاظ لازم است که رطوبت آن بیش از حد مجاز در فرآوری یا برای انبارداری است. در بیشتر شالیکوبی های استان خوزستان، شلتوک برنج هنوز به روش سنتی با استفاده از خشک کن های بستر ثابت خشک می شود که نتیجه آن افزایش افت کمی و کیفی محصول و افزایش هزینه هاست. از این رو برای استفاده از مزایای انرژی خورشیدی در خشک کردن شلتوک در استان خوزستان، خشک کن خورشیدی ساخته و ارزیابی شد. متغیرهای اصلی در بررسی عملکرد خشک کن دو نوع صفحه جاذب (نوع شیاردار ساده و نوع شیاردار همراه با پوشال آهنی)، دو رقم برنج مرسوم در منطقه (شفق و عنبوری) و تراکم شلتوک در خشک کن در سه سطح (یک، دو و سه سینی) بود. رطوبت اولیه محصول در تیمارهای مختلف بین 18 تا 21/5درصد (بر پایه تر) تعیین گردید و تا رسیدن رطوبت نهایی به 8/9 درصد (بر پایه تر)، فرآیند ادامه یافت. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که اثر رقم، نوع صفحه جاذب و تعداد سینی در خشک کن بر مدت زمان خشک شدن شلتوک در خشک کن خورشیدی و بر ظرفیت خشک کن در سطح 1 درصد معنی دار است. ولی راندمان خشک کن خورشیدی فقط تحت تاثیر نوع خشک کن (منظور نوع صفحه جاذب) در سطح 1 درصد معنی دار شده است. مقایسه میانگین داده ها نشان داد که کمترین و بیشترین مدت زمان مورد نیاز برای خشک شدن محصول در خشک کن با صفحه جاذب ساده با 4 و 6/1ساعت به ترتیب به تیمارهای رقم شفق در تراکم یک سینی و رقم عنبوری در تراکم سه سینی تعلق دارد. افزایش تراکم شلتوک در خشک کن از یک به دو و از دو به سه سینی، مدت زمان خشک شدن را به ترتیب 16/4و 17/2درصد افزایش داده است. زمان خشک شدن و رسیدن به رطوبت نهایی در رقم شفق نسبت به رقم عنبوری به طور متوسط 12/8درصد کمتر بود. کمترین ظرفیت خشک کن، به مقدار 0/8 کیلوگرم بر ساعت، در رقم عنبوری تحت تراکم یک سینی و استفاده از صفحه جاذب معمولی دیده شد و بالاترین ظرفیت خشک کن، به مقدار 2/1 کیلوگرم بر ساعت، از تیمار رقم شفق تحت تراکم سه سینی و استفاده از صفحه جاذب با پوشال آهنی به دست آمد. تغییرات راندمان صفحه های جاذب معمولی و دارای پوشال آهنی به ترتیب بین 5/2 تا 18/47درصد و 5/9 تا 23/66درصد بود.

    کلیدواژگان: خشک کن خورشیدی، درصد شکستگی، راندمان خشک کن، صفحه جاذب
  • فاطمه افشارنیا*، افشین مرزبان صفحات 109-122
    تاخیردرآسیاب کردن ساقه هایبرداشت شده نیشکردرواحدهایکشتوصنعتو معطل ماندن آنها در محل تخلیه در ورودی کارخانه، هزینه های زیادی به بخش تولید تحمیل می کند. با بررسی ابعاد مختلف خط انتظار شکل گرفته در کارخانه، می توان اطلاعات مناسبی برای شناخت مساله، تجزیه و تحلیل آن و ارائه راهکارهای مدیریتی تعدیل آن فراهم آورد. از این رو در این پژوهش با جمع آوری داده های مربوط به ساعات ورود و خروج تراکتور و سبد حمل نی در یک فصل برداشت به تحلیل این صف پرداخته شد. طبق نتایج به دست آمده، متوسط زمان انتظار روزانه سبدهای حمل نی در صف برابر با 06/2 ساعت محاسبه شد که این امر موجب می شود در 60 درصد موارد طول صف از آهنگ سرویس دهی بیشتر گردد و صفی طولانی از تراکتورهای حمل نی در کارخانه ایجاد شود. در این صورت با افزایش 3/7 درصدی آهنگ سرویس دهی نسبت به قبل، می توان هزینه های ناشی از صف را حداقل کرده و زمان انتظار در صف را بهبود بخشید که در این خصوص می توان به ترتیب با اعمال نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه در کارخانه شکر و تراکتورهای حمل نی و استفاده از ظرفیت پنهان کارخانه، استفاده از تجهیزات پشتیبان و افزایش محوطه برای خط انتظار شکل گرفته، آهنگ سرویس دهی واحد تخلیه را افزایش داد.
    کلیدواژگان: خط انتظار، آهنگ سرویس دهی، نیشکر
  • هادی اورک، سامان آبدانان * صفحات 123-142

