فهرست مطالب

مجله پژوهش های مکانیک ماشین های کشاورزی
سال یازدهم شماره 1 (بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/01/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مجید حیدری، داود محمد زمانی*، محمد غلامی پرشکوهی، ابراهیم ابراهیمی، احمد سهیلی صفحات 1-9

    جوندگان گروه بزرگی از جانوران هستند که در صورت عدم کنترل جمعیت، رشد بیرویه و تکثیر آنها مشکلات جدی برای بشر به وجود خواهند آورد. یکی از راه های کنترل و مبارزه با رشد جمعیت آنها، سم گذاری در لانه آنها با یافتن موقعیت دقیق سوراخ لانه است. در این تحقیق یک الگوریتم هوشمند برای تعیین موقعیت سوراخ لانه جوندگان با استفاده از تحلیل تصاویر هوایی ارایه شد. برای تصویربرداری هوایی کواد کوپتر در ارتفاع ثابت یک متری از سطح زمین و سرعت پیشروی یک متر بر ثانیه، با نرخ تصویربرداری 25 فریم در ثانیه پرواز کرد. فیلم تهیه شده توسط دوربین از طریق ارتباط بیسیم به رایانه منتقل و فریم های آن خوانده شد. از تصاویر فریم ها، مولفه های قرمز، سبز و آبی استخراج و تبدیل های خاکستری و ماتریس هم وقوعی نیز تهیه شد. سپس از آنها 88 ویژگی رنگی و 44 ویژگی بافتی استخراج گردید. بعد از انتخاب ویژگیهای برتر که بیشتر آنها ویژگیهای بافت تصویر بودند از آنها برای آموزش و پیادهسازی طبقه بند ماشین بردار پشتیبان با کرنل پایه شعاعی استفاده شد. بیشترین دقت طبقه بندی برای پهنای کرنل 1/0 به دست آمد. این روش با دقت بسیار بالایی(100 درصد) توانست سوراخ لانه جونده را تشخیص دهد. کمترین و بیشترین اختلاف بین موقعیت دقیق و موقعیت پیشبینیشده 1 و 24 سانتی متر بود.

    کلیدواژگان: بینایی ماشین، جوندگان، طبقه بندی، کواد کوپتر، ماشین بردار پشتیبان
  • آرمین آلتونی، شیوا گرجیان*، ادریس رحمتی صفحات 11-26
    انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر می تواند برای تولید حرارت و الکتریسیته استفاه شود. در بین سامانه-های تولید توان با استفاده از انرژی خورشیدی، سامانه ی فتوولتاییک حرارتی (PV/T) یک فناوری نسبتا جدید و پرکاربرد است که می تواند به طور همزمان انرژی الکتریسیته و گرما تولید کند. در سال های اخیر استفاده از مواد نانو در سامانه های خورشیدی به طور قابل توجهی گسترش یافته است. در پژوهش حاضر اثر استفاده از نانو سیال آب-آلومینیوم اکسید در سه غلظت حجمی 10/0، 075/0، 05/0 درصد و سه دبی حجمی ورودی 6/0، 9/0، 2/1 لیتر بر دقیقه بر بازده الکتریکی، بازده حراتی و بازده اکسرژی سامانه ی PV/T در ساعات مختلف روز به صورت عددی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و مقایسه آن با نتایج تجربی انجام شده است. دبی حجمی 2/1 لیتر بر دقیقه و غلظت حجمی 10/0 درصد نانوسیال آلومینیوم-اکسید با توجه به خنک کاری مناسب سامانه به عنوان نقاط ورودی بهینه به کار گرفته شدند. بیشترین مقدار بازده حرارتی که تابع اختلاف دمای ورودی و خروجی سیال است، در بیشینه شرایط تابش (W/m2960) با مقدار 53 درصد مشاهده شد. همچنین بیشترین مقدار بازده اکسرژی در فاصله ی زمانی بعد از ظهر (ساعت 16) با مقادیر 6/21 درصد و کمترین مقدار آن در فاصله زمانی ظهر (ساعت 13) با مقادیر 9/15 درصد مشاهده شد.
