با همکاری انجمن مهندسان مکانیک ایران
نوع مقاله: مقاله پژوهشی انگلیسی
مهندسی سامانه‌های دامی و دامپروری

ویژگی‌های مهندسی تخم بلدرچین ژاپنی در سطوح مختلف کلسیم جیره غذایی

دوره 10، شماره 1، 1399، صفحه 93-102

https://doi.org/10.22067/jam.v10i1.73027

محمدحسین آق خانی، موسی الرضا باغانی

چکیده پوسته تخم پرندگان، به‌عنوان یک بسته‌بندی طبیعی، از مواد موجود در تخم در برابر آسیب‌های میکروبی و مکانیکی محافظت می‌کند. مصرف مقادیر مناسب کلسیم در جیره عذایی پرنده، به‌عنوان یک عامل مهم و مؤثر در افزایش قدرت و کیفیت پوسته تخم می‌تواند عوارض ناشی از مشکلات پوسته را کاهش دهد. در این مقاله، تأثیر کلسیم جیره غذایی در پنج سطح مختلف بر ویژگی‌های مهندسی تخم بلدرچین ژاپنی در گله بلدرچین مادر در اولین دوره تخم‌گذاری آن‌ها بررسی شده است. مقادیر میانگین جرم، حجم، جرم مخصوص، ضخامت پوسته، قطر بزرگ، قطر میانی و نیروی شکست در امتداد محورهای طولی و عرضی اندازه‌گیری شد. انرژی شکست یا چقرمگی، شیب منحنی پارگی (سختی)، تغییر شکل در امتداد محور طولی و عرضی تا نقطه شکست و همچنین تغییر شکل طولی و عرضی 450 عدد تخم بلدرچین مورد آزمایش بررسی و اندازه‌گیری شد. پارامترهای جرم مخصوص، ضخامت پوسته، نیروی شکست و شیب منحنی شکست تخم بلدرچین همگی بیانگر استحکام پوسته تخم بلدرچین بوده و در مقالات مختلف از هرکدام از این پارامترها برای نشان دادن استحکام و تغییرات استحکام پوسته استفاده شده است. در مطالعه‌ی حاضر تغییرات تمام پارامترهای بیانگر استحکام پوسته تخم در سطوح مختلف تغذیه‌ی کلسیم با یکدیگر همسو بوده و یکدیگر را تایید کردند. با افزایش مقدار کلسیم جیره غذایی بلدرچین از 5/1 به 3 درصد وزنی، حجم و وزن تخم بلدرچین کاهش یافته و ضخامت پوسته تقویت می‌شود. طبق نتایج به‌دست آمده، مقاومت پوسته تخم بلدرچین در امتداد محور عرضی کمی کمتر از محور طولی است، اما انعطاف‌پذیری و انرژی شکست تخم بلدرچین در محور طولی بسیار بیشتر است.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

ارزیابی اقتصادی روش‌های تعویض و تصفیه روغن هیدرولیک دروگرهای نیشکر در کشت و صنعت‌های نیشکری خوزستان

دوره 11، شماره 1، 1400، صفحه 111-122

https://doi.org/10.22067/jam.v11i1.76542

حدیث نعمت پور ملک آباد، محمد جواد شیخ داودی، عیسی حزباوی، افشین مرزبان

چکیده از آنجا که آلودگی روغن هیدرولیک اثرات زیان‌بار خود را در درازمدت نمایان می‌سازد اغلب مورد بی‌توجهی قرار می‌گیرد یا آن‌که علت توقفات پی در پی و خرابی سیستم به عوامل دیگری نسبت داده می‌شود. بنابراین برای جلوگیری از به‌وجود آمدن چنین مشکلاتی دو استراتژی زیر ارائه شده است: با روش تعویض تمامی روغن از سیستم تخلیه و روغن نو جایگزین گردد یا با روش پالایش آفلاین روغن هیدرولیک ذرات از روغن آلوده جدا گردد. در همین راستا، مطالعه حاضر با هدف بررسی وضعیت اقتصادی ماشین‌های برداشت نیشکر با تأکید بر فرآیند فیلتراسیون روغن هیدرولیک در هفت واحد از شرکت‌های توسعه نیشکر و صنایع جانبی استان خوزستان انجام شد. به این منظور، تمام آمار و اطلاعات مربوط به هفت واحد از شرکت‌های توسعه نیشکر و صنایع جانبی در طول سال‌های زراعی 1395-1390 جمع‌آوری و طبقه‌بندی شدند. نتایج نشان می‌دهد صرفه‌جویی انجام شده بر حسب لیتر و همچنین صرفه‌جویی ریالی به‌کارگیری روش پالایش آفلاین روغن هیدرولیک برای کشت و صنعت‌های نیشکر در طی سه سال‌ زراعی 1395-1393 که از این روش استفاده گردیده، به‌ترتیب برای واحد امام خمینی: 25500 لیتر و 2882154363 ریال، امیرکبیر: 49000 لیتر و 5847389466 ریال، حکیم فارابی: 82000 لیتر و 9534396744 ریال، دعبل خزاعی: 73400 لیتر و 6808230362 ریال، دهخدا: 31680 لیتر و 3421979639 ریال، سلمان فارسی: 73500 لیتر و 7606675370 ریال و میرزا کوچک خان: 75934 لیتر و 8083068395 ریال می‌باشد.

مهندسی زیستی و سامانه‌های زیستی

بررسی خواص ساختاری و فیزیکومکانیکی فیلم‌های خوراکی دولایه و کامپوزیتی حاوی امولسیون روغن گردو تثبیت‌شده با صمغ دانه چیا بر پایه سدیم کربوکسی متیل سلولز

دوره 16، شماره 1، بهار 1405، صفحه 137-152

https://doi.org/10.22067/jam.2025.90690.1312

آرین نهالکار، احمد رجایی، حسین میرزائی مقدم

چکیده این مطالعه اثرات ترکیب روغن گردو بر خواص فیزیکی و مکانیکی و ساختاری فیلم‌های خوراکی مبتنی بر سدیم کربوکسی متیل سلولز را با تمرکز بر دو روش افزودن روغن بررسی کرد: پیکربندی‌های دولایه و ترکیبی. بدین منظور ابتدا امولسیون جمع‌کننده روغن گردو (10 درصد روغن) با استفاده از صمغ دانه چیا تثبیت شد و سپس در فرمولاسیون فیلم‌های دولایه و کامپوزیت گنجانده شد SEM نشان داد که فیلم دولایه ساختار منسجم و همگن‌تری را در مقایسه با فیلم کامپوزیت نشان می‌دهد. تجزیه و تحلیل XRD یک ساختار آمورف نیمه‌کریستالی را در تمام فیلم‌ها نشان داد، با فیلم دولایه که قله‌های کمی تیزتر از فیلم کامپوزیت را نشان می‌دهد. آزمایش‌های محتوای رطوبت و حلالیت تأثیر آب‌گریز روغن گردو را برجسته می‌کنند، با فیلم‌های دولایه که به دلیل لایه‌های روغن موضعی سطحی، کمترین میزان رطوبت و حلالیت را نشان می‌دهند. تجزیه و تحلیل حرارتی با استفاده از DSC و TGA بهبود پایداری حرارتی و کاهش وزن را در فیلم دولایه نشان داد. آزمایش‌های مکانیکی نشان داد که فیلم دولایه دارای بیشترین کشیدگی در هنگام شکست (34.3%) و کمترین استحکام کششی (3.4 مگاپاسکال) است. تجزیه و تحلیل رنگ تغییرات قابل‌توجهی را در شاخص‌های رنگی نشان داد، با فیلم‌های کامپوزیتی که اشباع بالاتر و تفاوت رنگ کل را نشان دادند. این یافته‌ها بر پتانسیل امولسیون روغن گردو تثبیت‌شده با صمغ دانه چیا، به‌ویژه در پیکربندی‌های دولایه، برای افزایش خواص عملکردی فیلم‌های مبتنی بر سدیم کربوکسی متیل‌سلولز تاکید می‌کند.

