پژوهش‌های مکانیک ماشینهای کشاورزی

چکیده روند روزافزون توسعه و تولید تجهیزات طیف‌سنجی نوری قابل‌حمل، نشان‏دهنده این است که تکنیک‌های مبتنی بر خواص نوری از کارآیی بالایی برخوردار هستند. به همین دلیل بهره‏مندی از تجهیزات طیف‌سنجی نوری در تشخیص سریع تقلب مواد غذایی همچنان مورد اقبال فعالان عرصه صنایع غذایی است. در پژوهش حاضر، مدل‌سازی طیف‌های فروسرخ نزدیک در ناحیه 1650-950 نانومتر به روش آنالیز مولفه‌های اصلی به منظور تشخیص وجود آرد گندم یا لپه در آرد نخودچی در اختلاط‌های وزنی 5، 10، 20 و 30 درصد مورد بررسی قرار گرفت. نمودارهای پراکندگی طیف‌ها در مختصات مولفه‌های اصلی نشان داد روش مذکور در جداسازی آرد نخودچی خالص از مختلط شده با آرد لپه / آرد گندم موفق بوده است. اعمال پیش-پردازش توزیع نرمال استاندارد روی داده‌های طیفی باعث ارتقاء دقت تفکیک بین طیف‌های حاصل از درصدهای اختلاط متفاوت آرد گندم/لپه شد. بیشترین علائم طیفی تمایز‌دهنده در نواحی طیفی 1480 تا 1600 و 1000 تا 1330 نانومتر مشاهده شد، و لذا باندهای ذکر شده از نظر تعیین شاخص‏های وجود آرد گندم یا لپه در آرد نخودچی بر مبنای اختلاف درصد بازتاب نور، مهم ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که امکان استفاده از روش سریع و غیرمخرب طیف‌سنجی فروسرخ نزدیک به-همراه تکنیک آنالیز مولفه‌های اصلی در تفکیک آرد نخودچی خالص از مختلط شده با آرد گندم / لپه به عنوان جایگزین روش‌های آزمایشگاهی وجود دارد.

چکیده کمبود مواد مغذی، یکی از چالش‌های اساسی در رشد درختان و گیاهان است. برای افزایش تولید محصولات با کیفیت، شناسایی به موقع کمبود مواد مغذی امری ضروری است. انجام ندادن به‌موقع این مهم موجب کاهش بهره‌وری و وارد شدن خسارات بعضاً جبران‌ناپذیر برای کشاورزان خواهد شد. روش سنتی برای این‌کار، بررسی چشمی برگ، تجزیه خاک و روش‌های آزمایشگاهی است، که به افراد خبره و وقت و هزینه‌های زیادی نیاز دارد. این روش در اغلب موارد مقرون‌به‌صرفه نیست. در دنیای امروز استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در تمامی حوزه‌های مختلف بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش ضمن جمع‌آوری داده و برچسب‌گذاری آن‌ها، یک روش خودکار و هوشمند مبتنی بر پردازش تصویر و یادگیری ماشین برای تشخیص کمبود مواد مغذی در درختان پسته ارائه شده است. در ابتدا با تصویربرداری از برگ‌های مختلف، داده‌های مناسب جمع‌آوری و برچسب‌گذاری شده است تا سیستم هوشمند آموزش داده شود. مراحل اصلی در سیستم‌ پیشنهادی شامل: پیش‌پردازش، شناسایی نواحی دارای کمبود، استخراج ویژگی و طبقه‌بندی نوع کمبود در هر ناحیه است. در مرحله استخراج ویژگی از خصوصیات آماری رنگ تصویر ازجمله میانگین، انحراف معیار، آنتروپی، مقدار موثر، واریانس و همچنین ویژگی‌های بافت تصویر مانند همواری، کنتراست، همبستگی و انرژی بهره گرفته شده ‌است. در نهایت به‌وسیله‌ی طبقه‌بندی کننده معروف ماشین‌بردارپشتیبان، کمبود‌ها طبقه‌بندی شده است. ارزیابی‌های انجام شده بر روی داده‌های واقعی، کارایی سیستم پیشنهادی با دقت ??% و موثر بودن آن برای کاربردهای واقعی را نشان می‌دهد.