    کلیدواژگان: انرژی خورشیدی، بازده انرژی، بازده اکسرژی، فتوولتائیک-حرارتی، نانوسیال
  • هادی صمیمی*، فرهاد فاتحی صفحات 27-39
    در این تحقیق یک دستگاه نیمه خودکار برداشت توت فرنگی ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. در این سامانه شخص بردارنده روی دستگاه به حالت درازکش سوار شده با کندن توت فرنگی از بوته و قرار دادن آن بر روی سبد محصول، عمل برداشت را انجام می داد. سامانه قابلیت تغییر سرعت پیشروی و ارتفاع برداشت را دارا بود. برای ارزیابی مزرعه ای، سرعت پیشروی سامانه در سه سطح 5/0، 1 و 2 کیلومتر بر ساعت و ارتفاع برداشت در سه سطح 50، 65 و 80 سانتی متر، در سه تکرار بر درصد برداشت محصول، درصد تلفات و درصد آسیب به بوته بررسی شد. داده های آزمایش براساس آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با استفاده از نرم-افزار SAS مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد دو عامل مورد بحث بر درصد برداشت، تلفات و آسیب بوته معنا دار بودند. هم چنین اثر متقابل آن ها برای درصد برداشت و درصد تلفات در سطح یک درصد و برای آسیب به بوته در سطح 5 درصد معنا دار بود. با بهینه سازی صورت گرفته با استفاده از روش سطح پاسخ به کمک نرم افزار Design expert، در محدوده های مورد آزمایش، بهترین ترکیب برای سامانه، سرعت پیشروی 8/0 کیلومتر بر ساعت و ارتفاع قرارگیری 60 سانتی متر به دست آمد.
    کلیدواژگان: آسیب بوته، ارتفاع برداشت، سامانه نیمه خودکار، سرعت پیشروی
  • موسی الرضا صمدی، سید صادق سیدلو*، عباس روحانی، علی محمد نیکبخت صفحات 41-49
    یکی از مواد اولیه و مهم که در صنعت دارویی و غذایی استفاده گسترده ای دارد اسانس حاصل از گیاهان دارویی است. اصالت و درجه خلوص اسانس از نظر اقتصادی و کاربری موضوع مهمی می باشد. روش های مبتنی بر تجزیه مواد برای شناسایی و ارزیابی اصالت اسانس ها دارای نقاط ضعفی از قبیل هزینه بالا و زمان بر بودن هستند و استفاده از سامانه های بینی الکترونیک این معایب را می تواند پوشش دهد. در این مطالعه یک سامانه بینی الکترونیک متشکل از 8 حسگر نیمه هادی اکسید فلز برای تعیین درجه خلوص اسانس نعناع فلفلی طراحی شد. از روش تجزیه به مولفه های اصلی (PCA) برای کاهش ابعاد داده ها و شناسایی حسگرهای موثر در تشخیص درجه خلوص و حذف حسگرهای غیر مفید و از روش ماشین بردار پشتیبان برای محاسبه دقت طبقه بندی استفاده شد. بر اساس نتایج، روش PCA با دو مولفه اصلی PC1 و PC2 توانست 82 درصد از واریانس داده ها را پوشش دهد. هم-چنین بر اساس نمودار لودینگ، حسگرهایی که تاثیر بیشتری در تشخیص درجات خلوص اسانس داشتند؛ شامل حسگرهای TGS822، MQ8،MQ3 ، MQ5 ، MQ9 و TGS813 نیز شناسایی شدند. الگوریتم تشخیص بر پایه ماشین بردار پشتیبان هم قادر به تفکیک نمونه های اسانس با درصد خلوص صفر تا 100% از یکدیگر با دقت 75 درصد بود. بنابراین سامانه بینی الکترونیکی با پیشنهادی بر پایه الگوریتم مذکور توانست با دقت قابل قبولی، درجه خلوص اسانس نعناع فلفلی را تشخیص دهد.