مهندسی پس‌ از برداشت، و فرآوری محصولات کشاورزی

بهبود و تحلیل اجزای دستگاه یکپارچه فرآوری محصول Enset با نام علمی Ensete ventricosum

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 399-425

https://doi.org/10.22067/jam.2025.91751.1334

بِکا آدوگنا، کیشور پوروشوتام کوله، موئرا گوتو

چکیده این پژوهش با هدف بهبود طراحی و عملکرد دستگاه یکپارچه فرآوری Enset انجام شد و تمرکز آن بر روی اجزای کلیدی مانند شفت، درام استوانه‌ای، صفحه محافظ (بِرِست‌پلیت) و تیغه درام بود. دستگاه‌های موجود فرآوری Enset به دلیل فرسودگی قطعات، خرابی‌های مکانیکی و طراحی نامناسب با ناکارآمدی‌هایی مواجه هستند که منجر به چالش‌های عملیاتی می‌شود. برای رفع این مشکلات، اصلاحات هدفمند در طراحی قطعات دستگاه برنامه‌ریزی شد. مواد مورد استفاده برای این قطعات بر اساس استانداردهای ASTM انتخاب گردید. قطعات اصلاح‌شده با استفاده از روش اجزای محدود در ماژول ورک‌بنچ نرم‌افزارANSYS 2023 R1  در دانشگاه علوم و فناوری آداما، اتیوپی، به‌طور دقیق تحلیل شدند. نتایج مطالعه نشان داد که حداکثر تنش‌ها برای شفت، درام استوانه‌ای، تیغه و صفحه محافظ به‌ترتیب برابر با 120، 250، 400 و 260 مگاپاسکال و حداقل تنش‌ها به‌ترتیب 30، 70، 120 و 80 مگاپاسکال بودند. بیشترین تغییر شکل‌ها نیز به‌ترتیب 0.15، 0.3، 0.55 و 0.35 میلی‌متر گزارش شد و ضریب ایمنی بیشینه برای همه قطعات برابر با 15 بود. این نتایج نشان می‌دهد که اصلاحات انجام شده شرایط کاری ایمن را فراهم می‌کند. طراحی به گونه‌ای است که درام، تیغه درام و صفحه محافظ سختی کافی برای تحمل نیروهای عملیاتی را دارند و تغییر شکل حداقلی (2.39×10⁻⁶ میلی‌متر برای تیغه درام) در محدوده ضریب ایمنی 1.25 باقی می‌ماند. علاوه بر این، دستگاه عملکرد بسیار خوبی در جذب انرژی و پاسخ ارتعاشی از خود نشان داد که بیانگر استحکام ساختاری آن است.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بررسی کارایی افزودنی‌های بر پایه آهن در هضم بی‌هوازی کودهای دامی: مطالعه مدل‌سازی سینیتیک

دوره 14، شماره 1، بهار 1403، صفحه 15-34

https://doi.org/10.22067/jam.2023.83173.1176

جواد رضایی فر، عباس روحانی، محمدعلی ابراهیمی نیک

چکیده در تلاش برای بهبود عملکرد و پایداری هضم بی‌هوازی (AD)، افزودنی‌های مبتنی بر آهن به‌عنوان ریزمغذی‌ها و لجن تصفیه آب آشامیدنی (DWTS) می‌توانند نقش کلیدی داشته باشند. این مطالعه به بررسی سینتیک تولید متان در طول AD کودهای گاوی می‌پردازد که شامل غلظت‌های مختلف Fe و Fe3O4 (10، 20 و 30 میلی‌گرم در لیتر) و DWTS (6، 12 و 18 میلی‌گرم در لیتر) می‌شود. با استفاده از یک کتابخانه گسترده از مدل‌های رگرسیون غیرخطی (NLR)، 26 نامزد مورد بررسی قرار گرفتند و هشت مورد به‌عنوان پیش‌بینی‌کننده‌های قوی برای کل فرآیند تولید متان ظاهر شدند. مدل Michaelis-Menten به‌عنوان انتخاب برتر برجسته شد و سینتیک کودهای دامی AD را با افزودنی‌های مشخص‌شده آشکار کرد. یافته‌ها نشان داد که سطوح مختلف DWTS بالاترین تولید متان را به‌همراه دارد، در حالی‌که Fe3O420 و Fe3O430 کمترین میزان را ثبت کردند. قابل‌ذکر است، DWTS6 تولید متان تقریباً 34% و 42% را در مقایسه با Fe20 و Fe3O430 نشان داد و آن را به‌عنوان موثرترین تیمار معرفی کرد. علاوه بر این، DWTS12 بالاترین میزان تولید متان را به نمایش گذاشت و به 6/147 سی‌سی در روز ششم رسید. با تأکید بر مفاهیم عملی، این تحقیق بر کاربرد مدل پیشنهادی برای تجزیه و تحلیل سایر پارامترها و بهینه‌سازی عملکرد AD تأکید می‌کند. این مطالعه با بررسی پتانسیل افزودنی‌های مبتنی بر آهن و DWTS، مسیر را در تولید متان از کودهای گاوی و پیشبرد شیوه‌های مدیریت زباله پایدار هموار می‌سازد.

مهندسی تاب‌آوری، ریسک و عدم‌قطعیت در سامانه‌های کشاورزی

عملکرد پنبه و بهره‌وری مصرف آب تحت تأثیر روش‌های خاک‌ورزی حفاظتی و آبیاری در تناوب پنبه-گندم

دوره 10، شماره 1، 1399، صفحه 103-114

https://doi.org/10.22067/jam.v10i1.76229

صادق افضلی نیا، علی رضا ضیایی

چکیده در این تحقیق، اثر روش‎‌های خاک‌ورزی حفاظتی و آبیاری بر خصوصیات خاک، عملکرد پنبه و کارایی مصرف آب در تناوب گندم-پنبه در قالب طرح آزمایشی اسپلیت پلات بررسی شد. فاکتور اصلی روش آبیاری شامل آبیاری سطحی، قطره‌ای نواری و بارانی بود. روش‌های خاک‌ورزی شامل بی‌خاک‌ورزی، کم‌خاک‌ورزی و خاک‌ورزی مرسوم نیز به‌عنوان فاکتور فرعی در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که روش خاک‌ورزی اثر معنی‌داری بر عملکرد پنبه نداشت، در حالی‌که عملکرد پنبه تحت تأثیر معنی‌دار روش آبیاری قرار گرفت (p˂0.05). روش‌های آبیاری قطره‌ای نواری و بارانی در مقایسه با آبیاری سطحی مصرف آب را به‌ترتیب 51 و 28 درصد کاهش دادند. آبیاری قطره‌ای نواری بیشترین مقدار کارایی مصرف آب (324/0 کیلوگرم بر متر مکعب) را داشت و کمترین مقدار کارایی مصرف آب (146/0 کیلوگرم بر متر مکعب) مربوط به آبیاری سطحی بود. همچنین، نتایج نشان داد که روش‌های خاک‌ورزی و آبیاری اثر معنی‌داری بر جرم مخصوص ظاهری و نفوذپذیری خاک داشتند، به‌طوری‌که آبیاری قطره‌ای نواری و خاک‌ورزی مرسوم بیشترین نفوذپذیری خاک را داشتند و بیشترین جرم مخصوص ظاهری خاک مربوط به آبیاری قطره‌ای نواری و کم‌خاک‌ورزی بود.

