ماشین های کشاورزی

چکیده چیدن دستی گل‌های محمدی به دلیل وجود خارهای زیاد روی ساقه‌های آن بسیار دشوار است. بنابراین تشخیص بی‌درنگ گل محمدی شکفته در مزارع روباز برای طراحی یک ربات به‌‌منظور برداشت خودکار این گل ضروری است. با توجه به سرعت بالا و دقت مناسب شبکه‌های عصبی کانولوشن عمیق (DCNN)، هدف از این مطالعه بررسی پتانسیل مدل بهینه‌شده YOLOv8s در تشخیص گل‌های محمدی شکفته است. به‌‌منظور ارزیابی اندازه مدل YOLO بر عملکرد مدل، دقت و سرعت تشخیص نسخه‌های دیگر مدل YOLO ازجمله v5s و v6s نیز مورد بررسی قرار گرفت. برای رسیدن به این هدف، تصاویر گل‌های محمدی تحت شرایط نور عادی (از سپیده‌دم تا طلوع آفتاب) و شرایط نور شدید (از طلوع آفتاب تا ۱۰ صبح) تهیه شدند. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل YOLOv8s با میانگین متوسط دقت(mAP50)  و سرعت شناسایی به‌ترتیب %98 و 243.9 فریم در ثانیه (fps) بهترین عملکرد را به نمایش گذاشت و در مقایسه با مدل‌های YOLOv5s و YOLOv6s مقدار mAP50 آن به‌ترتیب 0.3% و 6.1%، و مقدار سرعت تشخیص آن به‌ترتیب fps 169.3 و fps 198.6 بیشتر بود. نتایج تجربی نشان می‌دهد که YOLOv8s در تصاویر گرفته‌شده در نور عادی عملکرد بهتری نسبت به تصاویر گرفته‌شده در نور شدید دارد. کاهش 2.5% در مقدار mAP50 و 2.4% در سرعت تشخیص نشان‌دهنده تأثیر منفی نور شدید محیطی بر اثر بخشی مدل است. این تحقیق نشان می‌دهد که مدل YOLOv8s یک راه‌حل قابل‌قبول برای تشخیص بی‌درنگ گل محمدی فراهم می‌کند و راهنمای خوبی برای تشخیص سایر گیاهان مشابه است.

چکیده استفاده کارآمد از ماشین‌های کشاورزی به‌طور قابل‌توجهی کمیت و کیفیت عملیات زراعی را بهبود می‌بخشد؛ بنابراین، بهینه‌سازی سرعت و زمان عملیات زراعی ضروری است. عواملی مانند شکل هندسی مزرعه و زبری (زمختی) سطح خاک (SSR) به‌طور قابل‌توجهی بر عملکرد بذرکار تأثیر می‌گذارند. هدف این تحقیق، ارزیابی چگونگی تأثیر این عوامل کلیدی بر عملکرد بذرکار بود: (1) اندازه و شکل مزرعه و (2) اثرات متقابل سرعت کارنده و زبری سطح خاک (SSR). شاخص‌های عملکردی، ظرفیت مزرعه‌ای مؤثر (F_eff)، کارایی (η)و سرعت متوسط کارنده (v_a)، با استفاده از نرم‌افزار SAS تحلیل شدند. شاخص‌های تحدب(I_con)  و درجه مستطیل‌شکل بودن (I_R) هر قطعه با استفاده از ابزار مدیریت داده حداقل هندسه محصور ArcGIS محاسبه شد، در حالی‌که انحراف استاندارد ارتفاع (σ_e) با استفاده از پایتون محاسبه شد. مقادیر به‌دست‌آمده برای F_eff، η و v_a به‌ مقدار زیادی متغیر بودند و به‌ترتیب با مقادیر در محدوده 2/10 تا 1/3 هکتار در ساعت، 30% تا 7/65% و 2/5 تا 17 کیلومتر در ساعت به‌دست آمد. شاخص قابلیت پردازش v_a (Cpk) 0.22 نشان‌دهنده‌ی چالش قابل‌توجهی در تحقق محدودیت‌های تعیین‌شده است. با افزایش طول مسیر قطعه، ظرفیت مزرعه‌ای مؤثر نیز افزایش یافت (42%=R²)، در حالی‌که با افزایش نسبت محیط به مساحت (P/A) کاهش یافت (51%=R²). علاوه بر این، با افزایش شاخص‌های I_con و I_R ظرفیت مزرعه‌ای مؤثر روند افزایشی نشان داد، در حالی‌که با افزایش ضریب فشردگی (Icom) و شاخص مربعی (I_sp) کاهش یافت؛ اگرچه این روابط از نظر آماری معنادار نبودند. سطوح بالاتر زبری عموماً منجر به کاهش η می‌شدند. علاوه بر این، کارکرد بذرکار با سرعت بالاتر در زمین ناهموار منجر به کاهش قابل‌توجهی در کارایی شد. بنابراین، طراحی مجدد قطعات زمین برای به حداقل رساندن دشواری‌های مرزی آن‌ها، از بین بردن ناهنجاری‌های توپوگرافی و اجرای رویه‌های پیش‌کاشت ویژه هر قطعه، به‌طور قابل‌توجهی عملکرد بذرکار را بهبود خواهد بخشید.