    یکی از هدف های کشاورزی دقیق به حداقل رساندن حجم علف کش با استفاده از سیستم های مدیریتی علف های هرز است. برای رسیدن به این هدف، سیستمی مبتنی بر پردازش تصویر به منظور تشخیص علف های هرز در شرایط کنترل شده توسعه یافت. در این روش پیشنهادی از فضای رنگی HSV برای ایجاد تمایز بین پوشش گیاهیو پس زمینه و بین محصول مورد نظر و علف های هرز استفاده گردید. در این پژوهش از کانال رنگی H از فضای رنگی HSV برای آستانه بندی خودکار و برخط پس زمینه (خاک) و پیش زمینه (علف های هرز) استفاده شد که با اعمال فرسایش و اتساع مناسب، ناحیه مربوط به علف های هرز و خاک شناسایی و آستانه بندی گردید. بر اساس نتایج به دست آمده از آزمایش تشخیص علف های هرز/چغندرقند، عملکرد (میزان تشخیص صحیح علف های هرز) 94 درصد مشاهده شد. این سامانه هوشمند، در مقایسه با سمپاش های معمولی (سمپاش Buferagri)، در آزمایش مزرعه ای به دلیل استفاده از فناوری بینایی کامپیوتر، مصرف محلول سم را 67/86درصد کاهش داد. بنابراین استفاده از این روش به عنوان یک سامانه سمپاش هوشمند در مزارع چغندرقند پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: پردازش تصویر، سمپاش هوشمند، تشخیص علف هرز
  • مجید خان علی*، مهدیه محمدنیا، اسدالله اکرم، هما حسین زاده صفحات 143-162

    در این پژوهش به بررسی میزان مصرف انرژی و انتشار آلاینده های زیست محیطی در تولید کلوچه در استان گیلان پرداخته شده است. روش های بهینه سازی مصرف انرژی به منظور کاهش کاهش آلاینده های محیط زیست با استفاده از دو روش مرسوم تحلیل پوششی داده ها و الگوریتم ژنتیک چندهدفه ارائه گردید.بدین منظور، اطلاعات لازم از 30 واحد تولید کلوچه استخراج و به عنوان داده های اولیه در تحلیل های انرژی و زیست محیطی به کار گرفته شد. با استفاده از رویکرد ارزیابی چرخه زندگی، تاثیرات زیست محیطی تولید کلوچه بررسی شد. نهاده ها و ستانده بر اساس هم ارزهای انرژی به انرژی های معادل تبدیل شدند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که 30533/66مگاژول انرژی برای تولید هر تن کلوچه مصرف می شود. بیشترین سهم انرژی مصرفی به گاز طبیعی با 16954/28مگاژول به ازای هر تن کلوچه تولیدی ارتباط دارد. طبق نتایج ارزیابی چرخه زندگی، شاخص گرمایش جهانی برای تولید هر تن کلوچه3732/09کیلوگرم کربن دی اکسید معادل تعیین گردید. بر اساس نتایج مدل های تحلیل پوششی داده ها، میزان کل انرژی مورد نیاز در حالت مصرف بهینه نهاده ها، درصد صرفه جویی انرژی و کاهش شاخص گرمایش جهانی به ترتیب برابر 30221/58مگاژول در تن، 1/02 درصد و 190/37کیلوگرم کربن دی اکسید معادل به ازای تولید یک تن کلوچه به دست آمد. همچنین، اجرای الگوی پیشنهادی توسط الگوریتم ژنتیک چند هدفه مصرف انرژی را 21/62درصد کاهش می دهد که بیشترین درصد صرفه جویی در انرژی در مصرف گردو در تولید کلوچه دیده شده است. بر اساس نتایج بهینه سازی چندهدفه، میزان شاخص گرمایش جهانی به ازای تولید یک تن کلوچه برابر 2923/74کیلوگرم کربن دی اکسید معادل تعیین شد.