مهندسی زیستی و سامانه‌های زیستی

ارزیابی خواص مکانیکی فیلم‌های پلی‌لاکتیک اسیدی، اندازه‌گیری‌شده در ماه اول و دهم

دوره 16، شماره 1، بهار 1405، صفحه 153-166

https://doi.org/10.22067/jam.2025.90838.1316

ندا تجری، حسن صدرنیا، فرشته حسینی

چکیده پلی‌لاکتیک اسید یک پلیمر گرمانرم، زیست‌تخریب‌پذیر و زیست‌فعال است که از منابع تجدیدپذیر مانند چغندر و سیب‌زمینی به‌دست می‌آید. پلی‌لاکتیک اسید پلیمری با ماهیت نسبتاً شکننده است که این ویژگی می‌تواند کاربردهای آن را در صنعت بسته‌بندی محدود سازد. خواص مکانیکی این پلیمر می‌تواند با افزودن نانوذرات و نرم‌کننده‌ها بهبود یابد. در این تحقیق، نانوذرات اکسید روی به میزان یک درصد وزنی پلیمر، پلی‌اتیلن گلیکول 400 بیست درصد وزنی پلیمر و پلی‌سوربات 80، 0.25 درصد وزنی محلول برای بهبود خواص مکانیکی فیلم‌های پلی‌لاکتیک اسید استفاده شدند. اثر این مواد بر فیلم‌ها در دو بازه زمانی مختلف، ماه اول و ماه دهم، با هدف بررسی پیری فیزیکی به‌عنوان مقدمه‌ برای تخریب پلیمر، مورد ارزیابی قرار گرفت. تحلیل‌های آماری بر روی خواص مکانیکی اندازه‌گیری‌شده در این دوره‌ها انجام شد تا تفاوت‌های معنادار میان فیلم‌های تولیدشده شناسایی گردد. نتایج نشان داد که بالاترین استحکام کششی (1.90±82.99 مگاپاسکال، فیلم پلی‌لاکتیک اسید خالص)، ازدیاد طول در نقطه شکست (27.22±76.82 درصد، فیلم پلی‌لاکتیک اسید/پلی‌اتیلن گلیکول/نانوذرات اکسید روی)، چقرمگی (7.89±20.13 ژول بر سانتی‌مترمکعب، فیلم پلی‌لاکتیک اسید/پلی‌اتیلن گلیکول/نانوذرات اکسید روی)، مدول یانگ (0.10±2.74 گیگاپاسکال، فیلم پلی‌لاکتیک اسید خالص) در ماه اول مشاهده شد. نتایج تحلیل واریانس در مورد تأثیر زمان بر هر فیلم نشان داد که در اکثر موارد، خواص مکانیکی پس از ده ماه تغییر معناداری نداشتند. منحنی‌های تنش-کرنش، نشان داد که فیلم پلی‌لاکتیک اسید خالص یک ماده مقاوم است. فیلم دارای نانوذرات و پلی‌سوربات در ماه دهم رفتار شکننده‌ای از خود نشان داد. سایر نمونه‌ها در هر دو ماه اول و دهم رفتاری بین مواد مقاوم و انعطاف‌پذیر نشان دادند.

مهندسی سامانه‌ها

ارزیابی ویسکوزیته و سطوح آلاینده در روان‌کننده دیزل از طریق طیف‌سنجی دی‌الکتریک با استفاده از روش‌های محاسباتی نرم

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 427-447

https://doi.org/10.22067/jam.2025.91756.1335

محمدرضا پوررمضان، عباس روحانی، محمد حسین عباسپورفرد

چکیده نظارت بر وضعیت ماشین‌آلات یکی از جنبه‌های حیاتی واحدهای تولیدی و خدماتی برای حفظ کارایی عملیاتی است. از این رو، تعویض به‌موقع روغن موتور به‌طور قابل‌توجهی به افزایش عملکرد و افزایش طول عمر موتور کمک می‌کند. با این حال، تعیین زمان دقیق تعویض همچنان یک چالش است. آنالیز طیفی روغن، در عین این‌که موثر است، هم گران و هم زمان‌بر است. هدف این مطالعه معرفی یک روش جایگزین برای تحلیل طیفی روانکار موتور است. این تحقیق شامل تجزیه و تحلیل نتایج تجزیه و تحلیل طیفی و ضرایب دی‌الکتریک 17 نمونه روغن موتور از طریق روش‌های آماری است. هدف اصلی توسعه مدل‌هایی برای پیش‌بینی آلاینده‌های موجود در روغن بر اساس خواص دی‌الکتریک است که جایگزینی برای تجزیه و تحلیل طیفی ارائه می‌دهد. برای رسیدن به این هدف چند هدف میانی دنبال می‌شود. شبکه‌ عصبی مصنوعی پرسپترون چندلایه (MLP-ANN) و روش‌ ماشین بردار پشتیبان (SVM) برای مدل‌سازی استفاده می‌شوند. عملکرد دو مدل با استفاده از شاخص‌هایی مانند ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، کارایی مدل و ضریب تبیین (R2) ارزیابی می‌شود. نتایج نشان می‌دهد که مدل SVM به‌طور مداوم کارایی بیش از 0.95 را برای همه شاخص‌های پیش‌بینی‌شده (Fe، Pb، Cu، Al، Mo، Na، Si وVis@100) نشان می‌دهد. در نتیجه، طیف‌سنجی دی‌الکتریک روان‌کننده به‌عنوان یک جایگزین مناسب برای آنالیز مرسوم طیفی روغن متصور می‌باشد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بهینه‌سازی هم‌زنی در هاضم بی هوازی گاز- بالابر لجن فاضلاب شهری

دوره 14، شماره 1، بهار 1403، صفحه 35-47

https://doi.org/10.22067/jam.2023.83626.1182

داود باولی بهمئی، یحیی عجب شیرچی، شمس اله عبداله‌پور، سامان آبدانان مهدی زاده

چکیده این تحقیق با هدف بهینه‌سازی هم‌زنی در هاضم‌های بی‌هوازی گاز-بالابر لجن فاضلاب شهری انجام شد، زیرا هم‌زنی یکنواخت برای ارتباط مؤثر بین باکتری‌های متانوژن و مواد مغذی مهم است. نمونه‌برداری لجن فاضلاب شهری در تصفیه‌خانه غرب اهواز (چنیبه) در تابستان 1401 انجام شد. یک مدل برای شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و تایید فرآیند شبیه‌سازی با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) توسط نرم افزار ANSYS Fluent 19.0 ارائه شد. سرعت گاز ورودی به هاضم تعیین شد و یک لوله گاز- بالابر و بافل آویزان مخروطی به طرح هاضم اضافه شد. سرعت‌های مختلف گاز ورودی برای بهینه‌سازی اختلاط در هاضم مورد بررسی قرار گرفت و شاخص‌های ارزیابی مانند سرعت ذرات لجن، گرادیان سرعت ذرات لجن، انرژی جنبشی تلاطم و ویسکوزیته گردابی ذرات لجن مورد ارزیابی قرار گرفت. سرعت بهینه گاز ورودی 0.3 ms-1 تعیین شد. نتایج شبیه‌سازی با استفاده از روش سرعت‌سنجی تصویری ذرات (PIV) تایید شد و درصد همبستگی کافی بین کانتورهای CFD و PIV وجود داشت (98.8% در محل اتصال دیواره به کف هاضم). نتایج نشان داد که مدل مورداستفاده برای شبیه‌سازی، بهینه‌سازی و تأیید فرآیند شبیه‌سازی موفق بوده است و می‌توان آن را برای هاضم‌های بی‌هوازی گاز- بالابر استوانه‌ای شکل با نسبت ارتفاع به قطر 1.5، نسبت قطر لوله گاز- بالابر به قطر هاضم 0.2، نسبت ارتفاع لوله گاز- بالابر به ارتفاع سیال 0.75، فاصله بافل آویزان مخروطی از سطح سیال 0.125 برابر ارتفاع سیال و قطر بیرونی بافل به قطر هاضم 2/3 توصیه کرد.