چکیده حذف برگ پیاز یکی از مراحل برداشت این محصول است که عمدتاً به صورت دستی و با صرف هزینه و وقت زیاد انجام می‌شود. از جمله ماشین‌های مورد استفاده در برگ‌زنی مکانیزه پیاز سرزن غلتکی است. در تحقیق حاضر توده‌ای، از پیازها در چهار مجموعه بر اساس اندازه قطر تقسیم‌بندی شدند. سپس با استفاده از پردازش تصویر، شاخص قطر غده‌ها بر حسب پیکسل تعیین گردید. در ادامه با به‌کارگیری شبکه عصبی چندی‌ساز بردار یادگیر (LVQ) پیازها بر حسب اندازه شاخص قطر در چهار گروه طبقه‌بندی ‌شدند. پیازها در دستگاه سرزن غلتکی سرزنی شده و ارتفاع برش برگ روی غده به روش دستی ثبت گردید. در گام بعدی ارتفاع برش برگ پیاز هر گروه با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) پیش‌بینی گردید. برای ارزیابی شبکه‌ عصبی LVQ از شاخص‌های دقت، صحت، حساسیت و اختصاصی بودن طبقه‌بندی و برای تعیین دقت شبکه عصبی MLP از آماره‌های ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق ‌استفاده شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی LVQ توانست پیازها را با دقت کلی ??/?? درصد طبقه‌بندی نماید. همچنین شبکه عصبی MLP ارتفاع برش برگ‌ها را با مقادیر ضریب تعیین (R?)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و میانگین خطای مطلق (AME) به ترتیب ??/?، ??/? و ??/? پیش‌بینی نمود. از نتایج این پژوهش ‌می‌توان در طراحی و راه‌اندازی سامانه‌های تنظیم خودکار برای تیغه‌های برش سرزن پیاز استفاده نمود.

چکیده مکان‌یابی مناسب برای احداث گلخانه ها، نقش مهمی در ترویج و گسترش آن‌ها ایفا می‌نماید. بنابراین قبل از احداث گلخانه‌ها بایستی عواملی مانند تناسب اقلیمی منطقه، کیفیت و کمیت آب، وضعیت زیرساخت‌های لازم، مسائل اقتصادی و اجتماعی و غیره بررسی شوند. به منظور ایجاد یک اقلیم مناسب در گلخانه، دما، رطوبت، نور، دی‌اکسید کربن و سایر پارامترهای موردنیاز گیاه باید در تعادل باشند. وجود تعادل در گلخانه باعث افزایش کیفیت محصول و مصرف بهینه نهاده‌ها خواهد شد. در این مطالعه، از روش استاندارد فائو، جهت تعیین تناسب اقلیمی استفاده شد. در این روش از اطلاعات هواشناسی بلند مدت و حدود بحرانی دما و رطوبت مورد نیاز گیاهان گلخانه‌ای برای ترسیم نمودارهای تناسب اقلیمی استفاده می‌شود. بدین منظور با استفاده از اطلاعات هواشناسی بلندمدت، نمودارهای تناسب اقلیمی شهرهای جیرفت، دزفول، کاکی، حاجی‌آباد و خاش ترسیم گردید. تحلیل نمودار دمایی این مناطق نشان می‌دهد که در صورت احداث گلخانه به منظور تولید محصولات سبزی و صیفی، در شب‌هایی از آذر، دی و بهمن‌ماه، استفاده از سامانه گرمایشی لازم است. از طرف دیگر تولید در فصل تابستان، بدون استفاده از سامانه‌های سرمایشی، امکان‌پذیر نخواهد بود. لذا برنامه‌ریزی برای تولید اقتصادی در طول سال بایستی برای ماه‌های مهر تا اردیبهشت صورت گیرد. علاوه بر این، رطوبت نسبی پائین در این مناطق باعث خواهد شد تا تقریباً در تمام طول سال نیاز به تأمین رطوبت نسبی در گلخانه با استفاده از روش‌های کمکی وجود داشته باشد. این موضوع از دو منظر آب مصرفی مورد استفاده در سامانه خنک‌کننده و رطوبت نسبی محیط گلخانه اهمیت دارد. همچنین مناطق مذکور، در کل ماه‌های سال، از نظر دریافت تشعشع خورشیدی و تأمین روشنایی مورد نیاز برای گیاهان گلخانه‌ای مناسب هستند. در مجموع مناطق حاجی‌آباد و خاش تقریباً هم‌اقلیم و مناطق جیرفت، کاکی و صفی‌آباد نیز شرایط آب و هوایی نسبتاً مشابهی دارند. لذا در برنامه‌های توسعه گلخانه در کشور می‌توانند به عنوان مناطق مناسب برای تولید سبزیجات گلخانه‌ای مورد بررسی تکمیلی قرار گیرند.