    کلیدواژگان: اثرات زیست محیطی، صنایع غذایی، گرمایش جهانی
  • صادق افضلی نیا*، علی داد کرمی، محمدجواد روستا صفحات 163-178
    این تحقیق در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با پنج تیمار و چهار تکرار به مدت چهار سال در شهرستان مرودشت فارس اجرا شد. تیمارهای تحقیق عبارت بودند از 1) کم خاک ورزی، 2) کشت مستقیم گندم و ذرت به مدت چهار سال، 3) کشت مستقیم گندم در سال های اول، دوم و چهارم و کشت مرسوم آن در سال سوم وکشت مستقیم ذرت به مدت چهار سال، 4) کشت مستقیم ذرت در سال های اول، دوم و چهارم و کشت مرسوم آن در سال سوم و کشت مستقیم گندم به مدت چهار سال و 5) خاک ورزی مرسوم. نتایج تحقیق نشان می دهد که روش های بی خاک ورزی و کم خاک ورزی، در مقایسه با خاک ورزی مرسوم، باعث کاهش مصرف سوخت به ترتیب به میزان 80 و 58 درصد شده اند. ظرفیت مزرعه ای موثر برای تهیه زمین و کاشت در تیمارهای بی خاک ورزی و کم خاک ورزی، نسبت به تیمار خاک ورزی مرسوم، به ترتیب شش و سه برابر گردید. همچنین، روش های خاک ورزی حفاظتی، باعث افزایش ذخیره رطوبت در خاک، حداکثر به میزان 32 درصد، شده اند. هرچند روش های خاک ورزی اثر معنی داری بر پایداری خاکدانه ها نداشته اند، اما خاکدانه ها در روش های حفاظتی دارای شاخص های پایدارتری بودند. عملکرد گندم در سه سال اول تحقیق تحت تاثیر معنی دار روش های خاک ورزی بوده است (در اکثر این سال ها، خاک ورزی مرسوم عملکرد بیشتری داشت)، اما در سال آخر اختلاف معنی داری بین تیمارها از نظر عملکرد گندم مشاهده نشد.
    کلیدواژگان: پایداری خاکدانه، کشت مستقیم، کم خاک ورزی
  • سید محمد جاویدان*، داود محمدزمانی صفحات 179-190

    به منظور کشت مکانیزه نشای گوجه فرنگی، نشاکار نیمه خودکار با موزع فنجانی مخروطی طراحی، ساخته و ارزیابی شد. در این ماشین، نشا با استقرار درون پیاله های مخروطی از لولهسقوطموزعمکانیکیبه درون شیار ایجادشده با شیاربازکن هدایت می شود. در ارزیابی مزرعه ای نشاکار، متغیرهای فاصله بین نشاهاروی ردیف کشت، درصد آسیب دیدگی های مکانیکی به نشاها و زاویه استقرار نشاهاازخط قائم بررسی شد.آزمون ها با استفاده از آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح بلوک های کاملا تصادفی در 10 تکرار اجرا شد. تیمارها عبارت بودند از ترکیب سه سطح سرعت پیشروی شامل سرعت 1، 2 و 3 کیلومتر بر ساعت و عمق کاشت در دو سطح 5 و 10 سانتی متر. نتایج آزمون ها نشان داد که اثر متقابل سرعت و عمق کاشت بر متغیر های مورد مطالعه تاثیر ندارد و عامل سرعت پیشروی فقط در زاویه استقرار بوته و آسیب دیدگی بوته معنی دار است،  سرعت پیشروی و عمق کاشت بر فاصله کاشت تاثیر معنی داری ندارد و عمق کاشت عامل موثری فقط در زاویه استقرار است. مناسب ترین سرعت پیشروی و عمق کاشت به ترتیب 2 کیلومتر بر ساعت و 5 سانتی متر و ظرفیت تئوری دستگاه در این سرعت و با یک ردیف کشت 08/0 هکتار بر ساعت تعیین شده است.