مهندسی پس‌ از برداشت، و فرآوری محصولات کشاورزی

ارزیابی غیرمخرب کیفیت داخلی میوه سیب با استفاده از توموگرافی پرتو ایکس

دوره 16، شماره 1، بهار 1405، صفحه 167-181

https://doi.org/10.22067/jam.2025.90983.1317

رسول خدابخشیان، رضا باغبانی

چکیده در این مطالعه، از توموگرافی کامپیوتری پرتو ایکس به‌عنوان یک روش غیرمخرب برای ارزیابی کیفیت داخلی میوه سیب استفاده شد. برای این منظور، سه واریته سیب محلی شامل: رد دلیشز، گلدن دلیشز و گلاب انتخاب شدند. عدد CT تصاویر، که میزان جذب پرتو ایکس را نشان می‌دهد، با استفاده از نرم‌افزار K-PACS استخراج شد. پارامترهای کیفیتی مانند میزان محتوای مواد جامد محلول، اسیدیته قابل تیترات، شاخص طعم و pH واریته‌های مورد مطالعه اندازه‌گیری شد. رابطه بین پارامترهای کیفیت و عدد CT به‌دست‌آمده از تصاویر توموگرافی میوه‌ها در قالب مدل‌های رگرسیون خطی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج، همبستگی بین عدد CT و پارامترهای کیفیت در تمامی مدل‌ها بیشتر از 0.900 بود. برای واریته‌های مختلف، عدد CT همبستگی مثبتی با میزان اسیدیته قابل تیترات، شاخص طعم، pH و مواد جامد محلول داشت. روابط ارزیابی پارامترهای کیفیتی مربوط به واریته رد دلیشز بیشترین دقت را داشت (با ضرایب تبیین 0.952، 0.964، 0.941 و 0.969 به‌ترتیب برای میزان شاخص طعم، مواد جامد محلول، اسیدیته و pH). برای تمامی واریته‌ها، بیشترین همبستگی بین میزان pH و عدد CT مشاهده شد (با ضرایب تبیین 0.969، 0.972 و 0.996 به‌ترتیب برای واریته‌های رد دلیشز، گلدن دلیشز و گلاب). این نشان می‌دهد که توموگرافی پرتو ایکس می‌تواند به‌طور قابل‌اعتمادی ویژگی‌های کیفیت داخلی را بدون آسیب رساندن به میوه‌ها ارزیابی کند. مدل‌های رگرسیون خطی ایجادشده، روش معتبری و قابل بازتولید برای ارزیابی غیرمخرب کیفیت میوه سیب ارائه می‌دهند.

سامانه‌های انسان‌محور و ایمنی

بررسی نرخ و شدت حوادث مربوط به تراکتورهای کشاورزی و کمباین‌های غلات و عوامل مؤثر بر آن در استان ایلام

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 449-467

https://doi.org/10.22067/jam.2025.91786.1336

جلال اله‌نوری، افشین مرزبان، محمود قاسمی‌نژاد رایینی، مجید رهنما، مسلم سواری

چکیده کشاورزی یک صنعت غالب در کشورهای در حال توسعه است و در رتبه خطرناک‌ترین مشاغل قرار می‌گیرد. تراکتورها و ماشین‌های برداشت غلات از ماشین‌های کشاورزی خودگردان هستند که علی‌رغم نقش بی‌بدیل‌شان در افزایش بهره‌وری، سهم قابل‌توجهی در حوادث دارند. این حوادث هزینه‌های زیادی را به‌همراه دارد و بهره‌وری را کاهش می‌دهد. این مطالعه به‌منظور بررسی میزان و شدت حوادث و تلفات انسانی و عوامل موثر بر حوادث مزرعه‌ای مربوط به تراکتورها و کمباین‌های کشاورزی در استان ایلام با استفاده از داده‌های مربوط به سال‌های 1402-1398 انجام شد. فراوانی حوادث تراکتورها و کمباین‌ها در مطالعه انجام‌شده، به‌ترتیب 61 و 43 بود که نشان‌دهنده‌ی اختلاف آماری معنی‌داری است. در این تحقیق در بین رانندگان تراکتور بیشترین حوادث ناشی از محور (P.T.O.)، هلیس و غلتک‌های تغذیه و در بین رانندگان کمباین، رایج‌ترین حوادث مربوط به نقاط برشی ماشین (شانه برش، چرخ‌دنده‌ها و غیره) بود. نرخ حوادث از جمله AFR (نرخ فرکانس حادثه)،ASR  (نرخ شدت حادثه)،FIR  (نرخ حادثه مرگبار) و FSI (شاخص شدت تکرار حادثه) محاسبه شد. میزان AFR، ASR،FIR  و FSI به‌ترتیب 25.84، 45.82، 1.66 و 1.066 برای کمباین‌ها و 5.60، 12.63، 4.44 و 0.262 درصد برای حوادث تراکتور بوده است. نرخ حوادث غیرمرگبار برای رانندگان کمباین‌ها 6445 در هر 100000 و برای رانندگان تراکتورها 4334 در هر 100000 بود، با این حال، تعداد حوادث کشنده تراکتور بیشتر از کمباین‌ها بود (445 و 330 در هر 100000 دستگاه).

ماشین‌های کشاورزی و غیر جاده‌ای

یک مدل اجزای محدود برهم‌کنش کاوشگر تنش-خاک زیر یک چرخ صلب متحرک

دوره 14، شماره 1، بهار 1403، صفحه 49-67

https://doi.org/10.22067/jam.2023.84158.1185

مجتبی نادری بلداجی، هادی عظیمی نژادیان، مصطفی بهرامی

چکیده تردد ماشین‌های کشاورزی با اعمال تنش بر سطح خاک دلیل اصلی تراکم خاک‌های کشاورزی است. مطالعه انتشار تنش در خاک نیاز به اندازه‌گیری تنش در خاک دارد، در حالی‌که تنش اندازه‌گیری‌شده با نصب هر نوع کاوشگر ممکن است با تنش واقعی خاک، یعنی تنش خاک در غیاب کاوشگر متفاوت باشد. این مطالعه با هدف شبیه‌سازی برهم‌کنش کاوشگر تنش در زیر یک چرخ صلب متحرک با استفاده از روش اجزای محدود به‌منظور بررسی تطابق تنش شبیه‌سازی‌شده با کاوشگر با تنش تجربی اندازه‌گیری‌شده در یک مخزن خاک انجام شد. خاک به‌عنوان یک ماده کشسان- خمیری مدل‌سازی و خواص آن با شبیه‌سازی نفوذ مخروط و نشست چرخ در خاک کالیبره شد. نتایج نشان داد که تنش به‌دست‌آمده از پروب با روش اجزای محدود به‌طور متوسط 28 درصد بیش‌تخمینی در مقایسه با تنش تجربی برای بارهای چرخ 600 و 1200 نیوتن داشته است. میانگین نسبت شبیه‌سازی‌شده تنش با کاوشگر به تنش بدون کاوشگر برای دو آزمون 1.22 به‌دست آمد که به‌طور معنی‌داری کوچک‌تر از همین نسبت تحت بارگذاری نشست صفحه دایره‌ای با مقدار 1.9 بود و همچنین به‌طور قابل‌توجهی بزرگ‌تر از نتیجه به‌به‌دست‌آمده از روش اجزای گسسته است. افزایش سرعت حرکت چرخ افزایشی جزئی در تنش خاک را نشان داد. نسبت بیش تخمینی تنش (همان نسبت تنش با کاوشگر به تنش بدون کاوشگر) به‌طور قابل‌توجهی با عمق افزایش یافت ولی افزایش کمی با سرعت در عمق زیر 0.2 متر داشت.

مهندسی پس‌ از برداشت، و فرآوری محصولات کشاورزی

خواص مهندسی گوجه‌فرنگی تحت تاثیر تابش التراسونیک و شرایط بسته‌بندی در طول دوره نگهداری

دوره 16، شماره 1، بهار 1405، صفحه 183-201

https://doi.org/10.22067/jam.2025.91308.1324

رشید غلامی، احمد نورمحمدی، ابراهیم احمدی، حکمت ربانی

چکیده در این پژوهش تابش التراسونیک (US)، نوع فیلم بسته‌بندی، کنترل اتمسفر داخل بسته‌ها و کنترل دمای نگهداری به‌منظور انبارداری گوجه‌فرنگی مورد استفاده قرار گرفت. نیمی از نمونه‌ها تحت تابش التراسونیک قرار داده شدند و سپس با استفاده از فیلم پلی‌اتیلن (PE) و پلی‌اتیلن مجهز به 2% ذرات نانو رس (نانو فیلم) تحت شرایط اتمسفر معمولی و اتمسفر اصلاح‌شده (5% O2 + 3% CO2) بسته‌بندی شدند. نمونه‌ها در دماهای 25 درجه سلیسیوس و 4 درجه سلیسیوس و به مدت 28 روز نگهداری شدند. در طول دوره نگهداری خواص فیزیکی شامل: رطوبت و شاخص‌های رنگ، خواص شیمیایی شامل: pH، مواد جامد محلول (TSS)، لیکوپن و فنل کل و خواص مکانیکی شامل نیروی نفوذ و مدول الاستیسیته به‌صورت هفتگی ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که دوره نگهداری اثر مخربی بر روند تغییرات خواص داشته است. استفاده از اتمسفر اصلاح‌شده، دمای مناسب ذخیره‌سازی، و استفاده از تیمار اولتراسونیک و نانوفیلم به‌طور موثری سبب حفظ کیفیت محصول و کنترل خواص آن می‌شوند. نتایج تحلیل آماری نشان داد که تیمارهای مورد استفاده تاثیر موثری در سطح 1% و 5% بر اکثر خواص اندازه‌گیری‌شده داشته‌اند. از طرف دیگر شبکه عصبی مصنوعی (ANN) به‌منظور پیش‌بینی داده‌ها مورد استفاده قرار گرفت و مشخص شد که بهترین ساختار برای پیش‌بینی خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی گوجه‌فرنگی 5-10-11 بوده است. اکسیژن و دی‌اکسید کربن با دقت بالایی (ضریب همبستگی 0.93 و 0.86) پیش‌بینی شدند که نشان از عملکرد مناسب شبکه عصبی مصنوعی در پیش‌بینی این پارامترها با ساختار معرفی‌شده دارد.

