فهرست مطالب

مکانیزاسیون کشاورزی - سال هفتم شماره 2 (تابستان 1401)

نشریه مکانیزاسیون کشاورزی
سال هفتم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/14
  • تعداد عناوین: 6
|
  • هادی کریمی*، نجمه سلیمانی صفحات 1-8

    در بسیاری از نخلستان های خرما، انواع مختلفی از میوه های خرما به طور معمول پرورش می یابند. هر کدام از این گونه ها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی متفاوتی هستند. بنابراین، در اولین گام توسعه سامانه های درجه بندی هوشمند و نظارت بر کیفیت، توسعه روشی خودکار برای شناسایی نوع رقم خرما بسیار مطلوب است. هدف این مطالعه توسعه الگوریتم طبقه بندی چهار رقم میوه خرما با استفاده از پاسخ های الکترونیکی حاصل از حسگرهای خازنی و یک مبدل نیرو است. برای به دست آوردن هم زمان خواص خازنی شامل فرکانس و پاسخ های آنالوگ میوه خرما و پارامترهای نیروی مربوط به وزن میوه خرما، یک سکو الکترونیکی طراحی و ساخته شد. در این سکو، پاسخ های خازنی و پارامترهای نیرو با راه اندازی آی سی 555 و واسنجی کردن یک مبدل نیرو  1 کیلوگرمی فراهم می شد. 120 میوه خرما از چهار رقم مختلف زاهدی، قصب، مضافتی و مجول برای توسعه مدل در نظر گرفته شد. در مجموع 30 درصد از نمونه ها برای ارزیابی طبقه بندی نهایی در نظر گرفته شدند. درخت تصمیم (DT) به عنوان یک روش یادگیری نظارت شده ناپارامتریک برای طبقه بندی انتخاب شد. برای تنظیم مدل طبقه بند با بهترین هایپرپارامترها، با برازش 3 تا (Fold) برای هر یک از 2204 نامزد، در مجموع 6612 برازش مورد بررسی قرار گرفت. ارزیابی مدل توسعه یافته منجر به کیفیت طبقه بندی با شاخص F به ترتیب 64، 80، 100 و 100 درصد برای چهار رقم زاهدی، قصب، مضافتی و مجول شد. نتایج نشان داد که سامانه طبقه بندی پایه خازنی توسعه یافته، می تواند با موفقیت برای طبقه بندی میوه خرما با کیفیت قابل قبول به کار گرفته شود.