    کلیدواژگان: اسانس، بینی الکترونیک، تجزیه به مولفه های اصلی، درجه خلوص، ماشین بردار پشتیبان، نعناع فلفلی
  • محمد صادق عسکری، داود محمد زمانی*، محمد غلامی پرشکوهی، سید محمد جاویدان صفحات 51-60
    در این پژوهش روشی برای افزایش عرض پاشش کود پاش ها پیشنهاد شده است. در طرح پیشنهادی، جریان هوا توسط دو عدد دمنده حلزونی که دهانه آن به طرفین تراکتور متمایل است و جریان باد زیادی تولید می کند، تامین شد. نیروی چرخشی مورد نیاز این دو عدد دمنده و همزن داخل مخزن کود توسط محور تواندهی تراکتور و با یک سامانه چرخ تمسه ای با نسبت 1 به 4 تامین شد. کود توسط دریچه قابل تنظیم که در زیر مخزن تعبیه شده است به داخل لوله های انتقال، هدایت شده و دمنده های حلزونی، کود را توسط مکشی که انجام می دهند به داخل خود کشیده و آن را با نیروی دمشی بالا به صورت هدایت شده به بیرون پرتاب می کند که در نتیجه کود تا فاصله بسیار دور تری در مقایسه با روش مرسوم پرتاب می شود. در ارزیابی این دستگاه هدف، اندازه گیری عرض پاشش و یکنواختی پاشش بود. بدین منظور دستگاه در شرایط زراعی مورد ارزیابی قرار گرفت. تیمارهای آزمون شامل سرعت پیشروی (بر حسب کیلومتر در ساعت در دو سطح)، میزان سرعت دمش دمنده ها (بر حسب درصد باز بودن دریچه دمنده در دو سطح) و میزان ریزش کود (بر حسب درصد باز بودن دریچه کشویی در دو سطح) و صفات نیز شامل یکنواختی پاشش و عرض پاشش بود. به منظور بررسی اثر بر هم کنش عوامل مختلف از آزمون فاکتوریل با طرح بلوک های کامل تصادفی و برای تجزیه و تحلیل آماری داده ها از نرم افزار SPSS استفاده شد. آزمون ها در سه تکرار انجام گرفت و به منظور مقایسه نتایج از روش تجزیه واریانس با آزمون دانکن با سطح اطمینان پنج درصد استفاده شد تا اثر تغییر پارامتر های مختلف بر نتایج تعیین شود. سرعت بهینه پیشروی این دستگاه 10 کیلومتر در ساعت، عرض پاشش آن 46 متر و یکنواختی پاشش آن به طور میانگین 5 گرم بر مترمربع اندازه گیری و تعیین شد.
    کلیدواژگان: کود شیمیایی، کود پاش بادی، دمنده حلزونی، عرض پاشش، یکنواختی پاشش
  • رحیم آزادنیا* صفحات 61-72
    خاک یکی از مهم ترین منابع تولید در کشاورزی محسوب می شود. بنابراین با شناسایی دقیق خاک و خصوصیات مهم آن می توان به مدیریت صحیح و استفاده پایدار از زمین های کشاورزی دست یافت. مطالعه حاضر با هدف شناسایی انواع بافت خاک با استفاده از روش بینایی ماشین و شبکه عصبی پیچشی عمیق انجام شد. مدل کانولوشن ارایه شده از دو بلوک متفاوت تشکیل شده است که شامل انواع لایه ها از جمله لایه های پیچشی، لایه های تجمیع کننده بیشینه، لایه های هموارساز، لایه برون انداز، نرمال سازی دسته ای، لایه های تماما متصل و یک طبقه بند ماشین بردار پشتیبان بود. این مدل بر روی تصاویر نمونه های مختلف خاک (11 نوع بافت و مجموعا 790 نمونه) مورد آموزش و آزمون قرار گرفت. این داده ها توسط یک سامانه بینایی ماشین و یک دوربین تلفن همراه هوشمند آماده سازی شدند. پارامترهای آماری مهم از جمله دقت، صحت، خاصیت، حساسیت و مساحت زیر نمودار به ترتیب 65/99 %، 75/98 %، 8/99 %، 75/98 و 27/99 %، با استفاده از ماتریس اغتشاش محاسبه شد. مدل پیشنهادی توانست با دقت 1/98 % تصاویر نمونه های خاک را با موفقیت طبقه بندی نماید. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل پیاده سازی شده در این مطالعه می تواند جایگزین مناسبی برای روش های پر هزینه و زمان بر آزمایشگاهی تعیین نوع بافت خاک باشد.
