محمد رضا ملکی

کوددهی نرخمتغیر بر مبنای استفاده از پهنه عنصر خاک یک مزرعه انجام میگیرد. از آنجا که روشهای متعددی برای تهیه پهنه خاک وجود دارد، این پرسش مطرح است که کدام روش پهنهبندی برای کوددهی نرخمتغیر مناسب است. هدف از این پژوهش مطالعه تاثیر بکارگیری روشهای مختلف درونیابی در تهیه پهنه در مصرف کود ازت و فسفر در مزرعه است. علاوه بر این تاثیر تعداد نقاط نمونهبرداری شده بر روی میزان مصرف کود مطالعه شده است. بدین منظور هفت روش درونیابی شامل روشهای وزندهی فاصله معکوس، کریجینگ، چند جملهای محلی، حداقل انحنا، نزدیکترین همسایه، توابع پایه شعاعی، شپرد در نرمافزار Surfer برای تهیه پهنههای کود اوره و سوپر فسفات تریپل بکار گرفته شدند. تهیه هر کدام از این پهنهها براساس کل نمونههای جمعآوری شده و 75 ، 50 و 25 درصد از نمونههای جمعآوری شده نیز صورت گرفت. منطقه نمونهبرداری شامل چند مزرعه مجاور هم در روستای تازهآباد کانیگلزار از توابع شهرستان دهگلان واقع در استان کردستان انتخاب شد. تعداد 36 نمونه از کل مساحت زمین با روش شبکهبندی تهیه و برای آزمایش ازت و فسفر خاک به آزمایشگاه خاک استان کردستان ارسال شد. مبنای عمل برای تهیه پهنهها استفاده از میزان کود توصیه شده شامل اوره و سوپر فسفات تریپل بود. برای شبیهسازی کوددهی نرخمتغیر برنامهای در محیط نرمافزار LabVIEW (ver. 2018, Natinal Instrument) جهت خوانش پیکسل پهنههای کود اوره و سوپر فسفات تریپل در سه سرعت شبیهسازی شده 5 ، 7 و 9 کیلومتر تدوین شد. بعد از خوانش پیکسلها هر پهنه، این دادهها جهت بررسی دقت روشهای پهنهبندی در تخمین مقدار کود در نقاط اولیه نمونهبرداری شده، تاثیر روشهای پهنهبندی و تعداد نمونهها برای ایجاد پهنه بر میزان کود نهایی مورد بررسی آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش حداقل انحنا در منطقه مورد مطالعاتی دارای صحت و دقت بیشتری نسبت به سایر روشهای پهنهبندی در مقایسه با نمونههای جمعآوری شده اولیه است. همچنین با تغییر روش پهنهبندی و تعداد داده مقدار کود مصرفی نهایی نیز تغییر خواهد کرد. بنابراین انتخاب یک روش درونیابی بهینه برای تخمین مقدار کود در نقاط نمونهگیری نشده و تعداد نمونههای اولیه، نقش مهمی در مدیریت دادهها و مقدار کود مصرفی دارد.

سیب یکی از محصولاتی است که ضایعات آن هم در مرحله برداشت و هم فرآوری های پس از برداشت قابل توجه است. توت فرنگی نیز محصولی حساس است که آسیب هایی همچون لهیدگی حین حمل و نقل باعث تلفات در محصول می شود. ساقه و برگ این محصولات نیز تولید ضایعات می کند و می تواند به عنوان منبع زیست توده در تولید بیوانرژی مورد توجه قرار گیرد. فضولات دامی نیز از دیگر منابع زیست توده است که انباشتگی آن در محیط سبب ایجاد بوی نامطبوع، ازدیاد حشرات و انتقال آلودگی های مختلف به انسان می شود. بیوگاز یکی از انواع بیوانرژی است که از هضم بی هوازی منابع زیست توده تولید می شود. بخش عمده ضایعات محصولات باغی را مواد لینگوسلولزی تشکیل می دهد که دیر هضم هستند و در فرآیند هضم به-راحتی تجزیه نمی شوند. انواع روش های پیش فرآوری برای افزایش تجزیه پذیری ضایعات و افزایش تولید بیوگاز مورد استفاده قرار داده می شوند. در پژوهش حاضر، سه روش پیش فرآوری شامل روش فیزیکی خرد کردن، روش حرارت دهی با مایکروویو و روش شیمیایی استفاده از هیدروکسید سدیم بر روی ترکیب ضایعات سیب و توت فرنگی اعمال گردید. سپس ضایعات پیش فرآوری شده با فضولات دامی ترکیب شده و در شرایط هضم بی هوازی به مدت 25 روز در محدوده دمایی ترموفیلیک و در یک غلظت یکسان خوراک داخل هاضم های ناپیوسته تغذیه شدند. آزمایشات بر مبنای طرح کاملاً تصادفی، هر تیمار در سه سطح و در سه تکرار انجام شدند و داده های به دست آمده با استفاده از نرم افزار SPSS تحلیل شدند. نتایج حاصل از آزمایشات، مقدار بیوگاز تولیدی از روش های مختلف شامل بدون پیش فرآوری، پیش فرآوری خرد کردن، حرارت دهی با مایکروویو و روش هیدروکسیدسدیم را به ترتیب برابر با 606، 639، 772 و 915 میلی لیتر نشان داد. نتایج تجزیه واریانس تفاوت معنی دار بین روش های مختلف پیش فرآوری را گزارش کرد. روش پیش فرآوری خرد کردن تفاوت معنی داری با نتایج آزمایش بدون پیش-فرآوری نداشت. روش پیش فرآوری شیمیایی با هیدروکسید سدیم بیشترین تاثیر را بر میزان بیوگاز تولیدی داشت و می تواند به عنوان روشی مطلوب برای پیش فرآوری ضایعات مذکور پیشنهاد شود.