    کلیدواژگان: خرما، خازن، مبدل نیرو، فرکانس، یادگیری ماشین
  • عادل حکیمی، رحمان فرخی تیمورلو* صفحات 9-18
    برای کاشت غلات از کارنده های دقیق نیوماتیکی استفاده می شود. اما استفاده از این کارنده ها برای کاشت بذرهای کوچک گیاهان دارویی فاقد روکش بسیار مشکل است. هدف از این مطالعه، بررسی عملکرد موزع استوانه ای نیوماتیکی برای کاشت بذر آویشن بدون روکش و تعیین شرایط بهینه آن بود. برای این منظور اثرات چهار عامل فشار مکش 6-، 8- و 10- کیلو پاسکال، سرعت خطی موزع 03/0، 04/0 و 05/0 متر در ثانیه، قطر سوراخ موزع 4-10*5 و 4-10*7   متر و شکل سوراخ  مخروطی و مستقیم بر روی سه شاخص نکاشت، چندکاشت و کیفیت کاشت برای بذر آویشن مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در 5 تکرار به روش فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد که فشار مکش و سرعت خطی موزع تاثیر معنی داری بر شاخص های مورد نظر دارد. بهترین عملکرد موزع در فشار 10- کیلو پاسکال، سرعت خطی موزع 3 سانتی متر در ثانیه، قطر سوراخ موزع 7/0 میلی متر و شکل سوراخ مخروطی بدست آمد. در این شرایط، مقادیر شاخص های نکاشت، چندکاشت و کیفیت کاشت به ترتیب 4/0، 4/4 و 2/95 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: بذر ریز، بذر بدون روکش، شاخص های کاشت، فشار مکش، کارنده دقیق نیوماتیکی
  • احمد حیدری*، رضا بهرام لو، محمدرضا بختیاری صفحات 19-30
    علیرغم تاثیر منفی شخم با گاوآهن برگرداندار بر ساختمان خاک و حاصلخیزی آن، اکثر کشاورزان اعتقاد دارند که قبل از کاشت سیب زمینی می بایست زمین با گاوآهن برگرداندار شخم زده شود. اما خاک ورزی حفاظتی به دلیل پتانسیل حفاظت از منابع خاک و آب و نیز کاهش هزینه های تولید می تواند یک سیستم جایگزین برای روش خاک ورزی رایج در محصول سیب زمینی باشد. بررسی های متعددی از تاثیر روش های مختلف خاک ورزی در زراعت سیب زمینی وجود دارد که به طور عمده اثر این روش های خاک ورزی را بر عوامل مختلف مانند خواص فیزیکی خاک، هزینه ها، عملکرد و... بررسی کرده اند. اکثر مطالعات انجام یافته فقط یک محدوده کوچک (آزمایشات مزرعه ای در یک منطقه) را پوشش می دهند.  به منظور کسب چشم انداز بهتری از تاثیر روش های خاک ورزی بر عملکرد سیب زمینی، بررسی های موجود به صورت نظام مند مرور شده و یافته های آن ها با روش فراتحلیل مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. مقالات منتشر شده در مجلات علمی، گزارش نهایی پروژه های پژوهشی و مقالات مرتبط ارایه شده در کنگره ها و نیز پایان نامه های دانشجویی در فاصله زمانی 1344 تا 1400 با استفاده از کلید واژه های استاندارد مرور شد. در نهایت پس از کنترل کیفی، 25 مطالعه (5 مطالعه داخلی و 20 مطالعه خارجی) برای مقایسه روش کم خاک ورزی با خاک ورزی رایج با استفاده از مدل تصادفی وارد فرایند فراتحلیل شدند. بر اساس نتایج، مقدار اندازه اثر (07/0SMD =)، بدست آمد که حاکی از اثر مثبت جزیی روش کم خاک ورزی بر عملکرد سیب زمینی بود و در مقایسه با خاک ورزی رایج در کل باعث افزایش 13/0 درصدی عملکرد شده است. پیشنهاد می شود روش کم خاک ورزی (شخم با گاوآهن قلمی در فصل بهار قبل از کاشت سیب زمینی+ دیسک) جایگزین روش رایج خاک ورزی (شخم با گاوآهن برگرداندار+ دیسک+ ماله) شود.
    کلیدواژگان: خاک ورزی حفاظتی، سیب زمینی، کم خاک ورزی، مرور نظام مند
  • کورش اندکائی زاده، محمداسماعیل خراسانی فردوانی*، محمدجواد شیخ داودی صفحات 31-38