چکیده در این تحقیق، مدل‌سازی و بهینه‌سازی رشد گیاهچه‌های مختلف بذر جعفری و شاخص‌های جوانه‌زنی آن مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور میدان مغناطیسی چهار قطبی آزمایشگاهی ساخته و آزمایش‌ها به‌صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار انجام شد. فاکتورهای شدت میدان مغناطیسی (150، 300 و 450 میلی‏ تسلا)، مدت زمان اعمال میدان بر روی بذرها (30، 60 و 90 دقیقه)، و زمان کاشت (0، 7 و 14 روز پس از اعمال میدان مغناطیسی) در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که میدان مغناطیسی بر طول ساقه‏‌چه، وزن تر ریشه‏‌چه و وزن تر ساقه‌چه، و مدت زمان اعمال میدان بر طول ریشه‏‌چه تاثیر معنی‏‌داری دارد. زمان کاشت و فاکتورهای دیگر تاثیر معنی‌داری بر طول ریشه‌چه و وزن تر ریشه‌چه داشت. زمان کاشت بلافاصله پس از اعمال میدان مغناطیسی طول ریشه را افزایش، ولی زمان کاشت پس از 14روز همراه با مدت زمان اعمال میدان باعث افزایش طول ساقه‌چه، وزن تر ریشه‏‌چه و وزن تر ساقه‏‌چه شد. مدت زمان اعمال میدان 30 دقیقه و شدت میدان مغناطیسی بین 150 و 300 میلی‏‌تسلا تاثیر معنی‌داری بر پارامترهای گیاهچه نداشت. با این حال شدت میدان‌های بالاتر از 450 میلی‌تسلا و مدت زمان 60 و 90 دقیقه موثرتر بوده و منجر به افزایش طول ساقه‏‌چه، وزن تر ریشه‏‌چه، وزن تر ساقه‌چه، سرعت جوانه‌زنی، درصد جوانه‌زنی و میانگین زمان جوانه‌زنی شد. تحلیل و بهینه‏‌سازی به کمک روش سطح پاسخ نشان داد که شرایط مغناطیسی بهینه، با مقبولیت 0.682، در میدان مغناطیسی 450 میلی‌ثانیه، مدت زمان اعمال 60 دقیقه و پس از 14 روز کاشت به‌دست آمد. به نظر می‏‌رسد که میدان‌های مغناطیسی بالاتر ماندگاری میدان مغناطیسی را افزایش داده و تاثیر معنی‌‏داری بر شاخص‌های رشد گیاهچه دارد.