بازده مصرف انرژی در استفاده از ماشین ها و ادوات کشاورزی در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. انرژی مصرفی ماشین های برداشت غلات می تواند تا 32 درصد از کل انرژی مصرفی مزرعه را شامل شود. بنابر این بازنگری در طراحی این قبیل ادوات ضروری به نظر می رسد. برای بهینه سازی مصرف انرژی این ادوات، پارامترهای مختلفی می تواند دخیل باشد. در پژوهش حاضر تاثیر زاویه تمایل تیغه، زاویه تیزی تیغه، سرعت حرکت رفت و برگشتی تیغه درکاهش نیرو و تنش برشی و نیز انرژی مصرفی در برداشت کلزا (Brassica napus L.) بصورت کارگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. تغییرات مقدار نیرو و تنش برشی و نیز انرژی مصرفی برای سه زاویه تیزی تیغه (30، 45 و60 درجه)، سه زاویه تمایل تیغه (30، 45 و 60 درجه)، سه سرعت حرکت رفت و برگشتی با کورس 6/7 سانتی متر (800، 1100 و 1400 کورس بر دقیقه) و سه رطوبت (21-18، 23-21 و 25-23 درصد بر پایه تر) مورد بررسی قرار گرفته است. از یک سامانه شامل یک الکتروموتور AC، اینورتر، نیروسنج، برد آردوینو، رایانه، فک متحرک، فک ثابت، گیره های نگه دارنده و مکانیزم لنگ و چلاق دست که به همین منظور ساخته شد برای اندازه گیری نیروی برش ساقه استفاده شد. برای اندازه گیری نیروی برش ساقه از یک دستگاه اینستران، مدل STM-1 با ظرفیت 1کیلونیوتن و دقت 01/0 نیوتن به عنوان مرجع نیز استفاده شد. برای یافتن مدل تخمین گر بین متغیر های مستقل و وابسته از رگرسیون چند جمله ای استفاده شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که تمام پارامترهای مورد بررسی شامل زاویه تمایل تیغه، زاویه تیزی تیغه، سرعت حرکت رفت و برگشتی تیغه و نیز رطوبت ساقه روی نیرو و تنش برشی در سطح 1 % معنی دار بود. کمترین و بیشترین مقدار تنش برشی به ترتیب مربوط به زاویه ی تیزی تیغه 30 و 60 درجه بود. بعلاوه در زاویه های 45 و 60 درجه قرارگیری تیغه دارای کمترین و بیشترین تنش برشی بود. رطوبت ساقه کلزا هم روی تنش برشی در سطح 01/0 معنی دار بود. رطوبت ساقه 24 % دارای کمترین و رطوبت ساقه 19 % دارای بیشترین تنش برشی بود. همچنانکه انتظار می رفت، سرعت 1400 کورس بر دقیقه دارای کمترین و سرعت 800 کورس بر دقیقه دارای بیشترین تنش برشی ساقه بود. لذا با انتخاب زاویه تیزی 30 درجه، زاویه قرارگیری تیغه 45 درجه، رطوبت ساقه 24 % و سرعت حرکت رفت و برگشتی 1400 کورس بر دقیقه می توان انتظار داشت که مصرف انرژی برشی ساقه کلزا کاهش یابد.

