با همکاری انجمن مهندسان مکانیک ایران
دوره و شماره: دوره 14، شماره 4 - شماره پیاپی 34، زمستان 1403 
مقاله پژوهشی مهندسی زیستی و سامانه‌های زیستی

اثر ترکیبی پلاسمای سرد فشار اتمسفری و پراکسید هیدروژن به‌عنوان یک رویکرد کارآمد برای کنترل کپک سبز پس از برداشت مرکبات

صفحه 355-366

https://doi.org/10.22067/jam.2023.82325.1165

عصمت برزنونی، حسن صدرنیا، فرشاد صحبت زاده، صادق خداویسی

چکیده کپک سبز و آبی عوامل محدودکننده دوره انبارداری بسیاری از میوه‌ها و سبزی‌ها از جمله مرکبات می‌باشد. در این تحقیق اثر پلاسمای سرد فشار اتمسفری تولیدشده توسط تخلیه اسپارک گذرا جریان مستقیم در یک راکتور بسته بر روی سوسپانسیون قارچ پنی‌سیلیوم دیجیتاتوم بررسی شد. سوسپانسیون با غلظت‌های اولیه متفاوت شامل: صفر، پنج صدم، یک دهم و پنج دهم درصد پراکسیدهیدروژن در زمان‌های مختلف معرض پلاسما 2.5، 5، 10 و 15 دقیقه تحت پلاسمادهی قرار داده شدند. نتایج نشان داد که با افزایش زمان پلاسمادهی و نیز غلظت پراکسیدهیدروژن محلول اثر غیرفعال‌سازی اسپورهای قارچ افزایش یافت. در غلظت‌های یک و پنج دهم درصد میزان توقف کامل اسپورها در زمان 15 دقیقه پلاسمادهی مشاهده شد. پلاسمادهی توانست سبب افزایش اکسیداسیون محلول شده و در نتیجه منجر به مرگ سلولی بیشتر اسپورها شد. بنابراین استفاده از پلاسمای سرد موجب می‌شود که استفاده از محلول‌های با غلظت بالای پراکسیدهیدروژن در هنگام شستشوی میوه‌ها و سبزی‌ها به‌منظور حفظ خواص پس از برداشت آن‌ها در مقیاس صنعتی اجتناب شود.

مقاله پژوهشی پایداری، زیست‌اقتصاد چرخشی و تاب‌آوری محیطی

بررسی اقتصادی پیامدهای زیست‌محیطی تولید آب‌میوه: مطالعه موردی آب انار

صفحه 367-387

https://doi.org/10.22067/jam.2023.82678.1170

لیلا بهروزنیا، مهدی خجسته پور، هما حسین‌زاده بندبافها

چکیده بارهای زیست‌محیطی ناشی از تولید و خدمات مختلف به‌نوبه خود منجر به بروز هزینه‌هایی می‌شوند که اگرچه در حسابداری‌ها مورد توجه قرار نمی‌گیرند، به جامعه تحمیل شده و اصول توسعه پایدار در تولید و خدمات را به چالش می‌کشند. با توجه به این حقیقت، هدف از پژوهش حاضر بررسی هزینه‌های تحمیل‌شده ناشی از بارهای زیست‌محیطی در چرخه زندگی تولید آب‌میوه انار است. هزینه‌های مورد بررسی در این پژوهش، هزینه‌های اجتماعی نشر کربن، هزینه خسارت به کیفیت هوا و هزینه‌های پیش‌گیرانه زیست‌محیطی در نظر گرفته‌ شده‌اند. در این راستا، شرکت سامان بازار رضوی در مشهد به‌عنوان مطالعه موردی انتخاب و بارهای زیست‌محیطی مربوط به تولید آب‌میوه انار، با استفاده از رویکرد ارزیابی چرخه زندگی محاسبه شد. متعاقباً هزینه‌های ناشی از بارهای زیست‌محیطی تولید آب‌میوه انار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج میزان هزینه اجتماعی نشر کربن، هزینه کل خسارت به هوا و هزینه‌های پیش‌گیرانه زیست‌محیطی به ازای تولید آب‌میوه پاکتی 160 گرمی را به‌ترتیب برابر 0.0062، 0.021 و 0.026 دلار نشان داد. این پژوهش مهم‌ترین عوامل مؤثر بر ایجاد هزینه‌های مربوط به بارهای زیست‌محیطی ناشی از تولید آب‌میوه انار را گاز طبیعی و الکتریسیته معرفی و توصیه به استفاده از جایگزین‌های پایدارتری برای این نهاده‌ها نمود.