چکیده در موضوع بیماری‌های گیاهی، انتخاب روش‌های پیشگیری مناسب مانند کاربرد علف‌کش‌ها تنها زمانی امکان‌پذیر است ‌که نوع بیماری به سرعت و به دقت تشخیص داده شود. در این مطالعه یک مدل یادگیری انتقالی بر مبنای مدل از پیش آموزش‌دیده EfficientNet به‌منظور تشخیص و دسته‌بندی برخی از بیماری‌های گوجه‌فرنگی با استفاده از 2340 تصویر از گیاه گوجه‌فرنگی به‌عنوان پایگاه تصاویر آموزشی توسعه یافت. برمبنای نتایج این مطالعه در مرحله اعتبارسنجی مدل، نرخ دسته‌بندی تصاویر در حدود 5 fps (5 فریم در ثانیه) بود که برای مدل یادگیری عمیقی که روی رایانه مجهز به CPU معمولی اجرا می‌شود، منطقی است. به‌علاوه چون منحنی‌های صحت و هزینه مربوط به مراحل آموزش و آزمایش در عددهای دوره بیش از 20 تقریباً افقی شده بودند (از نظر عددی، بدترین ضریب تغییرات داده‌های مربوط به این چهار حالت 7% بود)، مدل به‌خوبی آموزش دیده است و افزایش عدد دوره به افزایش صحت مدل منجر نخواهد شد. به‌علاوه سلول‌های واقع در قطر اصلی ماتریس در هم‌ریختگی مربوط به عملکرد مدل روی تصاویر آزمون با اعداد بزرگتری در مقایسه با محتوای سایر سلول‌های ماتریس پر شده بودند، به‎طور دقیق 88.8%، 7.7%، و 3.3% از سلول‌های باقیمانده (جایی‎که سلول‌های مربوط به قطر اصلی ماتریس کنار گذاشته شده بودند) به‌ترتیب با اعداد 0 و 1 و 2 پر شده بودند. در نهایت مقادیر حساسیت، اختصاصیت، دقت، نمره F1 و صحت مدل به‌ترتیب برابر با 85%، 98%، 86%، 84% و 85% بود.

چکیده برنج یکی از غذاهای اصلی در سراسر جهان است، اما فرآوری آن به دلیل مصرف آب و انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای، اثرات قابل‌توجهی بر محیط‌زیست دارد. در نتیجه، تولیدکنندگان برنج سعی می کنند روش‌های فرآوری پایدار را برای کاهش اثرات منفی زیست‌محیطی و افزایش سودآوری اتخاذ کنند. این مطالعه میزان پایداری روش‌های فرآوری برنج شالیزاری (شالی) مدرن و سنتی را در میان کشاورزان خرده‌مالک شالیکار در جنوب شرق نیجریه تحلیل می‌کند. داده‌ها از 240 تولیدکننده برنج با استفاده از رویکردهای آماری مانند آمار توصیفی، شاخص پایداری (تحلیل نسبت ارزیابی وزن‌دهی) و تحلیل رگرسیون چندجمله‌ای جمع‌آوری شد. نتایج نشان داد که 34.7 درصد از کشاورزان شالیکار از روش‌های نوین و 65.3 درصد از روش‌های سنتی فرآوری استفاده می‌کردند. از ‌نظر 77 درصد کشاورزان خرده مالک، آسیاب کردن سنتی باعث انتشار میزان قابل‌توجهی گاز کربن می‌شود و همچنین 68 درصد کشاورزان آلودگی صوتی را در حد بالایی ارزیابی می‌کنند. 80 تا 100 درصد کشاورزان خرده مالک که از تکنیک‌های مدرن استفاده می‌کنند به محیط‌زیست اهمیت می‌دهند و می‌خواهند انتشار گاز، زباله‌های جامد، مصرف انرژی و مصرف آب خود را کاهش دهند. شاخص پایداری در کشاورزانی که از روش‌های فرآوری سنتی یا مدرن استفاده می‌کنند تحت‌تاثیر جنسیت، تعداد نیروی کار، سرمایه‌گذاری، درآمد، هزینه تولید، میزان درک تغییرات آب و هوا و پایداری محیطی قرار می‌گیرد. این مطالعه استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را برای افزایش بهره‌وری و کاهش اثرات زیست‌محیطی توصیه می‌کند.

