ماشین های کشاورزی

چکیده استفاده کارآمد از انرژی در تولید شلتوک برنج، با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، از تخریب بوم‌نظام‌های کشاورزی جلوگیری نموده و سبب توسعه کشاورزی پایدار می‌شود. هدف از این مطالعه، بررسی، مقایسه، بهینه‌سازی مصرف انرژی و مدل‌سازی عملکرد محصول در تولید دو رقم شلتوک با الگوریتم ژنتیک-کلونی زنبور عسل مصنوعی بود. داده‌ها از طریق مصاحبه با 120 کشاورز و صاحب مزرعه جمع‌آوری شد. نتایج نشان داد که در رقم مرغوب هاشمی و رقم پُرمحصول جمشیدی میانگین کل انرژی مصرفی به‌ترتیب 55.973 و 54.796 گیگاژول بر هکتار بود و میانگین کل انرژی تولیدی به‌ترتیب 30.74 و 62.52 گیگاژول بر هکتار به‌دست آمد که نشان از افزایش 2.03 برابری انرژی تولیدی در رقم جمشیدی نسبت به رقم هاشمی داشت. ارزیابی شاخص‌های R² ،RMSE ،MAPE ،EF و مقایسه آماری میانگین، واریانس و توزیع آماری در مدل تلفیقی الگوریتم ژنتیک-کلونی زنبور عسل مصنوعی بیانگر نتایج مطلوب الگوریتم زنبور عسل مصنوعی به‌عنوان تابع برازندگی الگوریتم ژنتیک بود. همچنین، نتایج بهینه‌سازی مصرف انرژی توسط الگوریتم ترکیبی ژنتیک-کلونی زنبور عسل مصنوعی نشان داد که بیشتر منابع مصرفی از حالت بهینه فاصله دارند که با مدیریت صحیح امکان صرفه‌جویی مصرف انرژی در رقم‌های هاشمی و جمشیدی به‌ترتیب 53.96 و 39.41 درصد وجود دارد. ارقام پُرمحصول با هدف تأمین امنیّت غذایی، آبی و انرژی اصلاح شده‌اند. نتایج پژوهش حاضر، می‌تواند در شناسایی پتانسیل صرفه‌جویی انرژی در صنعت برنج کشور کمک به‌سزایی داشته باشد.

چکیده آبیاری دقیق درختان مستلزم در دسترس بودن اطلاعاتی از میزان و نحوه مصرف آب توسط آن‌ها است. عدم توجه به نیاز آبی درختان می‌تواند منجر به هدررفت آب و یا بروز تنش آبی در آن‌ها شود که می‌توان با به‌دست آوردن سرعت جریان شیره در بافت آوندی درخت مقدار آب مصرفی گیاه را تخمین زد. در این پژوهش، دستگاه جریان‌سنج شیره‌ای مبتنی بر روش نسبت گرمایی قابل‌‌نصب بر روی تنه درختان ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. دستگاه از بخش‌های کاوشگر اندازه‌گیری، واحد پردازنده داده و ثبت‌کننده داده تشکیل‌شده است. به‌منظور ارزیابی، کاوشگر بر روی تنه یک نمونه درخت فیکوس بنجامین در محیط کنترل‌شده دما و رطوبت، در دو ارتفاع متفاوت نصب شد. نتایج جریان شیره اندازه‌گیری‌شده توسط دستگاه با داده‌های به‌دست‌آمده از روش لایسیمتری مقایسه گردید. همچنین، اثرات روز و شب، مرطوب کردن سطح برگ و آبیاری در تغییرات جریان شیره بررسی شد. نتایج نشان داد دستگاه جریان‌سنج شیره‌ای میزان مصرف آب درخت را نسبت به مقدار به‌دست‌آمده از روش لایسیمتری با 30 درصد بیش برآوردی اندازه‌گیری می‌کند که این درصد اختلاف با کالیبره کردن دستگاه و اصلاح ضرایب اختصاصی درخت، قابل‌رفع می‌باشد. نمودار جریان شیره‌ای و تعرق از یک ‌روند مشابه پیروی می‌کنند به‌طوری‌ که در طول روز مقدار جریان شیره و تعرق افزایش‌یافته و در اواسط ظهر به اوج مقدار خود برای جریان شیره ml h^-117.98 و برای تعرق ml h^-116 رسید و سپس در بعد از ظهر با خنک شدن هوا کاهش سریعی نشان داد.