مقاله پژوهشی آموزش، استانداردها و روش‌شناسی‌ها در مهندسی کشاورزی

توسعه روش مکان‌یابی بانک نشا برنج با استفاده از رهیافت ترکیبی فازی-ویکور-تاپسیس

صفحه 389-403

https://doi.org/10.22067/jam.2023.83155.1175

مرتضی زنگنه، مهدیه روحی فرج آباد

چکیده طی سال‌های اخیر، کشاورزان همواره با افزایش هزینه‌های کارگری مواجه بوده‌اند. ادامه این روند عرصه را بر کشاورزان تنگ‌تر خواهد کرد. استفاده از ماشین نشاکار برنج و گسترش و توسعه مکانیزاسیون در فرایند تولید برنج می‌تواند نقش مهمی در غلبه بر سختی‌های تولید این محصول راهبردی و محدودیت‌های اقلیمی و زمانی زراعت داشته باشد. مطالعه حاضر به جانمایی برای ایجاد بانک نشا برنج در شهرستان فومن از توابع استان گیلان به‌عنوان یکی از زیرساخت‌های مهم مکانیزاسیون زراعت برنج با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی پرداخته است. بدین منظور چندین معیار، مورداستفاده قرار گرفته است. جهت وزن‌دهی پارامترهای مؤثر مکان‌یابی از روش آنتروپی شانون بهره گرفته شد. براین‌اساس، معیارهای تعداد بانک نشا، تعداد بهره‌بردار و سطح تسطیح اراضی بالاترین رتبه را کسب کردند. سپس رتبه‌بندی دهستان‌های شهرستان فومن به روش فازی ویکور و وزن معیارها انجام شد. در ادامه، روستاهای موجود در دهستان منتخب به کمک تحلیل تاپسیس مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. نتایج تحلیل ویکور فازی نشان داد که دهستان لولمان و روستای خشک‌نودهان بالا به‌ترتیب بهترین دهستان و روستا برای استقرار بانک نشا در شهرستان فومن هستند.

مقاله پژوهشی ماشین‌های کشاورزی و غیر جاده‌ای

مقایسه و ارزیابی سم‌پاش‌های متداول باغی با سم‌پاش‌های مجهز به فناوری نرخ متغیر

صفحه 405-427

https://doi.org/10.22067/jam.2023.84946.1198

رستم فتحی، محمود قاسمی‌نژاد رایینی، سامان آبدانان مهدی زاده، مرتضی تاکی، مصطفی مردانی نجف ‎آبادی