    کلیدواژگان: طراحی و ساخت، موزع مخروطی، موزع مکانیکی
  • مریم لطف علیان*، محمد دهقان، سجاد رستمی، بهرام حسین زاده، مهدی قاسمی صفحات 191-208

    سطح زیر کشت هندوانه در ایران معادل 1/2 درصد از سطح زیر کشت کل محصولات زراعی و 42/3درصد از سطح کشت محصولات جالیزی است. با این همه، درجه مکانیزاسیون در تولید هندوانه در ایران ناچیز است. برداشت هندوانه به ویژه مرحله بارگیری آن، به دلیل غیرمکانیزه بودن بسیار پرهزینه و زمان بر است. بر اساس پرسشنامه هایی که کشاورزان صیفی کار استان فارس پر کرده اند، 70 درصد نیروی انسانی در مرحله برداشت برای بارگیری محصول به کار گرفته می شود. در این مطالعه، به معرفی و ارزیابی دستگاه کمک برداشت هندوانه برای بالا بردن راندمان برداشت پرداخته شده است. آزمایش های مزرعه ای با شیوه های مختلف کار با دستگاه در حالت های زیر اجرا و ظرفیت عملی مزرعه ای و درصد شکستگی ارزیابی شد، الف: چیدن هندوانه و بارگیری آن به صورت همزمان و ب: بارگیری محصول از قبل چیده شده، سرعت های مختلف تسمه (0/25، 0/4 و 0/55 متر بر ثانیه) و تعداد متفاوت کارگر شامل یک نفر برای بارگیری و یک نفر برای تخلیه، سه نفر بارگیری و 2 نفر تخلیه، 4 نفر بارگیری و 3 نفر تخلیه. نتایج تحقیق نشان می دهد بیشترین ظرفیت بارگیری در روش بارگیری محصول از قبل چیده شده، با 7 کارگر برای بارگیری و سرعت تسمه 0/55 متر بر ثانیه به میزان 13/2تن در ساعت است با بیشترین میزان شکستگی 38 (درصد). کمترین ظرفیت عملی مزرعه ای نیز در روش چیدن و بارگیری همزمان هندوانه با 3 کارگر و سرعت تسمه 0/25 متر بر ثانیه به میزان 6/15 تن در ساعت به دست آمده است. در روش برداشت چیدن و بارگیری همزمان هندوانه با تیمارهای 5 کارگر و سرعت تسمه 0/25 متر بر ثانیه ، 7 کارگر و سرعت تسمه 0/25 متر بر ثانیه و 7 کارگر و سرعت تسمه 0/4 متر بر ثانیه شکستگی محصول در زمان بارگیری مشاهده نشد. روش چیدن و بارگیری همزمان هندوانه با ترکیب سطوح 7 کارگر و سرعت تسمه 0/4 متر بر ثانیه مناسب ترین عملکرد دستگاه از نظر بیشترین ظرفیت عملی مزرعه ای و کمترین درصد شکستگی را در پی داشت. در این روش نیروی انسانی مورد نیاز برای چیدن و بارگیری یک تن هندوانه از 1/14 ساعت کارگر در روش سنتی به 0/61 ساعت کارگر کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: تعداد کارگر، سرعت تسمه، درصد شکستگی، روش بارگیری، ظرفیت عملی مزرعه ای
|
  • Sajad Sabzi, Yousef Abbaspour*, Hosein Javadiki Pages 1-18

    The weeds must be removed from the field due to their competition with principal crops to use water, nutrients, sunlight, etc. There are different methods to remove the weeds: mechanically, manually or chemically (applying herbicides). For farmers, applying herbicides is a usual way, but brings some concerns, from the point of environmental issues, due to equal application of chemicals all over fields, regardless the presence or absence of weed. For this reason, a machine vision system based on video processing was proposed to recognize Secale cereale L. (as a weed) from potato plant (as principal crop) to make herbicide application more accurate. Nine hundred sixty five objects were recognized after taking videos, pre-processing and segmentation. Fourteen features were extracted from each object. Using the hybrid artificial neural network-genetic algorithm, of 14 extracting features, only 6 features were selected as effective ones: average, the third moment, autocorrelation, correlation, dissimilarity, and entropy. Data were classified into two groups: training data (70% of the total data) and testing data (30% of the total data). The classification was performed using hybrid of artificial neural network - Bio-geography Based Optimization (BBO) algorithm. Performance of classification system was evaluated through analysis of confusion matrix and Receiver Operating Characteristic (ROC). Sensitivity, specificity, and accuracy were calculated using confusion matrix. The results showed that the sensitivity, accuracy and specificity of classification system reached to an acceptable level: 99.49 %, 99.65% and 98.91%, respectively. Our conclusion is that it is possible to manufacture the machine vision system with mentioned aims that work as online.