کشاورزی دیجیتال، هوشمند و دقیق

پیش‌بینی ویتامین C و تغییر رنگ پودر پرتقال در چهار خشک‌کن مختلف با استفاده از بینی الکترونیک

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 469-486

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92037.1340

مازیار روشن مقدم، رضا امیری چایجان، ناهید عقیلی ناطق

چکیده در این تحقیق، مقدار ویتامین C، ترکیبات معطر و تغییر رنگ پودر پرتقال با استفاده از روش‌های شیمیایی، دستگاه بویایی و اسکنر در چهار خشک‌کن در دمایC ° ۴۵ درجه سانتی‌گراد اندازه‌گیری شد. این دستگاه‌های خشک‌کن شامل خلاء اتمسفر معمولی، خلاء کنترل اتمسفر، همرفتی و همرفتی-مادون قرمز بودند. بیشترین پاسخ حسگرها به ترکیبات معطر در خشک‌کن‌های همرفتی و کمترین پاسخ در خشک‌کن‌های خلاء کنترل و خلاء معمولی مشاهده شد. دو مؤلفه اصلی تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) ۸۸% از واریانس داده‌ها را توضیح دادند. ساختار شبکه عصبی مصنوعی (ANN) ۸-۵-۴ بود. علاوه بر این، بر اساس نمودارهای بارگذاری مدل‌های حداقل مربعات جزئی (PLS) و رگرسیون مؤلفه‌های اصلی (PCR)، حسگرهای MQ3 و MQ6 بهترین حسگرها برای پیش‌بینی میزان ویتامین C و تغییر رنگ پودر پرتقال بودند. حسگرMQ135  نیز به دلیل دقت پایین و کاهش هزینه، می‌تواند از مجموعه حسگرهای بینی الکترونیکی حذف شود. رگرسیون خطی چندگانه (MLR)، در مقایسه با مدل‌های PCR وPLS، دقیق‌تر عمل کرد، یعنی R2= 0.83 و RMSE= 0.144 برای پیش‌بینی ویتامین C و R2= 0.94 و RMSE= 0.68 برای پیش‌بینی تغییر رنگ محاسبه شدند. بیشترین و کمترین مقادیر تغییر رنگ اندازه‌گیری‌شده به‌ترتیب در خشک‌کن همرفتی و خشک‌کن خلاء کنترل اتمسفری مشاهده شد. همچنین، بیشترین و کمترین ویتامین C اندازه‌گیری‌شده به‌ترتیب در خشک‌کن همرفتی-مادون قرمز و خشک‌کن خلاء کنترل اتمسفری مشاهده شد. بهترین خشک‌کن برای حفظ کیفیت پودر پرتقال، خشک‌کن همرفتی-مادون قرمز بود. نتایج این مقاله نشان داد که داده‌های به‌دست‌آمده از دستگاه بویایی قادر به پیش‌بینی تغییر رنگ و ویتامین C پودر پرتقال است. همچنین، می‌توان از دستگاه بویایی برای شناسایی و طبقه‌بندی نوع خشک‌کن مورد استفاده برای تهیه پودر پرتقال با کمترین زمان و هزینه، بدون تخریب نمونه، و تعیین بهترین خشک‌کن برای تهیه پودر پرتقال استفاده کرد.

کشاورزی دیجیتال، هوشمند و دقیق

مدل‌سازی فشار- نشست خاک تحت تأثیر سرعت نشست با استفاده از یادگیری عمیق بهینه‌سازی‌شده توسط الگوریتم گرگ خاکستری

دوره 14، شماره 1، بهار 1403، صفحه 69-82

https://doi.org/10.22067/jam.2023.84339.1188

بهزاد گلعنبری، عارف مردانی کرانی، عادل حسین پور، حمید تقوی فر

چکیده با توجه به متغیرهای متعددی که بر سیستم‌های اندرکنش خاک و ماشین تأثیرگذار هستند، پیش‌بینی پاسخ مکانیکی خاک در تعامل با دستگاه‌های کششی خارج از جاده چالش برانگیز است. در این مطالعه، شبکه‌های عصبی عمیق به دلیل توانایی آن‌ها در مدل‌سازی سیستم‌های پیچیده، چندمتغیره و دینامیک به‌عنوان یک راه‌حل بالقوه برای توضیح میزان فرورفتگی خاک در نرخ‌های مختلف از بار عمودی انتخاب شد. آزمایش‌های فشار-نشست خاک با استفاده از بوامتر در یک انباره خاک از نوع ثابت با طول 24 متر، عرض 2 متر و کانال خاک عمق 1 متر انجام شد. آزمایش‌های تجربی در سه سطح سرعت نشست، دو سطح اندازه صفحه، در محتوای آب خاک 10 درصد انجام شد که داده‌های تجربی در مورد روابط فشار و نشست خاک ارائه می‌کرد. این آزمایش‌ها به‌عنوان مبنایی برای الگوریتمی بود که قادر به تشخیص تعامل بین خاک ماشین پس از یک فرآیند تکراری دقیق بود. مشخص شد که یک شبکه عصبی عمیق، به‌ویژه یک شبکه عصبی عمیق با انتشار پیش‌خور با سه لایه پنهان، انتخاب بهینه برای این منظور است. معماری شبکه عصبی عمیق بهینه‌شده به‌صورت 1-10-15-8-3 شکل یافت که توسط الگوریتم بهینه‌سازی گرگ خاکستری تعیین شده است. در حالی‌که معادله بکر به‌طور سنتی به‌عنوان یک روش پذیرفته‌شده برای پیش‌بینی رفتار فشار- نشست خاک استفاده می‌شود، تأثیر سرعت نشست در خاک را نادیده می‌گرفت. با این حال، یافته‌های تحقیق تأثیر قابل‌توجهی از سرعت نشست بر پارامترهای حاکم بر پاسخ تغییر شکل خاک را نشان داد. شبکه عصبی عمیق آموزش‌دیده با موفقیت سرعت نشست را در ساختار خود گنجاند و نتایج دقیقی با مقدار میانگین مربعات خطای 0.0871 ارائه کرد.

مهندسی سامانه‌ها

ارزیابی انرژی و اقتصادی سیستم‌های تولید زیتون: مقایسه‌ای از استراتژی‌های مدیریت علف‌های هرز شیمیایی، مکانیکی و تلفیقی

