پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده 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 راههای 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 ارائه 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 فریم‌های آن خوانده شد. از تصاویر فریم‌ها، مؤلفه‌های قرمز، سبز و آبی استخراج و تبدیل‌های 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 طبقه‌بند ماشین بردار پشتیبان با کرنل پایه شعاعی استفاده شد. بیشترین دقت طبقه‌بندی 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 سانتی‌متر بود.

چکیده انرژی خورشیدی به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر می‌تواند برای تولید حرارت و الکتریسیته استفاه شود. در بین سامانه-های تولید توان با استفاده از انرژی خورشیدی، سامانه‌ی فتوولتائیک حرارتی (PV/T) یک فناوری نسبتا جدید و پرکاربرد است که می‌تواند به طور همزمان انرژی الکتریسیته و گرما تولید ‌کند. در سال‌های اخیر استفاده از مواد نانو در سامانه‌های 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 سامانه‌ی 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 خنک‌کاری 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 فاصله‌ی 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.

چکیده در این تحقیق یک دستگاه نیمه خودکار برداشت توت‌فرنگی ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. در این سامانه شخص بردارنده روی دستگاه به حالت درازکش سوار شده با کندن توت‌فرنگی 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 مزرعه‌ای، سرعت پیشروی سامانه در سه سطح 5/0، 1 و 2 کیلومتر بر ساعت و ارتفاع برداشت در سه سطح 50، 65 و 80 سانتی‌متر، در سه تکرار بر درصد برداشت محصول، درصد تلفات و درصد آسیب به بوته بررسی شد. داده‌های 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 معنا‌دار بودند. هم‌چنین اثر متقابل آن‌ها برای درصد برداشت و درصد تلفات در سطح یک درصد و برای آسیب به بوته در سطح 5 درصد معنا‌دار بود. با بهینه‌سازی صورت گرفته با استفاده از روش سطح پاسخ به کمک نرم‌افزار Design expert، در محدوده‌های مورد آزمایش، بهترین ترکیب برای سامانه، سرعت پیشروی 8/0 کیلومتر بر ساعت و ارتفاع قرارگیری 60 سانتی‌متر به دست آمد.

چکیده یکی از مواد اولیه و مهم که در صنعت دارویی و غذایی استفاده گسترده‌ای دارد اسانس حاصل از گیاهان دارویی است. اصالت و درجه خلوص اسانس از نظر اقتصادی و کاربری موضوع مهمی می‌باشد. روش‌های مبتنی بر تجزیه مواد برای شناسایی و ارزیابی اصالت اسانس‌ها دارای نقاط ضعفی از قبیل هزینه بالا و زمان‌بر بودن هستند و استفاده از سامانه‌های بینی الکترونیک این معایب را می‌تواند پوشش دهد. در این مطالعه یک سامانه بینی الکترونیک متشکل از 8 حسگر نیمه‌هادی اکسید فلز برای تعیین درجه خلوص اسانس نعناع فلفلی طراحی شد. از روش تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای کاهش ابعاد داده‌ها و شناسایی حسگرهای مؤثر در تشخیص درجه خلوص و حذف حسگرهای غیر مفید و از روش ماشین بردار پشتیبان برای محاسبه دقت طبقه‌بندی استفاده شد. بر اساس نتایج، روش PCA با دو مؤلفه اصلی PC1 و PC2 توانست 82 درصد از واریانس داده‌ها را پوشش دهد. هم-چنین بر اساس نمودار لودینگ، حسگرهایی که تأثیر 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 نمونه‌های 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.

چکیده در این پژوهش روشی برای افزایش عرض پاشش کود‌پاش‌ها 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 می‌کند، تأمین شد. نیروی چرخشی مورد نیاز این دو عدد دمنده و همزن داخل مخزن کود توسط محور تواندهی تراکتور و با یک سامانه چرخ تمسه‌ای با نسبت 1 به 4 تأمین شد. کود توسط دریچه‌ قابل تنظیم که در زیر مخزن تعبیه شده است به داخل لوله‌های انتقال، هدایت شده و دمنده‌های حلزونی، کود را توسط مکشی که انجام می‌دهند به داخل خود کشیده و آن را با نیروی دمشی بالا به صورت هدایت شده به بیرون پرتاب می‌کند که در نتیجه کود تا فاصله بسیار دور‌تری در مقایسه با روش مرسوم پرتاب می‌شود. در ارزیابی این دستگاه هدف، اندازه‌گیری 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 دمنده‌ها (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 بلوک‌های کامل تصادفی و برای تجزیه و تحلیل آماری داده‌ها از نرم افزار SPSS استفاده شد. آزمون‌ها 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 پارامتر‌های 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 اندازه‌گیری و تعیین شد.

چکیده خاک یکی از مهم‌ترین منابع تولید در کشاورزی محسوب می‌شود. بنابراین با شناسایی دقیق خاک و خصوصیات مهم آن می‌توان به مدیریت صحیح و استفاده پایدار از زمین‌های 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 ارائه شده از دو بلوک متفاوت تشکیل شده است که شامل انواع لایه‌ها از جمله لایه‌های پیچشی، لایه‌های تجمیع‌کننده بیشینه، لایه‌های هموارساز، لایه برون‌انداز، نرمال‌سازی دسته‌ای، لایه‌های تماماً متصل و یک طبقه‌بند ماشین بردار پشتیبان بود. این مدل بر روی تصاویر نمونه‌های مختلف خاک (11 نوع بافت و مجموعاً 790 نمونه) مورد آموزش و آزمون قرار گرفت. این داده‌ها توسط یک سامانه بینایی ماشین و یک دوربین تلفن همراه هوشمند آماده‌سازی 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 نمونه‌های خاک را با موفقیت طبقه‌بندی نماید. نتایج به‌دست آمده نشان داد که مدل پیاده‌سازی شده در این مطالعه می‌تواند جایگزین مناسبی برای روش‌های پر هزینه و زمان‌بر آزمایشگاهی تعیین نوع بافت خاک باشد.