مقدار واقعی توزیع بذر و کود در یک مزرعه با توجه به این که هیچ مکانیسم بازخوردی از جریان آن ها در طول عملیات کاشت وجود ندارد، قابل تشخیص نیست. عدم کاشت بذر و اعمال کود می تواند در وسعت زیاد به دلیل مشکلاتی مانندگرفتگی لوله های سقوط، خرابی های مکانیسم توزیع کود و بذر و خالی شدن مخزن بذر و کود اجتناب ناپذیرگردد. بنابراین وجود سامانه اندازه گیری بلادرنگ دبی جرمی خطی کارها به منظور نظارت بر عملکرد آن ها در طول اعمال نهاده ضروری است. در پژوهش حاضر دو نوع سامانه ی اندازه گیری جریان جرمی تماسی (پیزوالکتریک) و غیرتماسی (خازنی) به منظور مدل سازی و اندازه گیری جریان جرمی در لوله سقوط کارنده ها و کودکارها طراحی و پیاده سازی شد. برای یافتن رابطه بین نرخ جریان جرمی و سیگنال دریافتی از حسگرها یک واحد خطی کار با موزع غلطکی دندانه دار ساخته شد. به منظور ارزیابی سامانه در حالت دینامیکی یک پایه ی ارتعاشی برای شبیه سازی حرکت خطی کار بر اساس حرکت خطی کار در سطح مزرعه متناسب با سامانه ارزیابی، در نرم افزار Solidworks 2018طراحی و ساخته شد. سپس جریان جرمی کود سوپرفسفات تریپل در 5 نرخ جریان جرمی از 22/1±42/3 تا 95/0± 3/19گرم بر ثانیه، جریان جرمی بذر گندم در 8 نرخ جریان جرمی از 23/0± 55/2 تا 86/0±02/19 گرم بر ثانیه و جریان جرمی بذر یونجه در 7 نرخ جریان جرمی از 02/0± 42/0 تا 08/0±6/1 گرم بر ثانیه در مدت زمان 30 ثانیه برای هر نرخ در لوله سقوط واحد خطی کار به صورت استاتیکی و دینامیکی به وسیله ی حسگرهای خازنی و پیزوالکتریک اندازه گیری شد. آزمایش ها در 4 تکرار برای رابطه یابی و در 2 تکرار برای اعتبارسنجی انجام شدند. پایه ی ارتعاشی از لحاظ تامین میزان جابه جایی، سرعت و شتاب در جهات مختلف برای واحد خطی کار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد در جهت z بیشترین جابه جایی، سرعت و شتاب برای واحد خطی کار وجود دارد. نتایج حاصل از ارزیابی حسگرها نشان می دهد سیگنال خروجی حسگرها برای تمامی نرخ های مواد دانه ای گندم، یونجه و کود سوپرفسفات تریپل در دو حالت استاتیکی و دینامیکی در طول زمان 30 ثانیه برای هر نرخ مشخص از جریان جرمی پیروی کرده است. با استنتاج از داده های آزمایش، مشخص شد که رابطه یابی کاملاً قابل قبولی بین سیگنال دریافتی از حسگرها و نرخ جریان بذرهای گندم، یونجه و کود شیمیایی قابل انجام است. حسگر پیزوالکتریک به خوبی تغیرات لحظه ای جریان جرمی در داخل یک نرخ را پایش کرده است، اما حسگر خازنی علی رغم عدم پایش تغییرات لحظه ای در داخل یک نرخ به خوبی نرخ های مختلف جریان جرمی را تفکیک کرده است. نتایج حاصل از اعتبار سنجی نشان می دهد هر دو حسگر پیزوالکتریک و خازنی توانسته اند با ضریب تبیین بالا تمامی نرخ های جریان جرمی گندم، یونجه و کود سوپرفسفات تریپل را هم در حالت استاتیکی و هم درحالت دینامیکی پایش کنند. از این دو حسگر می توان به عنوان روش های قابل اتکا در اندازه گیری نرخ های مختلف جریان جرمی مواد کشاورزی بهره برد.

مقدار واقعی توزیع بذر و کود در یک مزرعه با توجه به این که هیچ مکانیسم بازخوردی از جریان آن ها در طول عملیات کاشت وجود ندارد، قابل تشخیص نیست. عدم کاشت بذر و اعمال کود می تواند در وسعت زیاد به دلیل مشکلاتی مانندگرفتگی لوله های سقوط، خرابی های مکانیسم توزیع کود و بذر و خالی شدن مخزن بذر و کود اجتناب ناپذیرگردد. بنابراین وجود سامانه اندازه گیری بلادرنگ دبی جرمی خطی کارها به منظور نظارت بر عملکرد آن ها در طول اعمال نهاده ضروری است. در پژوهش حاضر دو نوع سامانه ی اندازه گیری جریان جرمی تماسی (پیزوالکتریک) و غیرتماسی (خازنی) به منظور مدل سازی و اندازه گیری جریان جرمی در لوله سقوط کارنده ها و کودکارها طراحی و پیاده سازی شد. برای یافتن رابطه بین نرخ جریان جرمی و سیگنال دریافتی از حسگرها یک واحد خطی کار با موزع غلطکی دندانه دار ساخته شد. به منظور ارزیابی سامانه در حالت دینامیکی یک پایه ی ارتعاشی برای شبیه سازی حرکت خطی کار بر اساس حرکت خطی کار در سطح مزرعه متناسب با سامانه ارزیابی، در نرم افزار Solidworks 2018طراحی و ساخته شد. سپس جریان جرمی کود سوپرفسفات تریپل در 5 نرخ جریان جرمی از 22/1±42/3 تا 95/0± 3/19گرم بر ثانیه، جریان جرمی بذر گندم در 8 نرخ جریان جرمی از 23/0± 55/2 تا 86/0±02/19 گرم بر ثانیه و جریان جرمی بذر یونجه در 7 نرخ جریان جرمی از 02/0± 42/0 تا 08/0±6/1 گرم بر ثانیه در مدت زمان 30 ثانیه برای هر نرخ در لوله سقوط واحد خطی کار به صورت استاتیکی و دینامیکی به وسیله ی حسگرهای خازنی و پیزوالکتریک اندازه گیری شد. آزمایش ها در 4 تکرار برای رابطه یابی و در 2 تکرار برای اعتبارسنجی انجام شدند. پایه ی ارتعاشی از لحاظ تامین میزان جابه جایی، سرعت و شتاب در جهات مختلف برای واحد خطی کار مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد در جهت z بیشترین جابه جایی، سرعت و شتاب برای واحد خطی کار وجود دارد. نتایج حاصل از ارزیابی حسگرها نشان می دهد سیگنال خروجی حسگرها برای تمامی نرخ های مواد دانه ای گندم، یونجه و کود سوپرفسفات تریپل در دو حالت استاتیکی و دینامیکی در طول زمان 30 ثانیه برای هر نرخ مشخص از جریان جرمی پیروی کرده است. با استنتاج از داده های آزمایش، مشخص شد که رابطه یابی کاملاً قابل قبولی بین سیگنال دریافتی از حسگرها و نرخ جریان بذرهای گندم، یونجه و کود شیمیایی قابل انجام است. حسگر پیزوالکتریک به خوبی تغیرات لحظه ای جریان جرمی در داخل یک نرخ را پایش کرده است، اما حسگر خازنی علی رغم عدم پایش تغییرات لحظه ای در داخل یک نرخ به خوبی نرخ های مختلف جریان جرمی را تفکیک کرده است. نتایج حاصل از اعتبار سنجی نشان می دهد هر دو حسگر پیزوالکتریک و خازنی توانسته اند با ضریب تبیین بالا تمامی نرخ های جریان جرمی گندم، یونجه و کود سوپرفسفات تریپل را هم در حالت استاتیکی و هم درحالت دینامیکی پایش کنند. از این دو حسگر می توان به عنوان روش های قابل اتکا در اندازه گیری نرخ های مختلف جریان جرمی مواد کشاورزی بهره برد.