    کلیدواژگان: بافت خاک، یادگیری عمیق، طبقه بندی، بینایی ماشین
  • حسن غفوری* صفحات 73-81
    سیستم های انتقال مواد بطور گسترده در بخش های مختلف صنعت و کشاورزی کاربرد دارند. نقاله های نیوماتیکی یکی از روش های انتقال مواد دانه ای و پودری هستند که از جریان هوا برای انتقال مواد از نقطه ای به نقطه دیگر استفاده می کنند. از پارامترهای موثر بر کارکرد این نوع نقاله ها، الگوی حرکت ذرات و مصرف انرژی اینگونه نقاله ها است. در این تحقیق به منظور بررسی الگوی حرکت مواد و بهینه سازی مصرف انرژی، مکانیزمی به نام مقطع واگرا در لوله انتقال، طراحی و ساخته شد و اثر آن بر روی انتقال دانه های جو در سیستم انتقال مواد نیوماتیکی به صورت تجربی و شبیه سازی شده مورد بررسی قرار گرفت. به منظور حل معادلات حاکم بر جریان دو فازی همچون پیوستگی و ممنتوم از نرم افزار Fluent و برای ارزیابی تجربی از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی در 3 تکرار و برای مقایسه میانگین تیمار ها از آزمون دانکن استفاده شد. نتایج آزمایش های تجربی و شبیه سازی لوله با مقطع واگرا حاکی از آن بود که میانگین سرعت هوای ورودی، میانگین افت فشار و میانگین توان مصرفی دستگاه در فاز غلیظ در حالت ورود هوای کمکی به ترتیب 6/8% ، 67/6% و 23/1% نسبت به حالت بدون هوای کمکی و در فاز رقیق در حالت ورود هوای کمکی به ترتیب 56/3% ، 66/4% و 21/5% نسبت به حالت بدون هوای کمکی کاهش یافت. همچنین در فاز رقیق، ورود هوای کمکی با سرعت بیشتر از سرعت هوای ورودی محیط، باعث افزایش دبی جرمی ذرات عبوری به میزان 3/17% گردید. در مقطع واگرا، تغییرات سرعت ذرات کاهش یافت و سرعت ذرات در طول مسیر انتقال یکنواخت تر گردید.
    کلیدواژگان: Fluent، بهینه سازی مصرف انرژی، نقاله نیوماتیکی، دانه های جو
  • عبدالرضا مهین غفاری نیا، محمد حسین عباسپور فرد*، عادل رضوانی وند فنائی صفحات 83-94
    یکیاز روش های بهبود عملکرد حرارتی/ سرمایشی گلخانه ها استفاده از عایق های حرارتی/ سایه انداز است. در این پژوهش رفتار یک سامانه سایه انداز پویای نوین ساخته شده از صفحات پلی کربنات دولایه که حاوی سیال در بین آنها می باشد بروش عددی مورد بررسی قرار گرفته است. در این سامانه با توجه به نیاز سرمایشی و یا گرمایشی و به منظور کنترل تشعشع ورودی و یا خروجی از گلخانه سیال مناسبی به وسیله یک پمپ هیدرولیک به مجاری بین صفحات پلی کربنات پمپاژمی شود. مطالعه پارامترهای هیدرولیکی شامل فشار و سرعت سیال داخل مجاری بین صفحات می تواند برای طراحی مناسب سایه انداز به منظور کمینه کردن انرژیمورد نیاز برای اجرای این سامانه، بسیار سودمند باشد. از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و مدل آشفته k-ε استاندارد برای شبیه سازی جریان آشفته در داخل مجرای سایه انداز استفاده شد. با اعتبارسنجی بین داده های تجربی و عددی، بطور متوسط اختلافی کمتر از 5 درصد بین افت فشار داده های تجربی و عددی بدست آمد. در ادامه مقدار سرعت بیشینه 96/0 متر بر ثانیه برایداخل مجرا بدست آمد. تحلیل رفتار سامانه در حالت های مختلف سری (ورودی و خرجی منفرد) و موازی (ورودی و خروجی چند تایی) نشان داد که مقدار افت فشار برای حالت سری 3793 پاسکال و برای حالت موازی با سه ورودی و خروجی 3439 پاسکال بدست آمد که نشان دهنده کاهش 3/9 درصدی افت فشار برای طرح نوآورانه وپیشنهادی است. بنابراین در توسعه سامانه در مقیاس تجاری باید پیکربندی موازی آن مد نظر قرار گیرد.