    Keywords: Machine vision, Meta-heuristic algorithms, Precision farming, Video processing, Weeds
  • Payam Farhadi, Abdollah Golmohammadi, Gholamhossein Shahgholi, Ahmad Sharifi Pages 19-36

    One of the most important issues in agricultural machinery section is tyre - soil interactions. In this study, a single wheel tester was used to follow experiments in controlled conditions in a soil bin. A Goodyear 12.4-28, 6 ply tractor drive tyre was operated at three vertical loads of 6, 9 and 12 kN, three inflation pressures of 80, 120 and 160 kPa and three moisture content of soil: 11.20, 14.86 and 18.68 % d.b to investigate the effect of the variables on these parameters: contact area, contact pressure, compaction, and soil apparent electrical conductivity. It was found that medium contact pressure had a direct relation with vertical load, inflation pressure and moisture content. A regression model with R-square of 0.946 was achieved to predict contact pressure. Soil electrical conductivity changes was predicted with acceptable determination coefficient of 0.850 by using of vertical load, inflation pressure and moisture content. Determination coefficient magnitude for models to predict resistance to soil penetration (cone index) using soil apparent electrical conductivity decreased when moisture content was increased. The vertical load and inflation pressure were found two factors controlling the soil apparent electrical conductivity changes in low and high moisture content, respectively. Error percentage in using soil apparent electrical conductivity parameter to estimate the penetration resistance increased with increasing moisture content.

    Keywords: Soil Bin, Soil Cone Index, Tyre Inflation Pressure, Tyre Tester, Vertical Load
  • Ali Motevali *, S. Jafar Hashemi, Ebrahim Taghinejad Pages 37-54

    Now day, global warming is too considerable due to consumption of fossil fuels. Use of fossil fuels in power plants for electricity generates has the largest portion of greenhouse gas and emissions in the world. Agricultural section has the outstanding contribution in electricity industry; furthermore the processing and drying of agricultural products have the highest consumption energy. In the current research, the parameters of energy, the environment (global warming) and social costs of drying of apples slices at three temperatures 45, 55 and 65° C and the air velocity 0.5 m/s for different pretreatment of osmotic, ultrasound, blanching and microwave (each pretreatment at three levels) were evaluated. Result shown that the amount of time, energy consumption, specific energy and heat consumption decreased with increasing temperature and using different pretreatments as compared to control treatment. Also, energy, drying and thermal efficiency, increased with increasing air temperature. The highest amounts of energy and drying efficiency were obtained %5.04 and %5.62, respectively for microwave pretreatment involving 360 W power and 2.5 min at 65° C temperature. Normal treatment with 45°C temperature gave the lowest value of efficiency energy (%2.27) and drying (%2.38). Results revealed that the highest and lowest greenhouse gas for the withdrawal one kilogram of water from apple slices was produced 21.19 and 9.37 kgCO2, 10.05×10-4 and 4.45×10-4 kgCH4, 2.01×10-4 and 0.89×10-4 kgNO2 respectively. Also, the highest and lowest social costs for  leaving one kg of water from apple slices was obtained 34927.60 and 15449.04 Rials for steam power plant, 35263.45 and 15597.59 Rials for power plant and 30561.66 and 13517.91 Rials for combined cycle power plant, respectively.