از آنجا که خاک مزرعه دارای شرایط یکسانی نیست، به تبع آن شخم نرخ متغیر می بایست در مزرعه اجرا شود. در این مطالعه با استفاده از یک روتیواتور پشت تراکتوری اقدام به اجرای شخم نرخ متغیر شد. برای این کار از یک حسگر تشخیص زبری سطح خاک که به طور کامل طراحی و پیاده سازی شد به عنوان معیار تغییر نرخ شخم استفاده شد. این عمل با پایش ناهمواری و یا زبری سطح خاک پس از شخم به وسیلۀ روتیواتور صورت گرفت. برای تغییر نرخ شخم، تغییر موقعیت حفاظ خاک روتیواتور ملاک عمل قرار گرفت، در بخش نخست از تحقیق، ابتدا دو نوع حسگر فاصله سنج مادون قرمز و یک نوع حسگر اولتراسونیک پس از واسنجی اولیه روی سطح خاک، با ارزیابی کارگاهی، کارایی آن ها در تشخیص بلادرنگ زبری سطح خاک در چهار کلاس زبری ایجاد شده با شاخص انحراف از معیار (SD) 25/0، 5/0، 1 و 2 سانتی متر در سه سرعت پیشروی 6/2، 5/3 و 8/4 کیلومتر در ساعت با یکدیگر مقایسه شد. از میان سه حسگر، نوع مادون قرمز (GP2Y0A02YK0F, Sharp Co., Japan) با توجه به دقت بیشتر در تعیین زبری سطح خاک انتخاب و روی روتیواتور نصب شد. سپس ارزیابی حسگر فاصله سنج مادون قرمز انتخاب شده در مزرعه در دو حالت استاتیکی و دینامیکی صورت گرفت. برازش خطی بین اندازه گیری مستقیم به وسیلۀ متر و فاصله سطح پایش شده خاک به وسیلۀ حسگر با ضریب تبیین 97/0 به دست آمد. ارزیابی دینامیکی سامانه تشخیص زبری سطح خاک روتیواتور در مسیری به طول 15 متر در سه سرعت پیشروی 6/2، 5/3 و 8/4 کیلومتر در ساعت صورت گرفت. با قرار دادن حفاظ خاک روتیواتور در سه موقعیت مختلف 0، 40 و 80 درجه و در سرعت های مورد اشاره، سطوح مختلفی از زبری سطح خاک ایجاد شد. داده های ارتفاع ناهمواری سطح خاک به وسیلۀ حسگر مادون قرمز و یک پین متر به عنوان مبنا در سه کرت متوالی 1 متری با فاصله 3 متر از هم برای پردازش و محاسبه زبری سطح خاک با استفاده از پارامتر انحراف معیار داده ها مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج به صورت برازش خطی بین دو متغیر زبری اندازه گیری شده به وسیلۀ حسگر و پین متر برای سه سرعت پیشروی مختلف با ضریب تبیین 92/0 به دست آمد. آزمایش نهایی روتیواتور در مزرعه در سه سرعت پیشروی 6/2، 5/3 و 8/4 کیلومتر در ساعت و برای سه محدوده مختلف زبری تعیین شده ]5/1-5/0[، ]5/2-5/1) و ]5/3-5/2) به سانتی متر طرح ریزی شد. کرت های آزمایشی در مسیری به طول 50 متر در سه تکرار در نظر گرفته شد. هدف از آزمایش بررسی توانایی ایجاد شخم در یک زبری مد نظر به وسیلۀ روتیواتور بود. برای مقایسه، میزان دستیابی روتیواتور به زبری مورد نظر به صورت درصد (PADR) تعریف شد و در یک آزمایش فاکتوریل 3×3 با طرح کاملا تصادفی در 3 تکرار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اثر سه سرعت پیشروی در سه محدوده زبری بر شاخص PADR در سطح احتمال 5 % معنی دار است. مقدار شاخص PADR دستگاه در سرعت 6/2 کیلومتر در ساعت به عنوان بهترین سرعت عملکرد 78/85 درصد به دست آمد.