چکیده رآکتور قلب واحد بیوگاز است. طراحی اصولی هاضم بی‌هوازی باعث افزایش بهره‌وری تولید گاز متان می‌گردد. در این تحقیق با هدف طراحی هاضم بی‌هوازی سه روش طراحی حجمی هاضم بر اساس 1- میزان بیوگاز مصرفی، 2- میزای سوبسترای موجود و 3- فرمول شیمیایی سوبسترا بررسی شده که با توجه به شرایط می‌توان در طراحی انتخاب نمود. این طراحی بر مبنای نیاز به حجم معینی بیوگاز مورد نیاز برای پخت و پز روستایی در نظر گرفته شده است. با استفاده از روابط مرتبط بین حجم هاضم و مقدار تولید بیوگاز و با انتخاب سوبسترایی که کمترین میزان تولید بیوگاز را به ازای حجم دارد، اقدام به طراحی واحد گردید. ابتدا مقدار سوبسترای مورد نیاز برای تولید مقدار مشخص گاز تعیین گردید و در نتیجه محاسبه حجم تخمیر، ابعاد رآکتور و تعیین جنس رآکتور اقدام شد. مقدار حجم مورد نیاز گاز محاسبه شده برای ذخیره‌سازی یک روزه در خود هاضم، برابر 77 لیتر می‌باشد. حجم نهایی هاضم برابر مجموع حجم ذخیره گاز و حجم تخمیر می‌باشد که برابر است با 400 لیتر محاسبه گردید. بعد از ساخت هاضم طراحی شده، با استفاده از سوبسترای گاوی، هاضم به مدت 40 روز تست گردید. مشاهده شد بعد از 10 روز، بیوگاز تولید شده قابل اشتعال شد. بیش‌ترین مقدار متان تولیدی 79 درصد و مقدار بیوگاز تولیدی 205 لیتر اندازه‌گیری و ثبت گردید. مقدار کل بیوگاز تولیدی در 40 روز 7040 لیتر بود. مهم‌ترین نتیجه حاصل از این پژوهش، دست‌یابی به دانش فنی طراحی و ساخت و بهینه‌سازی یک هاضم بیوگاز می‌باشد. به‌ویژه آن‌که سعی بر آن شده است که نیازمندی‌های داخلی را برآورده نماید و قابلیت بهره‌گیری در سطوح مختلف کاربری و تحقیقات آتی را داشته باشد.

چکیده تغییرات دائمی دمای محیط و شدت تابش خورشید باعث تغییر مکان نقطه بیشینه توان پنل­های خورشیدی شده و به این ترتیب مانع از عملکرد سیستم­های خورشیدی با حداکثر بازده می­شود. در این پژوهش به منظور یافتن نقطه­ بیشینه توان پنل‌های خورشیدی تحت شرایط مختلف محیطی، منطق فازی به شیوه کدنویسی و شبکه­ عصبی مصنوعی با تلفیق الگوریتم فراابتکاری بهینه­سازی ازدحام ذرات به کار گرفته شدند. به منظور انجام محاسبات، داده­های مورد نیاز شامل دمای محیط، شدت تابش نور و بیشینه توان خروجی پنل خورشیدی به صورت تجربی در آزمایشگاه به­دست آمد و به سیستم­های طراحی شده اعمال ­گردید. در نهایت، عملکرد سیستم­ها با دو شاخص­ آماری جذر متوسط مربع خطاها و میانگین مطلق خطاها مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. مقادیر RMSE برای داده­های آموزش در منطق فازی و شبکه عصبی به ترتیب0.0065 و 0.0086 وات و برای داده­های آزمون 0063/0 و 0056/0 وات حاصل گردید و مقادیر MAE برای داده­های آموزش در شبکه عصبی و منطق فازی به ترتیب 0068/0 و  0055/0 وات و برای داده­های آزمون 0046/0 و 0052/0 وات به دست آمد. نتایج حاصل نشان می­دهد که هر دو روش طراحی شده قادر به پیش­بینی مقادیر توان بیشینه هستند، اما در نواحی مختلف دمایی سیستم فازی طراحی شده با نوسان کمتری عمل کرده و در مجموع در مقایسه با شبکه­ عصبی مبتنی بر الگوریتم ازدحام ذرات عملکردی دقیق­­تر و همچنین سرعت بالاتری در محاسبات دارد. بنابراین ردیابی نقطه بیشینه­ توان پنل خورشیدی به­وسیله این سیستم با قابلیت اطمینان بالاتری صورت می­گیرد.