چکیده تعاملات رفتاری حیوان با محیط باید به‌طور مداوم نظارت گردد تا مدیریت دقیق با موفقیت اجرا شوند. نشخوار نوعی رفتار دام است که از آن به‌عنوان شاخص سلامت و آسایش دام استفاده می‌شود. کاهش نشخوار دام نشانگر تغییراتی در بدن حیوان است. پایش فرآیند نشخوار کمک می‌‌کند تا بیماری‌هایی مثل کتوز، ورم پستان و غیره را پیش از بروز علائم تشخیص داده و سامانه‌های مدیریت دقیق، امکان نظارت و مدیریت هر دام را به‌صورت مجزا فراهم می‌کنند. با این روش می‌توان نشخوار گاو را پیوسته اندازه‌گیری کرده و از بروز مشکل مطلع شد. مولفه اصلی این سامانه‌ها، مدل‌های تحلیلی هستند که به‌طور خودکار داده‌های حسگر را به دسته‌های مختلف رفتاری تبدیل می‌کنند. هدف از این مطالعه، تفکیک رفتار نشخوار گاو با استفاده از تحلیل داده‌های به‌دست‌آمده از حسگر طراحی‌شده در آزمایشگاه کشاورزی دقیق دانشگاه تبریز و بررسی اثر موقعیت‌های مختلف نصب بود. الگوریتم رگرسیون لجستیک برای آموزش و توسعه مدل طبقه‌بند در نظر گرفته شد. پس از ارزیابی فاکتورهای مختلف و مدل‌سازی مربوطه، نهایتا 4 فاکتور بهینه از آرایه‌های 50تایی انتخاب شدند. ارزیابی مدل طبقه‌بند نهایی با به‌کارگیری شاخص‌های حساسیت، صحت و F-Score به‌ترتیب مقادیر 0.88، 0.94 و 0.91 را نتیجه داد که نشان از دقت بالای مدل بود. پس از تعیین مدل نهایی، ارزیابی میدانی سامانه با اعمال مدل در حسگر طی سه روز انجام شد. نتایج حاصل از آزمون نهایی مدل در مقایسه با مشاهدات بصری نشان از توانایی تشخیص 89.47% و سازگاری بالای برآورد سامانه با مشاهدات میدانی بود.

چکیده زیرشکنی لایه زیرین خاک با توجه به رفت و آمد ماشین‌های کشاورزی و خصوصاً در شرایط بافت سنگین و فشردگی زیاد خاک، برای بسیاری محصولات خصوصاً نیشکر بسیار حیاتی است. در این تحقیق اقدام به طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه سنجش عمق بر روی زیرشکن متصل به بولدوزر در مزارع نیشکر گردید. برای ارزیابی عمق سامانه از قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی به روش کرت‌های یک بار خردشده استفاده گردید. کرت‌های اصلی در سه سطح روش‌های عمق‌سنجی بر مبنای زوایای شاسی‌های محرک شاخه‌های زیرشکن، فاصله‌سنج لیزری و فاصله‌سنج فراصوتی و کرت‌های فرعی در سه سطح عمق 30-0 (سطحی)، 60-30 (میانی) و 90-60 (عمیق) سانتی‌متری بودند. نتایج نشان داد که تمام شاخص‌های آماری خطای عمق در اثر نوع روش عمق‌سنجی معنی‌دار بود و کمترین و بیشترین میانگین خطای عمق به‌ترتیب با 1.91 سانتی‌متر در روش زوایا و 3.83 سانتی‌متر در روش فراصوتی به‌دست آمد. همچنین تمام شاخص‌های آماری خطای عمق در اثر دامنه‌های عمق معنی‌دار بود و کمترین و بیشترین میانگین خطای عمق به‌ترتیب با 2.33 سانتی‌متر در دامنه عمیق و 3.65 سانتی‌متر در دامنه سطحی به‌دست آمد. همچنین فقط شاخص‌های آماری حداقل و حداکثر خطا در اثر متقابل دو عامل معنی‌دار بودند و کمترین و بیشترین مقادیر حداقل خطا به‌ترتیب به روش زوایا و دامنه عمیق با 0.05 و روش فراصوتی و دامنه سطحی با 0.34 سانتی‌متر تعلق داشت در حالی‌که کمترین و بیشترین مقادیر حداکثر خطا به‌ترتیب به روش زوایا و دامنه عمیق با 3.21 و روش فراصوتی و دامنه سطحی با 8.63 سانتی‌متر تعلق داشت.