یکی از مهم ترین عملیات های کشاورزی از بین بردن علف های هرز است که به صورت مکانیکی و یا با استفاده از علف کش ها انجام می شود. انجام دقیق این عملیات مستلزم پایش علف های هرز و تفکیک آنها از گیاه اصلی می باشد. از جمله روش های نوین در این زمینه، استفاده از فناوری بینایی ماشین با استفاده از تکنیک های متداول پردازش تصویر است. هر اندازه که رنگ و شکل علف-هرز شبیه گیاه اصلی باشد، فرآیند کار با چالش بیشتری همراه خواهد بود. هدف از این تحقیق طراحی یک الگوریتم مبتنی بر فناوری بینایی ماشین برای تشخیص علف های هرز در مزرعه نخود است. مراحل مختلف مربوط به پیاده سازی این الگوریتم از شش بخش اصلی شامل استحصال تصاویر، پیش پردازش، قطعه بندی تصاویر، استخراج ویژگی، کاهش ابعاد ویژگی با الگوریتم PCA و طبقه بندی به کمک شبکه عصبی مصنوعی می باشد. برای طراحی، پیاده سازی و ارزیابی الگوریتم از نرم افزار متلب استفاده شد. ابتدا تصاویر RGB از بوته نخود و علف های هرز در دو مرحله رشد گیاه و در دو شرایط نوری متفاوت از مزارع کشت نخود تهیه شد. به علت شدت نور متفاوت در تصاویر گرفته شده نیاز به انتقال تصاویر به یک فضای رنگی مناسب بود به همین دلیل انواع فضاهای رنگی مورد بررسی قرار گرفت. از فضای L*a*b* کانال a* به عنوان بهترین کانال برای جداسازی بوته های گیاه از پس زمینه شناخته شد. با اعمال حد آستانه مناسب، گیاهان از پس زمینه با دقت 36/97 جدا شدند. سه گروه ویژگی شامل ویژگی رنگی، بافتی و HOG از تصاویر استخراج شد. برای کاهش ابعاد ویژگی های استخراج شده از الگوریتم PCA استفاده شد. برای آموزش و ارزیابی شبکه عصبی از شبکه ELM استفاده شد. برای جداسازی بوته ها از هم دیگر آنها را در دو گروه (هفت کلاسه، دو کلاسه) ارزیابی شد. بهترین دقت الگوریتم به تفیکیک تصاویرگرفته شده، مربوط به الگوریتم جداسازی تصاویری که در هفته پنجم و در حالت سایه گرفته شده بود، دقت الگوریتم در حالت ذکر شده برای ویژگی های بافتی، HOG، رنگ و مجموع ویژگی ها برای هفت کلاسه به ترتیب برابر با 14/89، 71/87، 57/84 و 02/92 محاسبه و برای دو کلاسه نیز به ترتیب برابر با 00/96، 50/90، 00/90 و 97 محاسبه شد. دقت کلی الگوریتم برای مجموع کل تصاویر گرفته شده در چهار حالت مختلف تصویربردای برای ویژگی های رنگ، HOG، بافت و مجموع هر سه ویژگی برای هفت گروه گیاهی به ترتیب 36/90، 93/90، 57/91 و 36/96 محاسبه و برای دو گروه گیاهی نیز به ترتیب برابر با 50/91، 88/92، 75/93 و 13/98 محاسبه شد.

یکی از فناوری های کشاورزی دقیق اعمال کود به صورت نرخ متغیر است. در کشورهای در حال توسعه پیاده سازی کوددهی نرخ متغیر با هزینه پایین و با کم ترین پیچیدگی می تواند ترغیب مناسبی برای کشاورزان باشد. با این رویکرد، در مطالعه حاضر یک سامانه کوددهی نرخ متغیر جهت اعمال کود سولفات پتاسیم مبتنی بر اطلاعات برگرفته از تجزیه و تحلیل رنگ پهنه پتاسیم خاک طراحی و پیاده سازی شد. برای این منظور یک نرم افزار در محیط LabVIEW(ver. 2018, Natinal Instrument) تدوین شد. کار این نرم افزار قرائت پیکسل به پیکسل سطح پهنه خاک و انتقال اطلاعات لازم متناسب با موقعیت و سرعت پیشروی کودکار است. علاوه بر این، یک سامانه یک واحده کودکار نرخ متغیر طراحی و در کارگاه گروه مهندسی بیوسیستم دانشگاه کردستان ساخته شد. سامانه مجهز به یک GPS و یک واحد موزع است که حرکت دورانی خود را از یک موتور الکتریکی دریافت می کند. زمان پاسخ دهی سامانه به تغییر نرخ، در زمان تغییر سرعت دورانی موزع از 10 به 47 دور بر دقیقه و 47 به 10 دور بر دقیقه به ترتیب 99/3 و 87/2 ثانیه اندازه گیری شد. با توجه به نتایج پاسخ زمانی به دست آمده اگر کودکار نرخ متغیر با سرعت های پیشروی 6، 7 و 8 کیلومتر بر ساعت حرکت کند، افزایش هر کیلوگرم نرخ کوددهی در هکتار به ترتیب در مسافت های099/3، 118/4 و 518/5 سانتی متر و برای کاهش هر کیلوگرم نرخ کوددهی در هکتار 223/2، 029/2 و 957/3 سانتی متر رخ خواهد داد. علاوه بر ارزیابی آزمایشگاهی سامانه شامل استفاده از پهنه مجازی پتاسیم برای تغییر نرخ در حالت صعودی، نزولی و تصادفی، آزمایش های مزرعه ای نیز برای ارزیابی صحت عمل دستگاه انجام گرفت. نتایج آزمایش های مزرعه ای نشان داد که به وسیله سامانه کوددهی نرخ متغیر میزان کوددهی 94 درصد از سطح مزرعه با میزان توصیه کود سولفات پتاسیم متناسب است.