    خاک ورزی از جمله عملیات مهم در کشاورزی است که تعیین شرایط کاری مناسب برای انجام این عملیات امری ضروری است. طبق نتایج تحقیق محققان، خاک ورزی همواره با مصرف زیاد انرژی همراه است بهمین دلیل انتخاب سرعت پیشروی و عمق شخم مناسب ادوات خاک ورزی به لحاظ مصرف انرژی بهینه ضرورت پیدا می کند. در این تحقیق با استفاده از روش مدیریتی تاپسیس (TOPSIS) سرعت پیشروی و عمق شخم مناسب با توجه به پارامترهای مصرف انرژی مورد بررسی قرار گرفته است. این پژوهش در قالب طرح اسپلیت پلات فاکتوریل بر پایه بلوک کامل تصافی در سه تکرار انجام شد. تیمارهای مورد بررسی شامل سه نوع دستگاه خاک ورز اولیه (گاوآهن برگردان دار، گاوآهن بشقابی و گاوآهن چیزل) در 3 سرعت پیشروی مختلف (3، 5/4، 6 کیلومتر بر ساعت) و عمق های مختلف (15، 20 و 25 سانتی متر) انتخاب شد. آزمایشات در خاک رسی لومی و میزان رطوبت 7 درصد انجام شد. پارامترهای مصرف انرژی شامل توان مالبندی (kW)، مصرف سوخت (l.ha-1)، بازده کششی (%) و بازده بهره وری انرژی (OEE) (%)، ظرفیت مکانیزاسیون (kWh.ha-1) و کشش ویژه (kN.m-1) اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که گاوآهن برگردان دار و گاوآهن بشقابی در سرعت 5/4 کیلومتر بر ساعت و عمق 25 سانتی متر و گاوآهن چیزل در سرعت 6 کیلومتر بر ساعت و عمق 15 سانتی متر از لحاظ مصرف انرژی در شرایط مناسبی قرار داشتند. از نظر پارامتر مصرف انرژی، در بیشتر سرعت ها و عمق های مختلف کاری، گاوآهن چیزل بدلیل بالا بود ضریب ترکیبی در روش تحلیل تاپسیس دارای مزیت نسبی نسبت به گاوآهن بشقابی و گاوآهن برگردان دار بود.

    کلیدواژگان: ادوات خاک ورزی، انرژی، سیستم، TOPSIS
  • محمدجواد دری اسفریزی، مهرنوش جعفری*، علی اسحق بیگی صفحات 39-48

    سیب زمینی از نظر حجم تولید در بین محصولات مختلف کشاورزی بعد از گندم، برنج و ذرت در رده چهارم قرار دارد. کارنده های سیب زمینی موجود در کشور بدون در نظر گرفتن اندازه سیب زمینی آن ها را در فاصله ثابتی روی خط کاشت می کارند که منجر به توزیع ناهمگن ساقه در سطح مزرعه می شود. هدف از تحقیق حاضر، طراحی، ساخت و ارزیابی یک موزع کارنده تسمه ای برای کاشت سیب زمینی است. در این نوع کارنده ، از گروهی تسمه به منظور دریافت، انتقال و کاشت سیب زمینی استفاده می شود. در ابتدا سیب زمینی ها از مخزن بر روی تسمه های کاشت میانی دستگاه می افتند. تسمه های بازگرداننده که در جهت عکس تسمه های میانی حرکت می کنند، سیب زمینی های اضافی که توسط تسمه های میانی به کناره ها هدایت شده اند را به اول مسیر برمی گردانند تا تسمه های میانی مجددا آن ها را بارگیری نمایند. در این پژوهش، ارزیابی موزع صرفا در محیط آزمایشگاه و به کمک تست ریگ انجام شد. اثر سرعت خطی موزع، سرعت خطی تست ریگ، اندازه و شکل سیب زمینی (گرد و کشیده) بر شاخص های کیفی کاشت با آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار ارزیابی شد. یافته ها نشان داد که میانگین فواصل کاشت، انحراف معیار، شاخص های چندکاشتی، نکاشت و کیفیت تغذیه به طور معنی دار به سرعت موزع، سرعت تست ریگ، اندازه سیب زمینی و شکل سیب زمینی بستگی دارند. با افزایش سرعت حرکت تسمه نقاله تست ریگ، فاصله بین غده ها در ردیف کاشت و شاخص نکاشت به ترتیب به مقدار 21/4 و 69/17 درصد افزایش یافت، در عین حال مقدار کاهش در شاخص کیفیت تغذیه و شاخص چندکاشتی به ترتیب برابر با 78/7 و 10 درصد گزارش شد.