دوره 16، شماره 1، بهار 1405، صفحه 203-222

https://doi.org/10.22067/jam.2025.91522.1329

بهنام محمدی، علیرضا یوسفی، مجید نامداری، مسلم حیدری

چکیده این مطالعه مصرف انرژی و عملکرد اقتصادی سه روش کنترل علف‌های هرز در باغ‌های زیتون شهرستان طارم، استان زنجان را با تمرکز بر کشاورزی پایدار ارزیابی می‌کند. هدف، ارزیابی بهره‌وری انرژی و مقرون‌به‌صرفه‌بودن سیستم‌های مختلف مدیریت علف‌های هرز است. این تحلیل شامل کنترل شیمیایی علف‌های هرز (سیستم I)، کنترل مکانیکی (سیستم II) و روش تلفیقی علف‌های هرز (سیستم III) است. داده‌ها از طریق مصاحبه با 50 باغدار زیتون جمع‌آوری شد. نتایج نشان می‌دهد که کل مصرف انرژی در سیستم III (93,069.16 مگاژول در هکتار) بالاترین و در سیستم I (64,297.16 مگاژول در هکتار) پایین‌ترین میزان را داشت. سیستم I همچنین بهره‌وری انرژی برتر (0.74)، انرژی خروجی (47,648.40 مگاژول در هکتار) و بهره‌وری انرژی (0.06 کیلوگرم در مگاژول) را نشان داد و آن را به قابل‌اجراترین گزینه برای بهینه‌سازی مصرف انرژی تبدیل کرد. از نظر اقتصادی، سیستم I بالاترین سود خالص (4,662.28 دلار در هکتار) و نسبت سود به هزینه (2.16) را ایجاد کرد و از سیستم‌های II (3,073.31 دلار در هکتار؛ نسبت سود به هزینه: 2.16) و III (2,953.57 دلار در هکتار؛ نسبت سود به هزینه: 1.97) عملکرد بهتری داشت. این مطالعه نتیجه می‌گیرد که سیستم I، با استفاده کارآمد از انرژی‌های تجدیدپذیر، از نظر عملکرد انرژی و اقتصادی، قابل‌اجراترین گزینه است و تعادلی بین ورودی انرژی کم و بازده بالا ایجاد می‌کند، بنابراین سود را به حداکثر و هزینه‌های تولید را به حداقل می‌رساند. این یافته‌ها بر اهمیت انتخاب روش‌های مناسب کنترل علف‌های هرز برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های کلی تولید در کشت زیتون تأکید می‌کنند.

کشاورزی دیجیتال، هوشمند و دقیق

مدل یادگیری گروهی وزن‌دار برای طبقه‌بندی بیماری برگ انگور با استفاده از پردازش تصویر و یادگیری ماشینی

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 487-506

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92388.1347

محسن نجف آبادی‌ها، داود محمدزمانی، محمد غلامی پرشکوهی

چکیده در این مطالعه، راهبردی برای تشخیص بیماری‌های برگ انگور با کمک پردازش تصویر RGB و تصمیم‌گیری گروهی وزنی ارائه شد. برای این منظور، پنج گروه بیماری به نام‌های سرخک سیاه، پوسیدگی سیاه، سوختگی برگ، سفیدک پودری و سفیدک کرکی و گروهی از برگ‌های سالم با سه روش یادگیری ماشینی به نام‌های ماشین بردار پشتیبان (SVM)، جنگل تصادفی (RF) و  k-نزدیک‌ترین همسایه (k-NN) و ترکیب وزنی طبقه‌بندی شدند. در مرحله بعد، با توجه به دقت هر طبقه‌بندی، وزن هریک از آن‌ها تعیین شد و در نهایت با استفاده از رای اکثریت، طبقه‌بندی نهایی بیماری‌ها انجام شد. همچنین به‌منظور معرفی بهترین ویژگی‌های بافت، رنگ و شکل استخراج‌شده از الگوریتم انتخاب ویژگی برجسته استفاده شد. این الگوریتم برای هر گروه از ویژگی‌های استخراج‌شده، 5 مورد را به‌عنوان بهترین و موثرترین ویژگی در تشخیص بیماری‌های گیاهی از جمله برگ گیاه انگور به محققان ارائه کرد. نتایج دقت طبقه‌بندی باSVM، RF و k-NN به‌ترتیب 88.33، 80.08 و 75 درصد بود. نتایج نشان داد که الگوریتم تصمیم‌گیری گروه وزنی ارائه‌شده در این تحقیق توانایی بهبود دقت طبقه‌بندی بیماری‌های گیاهی را با دقت 91.67 درصد دارد.

مهندسی سازه و مواد برای سامانه‌های کشاورزی

بررسی تاثیر ترکیب نانوذرات اکسید مس و آب مقطر بر راندمان یک سامانه فتوولتاییک حرارتی

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 507-523

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92457.1349

مهری قادری، پیمان سلامی، هادی صمیمی اخیجهانی، سمیرا زارعی، محمد صفوتی

چکیده رشد سریع جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای انرژی، همراه با نیاز فوری به حفاظت از محیط‌زیست، محققان را بر آن داشته است تا منابع انرژی تجدیدپذیر را به‌عنوان جایگزینی مناسب برای سوخت‌های فسیلی تجدیدناپذیر بررسی کنند. این مطالعه بهبود عملکرد سیستم‌های فتوولتاییک حرارتی (PVT) را با استفاده از روش خنک‌کننده غوطه‌وری با نانوسیال‌های اکسید مس ارزیابی می‌کند. دستگاه آزمایشی شامل یک محفظه شیشه‌ای بود که سطح پنل خورشیدی در زیر آن غوطه‌ور شده بود. آزمایش‌ها در نسبت حجمی نانوسیال 0.0250% و 0.05% و نرخ جریان 0.01 و 0.02 لیتر در ثانیه انجام شد. ارتفاع غوطه‌ور شدن در داخل محفظه شیشه‌ای 5 سانتی‌متر بود. آزمایش‌ها در شرایط محیطی که شامل دمای محیط 20.6-31.2 درجه سلسیوس و تابش 343-924 وات بر مترمربع انجام شد. نتایج نشان داد که نانوسیال‌های اکسید مس در نسبت حجمی 0.05 درصد و سرعت جریان 0.02 لیتر بر ثانیه، راندمان حرارتی را به 31.87 درصد بهبود داده و دمای سطح پانل را تا 11.8 درجه سلسیوس در مقایسه با خنک‌کننده آب کاهش داده است. همچنین راندمان الکتریکی سامانه PVT از پنل مرجع فراتر رفت. راندمان کلی سیستم PVT به 41.89 درصد رسید. این یافته‌ها پتانسیل خنک‌سازی مبتنی بر نانوسیال را برای بهینه‌سازی راندمان سامانه PVT با افزایش مدیریت حرارتی نشان می‌دهد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بهینه‌سازی تیغه برش دروگر برداشت کلزا با رویکرد کاهش مصرف انرژی و ارزیابی چرخه زیست

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 525-548

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92546.1353

قانع احمدزاده، محمدرضا ملکی، پیمان سلامی، کاوه ملازاده

چکیده عملیات برداشت غلات حدود 30-25% از کل مصرف مستقیم انرژی در سیستم‌های تولید محصولات کشاورزی را شامل می‌شود. با توجه به ویژگی‌های خاص کلزا در مقایسه با سایر غلات، طراحی تیغه‌های مناسب برداشت آن ضروری است. این پژوهش به بررسی تأثیر زوایای تیغه (زوایای قرارگیری و تیزی: 30، 45 و 60 درجه)، سرعت حرکت رفت و برگشتی (800، 1100 و 1400 رفت و برگشت در دقیقه) و سطوح رطوبتی (19، 22 و 24 درصد) بر نیروی برش، تنش برشی و مصرف انرژی در برداشت کلزا پرداخت. نتایج نشان داد زاویه تیزی 30 درجه و زاویه قرارگیری 45 درجه به‌ترتیب کمترین تنش برشی (0.175 و 0.177 نیوتن بر میلی‌متر مربع) را نسبت به زاویه 60 درجه (0.303 و 0.320 نیوتن بر میلی‌متر مربع) ایجاد می‌کنند. افزایش رطوبت از 19 به 24 درصد، تنش برشی را از 0.256 به 0.200 نیوتن بر میلی‌متر مربع کاهش داد. سرعت 1400 رفت و برگشت در دقیقه کمترین تنش برشی (0.167 نیوتن بر میلی‌متر مربع) را در مقایسه با 800 رفت و برگشت (0.286 نیوتن بر میلی‌متر مربع) نشان داد. ارزیابی چرخه حیات نشان داد تغییر زوایای قرارگیری، تیزی و سرعت رفت و برگشتی به ترتیب می‌تواند سمیت اکولوژیکی آبزیان دریایی را تا 55,762.55، 377,429.87 و 143,185.69 کیلوگرم معادل دی‌کلروبنزن افزایش دهد. ترکیب بهینه (زاویه تیزی 30 درجه، قرارگیری 45 درجه، رطوبت 24 درصد و 1400 رفت و برگشت در دقیقه) انرژی برشی و اثرات زیست‌محیطی را به طور قابل توجهی کاهش داد.