    کلیدواژگان: گلخانه، سایه انداز، دینامیک سیالات محاسباتی، افت فشار
  • سجاد جعفرزاده، محسن آزادبخت*، فریال وارسته، محمد واحدی ترشیزی صفحات 95-104
    با توجه به اینکه خرمالو یک میوه حساس به فشار بوده و نگهداری این میوه در انبارها به سختی انجام می شود، در این تحقیق به بررسی پارامترهای موثر بر کاهش تغییرات رنگی و خصوصیات فیزیکی آن پرداخته شده است. این پارامترها شامل سه نوع بسته بندی (ظرف های فومی با فیلم پلی اولفین، پلی اتیلن ترفتالات و جعبه چوبی معمولی از چوب) و سه نوع پوشش (پلی آمین با غلظت های 1 و 2 میلی مولار، آب مقطر) است. در ادامه خصوصیاتی مانند پارامترهای رنگی میوه خرمالو شامل L*، *a و *b، شاخص کروما و شاخص تغییرات رنگ به صورت درصد تغییرات در مرحله قبل و بعد از انبارداری بررسی شد. برای تحلیل داده-ها از روش سطح پاسخ استفاده گردید. با توجه به نتایج به دست آمده بیشترین درصد تغییرات برای درصد تغییرات *L در استفاده از بسته بندی با جعبه معمولی از چوب بوده و کمترین تغییرات نیز در ظرف فومی با فیلم پلی اولفین و پوشش دهی پوترسین 1 میلی مولار به دست آمد. این نتایج برای فاکتورهای *b، شاخص کروما و تغییرات رنگ کل مشابه بود. برای *a بیشترین درصد تغییرات، زمانی بود که از پوشش دهی پلی اتیلن ترفتالات استفاده شد. درمجموع استفاده از پوترسین 1 میلی مولار و ظرف فومی با فیلم پلی اولفین کمترین درصد تغییرات پارامترهای موردبررسی را به خود اختصاص داد.
    کلیدواژگان: خرمالو، تغییرات رنگ، پوشش دهی، بسته بندی، بارگذاری
  • مهران هاشمی جوزانی، حسین باقرپور*، جواد حمزه ای صفحات 105-113
    بهره گیری از حسگر های مجاورتی در ارزیابی سلامتی گیاه، مقدار کود مورد نیاز و همچنین تخمین عملکرد محصول، یکی از روش های نوین در حوزه کشاورزی دقیق محسوب می شوند. حسگر نوری (GS) GreenSeeker از جمله ابزارهایی است که اخیرا مورد توجه بسیاری از محققان و کشاورزان قرار گرفته است. بررسی دقیق متغیرهای ذکر شده بالا و همچنین اندازه گیری شاخص کانوپی می تواند مدیریت تولید را بهبود ببخشد و همچنین مصرف نهاده ها را حداقل کند. بنابراین ارزیابی سطح کانوپی و نیتروژن (N) گیاه و هم چنین تخمین عملکرد محصول با استفاده از این شاخص از اهداف اصلی این پژوهش هستند. آزمایش ها در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی و در 3 تکرار با 5 تیمار کود N0، N50، N100، N150 و N200 انجام شد و شاخص سطح برگ (LAI) با استفاده از پردازش تصویر بدست آمد. در تخمین کانوپی، بهترین تابع تفکیک خاک از سطح برگ، تابع G-R معرفی شد و بیشترین همبستگی بین دو شاخص NDVI و LAI، 69/0 بدست آمد. ولی در هیچ کدام از مراحل رشد همبستگی معنا داری بین شاخص NDVI و سطوح N پیدا نشد. در بررسی سطح N، نتایج نشان داد که حسگر GS مناسب نیست، ولی در برخی از مراحل رشد توانایی تقریبا مناسبی در تخمین عملکرد غده سیر داشت. از مهم ترین یافته های این تحقیق، رابطه مناسب دو شاخص NDVI و LAI است. لذا می توان گفت که حسگر GS می تواند جایگزین مناسبی برای اندازه گیری شاخص کانوپی محصول سیر باشد.