چکیده سیستم‌های انتقال مواد بطور گسترده در بخش‌های مختلف صنعت و کشاورزی کاربرد دارند. نقاله‌های نیوماتیکی یکی از روش‌های انتقال مواد دانه‌ای و پودری هستند که از جریان هوا برای انتقال مواد از نقطه‌ای به نقطه دیگر استفاده می‌کنند. از پارامترهای مؤثر بر کارکرد این نوع نقاله‌ها، الگوی حرکت ذرات و مصرف انرژی اینگونه نقاله‌ها 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 دانه‌های جو در سیستم انتقال مواد نیوماتیکی به صورت تجربی و شبیه‌سازی 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 بلوک‌های کامل تصادفی در 3 تکرار و برای مقایسه میانگین تیمار‌ها از آزمون دانکن استفاده شد. نتایج آزمایش‌های تجربی و شبیه‌سازی 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 یکنواخت‌تر گردید.

چکیده یکی
از روش‌های بهبود عملکرد حرارتی/ سرمایشی ‌گلخانه‌ها استفاده از عایق های
حرارتی/ سایه‌انداز است. در این پژوهش رفتار یک سامانه سایه‌انداز پویای
نوین ساخته‌شده 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 به‌وسیله یک پمپ هیدرولیک به مجاری بین صفحات پلی‌کربنات پمپاژ
می‌شود. مطالعه پارامترهای هیدرولیکی شامل فشار و سرعت سیال داخل مجاری
بین صفحات می‌تواند برای طراحی مناسب سایه‌انداز به منظور کمینه کردن انرژی
مورد نیاز برای اجرای این سامانه، بسیار سودمند باشد. از روش دینامیک
سیالات محاسباتی (CFD) و مدل آشفتۀ k-ε استاندارد برای شبیه‌سازی جریان
آشفته در داخل مجرای سایه‌انداز استفاده شد. با اعتبارسنجی بین داده‌های
تجربی و عددی، بطور متوسط اختلافی کمتر از ۵ درصد بین افت فشار داده‌های
تجربی و عددی بدست آمد. در ادامه مقدار سرعت بیشینه ۹۶/۰ متر بر ثانیه برای
داخل 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 ۳۷۹۳ پاسکال و برای حالت موازی با سه ورودی و خروجی ۳۴۳۹
پاسکال بدست آمد که نشان دهنده کاهش ۳/۹ درصدی افت فشار برای طرح نوآورانه و
پیشنهادی است. بنابراین در توسعه سامانه در مقیاس تجاری باید پیکربندی
موازی آن مد نظر قرار گیرد.

چکیده با توجه به اینکه خرمالو یک میوه حساس به فشار بوده و نگهداری این میوه در انبارها به‌سختی انجام می‌شود، در این تحقیق به بررسی پارامترهای مؤثر بر کاهش تغییرات رنگی و خصوصیات فیزیکی آن پرداخته شده است. این پارامترها شامل سه نوع بسته‌بندی (ظرف‌های فومی با فیلم پلی اولفین، پلی‌اتیلن ترفتالات و جعبه چوبی معمولی از چوب) و سه نوع پوشش (پلی‌آمین با غلظت‌های 1 و 2 میلی‌مولار، آب مقطر) است. در ادامه خصوصیاتی مانند پارامترهای رنگی میوه خرمالو شامل L*، *a و *b، شاخص کروما و شاخص تغییرات رنگ به‌صورت 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 به‌دست‌آمده بیشترین درصد تغییرات برای درصد تغییرات *L در استفاده از بسته‌بندی با جعبه معمولی از چوب بوده و کمترین تغییرات نیز در ظرف فومی با فیلم پلی اولفین و پوشش دهی پوترسین 1 میلی‌مولار به‌دست‌آمد. این نتایج برای فاکتورهای *b، شاخص کروما و تغییرات رنگ کل مشابه بود. برای *a بیشترین درصد تغییرات، زمانی بود که از پوشش دهی پلی‌اتیلن ترفتالات استفاده شد. درمجموع استفاده از پوترسین 1 میلی‌مولار و ظرف فومی با فیلم پلی اولفین کمترین درصد تغییرات پارامترهای موردبررسی را به خود اختصاص داد.

چکیده بهره‌گیری از حسگر‌های مجاورتی در ارزیابی سلامتی گیاه، مقدار کود مورد نیاز و همچنین تخمین عملکرد محصول، یکی از روش‌های نوین در حوزه کشاورزی دقیق محسوب می‌شوند. 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 اندازه‌گیری شاخص کانوپی می‌تواند مدیریت تولید را بهبود ببخشد و همچنین مصرف نهاده‌ها را حداقل کند. بنابراین ارزیابی سطح کانوپی و نیتروژن (N) گیاه و هم‌چنین تخمین عملکرد محصول با استفاده از این شاخص از اهداف اصلی این پژوهش هستند. آزمایش‌ها در قالب طرح بلوک‌های 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 معنا‌داری 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 مهم‌ترین یافته‌های این تحقیق، رابطه مناسب دو شاخص NDVI و LAI است. لذا می‌توان گفت که حسگر GS می‌تواند جایگزین مناسبی برای اندازه‌گیری شاخص کانوپی محصول سیر باشد.