گندم در زندگی مردم ایران به عنوان اصلی ترین ماده غذایی نقش بسیار اساسی دارد. این محصول در کشور به عنوان مهمترین محصول استراتژیک مطرح است. از این رو هر گونه تلاش در راه افزایش تولید محصول با هدف دستیابی به خودکفایی در زمینه تولید گندم همواره مورد توجه بوده است. یکی از این راه ها، کاهش ضایعات حین برداشت محصول می باشد. تنظیمات صحیح و مناسب کمباین در عملیات برداشت می تواند تاثیر چشمگیری درکاهش ضایعات زمان برداشت و در نتیجه افزایش تولید به صورت غیرمستقیم داشته باشد. هدف مطالعه حاضر، بررسی و برآورد میزان ضایعات و زیان های ناشی از عدم تنظیمات صحیح کمباین در گندم زارهای شهرستان دیواندره در استان کردستان است. به منظور جمع آوری اطلاعات لازم، از جامعه آماری کمباین داران بخش مرکزی شهرستان دیواندره تعداد 30 کمباین در قالب نمونه گیری تصادفی ساده انتخاب و داده های لازم از طریق مصاحبه و تکمیل پرسشنامه جمع آوری و میزان ضایعات در زمان برداشت محصول برای سال 1397 به دست آمد. به صورت مشخص، عملکرد مزرعه و ضایعات طبیعی و ضایعات کمباینی برای کمباین جاندیر 1055 در حال کار در مزارع محاسبه شد. داده های جمع آوری شده با استفاده از نرم افزار SPSS تحلیل و بررسی شد و تاثیر فاکتورهایی مانند تنظیمات کمباین، زمان برداشت، رقم محصول، وجود کابین راننده بر روی تلفات طبیعی و تلفات کمباینی صورت گرفت. نتایج نشان داد، میانگین کل تلفات برداشت گندم در کمباین-های مورد بررسی، برابر 78/7 درصد بوده است. از این میزان، سهم ضایعات طبیعی و کمباینی به تر تیب برابر 01/2 و 77/5 درصد برآورد گردید. بیشترین و کمترین درصد ضایعات کمباینی به ترتیب مربوط به افت انتها (04/3 درصد) و افت بدنه (77/1 درصد) کمباین تعلق دارد. بر اساس نتایج برداشت محصول در زمان صبح موجب کاهش ضایعات می شود. محاسبه و مقایسه ریزش و ضایعات محصول در میان ارقام مختلف گندم منطقه نشان داد، رقم "ریژاو" در مجموع کمترین ضایعات را داشته است. برآورد زیان اقتصادی ناشی از ضایعات گندم در مرحله برداشت در طی یک سال برای شهرستان دیواندره بالغ بر 89 میلیارد ریال و در سطح استان 628 میلیارد ریال است؛ و این نشان دهنده اهمیت تنظیمات صحیح کمباین و روش های مناسب مدیریت کاهش ریزش و ضایعات گندم است.

حداکثر استفاده از منابع، افزایش حاصلخیزی خاک، کاهش اثرات زیست محیطی، کاهش احتمال زیان وافزایش تولید به ازای سطح زیر کشت باعث شده است تا کشت مخلوط مورد توجه بیشتری قرار بگیرد. با وجود این یکی از مشکلات اصلی در این نوع از عملیات کمبود ماشین آلات مناسب جهت کشت مخلوط است. در این تحقیق یک ردیف کار کشت مخلوط آفتاب گردان و چغندرقند طراحی و ارزیابی شد. یکی از واحدهای کارنده از روی تیرک افزار یک ردیف کار نیوماتیکی شش ردیفه چغندرقند با فاصله 50 سانتی متری بین ردیف ها برداشته و به جای آن کارنده حفره ساز طراحی شده در این تحقیق جایگزین شد. فاصله بین بذرهای چغندرقند 13 سانتی متر با عمق 4 سانتی متر و فاصله بین بذرهای آفتاب گردان 50 سانتی متر با عمق 12 سانتی متر درنظر گرفته شد. واحد کارنده نیوماتیکی آفتاب گردان شامل شاسی، واحد حفره ساز نیوماتیکی و واحد انتقال بذر می باشد. در ارزیابی مقدماتی، کارنده حفره ساز آفتاب گردان در سرعت های 3، 4 و 5 کیلومتر بر ساعت مورد آزمایش و بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در سرعت های 4 و 5 کیلومتر بر ساعت عمق حفره ها به ترتیب به میزان 43/0 و 63/0سانتی متر کاهش می یابد در حالیکه در سرعت 3 کیلومتر در ساعت هیچ کاهش عمقی در ایجاد حفره مشاهده نشد.پس از الحاق واحد نیوماتیک کشت آفتاب گردان روی ردیف کار چغندر قند، کشت مخلوط در زمینی به ابعاد 21×30 متر در سرعت پیشروی 3 کیلومتر در ساعت صورت گرفت. نتایج نشان داد که کشت مخلوط تاثیر معنی داری بر افزایش عملکرد هر دو محصول دارد. عملکرد چغندرقند در کشت تکی 3/64 تن در هکتار و در کشت مخلوط 2/71 تن در هکتار بدست آمد. هم چنین عملکرد آفتاب گردان در کشت تکی76/4 تن در هکتار و عملکرد در کشت مخلوط 43/5 تن در هکتار به دست آمد.