چکیده درک دینامیک تغییر شکل خاک در زمینه‌های مختلف مانند تحرک وسایل نقلیه خارج از جاده، کشاورزی و مکانیک خاک بسیار مهم است. به‌طور خاص، ارزیابی فعل و انفعالات خاک و تایر برای بهینه‌سازی مصرف انرژی و به حداقل رساندن اثرات منفی تراکم خاک ضروری است. این مطالعه تأثیر نرخ تغییر شکل خاک بر رابطه فشار- نشست و مصرف انرژی را با استفاده از یک محیط انباره خاک و یک سیستم بوامتر بررسی می‌کند. هدف اصلی این مطالعه بررسی این است که چگونه سطوح مختلف عبور و نرخ‌های نفوذ متفاوت بر انرژی مورد نیاز برای دستیابی به عمق نشست مشخص تأثیر می‌گذارند. این مطالعه از یک طرح بلوک کاملا تصادفی استفاده کرد که هر تیمار سه بار تکرار شد تا از دقت و قابلیت اطمینان، اطمینان حاصل شود. اندازه‌گیری‌های کمی با استفاده از یک لودسل متصل به بوامتر انجام شد. نتایج نشان داد که سطح ترافیک و سرعت نفوذ بر مقاومت خاک و مصرف انرژی تأثیر معناداری دارد. برای صفحه بزرگتر، فشار مورد نیاز برای نفوذ با سرعت‌ها و سطوح عبور بالاتر افزایش می‌یابد. در بالاترین سرعت (45 میلی‌متر بر ثانیه) و عبور هشتم، نیروی مورد نیاز برای نشست خاک حداکثر بود. مصرف انرژی برای هر سطح با اندازه‌گیری سطح زیر منحنی نیرو- نشست محاسبه شد. تجزیه و تحلیل واریانس (ANOVA) نشان داد که تعداد عبور چرخ، اندازه صفحه و سرعت نفوذ به‌طور قابل‌توجهی بر مصرف انرژی تأثیر می‌گذارد. به‌عنوان مثال، در بالاترین عمق نشست (60 میلی‌متر)، مصرف انرژی برای صفحه بزرگ‌تر با سرعت 45 میلی‌متر بر ثانیه و عبور هشتم تقریبا دو برابر صفحه کوچک‌تر بود. این نتایج بر اهمیت در نظر گرفتن تراکم و سرعت ناشی از تعداد عبور در هنگام طراحی وسایل نقلیه خارج از جاده یا ماشین‌های کشاورزی که با زمین‌های تغییر شکل‌پذیر تعامل دارند، تأکید می‌کند.

چکیده برداشت رباتیک محصولات کشاورزی فرآیندی مهم و موثر برای تولید میوه سالم، کاهش هزینه‌های برداشت و افزایش بهره‌وری است. با پیشرفت بینایی ماشین، استفاده از اطلاعات سه‌بعدی به‌جای اطلاعات دوبعدی در حال گسترش است. با این حال، برداشت فلفل دلمه‌ای به‌عنوان یکی از محصولات گلخانه‌ای، به دلیل دقت پایین سنسورهای دوبعدی با چالش‌هایی مواجه است. هدف این مطالعه توسعه یک الگوریتم بینایی ماشین بدون نظارت برای تشخیص فلفل دلمه رنگی با استفاده از ترکیبی از ویژگی‌های هندسی (هیستوگرام ویژگی نقطه سریع- FPFH) و ویژگی‌های رنگی (HSV) است. تصاویر عمق با استفاده از حسگر Kinect-v2 دریافت و مدل سه‌بعدی بازسازی شده است. پس از استخراج ویژگی‌های هندسی و رنگ، داده‌ها با استفاده از روش زیر نمونه‌گیری و با اعمال معیار Z-score برای فیلتر کردن نویزها، پیش‌پردازش شدند. تحلیل مؤلفه اصلی (PCA) برای کاهش ابعاد ویژگی‌ها استفاده شد و مدل خوشه‌بندی k-means با استفاده از شش ویژگی هندسی و سه ویژگی رنگ، به داده‌ها اعمال شد. ضریب سیلوئت برای ارزیابی کیفیت خوشه‌بندی استفاده شد و ارزیابی انسانی نشان داد که الگوریتم با دقت 95.10 درصد قادر به تشخیص فلفل دلمه‌ای است.