    کلیدواژگان: شاخص سبزینگی، سیر، عملکرد، GreenSeeker، پردازش تصویر، نیتروژن، کشاورزی دقیق
|
  • Pages 1-9

    Order Rodentia is a massive group of animals. In case the population of which is not controlled, their sprawl and propagation will impose severe problems for humankind. One way to prevent and fight the growth of the Rodentia population is by poisoning their burrows, which requires finding the precise location of the holes made. In this study, a fast and intelligent algorithm for determining the position of rodent holes was presented. A quadcopter with a 1m.s-1 propeller speed at a constant 1m height from the ground was used for aerial filming. The filming rate was 25 frames per second. Movies prepared by the camera were transmitted to a computer via wireless communications and converted into images by Aoao software. From images, red, green, blue, and gray surfaces and co-occurrence matrices were extracted, from which, in turn, 88 color and 44 texture features were extracted. Once top features, most of which related to the texture of images, were selected, they were used to train and implement a support vector machine (SVM) classifier with the radial base kernel. The maximum classification accuracy was obtained with a Kernel breadth of 0.1. This method detected the rodent nest hole with very high accuracy (100%). The minimum and maximum differences between the exact and predicted positions were 1 and 24 cm.

  • Pages 11-26
    Solar energy as a renewable energy source can be used to produce heat and electricity. Among solar energy power production systems, photovoltaic thermal (PV/T) technology is almost a new and widely-used hybrid technology that can simultaneously produce heat and electricity. In recent years, nanomaterials in solar energy systems have significantly increased. In the present study, the effect of using nano-fluid water-aluminum oxide at three volumetric concentrations (0.10, 0.07, and 0.05%), and three inlet flow rates (0.6, 0.9, and 1.2 l/min ) on the electric efficiency, thermal efficiency and exergy efficiency of PV/T system at different times of the day were numerically calculated using CFD. Then, their results were compared with the observed experimental results. The inlet flow rate of 1.2 liters min-1 and the aluminum oxide nano-fluid concentration of 0.10% were optimized as input points due to the proper cooling of the system. The thermal efficiency is a function of the difference between the inlet and outlet temperatures of the fluid, and its highest value was observed at the maximum irradiation condition (960 W/m2 ) with 53%. Additionally, the highest and lowest exergy efficiency values were 21.6% and 15.9%, respectively, in the afternoon.
    Keywords: Energy Efficiency, Exergy efficiency, Photovoltaic-thermal, Nanofluid, Solar Energy
  • Pages 27-39
    In this study, a semi-automatic strawberry harvester was developed, and the performance of the system was evaluated. In the system, the operator located on the machine picks strawberries from the plant and puts them on the tray, and the harvesting process is performed. The system can change the forward speed and harvesting height. In three replications, the effect of harvester forward speed at three levels of 0.5, 1, and 2 km/h and harvesting height at 50, 65, and 80 cm on the percentage of harvest, losses, and plant damage were evaluated. The experimental data were analyzed using SAS software based on the factorial test in a completely randomized design. The results showed that the effect of the two discussed factors on the percentage of harvest, losses, and plant damage at the probability level of 1% are significant. However, the effect of harvest height on losses at the probability level of 5% was significant. Also, their interaction was significant for the percentage of harvesting and loss at 1% and plant damage at 5%. The best combination of parameters for the system, including harvester forward speed of 0.8 km/h and placement height of 60 cm, were obtained by Response surface method and Design expert software.
    Keywords: Harvest height, Plant damage, Semi-automatic system, Vehicle speed
  • Pages 41-49
    One of the most important raw materials in the pharmaceutical and food industry is the essential oil of medicinal plants. The originality and purity of the essential oil is an important subject from an economical and practical point of view. Conventional methods for identifying and evaluating the authenticity of essential oils have weaknesses, and the use of electronic nose systems covers these disadvantages. In this study, an electronic nose system consisting of 8 metal oxide semiconductor sensors was designed to determine the purity of peppermint essential oil. The principal component analysis (PCA) method was used to reduce the dimensional of the data and identify the effective sensors in detecting the degree of purity and eliminating useless sensors. Then, classification accuracy was calculated by using the classification techniques of SVM. Based on the results, the PCA method with two main components, PC1, and PC2, explained 82% of the data variance. Also, based on the loading diagram, the sensors that had the most impact on detecting the degree of purity of essential oil, including TGS822, MQ8, MQ3, MQ5, MQ9, and TGS813, were identified. The diagnostic algorithm based on the support vector machine was also able to separate the samples of essential oils with a purity of zero to 100% from each other with an accuracy of 75%. Therefore, the proposed electronic nose system based on the mentioned  algorithm could detect the purity of peppermint essential oil with acceptable accuracy.