یکی از روش های مهم برای به حداقل رساندن هزینه تعمیرات و نگهداری تجهیزات صنعتی دوار، پایش وضعیت آن ها با استفاده از تحلیل صدا می باشد. در پژوهش حاضر تشخیص عیوب و پایش وضعیت جعبه دنده به کمک تحلیل صدا انجام شد. برای این کار سامانه ای طراحی و ساخته شد که شامل یک الکتروموتور به منظور تامین دورهای مختلف برای جعبه دنده متصل به آن بود. ابتدا سامانه ساخته شده تحت شرایط متفاوت دور راه-اندازی و بوسیله یک میکروفن سیگنال صدای حاصل از چرخ دنده های سالم در رایانه ذخیره گردید. سپس عیوب محتمل جعبه دنده به ترتیب روی جعبه دنده اعمال شد و سیگنال صدای حاصل از چرخ دنده جمع آوری و مجدداً در رایانه ذخیره گردید. سیگنال های صوتی بوسیله نرم افزار LabVIEW که به همین منظور نوشته شده بود جمع آوری شد و سپس به داده های عددی برای پردازش های بعدی تبدیل شد. سیگنال های صوتی در دورهای موتور 750، 950، 1200 و1800 دور بر دقیقه مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج خروجی حوزه فرکانس، که با تبدیل FFT و فیلتر کردن سیگنال ها به دست آمد، بررسی و با مقایسه طیف فرکانسی هر یک از شرایط معیوب با حالت سالم قبل از ایجاد عیب مقایسه گردید. خرابی های مورد بررسی شامل چرخ دنده با سائیدگی یک دندانه، چرخ دنده با شکستگی یک دندانه و چرخ دنده با سائیدگی یک دندانه و شکستگی در دندانه دیگر بود. با مقایسه طیف فرکانسی سیگنال های به دست آمده در شرایط سالم و معیوب و با بیرون کشیدن برخی مشخصات آماری و طبقه بندی آن، عیوب مورد بررسی به وضوح قابل شناسایی بود. جهت تشخیص هوشمند نوع عیب از نرم افزار WEKA استفاده شد و عیوب در کلاس بندی مرتبط با نوع عیب طبقه بندی شد. صحت طبقه-بندی در 750 دور در دقیقه بیش از 90%، در 950 و 1200 دوردر دقیقه صحت طبقه بندی بیش از 98% و در 1800 دور در دقیقه صحت طبقه بندی بیش از 95% بدست آمد. بررسی طیف فرکانسی سیگنال صوتی حاصل از چرخ دنده و همچنین نتایج حاصل از داده کاوی و طبقه-بندی، بیانگر توانمندی این روش در پایش وضعیت جعبه دنده با صحت بالا در کوتاه ترین زمان می باشد.

تراکتورهای زراعی نقش عمده ای در مکانیزه کردن عملیات کشاورزی را عهده دار بوده و توان لازم برای به حرکت در آوردن ادوات کشاورزی را تامین می کند. این توان از سه طریق توان مالبندی، توان در محور تواندهی و توان هیدرولیکی به ادوات منتقل می شود. برای کنترل بهتر رفتار ادوات دنباله بند، کنترل های هیدرولیکی بر روی تراکتورها در نظر گرفته شده است. بهنگام نصب سامانه کنترل کشش بر روی تراکتوها، وجود یک دستگاه آزمایش برای سنجش کارایی آن حائز اهمیت است چراکه در صورت عیوب احتمالی علاوه بر اینکه کارایی سامانه کاهش می یابد، بطور غیر مستقیم از حداکثر توان تراکتور نیز استفاده نخواهد شد. در این تحقیق سامانه ای که بتواند نیروی اعمالی برای تحریک کنترل کشش تراکتور را پس از مونتاژ اندازه گیری کند طراحی شد و مورد آزمایش قرارگرفت. نیروی لازم برای تحریک سامانه کنترل کشش تراکتور، در سه دور موتور 800، 1300و1800 دور در دقیقه بر روی تراکتور های تک دیفرانسیل و جفت دیفرانسیل مسی فرگوسن مدل 285 اندازه گیری شد. برای یافتن ارتباط بین نیروی کنترل کشش تراکتور و نیروی مالبندی، در همان سه دور در نظر گرفته شده برای آزمایش نیروی کنترل کشش تراکتور، نیروی مالبندی نیز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که کنترل کشش تراکتورها هر کدام در نیروی مخصوص به خود عمل می نماید و نیز بیشینه نیروی که قسمت حساس کنترل کشش تراکتور در آن تحریک می شود متناسب بیشینه نیروی مالبندی نمی باشد و تراکتور نمی تواند به بیشینه نیروی مالبندی برسد. با توجه به اختلافی که در نیروی مالبندی ایجاد شده در تراکتور تک دیفرانسیل و جفت دیفرانسیل مسی فرگوسن مدل 285 وجود دارد، سامانه کنترل کشش تراکتور متناسب با نیروی مالبندی تراکتور نیست.