    کلیدواژگان: دقت، شاخص کیفیت تغذیه، ضریب شکل، موزع، میانگین فواصل کاشت
  • بهزاد محمدی الستی، عادل نبیان *، محمد همایی صفحات 49-58
|
  • Hadi Karimi *, Najmeh Solimani Pages 1-8

    AbstractIn many date palm gardens, different varieties of date fruits are commonly grown. Each of these varieties has different physical and chemical properties. Therefore, in the first step of developing intelligent sorting systems and quality monitoring systems, it is highly desirable to develop an automatic method for identifying the type of date fruit variety. This study aims to develop a classification algorithm of date fruit varieties using electronic responses from capacitive sensors and a force transducer. To simultaneously obtain the capacitive properties including the frequency and analog responses of date fruit and the force parameter related to the weight of the date fruit, an electronic platform was designed and constructed. In this platform, the capacitive responses and force parameters were provided by setting up the IC 555 and calibrating a 1 kg load cell. 120 date fruits from four different varieties, including Zahedi, Qhasb, Mazafati and Medjool were considered for the model development. A total of 30% of the samples were separated for final classification evaluation.  Decision Tree (DTs) as a non-parametric supervised learning method was chosen for classification. To tune, the classification model with the best hyper parameters fitting 3 folds for each of 2204 candidates, totaling 6612 fits were examined. The evaluation of the developed model resulted in a classification quality with F-scores of 64%, 50%, 100% and 100% for the four varieties Zahedi, Qhasb, Mazafati and Medjool. It was concluded that the developed capacitance base classification system can be successfully used to classify date fruit with acceptable quality.

    Keywords: Date, Capacitor, Force Transducer, Frequency, machine learning
  • Adel Hakimi, Rahman Farrokhi Teimourlou * Pages 9-18
    Pneumatic precision seeders are used for sowing of cereals. However, sowing small uncoated seed of medical plants is very difficult by these seeders. The purpose of this study was to investigate the performance of the pneumatic cylinder distributor to sow uncoated thyme seed and to determine its optimal conditions. The effects of four factors were investigated: the suction pressure at -6, -8, -10 kPa, the linear velocity of distributor at 3, 4, 5*10-2 m. s-1, the diameter of the distributor hole at 5, 7*10-4 m and the seed hole shape in conical and straightforward forms. In order to estimate the distributor yield, three indices of miss index, multiple index and quality of feed index for thyme were examined. The experiments were performed in 5 replications by the factorial method in a completely randomized design. The results showed that the suction pressure and linear speed of the distributor had a significant effect on the indices. The best performance of the distributor unit was obtained at -10 kPa pressure, 3*10-2 m. s-1 linear speed of the distributor, 7*10-4 m diameter for the distributor hole and the shape of the conical hole. Under these conditions, the values of miss, multiple and quality of feed indices resulted in 0.4%, 4.4%, and 95.2%, respectively.
    Keywords: Small seeds, Uncoated seed, Feed indices, Suction pressure, Pneumatic precision seeders
  • Ahmad Heidari *, Reza Bahramloo, Mohammad Reza Bakhtiyari Pages 19-30
    Most farmers perceive that moldboard ploughing prior to potato planting is necessary, despite its negative impacts on inherent soil fertility and soil structure. Conservation tillage may be an alternative system for potato production due to its potential to reduce production costs and soil conservation. Many studies have investigated the effect of different tillage methods on various factors such as soil physical properties, costs and yield in potato cultivation. Most of the studies only cover a small range of field experiments, in a region. In order to gain a better perspective on the impact of tillage methods on potato yield, available studies were systematically reviewed and their findings were analyzed by meta-analysis (1966-2021). All articles published in journals, final reports of research projects and related articles presented at congresses, as well as student dissertations were reviewed using standard keywords. Finally, after quality control, 25 studies (5 national studies and 20 international studies) were entered into the meta-analysis process to compare the method of minimum tillage with conventional tillage using a random model. The results showed that the minimum tillage method (chisel ploughing conducted in the spring immediately before potato planting) compared to conventional tillage (moldboard ploughing) caused a slight increase in potato yield (+ 0.13%). It is suggested that the reduced tillage method (plowing with a chisel plow in the spring before planting + disc) replaces the conventional tillage method (moldboard plow + disc + leveler).
    Keywords: Chisel plow, Meta-analysis, Minimum tillage, Potato
  • Korosh Andekaeizadeh, Mohamad Esmail Khorasani Ferdavani *, Mohammad Javad Sheykhdavoodi Pages 31-38