چکیده شناسایی مناطق توسعه‌یافته و یا محروم و توسعه‌نیافته در تولید یک محصول امری مهم و اساسی در جهت اتخاذ راهبردهای توسعه ملی و منطقه‌ای به شمار می‌رود که هدف عمده آن کاهش نابرابری بین‌منطقه‌ای و درون‌منطقه‌ای در تولید و دسترسی به محصولات کشاورزی است. رتبه‌بندی مناطق بر اساس درجه توسعه‌یافتگی صنایع کشاورزی آن اغلب به‌عنوان یک مسئله چندشاخصه مطرح می‌شود که روش‌های مختلفی برای مواجهه با آن وجود دارد. هدف از این پژوهش، ارزیابی سطح توسعه‌یافتگی سامانه‌های تولید قارچ خوراکی در استان‌های کشور و رتبه‌بندی آن‌ها در دو مقطع زمانی سال 1395 و 1400 با استفاده از روش تصمیم‌گیری چندشاخصه تاپسیس است. بدین‌منظور 77 شاخص مختلف مورداستفاده قرار گرفت. وزن این شاخص‌ها با بهره‌گیری از روش آنتروپی شانون محاسبه شد. تحلیل شاخص‌های مختلف در این مطالعه، نابرابری میان استان‌ها ازنظر سطح توسعه‌یافتگی سامانه‌های پرورش قارچ خوراکی را نشان می‌دهد. با توجه به فسادپذیری قارچ و هزینه بالای حمل آن، عدم توسعه متوازن سامانه‌های تولید قارچ در استان‌های کشور باعث ایجاد نابرابری در دسترسی مصرف‌کنندگان به این محصول در سطح کشور شده است. نتایج نشان می‌دهد به‌طورکلی وضعیت استان‌های تولیدکننده در طول بازه موردبررسی بهبودیافته است. استان‌های شامل رتبه‌های پایین نیازمند اتخاذ سیاست‌ها و انجام اقدامات مناسب هستند تا بتوانند زمینه توسعه متعادل ملی و منطقه‌ای در تولید و توزیع این محصول را ایجاد کنند. ارزیابی سطح توسعه‌یافتگی استان‌ها می‌تواند به بهبود مدیریت سامانه‌های تولید این محصول کمک کند و این صنعت را به سمت توسعه و بهره‌وری بیشتر هدایت کند.

چکیده در این تحقیق، پس از تولید سوخت‌های ترکیبی دیزل- بیودیزل روغن‌ گیاهان کلزا، سویا و پالم، تأثیر آن‌ها بر عملکرد موتور (توان، گشتاور و مصرف سوخت ویژه) و آلاینده‌های خروجی (NO_x، HC، CO و CO₂) مدل‌سازی شد. دیزل خالص به همراه مخلوط‌های 10 و 20 درصد بیودیزل کلزا، سویا و پالم و مخلوط 10 و 20 درصد از 3 بیودیزل مذکور در 4 سرعت (1800، 2100، 2400 و 2700 دور بر دقیقه) تحت شرایط بار کامل موتور آزمایش شدند. داده‌ها به‌عنوان ورودی روش‌های مدل‌سازی رگرسیون خطی، غیرخطی و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی (انفیس) استفاده شدند. نتایج نشان داد که در همه سوخت‌های ترکیبی مقادیر توان، مصرف سوخت ویژه و تمامی آلاینده‌ها با افزایش سرعت موتور، افزایش اما گشتاور کاهش یافت. سوخت ترکیبی بیودیزل پالم 20 درصد می‌تواند به‌عنوان سوخت جایگزین در موتورهای دیزلی بدون تغییر موتور استفاده شود. رگرسیون غیرخطی دقیق‌تر از نوع خطی بوده همچنین بین مقادیر واقعی و پیش‌بینی‌شده متغیرهای عملکرد و آلایندگی موتور توسط انفیس، همبستگی بسیار بالاتری (ضریب تبیین بیشتر از 0.98) در قیاس با رگرسیون خطی (ضریب تبیین کمتر از 0.47) و غیرخطی (ضریب تبیین کمتر از 0.92) وجود دارد. بیشترین و کمترین ضرایب تبیین در معادلات ارائه‌شده توسط انفیس مربوط به پارامترهای SFC و P به‌ترتیب به میزان 0.99 و 0.98 است که بسیار بیشتر از ضرایب تبیین بیشینه و کمینه در معادلات رگرسیون خطی (0.47 و 0.00 به‌ترتیب مربوط به T و P) و غیرخطی (0.92 و 0.60 به‌ترتیب مربوط به SFC و CO) است.