ایران دومین کشور صادر کننده زرد آلو Prunus armeniaca Rosaceae در جهان بوده و این میوه یکی از مهمترین اقلام صادراتی کشور است. با این وجود، برداشت پر هزینه سنتی و نیز تلفات بالای برداشت نیازمند تامل بیشتر در این زمینه است. هدف از اجرای این مطالعه، طراحی و ساخت یک شاخه تکان قابل حمل زردآلو و نیز تعیین مناسب ترین دامنه و نوسان شاخه برای برداشت زردآلو از باغات استان کردستان است. دستگاه شامل یک دسته بلند است که بوسیله دست نگه داشته می شود.در انتهای دسته یک موتور الکتریکی قرار داده شده که بوسیله تسمه حرکت دورانی یک چرخ را بر عهده دارد و این چرخ حرکت ارتعاشی لازم برای تکان دادن شاخه را عهده دار است. برای دارا بودن قابلیت تغییر دامنه نوسان در سه سطح30، 40 و 50 میلی متر، چرخ در سه اندازه مختلف ساخته و به نوبت مورد آزمایش قرار گرفت. برای تغییر بسامد از تغییردور موتور(540 تا 1500 دور در دقیقه) مقادیر 9، 16 و 25 هرتز در نظر گرفته شد. برای هر دامنه حرکت و در سه دور دستگاه ساخته شده مورد آزمایش قرار گرفت. دامنه و بسامدی را که در آن بیشترین مقدار میوه از شاخه جدا و کمترین خسارت (شکستن شاخه یا ریزش برگ ) به درخت وارد شد انتخاب و به عنوان مناسب ترین دامنه و بسامد نوسان برای برداشت ارتعاشی میوه زرآلو گزارش گردید. برای تعیین دامنه و بسامد ارتعاش بر میزان جداسازی میوه از شاخه، از آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی استفاده شد. نتایج تحقیق نشان داد که اگر به شاخه زردآلو ارتعاشی با بسامد 16 هرتز و دامنه 40 میلی متر اعمال شود، بیشترین مقدار میوه برداشت می شود ضمن این که کمترین خسارات به شاخه درخت و محصول وارد می شود. نتایج نشان داد که در میزان برداشت محصول اختلافات معنی داری بین سطوح مختلف دامنه، بسامد و اثر متقابل دامنه و بسامد وجود دارد. با این وجود در آسیب دیدگی میوه اختلاف معنی داری در سطوح مورد آزمایش این مطالعه مشاهده نشد.

کشاورزان جهت کنترل علف های هرز در سطح مزرعه از مواد شیمیایی، دستگاههای مکانیکی و وجین دستی استفاده می کنند. دستگاههای کنترل علف هرز متداول تنها جهت کنترل موقت علف های هرز که معمولا با قطع قسمت هوایی گیاه صورت می گیرد مناسب می باشند و این مشکل موجب بالا بردن هزینه تولید محصول و فرسایش خاک می گردد. در تحقیق حاضر طراحی، ساخت و ارزیابی یک نوع غلطک دندانه میخی که به یک خاک همزن برای تسریع ریشه کنی و جداسازی علف های هرز از خاک در مزارع سبزی مجهز شده تشریح خواهد شد. پس از محاسبات لازم و تعیین پارامترهای اولیه اجزاء متشکله و با توجه به شرایط کاری طرح اولیه به وسیله نرم افزار Solidworks(2014) شبیه سازی گردید. از آنجا که نیروهای دینامیکی موجود برای دستگاه حائز اهمیت است ، آنالیزهای مودال، هارمونیک و گذرا بر روی دستگاه با استفاده از نرم افزار تحلیلی Ansys 2015، صورت گرفت. ارزیابی دستگاه در سه سرعت مختلف پیشروی ( 27/0 ، 235/0 و 2/0 متر بر ثانیه) و در سه سرعت دورانی ( 3/10 ، 9 و 6/7 دور بر دقیقه) صورت گرفت. دستگاه در سه عمق 10، 15 و 20 سانتیمتر ودر سه تکرار با استفاده از طرح فاکتوریل بر مبنای کاملا تصادفی انجام و سپس نتایج توسط نرم افزار آماری SASبا هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که محدوده فرکانس دستگاه نباید از 5/18 هرتز ( تشدید فرکانس) بالاتر رود و همچنین نتایج جدول تجزیه واریانس نشان داد که تنها عاملهای تاثیرگذار جهت جمع -آوری علف های هرز سرعت پیشروی و عمق کار انگشتی های دستگاه می باشد که در سطح 1 درصد اختلاف معنی داری در آنها وجود دارد و نسبت به عاملهای دیگر هیچ گونه معنی داری دیده نشد. نتایج عملکرد دستگاه نیز جهت تعیین نقطه بهینه دستگاه نشان داد که از نظر جداسازی علف های هرز به روی سطح خاک ، دستگاه با سرعت دورانی 9 دور بر دقیقه ، سرعت پیشروی 235/0 متر بر ثانیه و ارتفاع انگشتی ها 15 سانتی متر توانسته انتظار مورد نظر درطراحی را براورده سازد.