    Keywords: energy efficiency, Greenhouse gases, Specific heat consumption
  • Mohammadreza Alizadeh *, Didar Haghtalab Pages 55-72

    In mechanized harvesting, it is very important to develop an appropriate rice reaper for decreasing costs and crop losses. In this study, the field performance of two rice reapers (self-propelled and knapsack power reapers) were compared with manual harvesting. The experiment was conducted in split-plot design with the rice varieties as the main factor in two levels (Hashemi and Khazar) and the harvesting method as sub-factor in three levels (three harvesting methods) based on randomized complete block design in three replications. The results revealed that the effective field capacity of a self-propelled reaper (0.237 ha.h-1) and knapsack power reaper (0.048 ha.h-1) was significantly higher than that of the manual harvesting (0.0083 ha.h-1). The time required for harvesting one hectare using the self-propelled reaper, knapsack power reaper and manual method were 4.22, 20.74 and 119.71 h, respectively. The labor requirements in harvesting for manual method were 159.7 man-h.ha-1 and those of the self-propelled and knapsack power reapers were determined 52.22 and 68.74 man-h.ha-1, respectively. The harvesting losses when self-propelled reaper and knapsack power reaper are used and manual method is practiced,  registered as 2.42% and 2.58 and 2.18 %, respectively. The net saving cost using self-propelled and knapsack power reapers were 7940728 and 4444297 Rial.ha-1 as compared to that of manual harvesting. The break-even point for knapsack power and self-propelled reapers were determined 2.00 and 11.42 ha.year-1, respectively.

    Keywords: harvesting cost, Mechanized Harvesting, rice losses
  • Neda Mansouri, Mohammad Javad Sheikhdavoodi, Abbas Asakereh, Hassan Zaki * Pages 73-90

    Sugarcane, a perennial plant, has been cultivated in Khuzestan province, Iran, for a long time. Sugarcane seeds and stems (whole stalk or billet), both, are used for propagation, but stems planting is primary method of cultivation for sugar production purposes. Costs of sugarcane planting in Khuzestan differ when different planting methods are practiced. This study was conducted to find out proper planting methods  for Khuzestan’s conditions. To achieve the aims, various parameters were checked, then influencing variables were determined; experiments were carried out  in Hakim  agro-industrial farms, in 2016 . The following topics were considered: costs indices, billet burial quality, factors affecting field capacity, numbers of tractor coming and going on the farms, and finally ergonomic issues. Indicators were summarized as much as possible by merging into each other or turning. Factors weighting were done, using expert discretions and AHP to indicate the importance of each indicator. Integration of relative weights by multiplying the relative weight of each indicator on the above parameters was carried out and also consistency index was calculated by ratio of incompatibility and random index. In next step, by selecting factors and AHP, three planting methods were compered using Expert Choice software: conventional manual method, semi-mechanized planting method (by cutter planter), and mechanized planting method (by automatic billet planter). Results showed that semi-mechanized planting method was optimal method due to  minimum costs and maximum quality achieved in billet burial practice. Manual planting, in spite of achieving optimal way of planting compared with mechanized planting, received low advantages because of increasing in planting expenses.

    Keywords: analytical hierarchy process (AHP), planting, Sugarcane
  • Jafar Habibi Asl *, Hasan Kavoosi Pages 91-108

    Khuzestan province produces 120,000 tones rice every year and possesses the forth rank in rice production in Iran. Paddy rice must be dried before milling. In some regions in Khuzestan, paddy is dried in traditional bed driers, resulting high costs and high losses from the point of quantity and quality. An indirect cabinet solar dryer with three trays and grooved collector was constructed to use solar energy, a project that could help farmers to increase their income and to reduce paddy losses. To measure and to record drying air temperature and humidity at different places (collector air incoming and outgoing and the drying chamber), a Digital Data Logger was designed, fabricated and mounted on the solar dryer. The dryer performance was evaluated by drying two paddy varieties (Shafagh and Anboori) in three levels of mass density of 1, 2, and 3 trays at two different solar dryer types of collectors: simple grooved collector (collector A) and grooved filled by turnery iron chaff collector (collector B). The results showed that maximum and minimum drying period required in different solar dryer treatments were 4 and 6.1 hours for Shafagh with 1 tray and for Anboori with 3 trays respectively. Longer time required for drying paddy rice in upper trays as the air flowing decreased due to increase in mass density. Mean time required for drying Shafagh variety was 12.8% shorter than that of Anboori variety. Increasing in number of trays in the solar dryer resulted in less rice losses. Results showed that utilizing solar energy, as a clean renewable energy source and appropriate method for reducing costs of  drying paddy rice, could be  recommended to use in Khuzestan province condition.