چکیده بخش ساختمان و بخش کشاورزی-غذایی به‌ترتیب تقریباً 40% و 21% از کل انرژی جهان را مصرف می‌کنند. این پژوهش با هدف ترکیب این دو بخش پرمصرف انرژی برای کاهش مصرف انرژی کل جامعه انجام شده است. برای این منظور، یک سیستم کشاورزی یکپارچه کوچک‌مقیاس با ساختمان طراحی و ساخته شد. در این پژوهش، مصرف کل انرژی و آب، تولید سالانه دی‌اکسید کربن و هزینه کل استفاده از سیستم نوین از دیدگاه ساکنان ساختمان (شخصی) و جنبه‌های اجتماعی مورد تحلیل قرار گرفت. علاوه بر این، نتایج با نتایج کلی یک ساختمان و یک گلخانه استاندارد جداگانه با همان محصول مقایسه شد. نتایج نشان داد که کاهش کل انرژی به دلیل استفاده از سیستم نوین 31.2% بوده است. بر اساس نتایج، سیستم نوین موجب کاهش حدود 3400 کیلوگرم دی‌اکسید کربن در طول یک دوره عمر 20 ساله خواهد شد. همچنین، کاهش مصرف آب سالانه به میزان 19.2 لیتر بر کیلوگرم تولید کاهو به‌دست آمد. دوره بازگشت سرمایه بر اساس نتایج تحلیل هزینه که شامل هزینه‌های سرمایه‌گذاری، عملیاتی و اجتماعی می‌شود، حدود 5 سال بود. تحلیل‌ های حساسیت و سناریوها نیز به‌منظور درک بهتر تأثیر پارامترهای مؤثر احتمالی انجام گردید تا سرمایه‌گذاری برای این سامانه نوین را مطمئن و جذاب نماید.

چکیده روش سنتی نشاکاری برنج نیاز به نیروی انسانی زیادی دارد و منجر به تغییر به سمت کاشت مستقیم بذر برنج برای کشت برنج شده است. از جمله مزایای کاشت مستقیم بذر می‌توان به کاهش نیاز به نیروی کار، کاشت به‌موقع و صرفه‌جویی در آب اشاره کرد. نوآوری در ماشین‌آلات کشاورزی کارایی کشت مستقیم بذر برنج را به‌طور قابل‌توجهی بهبود بخشیده است و این پیشرفت تمام مراحل از آماده‌سازی زمین تا برداشت را در برمی‌گیرد. تکنیک‌هایی مانند روش‌های بدون خاک‌ورزی و تسطیح لیزری، استفاده کارآمد از منابع و حفظ منابع آب را تضمین می‌کند و در عین حال اختلالات خاک را به حداقل می‌رساند. امکان قرارگیری دقیق بذر و جوانه‌زنی یکنواخت با استفاده از بذرکارهای اختصاصی و دستگاه‌های سنجش دقیق بذر فراهم شده است. استفاده از بذرکارهای پشت‌تراکتوری و کارنده‌های دستی گردان راندمان کاشت را بیشتر افزایش می‌دهند. روش‌های آبیاری مدرن مانند آبیاری قطره‌ای، آبیاری تناوبی، و سنجش خودکار رطوبت خاک، بهره‌وری آب را بهینه می‌کنند. مدیریت علف‌های هرز با فناوری‌های وجین‌کن‌های مکانیکی از طریق انرژی خورشیدی و خودران تکامل یافته است. نقشه‌برداری‌های مختلف زمین و عملکرد محصول، فناوری نرخ متغیر و وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) امکان کنترل دقیق علف‌های هرز بر اساس مدیریت مکانی خاص را فراهم می‌کنند. به‌طور کلی، ماشین‌آلات مدرن انقلابی در کشت مستقیم بذر برنج ایجاد کرده‌اند که منجر به افزایش عملکرد، کارایی بالاتر در استفاده از نهاده‌ها، کاهش نیاز به نیروی کار، افزایش عملکرد محصول و بهبود پایداری تولید شده است. تداوم نوآوری، چشم‌انداز وسیعی برای بهینه‌سازی استقرار گیاه در خاک، به حداقل رساندن تلفات پس از برداشت و افزایش سودآوری و در عین حال حفظ منابع طبیعی دارد. این مقاله مروری به بررسی این پیشرفت‌ها و پیامدهای آن‌ها برای آینده کشت مستقیم بذر برنج می‌پردازد.