ماشین‌های کشاورزی و غیر جاده‌ای

ویژگی‌های فیزیکی ارقام ذرت اتیوپی برای طراحی دستگاه کاشت سازگار با چند محصول

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 549-561

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92654.1356

دجنه گِرما گادیسا، کیشور پوروشوتام کوله، سراج کدیر بوسه، مبارک محمد عیسی، تسفایه آسِفا آبَیه، درجه آلمو اناوته

چکیده تولید ذرت توسط خرده‌مالکان در کشورهای جنوب صحرای آفریقا، که برای تامین امنیت غذایی منطقه‌ای بسیار مهم است، با معضلات مداوم عملکرد دست و پنجه نرم می‌کند که ناشی از شیوه‌های کاشت پرزحمت و ضعف در مکانیزاسیون است، به‌طوری‌که مطابق با ویژگی‌های ارقام گیاهی بومی طراحی نشده است. این مطالعه سه رقم ذرت (CML-539، Melkassa 3 و Melkassa 6Q) را برای توسعه پارامترهای طراحی برای کاشت‌کننده‌های سازگار با چند محصول توصیف می‌کند. برای 100 دانه از هر رقم، خواص هندسی شامل طول، عرض و ضخامت با استفاده از کولیس‌های دیجیتال اندازه‌گیری شد. تجزیه و تحلیل برای کشیدگی، قطرهای میانگین هندسی و حسابی، مساحت سطح، مساحت تصویر شده، سطح مقطع عرضی، کرویت، ضریب فرورفتگی، نسبت ابعاد، شاخص شکل و گردی انجام شد. خواص وزنی شامل چگالی حجمی و واقعی، تخلخل، جرم هزار دانه و زاویه استقرار به‌طور سیستماتیک برای بهینه‌سازی مکانیسم‌های جابه‌جایی بذر در طراحی دستگاه کاشت تجزیه و تحلیل شدند. تجزیه و تحلیل خواص فیزیکی، الزامات متمایزی را برای هر رقم نشان داد: مورفولوژی نامنظم CML-539 (طول 42/9 میلی‌متر، تخلخل %49.30) نیاز به سیستم‌های اندازه‌گیری ارتعاشی و هوادهی را نشان می‌دهد؛ خواص یکنواخت Melkassa 6Q (کرویت %6.66 ± 71.11، چگالی حجمی 811.62 کیلوگرم بر متر مکعب) امکان استفاده از مکانیسم‌های تغذیه گرانشی را فراهم می‌کند؛ و ویژگی‌های متوسط Melkassa 3 با نسبت کشیدگی بیش از 2.3 و تغییر چگالی %19.31 نیاز به شیاربازکن‌های قابل‌تنظیم با زاویه شیب 25 تا 30 درجه را مشخص می‌کند. تغییرپذیری هندسی، پیاده‌سازی راه‌حل‌های تطبیقی، مانند لوله‌های بذر انحنادار و شیاربازکن‌های قابل‌تنظیم را برای جلوگیری موثر از کج شدن و پشته‌سازی ضروری می‌سازد. سیستم کاشت مدولار حاصل، شامل اندازه‌گیری حساس به رطوبت، اندازه‌گیری تطبیقی سلول‌ها و هوادهی، با استانداردهای کشاورزی-اکولوژیکی اتیوپی مبنی بر فاصله ردیف 75 سانتی‌متر و عمق کاشت 4 تا 7 سانتی‌متر مطابقت دارد. این چارچوب، یک مدل مقیاس‌پذیر و پایدار برای مکانیزاسیون دقیق خرده‌مالکان را ارائه می‌دهد و قابل‌انتقال به سیستم‌های جهانی تولید ذرت است.

مهندسی پس‌ از برداشت، و فرآوری محصولات کشاورزی

امکان‌سنجی تشخیص ژنوتیپ‌های مختلف گیاه نعنا با تکنیک E-Nose

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 563-578

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92417.1354

حسن ذکی دیزجی، محمد محمودی سورستانی، ناهید عقیلی ناطق، آناهیتا بویری ده شیخ

چکیده مطالعه حاضر به بررسی طبقه‌بندی ده ژنوتیپ نعناع توسط یک سیستم بینی الکترونیکی مبتنی بر حسگرهای نیمه‌هادی اکسید فلزی (MOS) می‌پردازد. نمونه‌های برگ از ژنوتیپ‌های مختلف نعناع برداشت شد، سپس پاسخ سنسورهای سیستم به هر نمونه ثبت شد. برای طبقه‌بندی گیاهان، پاسخ تمام حسگرهای بینی الکترونیکی با روش‌های تجزیه و تحلیل اجزای اصلی (PCA)، تجزیه و تحلیل تشخیص خطی (LDA)، تجزیه و تحلیل متمایز درجه دوم (QDA) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل کیفی اسانس‌ها توسط دستگاه GC-MS، بیش از 99 درصد ترکیبات شناسایی‌شده در چهار گروه شیمیایی شامل هیدروکربن‌ها و مونوترپن‌ها و سسکوئی‌ترپن‌های اکسیژن‌دار قرار داشتند. همچنین بر اساس تجزیه و تحلیل بای پلات، جمعیت‌های مختلف نعناع را می‌توان به‌طور کلی به 8 گروه تقسیم کرد. نتایج تحلیل مؤلفه‌های اصلی با استفاده از داده‌های به‌دست‌آمده از سیستم نشان داد که دو مؤلفه اصلی اول می‌توانند در مجموع 97 درصد از واریانس داده‌ها را پوشش دهند. دقت طبقه‌بندی با استفاده از داده‌های بینی الکترونیکی برای تجزیه و تحلیل وضوح خطی، تجزیه و تحلیل وضوح درجه دوم و شبکه عصبی مصنوعی به‌ترتیب 98.9، 99.9 و 96% به‌دست آمد. طبقه‌بندی مناسب ژنوتیپ‌های نعناع توسط سیستم بینی الکترونیکی می‌تواند به‌عنوان جایگزینی حساس، قابل‌اعتماد و کم‌هزینه برای روش‌های سنتی مورد استفاده قرار گیرد.

مهندسی پس‌ از برداشت، و فرآوری محصولات کشاورزی

مدل‌سازی مقایسه‌ای سینتیک خشک‌کردن برش‌های سیب‌زمینی: روش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی در مقایسه با روش‌های تجربی و نیمه‌تجربی

دوره 16، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 579-597

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92739.1358

رضا رئیسی، مهدی مرادی، علیرضا دهقانی

چکیده خشک‌کردن یکی از روش‌های حیاتی نگهداری در صنعت غذا است که با کاهش رطوبت، کیفیت محصول را حفظ کرده و ماندگاری آن را افزایش می‌دهد. این فرآیند شامل مکانیزم‌های پیچیده انتقال حرارت و جرم بوده و به مدل‌های پیش‌بینی دقیقی نیاز دارد. در این مطالعه، روش‌های مختلف مدل‌سازی شامل مدل‌های رگرسیون، مدل‌های نیمه‌تجربی، و روش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی (AI) برای شبیه‌سازی فرآیند خشک‌کردن برش‌های سیب‌زمینی مورد مقایسه قرار گرفتند. آزمایش‌های خشک‌کردن در دماهای 40، 50 و 60 درجه سانتی‌گراد، با و بدون استفاده از مواد تغییر فازدهنده (PCM) و تابش مادون قرمز (IR) انجام شد. مدل‌های هوش مصنوعی شامل شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، ماشین بردار پشتیبان (SVM) و جنگل تصادفی (RF) با استفاده از داده‌های تجربی آموزش دیده و اعتبارسنجی شدند. عملکرد این مدل‌ها با مدل‌های سنتی و نیمه‌تجربی از نظر ضریب تعیین (R2)، ریشه میانگین مربع خطا (RMSE)، میانگین قدرمطلق خطا (MAE) و خطای میانگین بایاس (MBE) مقایسه شد. نتایج نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با دقت پیش‌بینی بسیار بالا (R2= 0.998, RMSE= 0.0656) بهترین عملکرد را داشته و از سایر مدل‌ها دارای دقت بیشتری است. روشSVM  نیز قابلیت پیش‌بینی مناسبی نشان داد، در حالی‌که RF عملکردی اندکی ضعیف‌تر داشت. در میان مدل‌های نیمه‌تجربی، مدل میدیلی (Midilli) بهترین برازش را داشت، اما نسبت به مدل‌های مبتنی بر هوش مصنوعی دقت کمتری نشان داد. این یافته‌ها برتری روش‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، به‌ویژه ANN، را در بهینه‌سازی فرآیند خشک‌کردن در صنعت غذا برجسته می‌سازد.

پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

هضم هم‌زمان لجن تصفیه‌خانه فاضلاب و ضایعات نان برای افزایش بازده بیوگاز

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از 25 شهریور 1404

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92821.1363

ووبیشت اسرات، کیشور پوروشوتام کوله

چکیده این تحقیق به دنبال تعیین بالاترین بازده ممکن با ادغام لجن تصفیه‌خانه فاضلاب با پسماند غذایی در دانشگاه علوم و فناوری آداما (ASTU) در اتیوپی است. مشخصات خوراک و تولید همزمان بیوگاز بر روی نسبت‌های مختلف ترکیبی از ضایعات غذایی (PS)، لجن تصفیه‌خانه فاضلاب (WTPS) و 100میلی‌لیتر کود گاوی انجام شد. میزان جامدات کل (TS) و محتوای رطوبت (MC) خوراک‌ها قبل از ترکیب و میزان TS، VS، TDS، COD، BOD و pH پس از ترکیب ارزیابی شدند. این آزمایش در دو مرحله با استفاده از سه حمام آب و بیست و هفت راکتور ناپیوسته (BR) که حجم هر کدام 2.5 لیتر بود انجام شد. در مرحله اول، از هجده راکتور و در مرحله دوم آزمایش از نه راکتور استفاده شد. برای ارزیابی ویژگی‌های نمونه خوراک و اجرای آزمایش، از آزمایش با سه تکرار استفاده شد. راکتورها به مدت سی و پنج روز در زمان ماند هیدرولیکی و دمای 50 درجه سانتی‌گراد کار کردند. بازده روزانه بیوگاز با استفاده از روش جابه‌جایی آب، بازده کل بیوگاز و ترکیب متان اندازه‌گیری و گزارش شد. سه راکتور فرعی برای یافتن میانگین بازده بیوگاز هر راکتور در نظر گرفته شده است. افزایش قابل‌توجهی در بازده روزانه و کل بیوگاز در راکتور با ترکیب 75 درصد PS نان اینجرا و 25 درصد WTPS مشاهده شد. حداکثر و میانگین بازده روزانه بیوگاز 220 میلی‌لیتر و 810 میلی‌لیتر به‌دست آمد، با TS 55066 میلی‌گرم در لیتر و VS 51000 میلی‌گرم در لیتر. حداکثر متان درون بیوگاز تولیدی %68 بود که با تیمار %75 ضایعات نان اینجرا (PSI) و %25 WTPS حاصل شد. این ترکیب همچنین بالاترین بازده بیوگاز را داشت.

مهندسی تاب‌آوری، ریسک و عدم‌قطعیت در سامانه‌های کشاورزی

تخمین شاخص مکانیزاسیون و سطح مکانیزاسیون مزرعه: بررسی موردی کشاورزان خرده‌پا در بخش بوره، اتیوپی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از 07 مهر 1404

https://doi.org/10.22067/jam.2025.92764.1373

یوناس میتیکو دگو، رائو د. ک. ناگسوارا، گیرما موگس کتسلا، سولومون ورکنه فانتا

چکیده شاخص مکانیزاسیون و سطح مکانیزاسیون مزرعه مهم‌ترین پارامترهایی هستند که میزان مکانیزاسیون را برجسته می‌کنند و با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده از طریق پرسشنامه از کشاورزان خرده‌پا و ارائه‌دهندگان خدمات ماشین‌آلات در بخش بوره، منطقه امهارا، اتیوپی تخمین زده می‌شوند. بینش‌های به‌دست‌آمده از داده‌ها شامل میزان فعلی در دسترس بودن ماشین‌آلات مختلف برای طیف وسیعی از فعالیت‌های کشاورزی است، همراه با روش‌هایی که کشاورزان متناسب با اندازه زمین، ویژگی‌های توپولوژیکی، ارتفاع، نوع محصول اتخاذ می‌کنند و دلایل استفاده ناکافی از ماشین‌آلات را نشان می‌دهد. داده‌های هزینه برای عملیات مختلف کشاورزی، که بر اساس توان دامی، انسانی و مکانیکی طبقه‌بندی شده‌اند، برای تخمین شاخص مکانیزاسیون و تراکم توان مزرعه استفاده می‌شوند. شاخص مکانیزاسیون خرمن‌کوبی و بوجاری نرخی معادل %19.01 دارند، در حالی که شاخص مکانیزاسیون آماده‌سازی و پاکسازی زمین %1.94 است. شاخص مکانیزاسیون محصولات زراعی برای ذرت %6.66، گندم %1.90 و فلفل %0.69 بوده و میانگین شاخص %1.32 است. سطح مکانیزاسیون 0.12 کیلووات در هکتار تخمین زده می‌شود که انتظار می‌رود به 1 کیلووات در هکتار، هدف تعیین‌شده برای سال 2024، برسد. خاک‌ورزی با %32.12 از انرژی کل صرف‌شده در تولید محصولات کشاورزی، پرمصرف‌ترین فعالیت از نظر انرژی است. تراکم تراکتور 17 به‌دست آمد که نزدیک به شاخص 20 در آفریقا است. مقادیر پایین‌تر شاخص مکانیزاسیون و سطح مکانیزاسین مزرعه که از این نظرسنجی مشخص شده است، نشان‌دهنده نیاز به حمایت از کشاورزان با اختصاص یارانه و افزایش دسترسی به ماشین‌آلات است. یکپارچه سازی لرلضی می‌تواند مکانیزاسیون مزرعه را افزایش دهد، هزینه تولید را کاهش دهد و بهره‌وری را افزایش دهد. تحقیق حاضر به تخمین شاخص مکانیزاسیون، سطح مکانیزاسیون و تراکم تراکتور در مقایسه با هدف تعیین‌شده توسط دولت اتیوپی کمک می‌کند و این رویکرد می‌تواند به سایر نقاط کشور نیز تعمیم داده شود.

کشاورزی دیجیتال، هوشمند و دقیق

توسعه سامانه هوشمند اینترنت اشیا برای درجه‌بندی خودکار دانه‌های‌ قهوه روبوستا (Coffea canephora) بر پایه رنگ

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از 09 مهر 1404

https://doi.org/10.22067/jam.2025.93067.1374

ماری کریزل آلانو، ونوس اوگایا، ادوین آربولدا

چکیده تمرکز این تحقیق ایجاد یک دستگاه مبتنی بر اینترنت اشیا برای درجه‌بندی دانه‌های قهوه روبوستا بر اساس رنگ است که از پردازش تصویر به‌عنوان جایگزینی موثر برای جداسازی دستی استفاده می‌کند. این سیستم به رفع یک مشکل مهم در روش برداشت نواری می‌پردازد که دانه‌ها را در درجات مختلف رسیدگی جمع‌آوری می‌کند و تاثیر منفی بر کیفیت قهوه می‌گذارد. این دستگاه، دانه‌ها را بر اساس درجه رسیدگی -قرمز برای رسیده، سبز برای نارس و سیاه برای بیش از حد رسیده- با استفاده از یک مدل تشخیص که از طریق پردازش تصویر آموزش دیده و بر روی Raspberry Pi 4 Model B  پیاده‌سازی شده است، مرتب می‌کند. عملکرد دستگاه بر اساس سرعت مرتب‌سازی و دقت طبقه‌بندی ارزیابی شد. مدل تشخیص با موفقیت 277 از 300 میوه قهوه را شناسایی کرد که منجر به دقت طبقه‌بندی کلی 92.33% و میانگین دقت 92.55 % شد. در آزمایش‌های عملی با 100 نمونه دانه در 10 آزمایش، دستگاه به‌طور متوسط به دقت دسته‌بندی 86.83% و زمان دسته‌بندی 21 دقیقه و 33 ثانیه دست یافت. در مقایسه با دستگاه دسته‌بندی دانه‌های قهوه که قبلا توسعه داده شده است، در دستگاه جدید دقت بهبودیافته و سرعت پردازش سریع‌تری را نشان داد.