    Keywords: broken rice, dryer capacity, paddy rice, solar dryer
  • Fatemeh Afsharnia *, Afshin Marzban Pages 109-122
    Different reasons can be listed to explain long delays in milling of the harvested sugarcane in sugarcane agroindustry units:  factory's downtime, failures of tractors in waiting line, accident due to crowd of tractors in yard, and shift change that creates quite long queues. To understand the dimensions of this problem, queuing theory was used in the basis of (1) to obtain a supply of sugarcane queuing system (2) to obtain a proper queuing system in the supply of sugarcane (3) to obtain a minimal cost to the queuing system in the supply of sugarcane. The research was carried out in an agroindustrial sugarcane in Khuzestan province. The required data related to arrival and service times of tractors were collected in 2016. Data analysis were performed according to the queuing models in the agroindustry unit. Based on preliminary observations, queuing system of agroindustry unit was a single channel model with one server, so this study was carried out by M/M/1 model. The results showed that average waiting time of queuing system with a single channel in servicing was 2 hours and 6 minutes, so in 60% of cases, the queue length will be longer than what servicing can respond. Calculations indicated that the costs could be minimized by increasing service levels up to 7.3%. The long queue in the queuing system can be improved by increasing service levels including: following preventive maintenance rather than corrective maintenance, using hidden factory, using spare parts, and expanding area for waiting line, accordingly
    Keywords: service level, Sugarcane, Waiting Line
  • Hadi Orak, S. Abdanan* Pages 123-142

    One of the objectives of precision agriculture is to minimize the volume of herbicide application by using weed management systems. To achieve  this goal, a system based on image processing techniques was developed to detect weeds. In the proposed method, HSV color space was used to discriminate between vegetation and background, and between crops and weeds. In this research, the H component of HSV color space along with suitable erosion and dilation were used to automatically segment background (soil) and foreground (weed). According to what was  obtained, the algorithm could identify weed from sugar beet plants with the accuracy of 94%. The intelligent sprayer system, in the field trials, in comparison with conventional sprayers (Buferagri sprayer), reduced 67.86% of volume of herbicide due to application of computer vision. The use of this method, as an intelligent sprayer system in sugar beet fields, is recommended.

    Keywords: Computer vision, Precision sprayer, sugar beet, Weed detection
  • Majid Khanali *, Asadollah Akram, Mahdieh Mohammadnia, Homa Hosseinzadeh Pages 143-162

    In this study, energy consumption and pollutant emissions in producing local cookies in Guilan province have been assessed. Optimization techniques in energy consumption to reduce pollutant emissions were also shown using two conventional

    methods

    data envelopment analysis (DEA) and multi-objective genetic algorithm (MOGA). Required data, gathered from 30 units preparing local cookies, were used as the preliminary data for energy and environmental analyses. Also, the environmental impacts in cookie production were investigated using life cycle assessment (LCA) approach. Inputs and output were converted to equivalent energies based on equivalent energy values. Results showed that 30533.66 MJ of energy would be needed to produce one ton of cookies. The share of natural gas in providing energy to produce one ton of cookies was calculated as high as 16945.2893 MJ. Based on LCA results, the global warming (GW) index was calculated as 3732.09 kg CO2 eq. per ton of local cookies.Based on the results of DEA models, the optimum amount of energy consumption is 30221.5856 MJ ton-1, the energy saving percentage is 1.02 %, and the reduction of GW index is 190.3739 kg CO2 eq. per ton of cookies produced in the units. Following patterns proposed by MOGA would results  21.62% reduction in energy consumption, main part of which associated with cookies in which walnuts are  used. Based on the optimization results of MOGA, GW index per production of one ton of cookie was calculated as 2923.74 kg CO2 eq.