چکیده در این تحقیق میزان تلفات کمباینی و تلفات طبیعی و ظرفیت مزرعه‌ای و درجه خلوص دانه و عملکرد محصول گندم در حین برداشت توسط کمباین‌های رایج در استان زنجان مورد بررسی و نمونه برداری قرار گرفت. آزمایش به‌صورت طرح کاملاً تصادفی در منطقه اجرا شد. تعداد کل کمباین‌های فعال بومی در منطقه معادل ??? دستگاه و تعداد نمونه‌های کمباین مورد بررسی ?? دستگاه بود. از این کمباین‌ها، ?? درصد آنها نیوهلند TC????، ?? درصد جاندیر JD????، ?? درصد جاندیر JD??? و ? درصد باقیمانده نیز مربوط به سایر کمباین‌ها بود، نتایج اندازه گیری ها نشان داد که متوسط میزان تلفات طبیعی و تلفات کمباینی گندم در این منطقه، به ترتیب ?.?? درصد و ?.?? درصد است. مقایسه سه مدل کمباین غالب، یعنی JD???، JD???? و TC???? نشان داد که بین کمباین‌ها ازنظر تلفات دانه اختلاف معنی‌داری در سطح ?درصد وجود ندارد.‏ بین کمباین‌ها ازنظر ظرفیت مزرعه‌ای و همچنین سن کمباین‌ها، در سطح ?درصد اختلاف معنی‌داری وجود داشت. متوسط ظرفیت مزرعه‌ای کمباین‌های، JD???، JD???? و TC???? به ترتیب ?.??، ?.?? و ?.?? هکتار بر ساعت محاسبه شد. با توجه به تلفات پائین و قیمت تمام شده کمباین ها، به ترتیب استفاده از کمباین ‌های JD???، JD???? و TC???? قابل توصیه است.

چکیده امروزه تخم مرغ یکی از راه های تامین مواد مغذی برای انسان است و از این رو حفظ کیفیت داخلی و خارجی تخم‌مرغ از اهمیت بالایی برخوردار بوده و سبب افزایش عمر اقتصادی محصول می‌شود که همین امر سبب می گردد به شناخت و درک عوامل موثر بر کیفیت تخم‌مرغ پرداخته شود و یکی از این راه ها جهت افزایش بهره وری و حفظ کیفیت استفاده از تابش های مختلف است که در این تحقیق از تابش مادون قرمز استفاده شد. ابتدا تخم‌مرغ‌های سالم تحت پرتو مادون قرمز قرار داده شدند. سطوح فاکتورهای عددی شامل تعداد ال‌ای‌دی (??، ?? و ??) و زمان پرتودهی (?، ? و ? ساعت) بود. فاکتور آغشتگی پوسته به روغن آفتابگردان شامل دو سطح آغشته شده و آغشته نشده بود. در ادامه محتویات داخلی تخم‌مرغ‌ها به صورت همگن مخلوط و مقدار pH آن‌ها اندازه‌گیری شد. در نهایت به منظور بررسی مقدار درصد پروتئین، چربی خام و خاکستر کل، نمونه‌ها در آون خشک شده و خواص شیمیایی مورد نظر اندازه‌گیری شدند. طبق نتایج به دست آمده، تنها اثر فاکتور آغشتگی به روغن آفتابگردان بر مقدار درصد پروتئین خام معنی‌دار شده و با آغشتگی پوسته تخم‌مرغ، مقدار پروتئین کاهش یافت. بیش-ترین و کمترین مقدار پروتئین در فاکتور آغشتگی به ترتیب ??/?? و ??/?? برای تخم‌مرغ‌های آغشته نشده و آغشته شده به روغن مشاهده شد. در بررسی چربی خام تخم‌مرغ، با افزایش سطوح فاکتورهای مورد نظر، مقدار چربی خام افزوده و وجود رابطه مستقیم بین افزایش سطوح فاکتورها و چربی خام نتیجه شد. به طوریکه بیشترین و کمترین مقدار چربی خام ??/?? ( ?? لامپ- ?? ? ساعت زمان پرتودهی) و ??/?? (?? لامپ- ? ساعت زمان پرتودهی) درصد بود. همچنین در نهایت با افزایش سطوح فاکتورها، وجود رابطه معکوسی بین سطوح و مقدار درصد خاکستر کل و مقدار pH نتیجه شد.