    Tillage is one of the most important field operations in agriculture. For this operation, it is essential to determine suitable working conditions. According to the results of researches on tillage, this operation is always associated with high energy consumption. For this reason, it is necessary to choose the appropriate forward speed and plowing depth of tillage tools in terms of optimal energy consumption. In this research, by using the management method TOPSIS, the appropriate speed-advancement and plowing depth have been investigated according to the parameters of energy consumption. In this research, three types of primary tillage machines (Moldboard plow, disc plow and chisel plow) at 3 different forward speeds (3, 4.5, 6 km/h) and different depths (15, 20 and 25 cm) was selected and performed in loamy clay soil with a moisture content of 7%. The parameters of energy consumption include drawbar power (kW), fuel consumption (l.ha-1), traction efficiency (%) and energy efficiency (OEE) (%), mechanization capacity (kW.h.ha-1) and specific traction (kN.m-1) was measured. The results showed that for the moldboard plow and disc plow 4.5 km/h forward speed and 25 cm depth and for the chisel plow, 6 km/h forward speed and 15 cm depth were the best conditions in terms of energy consumption. In most of different working speeds and depths, chisel plow was advantageous in terms of energy consumption, compared to disc plow and Moldboard plow, according to TOPSIS analyses.

    Keywords: Tillage implements, Energy, system, TOPS
  • Mohammad Javad Dorri Esfarizi, Mehrnoosh Jafari *, Ali Eshaghbeygi Pages 39-48

    Potato ranks 4th in terms of production volume among various agricultural products after wheat, rice and corn. Potato planters, usually plant seed potatoes at a constant distance regardless of their size which leads to a heterogeneous distribution of stems at field. The main aim of this research was to design, develop and evaluate a special potato belt metering device. Belt planters use a group of belts to receive, deliver and plant potatoes. In this type of planters, the potatoes first fall from the hopper onto the middle of the planting belts. Return belts move in the opposite direction and guide the extra potatoes to the beginning of the path to be used for reloading by the middle belts. In this study, the evaluation of the metering device was performed in the laboratory with the use of a test rig. A factorial experiment conducted in a completely randomized design with 3 replicates to investigate the effect of the forward speed of planting belts and test rig, potato sizes and potato shapes on the mean planting distance, standard deviation, multiple planting index, miss and quality of feed indices and the accuracy. Results indicated that the mean seed spacing, standard deviation, multiple planting index, miss and quality of feed indices were significantly depend on the planting belts and test rigs forward speeds, potato size and shape. With the increase in the forward speed of the test rig, the mean seed spacing and miss index increased by 4.21 and 17.69%, respectively , while the amount of reduction in the feeding quality and multiple planting index were equal to 7.78 and 10%, respectively.

    Keywords: Precision, Feed quality index, Shape ratio, Metering mechanism, Mean planting distance
  • Behzad Mohammadi-Alasti, Adel Nabian *, Mohammad Homaei Pages 49-58

    Tree structures are complex and random in nature but they follow some specific rules according to their various kinds. The objective of this work is to model three fractal trees’ dynamic behavior in the mechanical shaking process and study the effect of the bifurcation ratio and the length-order ratio (pruning ratio) on the frequency response and the percentage of the harvested fruit. Experimentally the static loadings are carried out on the trunk and branches of the tree to obtain their important elastic properties. In order to obtain viscoelastic properties of the tree, its dynamic free vibration is examined. The fractal trees are modeled with an equivalent multi degree of freedom mass-spring models and the governing equations of motion are derived by means of Newton’s second law; then, they are solved numerically for some sample fractal trees. Consequently, for different values of the bifurcation ratio and the length-order ratio (fractal dimension), the displacement of the fruit is calculated and the displacement amplitude of the fruit is obtained. Also, the effects of the tree structures and pruning ratios on the displacement amplitude of the fruit are discussed.

    Keywords: Fractal structures, Fractal dimension, Bifurcation ratio, Pruning ratio, Frequency response