    Keywords: Environmental impacts, Food industries, global warming
  • Alidad Karami, Mohammad Javad Rousta Pages 163-178
    This study was conducted using a randomized complete block experimental design with five treatments and four replications in Marvdasht region, Fars province, for four years. Treatments included: 1) reduced tillage, 2) wheat and corn direct seeding, 3) corn direct seeding for four years, wheat direct seeding for the first two years and the fourth year, and conventional planting in the third year, 4) wheat direct seeding for four years, corn direct seeding for the first two years and the fourth year, and conventional planting in the third year, and 5) conventional tillage. Results showed that direct seeding and reduced tillage methods decreased fuel consumption, compared to the conventional tillage for 80% and 58%, respectively. Effective field capacity for seed bed preparation and planting increased in direct seeding and reduced tillage methods compared to the conventional tillage for 6 and 3 times, respectively. Conservation tillage methods also increased soil moisture retention (maximum of 32%) with respect to conventional tillage. However, there was no significant difference between tillage methods from the soil aggregates point of view; conservation tillage methods had more stable soil aggregates. For the first three years, wheat yield was significantly affected by the tillage methods (conventional tillage was practiced in most of these years); whereas, there was no significant difference between tillage methods for wheat yield in the fourth year of the study.
    Keywords: direct seeding, Minimum Tillage, soil aggregates stability
  • Seyed Mohamad Javidan *, Davood Mohammad Zamani Pages 179-190

    Semi-automatic tomato transplanter with conical distributing cups was designed, constructed and evaluated for mechanical transplanting of tomatoes seedlings. In this device, individual seedling was placed inside the cone bowls, by a mechanical distributer, and fell down into a previously plowed furrow via a tube. Cultivation accuracy variables including seedling spacing on the row, mechanical damages to seedlings, and seedling establishment angle, created with vertical line, were investigated. Tests used a factorial randomized complete block design with ten replications. The treatments included traveling speed (1, 2, and 3 kmh-1) and depth of roots established in the soil (5 and 10 cm). Results showed that the interactions between traveling speed and depth of cultivation did not affect the variables studied and the traveling speed factor was significant only at seedling establishment angle and mechanical damage to seedling; this factor had no significant effects on spacing. Also, cultivation depth was effective only at the deployment angle. Results indicated that the most appropriate traveling speed and depth of planting were 2 kmh-1 and 5 cm respectively. The capacity of the machine in this traveling speed, in single-row, was found 0.08 hah-1, theoretically.

    Keywords: Conical Distributing, Design, Construction, Mechanical Distributer
  • Maryam Lotfalian *, Mohammad Dehghan, Sajjad Rostami, Mahdi Ghasemi, Bahram Hosseeinzadeh Pages 191-208

    The area under cultivation of watermelon in Iran is 1.2 percent of total area of agricultural land or 42.3 percent of the total area under cultivation of different species of cucurbits in this country. Unfortunately, the share of mechanical devices in watermelon cultivation, particularly in harvesting period, is low. Harvesting of watermelon, especially in loading stage, is extremely costly and time-consuming because of absence of appropriate machines. Based on what have been derived from questionnaire completed by some farmers of Fars province, of total manpower required to harvest watermelon, 70% goes for loading of this product. The aim of this study is designing and testing the deployment of the watermelon harvesting machine to improve harvesting efficiency. Farm experiments were carried out with different ways of machine working, including: harvesting and loading watermelon at the same time, loading pre-harvested products, different belt speeds (0.25, 0.4 and 0.55  m/s), and different number of labors for loading (putting harvested watermelon on conveyor belt) and for unloading (receiving watermelon from moving belt to fill up trailer). Loading capacity and losses of products (during loading and unloading) were also calculated. The highest rate of loading capacity (13.2 tons per hour) was in loading pre-harvested products with 7 labors and belt speed of 0.55 m/s. The highest losses (0.38%) was also in this case. The lowest rate of farm capacity (6.15 tons per hour) has been found when harvesting and loading of watermelon were done at the same time (three labors, 0.25 m/s belt speed). No losses could be found when 5 or 7 labors were involved in harvesting and loading and speed of belt limited to 0.25 and 0.4 m/s. Results indicated that combination of 7 labors and the speed of belt equal to 0.4 m/s was the best way of harvesting the products in terms of maximum field capacity and minimum losses. In this method, the manpower needed to pick up and to load one ton of watermelon reduced to 0.61 labor-hr. compared with 1.14 labor-hr.  in traditional way of harvesting.

    Keywords: Belt Speed, Field capacity, Loading Method, Losses, Number of Labor, Watermelon Assist Harvesting Machine