    Keywords: Essential oil, Electronic nose, PCA, purity, SVM, Peppermint
  • Pages 51-60
    Increasing the working width of agricultural machinery has benefits for the farmer that can reduce fuel consumption, reduce soil compaction, reduce crop crushing, reduce the depreciation of tractors and parts, and speed up the process of farm operations. In this research, a method has been proposed to increase the spray width of fertilizers. In this method, the removal of mechanical force to throw granular fertilizer and its replacement with air flow is proposed. In the proposed design, the airflow was provided by two screw blowers whose orifice is inclined to the sides of the tractor and produces a large wind flow. The tractor power axis provided the required rotational force of these two blowers and  agitators inside the fertilizer tank and a trolley wheel system with a ratio of 1 to 4. The manure is guided into the transfer pipes by an adjustable valve installed under the tank, and the screw blowers draw the manure inwards by suction and direct it outwards with high blowing force. As a result, the fertilizer is thrown to a much greater distance than the  conventional method. After completing the construction and installation of components, the device was evaluated in the field. In the evaluation of this device, the aim was to measure the spray width and uniformity. For this purpose, the device was evaluated in field conditions. Test treatments include advance speed (in terms of kilometers per hour in two levels), blower speed (in terms of percentage of blower valve opening in two levels), and fertilizer shedding rate (in terms of  percentage of sliding valve opening in two levels) and Traits also included spray uniformity and spray width. To  investigate the interaction effect of different factors, a factorial test with a randomized complete block design and SPSS software was used for the statistical analysis of data. The tests were performed in three replications, and to compare the results, the analysis of variance and Duncan's test 5% probability level were used to determine the statistically different independent parameters. The optimal progress speed of this device was 10 kmh-1 , its spray width was 46 m and its spray uniformity was measured and determined on average 5 grm-2.
    Keywords: Chemical fertilizer, Pneumatic Fertilizer Distributor, Screw blowers, Width Dispersion, Uniformity of Dispersion
  • Pages 61-72
    Soil is one of the most important sources of production in agriculture. Therefore, with the determination of soil and its important characteristics, proper management and sustainable use of agricultural lands can be achieved. The current study aimed to predict the soil texture using a machine vision system and deep convolutional neural network (DCNN) algorithm. The proposed CNN model was composed of two blocks, including convolutional layers, max pooling layers, a dropout layer, batch normalization layers, fully connected layers, and a support vector machine classifier. This model was trained and tested on the images of different soil samples (11 types of soil texture and a total of 790 soil sample images). The data is prepared by a machine vision system and a smartphone camera (Galaxy A8). Using the confusion matrix, important statistical parameters such as accuracy, precision, specificity, sensitivity, and area under the curve were obtained at 99.65%, 98.75%, 99.8%, 98.75, and 99.27%, respectively. The suggested model successfully and correctly classified the soil sample images with 98.1% accuracy. The obtained results indicated that this study's implemented deep learning model can be a proper alternative to costly and time-consuming laboratory methods for determining soil texture.