چکیده تعاونی‌های کشاورزی به‌طور گسترده در جهان به‌عنوان یک نهاد برجسته در بخش کشاورزی شناخته می‌شوند. موفقیت تعاونی‌های کشاورزی در تولید و عرضه مواد غذایی تفاوت قابل‌توجهی را در کشورهای مختلف نشان می‌دهد. هدف این تحقیق بررسی جامع مطالعات موجود درباره تعاونی‌های کشاورزی با استفاده از روش پریسما است. یک چارچوب روش‌شناختی نیز برای هدایت تحقیقات آینده پیشنهاد شده است. در ابتدا، تجزیه و تحلیلی کامل از چهار بخش از هر مطالعه، از جمله اهداف، روش‌شناسی، عوامل مورد مطالعه و یافته‌های کلیدی انجام شد. متعاقب آن، متغیرهای درون هر بخش برای تسهیل تحلیل مقایسه‌ای جامع‌تر، طبقه‌بندی شدند. بررسی‌ها نشان داد که موفقیت تعاونی‌های کشاورزی منوط به مدیریت مؤثر، استراتژی‌های بازاریابی موفق و اعضای متعهد است. آموزش صرف‌نظر از سن یا جنسیت افراد از اهمیت بالایی برخوردار است. در نهایت، استراتژی‌های دستیابی به موفقیت ممکن است در میان تعاونی‌های مختلف متفاوت باشد. توصیه می‌شود که برای به‌دست‌آوردن اطلاعات دقیق در مورد وضعیت یک تعاونی کشاورزی در یک منطقه خاص یا در شرایط خاص تحقیقات هدفمند انجام شود.

چکیده هواپیماهای بدون سرنشین (پهباد) به‌عنوان یک فناوری با پتانسیل بالا در کشاورزی دقیق ظهور کرده‌اند و از اهداف توسعه پایدار (SDGs) با تقویت شیوه‌های کشاورزی پایدار، بهبود امنیت غذایی و کاهش اثرات زیست‌محیطی حمایت می‌کنند. این مقاله مروری بر تحلیل دقیق کاربردهای چندگانه فناوری هواپیماهای بدون سرنشین در کشاورزی، مانند نظارت بر سلامت محصول، پاشش آفت‌کش و کود، کنترل علف‌های هرز و تصمیم‌گیری مبتنی بر داده‌ها برای بهینه‌سازی مزرعه در نظر گرفته شده است. این مقاله بر نقش پهپادها در سمپاشی دقیق، ترویج مداخلات هدفمند و به حداقل رساندن اثرات زیست‌محیطی در مقایسه با روش‌های مرسوم تاکید دارد. هواپیماهای بدون سرنشین نقش حیاتی در مدیریت علف‌های هرز و ارزیابی سلامت محصول دارند. تمرکز این مقاله بر اهمیت داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط هواپیماهای بدون سرنشین برای به‌دست آوردن اطلاعات لازم برای تصمیم‌گیری در مورد آبیاری، کوددهی و مدیریت کلی مزرعه است. با این حال، استفاده از وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (پهپاد) در کشاورزی با چالش‌های ناشی از عمر باتری‌ها، زمان محدود پرواز و مشکلات اتصال، به‌ویژه در مناطق دورافتاده، مواجه است. چالش‌های قانونی، چارچوب‌های نظارتی و محدودیت‌هایی در مناطق مختلف نیز وجود دارد که بر عملکرد هواپیماهای بدون سرنشین تأثیر می‌گذارند. با تحقیق و توسعه مستمر، چالش‌های ارائه‌شده را می‌توان حل کرد و از حداکثر پتانسیل پهپادها برای دستیابی به کشاورزی پایدار استفاده کرد.