چکیده از مزایای تحلیل انرژی، فراهم آوردن مبنا و اساسی برای محافظت از منابع، تعیین انرژی مصرف‌شده در هر فرآیند تولید و مدیریت پایدار منابع می‌باشد. افزایش بهره‌‏وری نهاده‏‌های تولید (انرژی‌‏های ورودی)، هدف نهایی سامانه‏‌های کشاورزی پایدار می‏‌باشد. هدف از انجام این مطالعه، بررسی وضعیت مصرف انرژی در صنعت تولید شکر و مقایسه میزان بهینه‏‌سازی شاخص‏‌های مصرف انرژی با استفاده از دو الگوریتم فراابتکاری می‏‌باشد. بر همین اساس به ارزیابی شاخص‌‏های انرژی و اثرات زیست‌محیطی آن در صنعت تولید شکر در شرکت کشت و صنعت نیشکر دهخدا پرداخته شد. بدین منظور جمع‏‌آوری اطلاعات در سال زراعی 1400-1399 به روش‌‏های مختلفی از جمله تکمیل پرسشنامه، گفتگو و مصاحبه با کارشناسان، استفاده از آمار موجود در کتابخانه‌‏ها و برخی پایگاه داده انجام شد و در مراحل مختلف از آمار و اطلاعات موجود در شرکت مورد مطالعه و همچنین آمارنامه کشاورزی وزارت جهاد کشاورزی و ترازنامه انرژی استفاده گردید. داده‌‏ها با استفاده از نرم‏‌افزار آماری متلب و پایگاه داده اکواینونت ارزیابی و به دو روش الگوریتم ژنتیک و رقابت استعماری، مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد در اغلب شاخص‌‏های مورد مطالعه در روش الگوریتم رقابت استعماری، بهینه‌‏سازی مصرف انرژی نسبت به روش الگوریتم ژنتیک ارجحیت داشته است و علاوه بر کاهش اثرات زیست‌محیطی، توان بالایی جهت صرفه‏‌جویی در مصرف انرژی را دارا خواهد بود. به‌طوری‌که در بخش کل انرژی نهاده‏‌ها در الگوریتم ژنتیک، 17.05 درصد و در الگوریتم رقابت استعماری، مقدار بهینه‌‏سازی 26.40 درصد محاسبه گردید. میزان کاهش مصرف گاز طبیعی در روش الگوریتم ژنتیک 3.82 درصد و در روش الگوریتم رقابت استعماری 27.60 درصد گزارش شد. میزان صرفه‌‏جویی در انرژی مستقیم در روش الگوریتم ژنتیک، 16.97 درصد و در روش الگوریتم رقابت استعماری، 27.48 درصد ارزیابی گردید. در روش الگوریتم رقابت استعماری میزان کاهش در اسیدی شدن خاک، 23.03 درصد و در روش الگوریتم ژنتیک، 19.19 درصد نسبت به شرایط قبل از بهینه‏‌سازی بود. در حالت کلی می‏‌توان این گونه نتیجه‏‌گیری نمود که با توجه به نیاز روزافزون به تولید شکر و سایر صنایع تکمیلی و وابسته به این صنعت ارزشمند و نیز بازدهی بالای صنعت تولید شکر، بهتر است با استفاده از دانش متخصصین امر، از روش‌‏های فراابتکاری جهت بهینه‌‏سازی مصرف انرژی و نهاده‌‏های موجود با هدف کاهش اثرات مخرب زیست‌محیطی استفاده شود.

چکیده پرداختن به چالش‌های وسایل نقلیه خارج از جاده در زمین‌های غیرمتعارف، مدل‌های پیش‌بینی‌ بر پایه‌ی یادگیری ماشین را برای تعاملات چرخ و خاک ضروری می‌کند. علی‌رغم علاقه فزاینده به یادگیری ماشین برای مطالعات تعامل چرخ و خاک، پژوهش‌های محدودی بر روی استفاده از رویکردهای مبتنی بر شبکه‌های عصبی مصنوعی برای پیش‌بینی تشکیل شیار ناشی از چرخ متمرکز شده است. هدف اصلی پژوهش حاضر پیش‌بینی تأثیر تایرهای بادی کشاورزی تحت بارها، سرعت‌ها و عبورهای متعدد بر تشکیل شیارهای خاک در شرایط انباره‌ی خاک کنترل‌شده است. در این تحقیق شبکه‌های عصبی مصنوعی با الگوریتم پس‌انتشار، برای پیش‌بینی عمق شیار مورد استفاده قرار گرفت و مدل به‌دست‌آمده با داده‌های تجربی اعتبارسنجی شد. علاوه بر این، از روش آزمون-خطا برای بهینه‌سازی فراپارامترهای شبکه عصبی استفاده شد. پیکربندی بهینه برای شبکه پرسپترون چندلایه با تکانه 0.9 و نرخ یادگیری 0.35 به خطای جذر میانگین مربعات 0.10 دست یافت. شبکه عصبی تابع شعاعی پایه، با پهنای تابع گوسی برابر 3.90 و نرخ نرمال‌سازی برابر 0.02، جذر میانگین مربعات خطا برابر 0.12 را نشان داد. درحالی‌که شبکه پرسپترون چندلایه دقت بالایی را نشان داد، شبکه تابع شعاعی پایه هزینه‌های محاسباتی کم‌تر و زمان پاسخ‌دهی سریع‌تری را ارائه می‌دهد که آن را برای کاربردهای بلادرنگ مناسب می‌سازد. شبکه‌های عصبی بر روی داده‌های تجربی نادیده اعتبارسنجی شدند و قابلیت‌های قوی و تعمیم آن‌ها را تایید کردند.