  • Pages 73-81
    Material handling systems are widely used in different sections of industry and agriculture. Pneumatic conveyors are methods of conveying granular and powdered materials that use airflow to transfer materials from one point to another. Particle conveying pattern and energy consumption of such conveyors are the parameters affecting the operation of this type of conveyor. In this study, to investigate the material conveying pattern and optimization of energy consumption, a divergent cross-section mechanism was designed and developed in the conveying pipeline. Its effect on barley grain conveying in a pneumatic conveying system was investigated experimentally numerically. Fluent software was used to solve the two-phase flow equations such as continuity and momentum, and for experimental evaluation, a factorial experiment in the form of a randomized complete block design with three replications was used. Duncan's test was conducted to compare the means of the treatments. The results of experiments and simulations of pipelines with divergent cross-sections indicate that the average inlet air velocity, the average pressure drop, and the average power consumption of the device in the dense phase in the auxiliary air mode were 8.6%, 6.67%, and 1.23% less than those obtained in no auxiliary air mode, and in the dilute phase in the auxiliary air mode were 3.56%, 4.66% and 5.21% less than the corresponding values in no auxiliary air mode, respectively. Also, the inlet of auxiliary air at a velocity higher than the inlet air of the environment increased the mass flow rate of the conveying particles by 17.3%. The particle velocity variation decreased in the divergent section, and the particle velocity became more uniform along the conveying path.
  • Mohammad Hossein Abbaspour-Fard * Pages 83-94
    One way of improving the thermal performance of greenhouses is using thermal insulators (thermal shading). In this study, the behavior of a novel dynamic shading system made of two-layer polycarbonate plates containing fluid was investigated by numerical method. In this system, according to the cooling and heating requirements also to control the incoming or outgoing radiation from the greenhouse, the appropriate fluid was pumped into the ducts between the polycarbonate plates by a hydraulic pump. Studying the hydraulic parameters, including intra-duct pressure and fluid velocity between plates, can be very useful for the proper design of the shading to minimize the energy required and run the system. The computational fluid dynamics (CFD) method and standard k-ε turbulence model simulated turbulent flow inside the shading ducts. Validation between experimental and numerical data showed an average difference of less than 5 percent between the experimental and numerical pressure drop data. The maximum velocity value of 0.96 ms-1 was obtained for the ducts inside. In comparison, the system pressure drops in single (series) and triple modes (parallel) it was 3793 Pa for the latter and 3439 Pa for the former, which indicates 9.3% decrease in pressure drop for the innovative and proposed design.
    Keywords: Computational Fluid Dynamics, Shading, Greenhouse, Pressure drop
  • Pages 95-104
    Due to the fact that persimmon is a pressure-sensitive fruit, and it is difficult to store this fruit in the storehouse, in this study, the effective parameters for reducing color changes and its physical properties have been investigated. These  parameters were three types of packaging (foam containers with polyolefin film, polyethylene terephthalate, and ordinary box of wood) and three coatings (polyamines with concentrations of 1 and 2 mm, distilled water). Then, characteristics such as persimmon fruit color parameters including L*, a *, and * b, chroma index, and color change index as a  percentage of changes in the pre-and post-storage stage were investigated. The response surface method was used to analyze the data. According to the obtained results, the highest percentage of changes for the percentage of changes L* is in packaging with an ordinary wooden box, and the least changes are obtained in a foam container with polyolefin film and putrescine coating of 1 mm. These results were similar for b* factors, chroma index, and total color changes. For a*, the highest percentage of changes was when polyethylene terephthalate coating was used. The use of 1 mM putrescine and a foam container with polyolefin film had the lowest percentage of changes in the studied parameters.
    Keywords: Coating, Color changes, Loading, Packaging, Persimmon
  • Pages 105-113
    The use of optical sensors in assessing crop health, plant fertilizer demand, and yield prediction is the new method in the agricultural sector. Grennseeker optical sensor is one of the latest tools that has recently gotten much attention from worldwide farmers and researchers. Detailed examination of the variables mentioned above and measuring canopy coverage can improve production management and minimize input consumption. Therefore, this study aimed to investigate the GS sensor's ability to assess the nutritional status and surface area of the canopy and predict the performance of the garlic crop. In this research, five N-fertilizer treatments of N0, N50, N100, N150, and N200 were applied to garlic in a randomized complete block design with three replications. The image processing results in Labview software showed that the best separation performance for the elimination of background from the canopy could be achieved with the function of G-R. The results revealed that the best correlation coefficient between NDVI and LAI was 0.69, but no significant relationship was found between N and NDVI. Finally, it can be concluded that the GS could not estimate the N level of garlic. However, it could perform well in estimating tuber yield and canopy performance  satisfactorily.
    Keywords: Image Processing, Greenness Index, Garlic, Yield, GreenSeeker, Nitrogen, Precision farming