چکیده فن‌آوری‌های جدید مانند سم‌پاش‌های هوشمند، از مهم‌ترین عوامل تحول در بخش کشاورزی هستند. در این تحقیق یک سم‌پاش باغی نرخ ثابت به یک سم‌پاش باغی نرخ متغیر توسعه داده شد و مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. بررسی مقدار نشست سم در دو حالت سم‌پاشی نرخ متغیر و نرخ ثابت و در سه سرعت‌پیشروی کم (1.6)، متوسط (3.2) و زیاد (4.8 کیلومتر بر ساعت) انجام شد. کم‌ترین مقدار نشست سم روی درختان به‌ترتیب در حالت سم‌پاشی نرخ متغیر در سرعت‌پیشروی 4.8 (1303 لیتر در هکتار) و بیش‌ترین مقدار نشست در حالت سم‌پاشی نرخ ثابت در سرعت‌پیشروی 1.6 کیلومتر بر ساعت (2121 لیتر در هکتار) به‌دست آمد. نتایج آزمون تجزیه واریانس برای مقدار نشست سم روی درختان، زمین، انتشار در هوا، کل مصرف سم در هکتار و کارایی پاشش نشان داد که مقدار این شاخص‌ها در دو حالت سم‌پاشی نرخ متغیر و نرخ ثابت دارای تفاوت معنی‌داری بود. در همه‌ی شاخص‌ها نوع سم‌پاش و سرعت پیشروی سم‌پاشی، اثر معنی‌داری بر تغییرات مقدار نشست سم در تیمارهای مختلف داشت. نتایج نشان داد که نوع سم‌پاش، سرعت پیشروی و اثر متقابل این دو عامل اثر معنی‌داری بر شاخص کیفیت پاشش نداشت. قطر میانه عددی و قطر میانه حجمی نیز در همه‌ی تیمارها تفاوت معنی‌داری نداشت. حداکثر مقدار صرفه‌جویی مصرف سم (46 درصد) در حالت سم‌پاشی نرخ متغیر و در سرعت‌پیشروی 1.6 کیلومتر بر ساعت و بیشترین مقدار کارایی پاشش (70 درصد) در حالت سم‌پاشی نرخ متغیر و در سرعت‌پیشروی 1.6 کیلومتر بر ساعت به‌دست آمد.

مقاله پژوهشی کشاورزی دیجیتال، هوشمند و دقیق

توسعه و مقایسه دو الگوریتم مبتنی بر وقفه و مبدل آنالوگ به دیجیتال برای شمارش بذور در ردیف‌کارها

صفحه 429-443

https://doi.org/10.22067/jam.2024.85803.1210

علی غفارنژاد، حسین نوید، هادی کریمی

چکیده امروزه برای اطمینان از کارکرد صحیح کارنده‌ها، سامانه‌های پایش روی آن‌ها نصب می‌شوند و می‌توانند اطلاعات برخطی را در اختیار اپراتور قرار دهند تا در صورت بروز هرگونه مشکل عملیات را متوقف و نسبت به رفع آن‌ها اقدام نماید. قسمت اصلی سامانه‌ پایش کارنده‌ها، حسگر جریان دانه می‌باشد که روی لوله سقوط نصب می‌گردد. نسخه ساده این حسگرها تنها عبور بذر را تشخیص می‌دهند. اما اندازه‌گیری نرخ جریان دانه با توجه به شرایط کاری کارنده‌ها به‌ویژه کارنده‌های مکانیکی با چالش‌های جدی مواجه می‌باشد. در این تحقیق حسگر و الگوریتم منحصر به‌فرد و نوآورانه‌ای برای شمارش بذرهای عبوری توسعه داده شدند. یک ردیف هفت‌تایی از فرستنده‌های مادون قرمز و نیز یک ردیف هفت‌تایی از گیرنده‌های مادون قرمز در مقابل آن، وظیفه تشخیص بذرها را بر عهده داشتند. برای ارزیابی آزمایشگاهی حسگر و الگوریتم مربوطه، عملکرد دو روش دریافت سیگنال در میکروکنترولر بر اساس وقفه و مبدل آنالوگ به دیجیتال روی سکوی تسمه نقاله با چهار بذر ذرت کراس، ذرت پاپ‌کرن، سویا و ماش در سه سرعت 4، 7 و 10 کیلومتر بر ساعت و در پنج تکرار مورد آزمون قرار گرفت. هر دو الگوریتم مورد آزمون نتایج قابل‌قبولی را در شمارش بذور مورد آزمون از خود نشان دادند اما الگوریتم مبتنی بر مبدل آنالوگ به دیجیتال به‌دلیل امکانات بیش‌تر و امکان تنظیم سطح آستانه در ابتدای عملیات کشت و انتهای هر ردیف و مقاومت بالاتر آن در مقابل گرد و غبار، عملکرد بهتری از خود نشان داد هرچند که الگوریتم روش دوم دارای دقت و سرعت بالایی بود.

مقاله پژوهشی کشاورزی دیجیتال، هوشمند و دقیق

توسعه و بهینه‌سازی الگوریتم‌ ویژه یادگیری عمیق در تشخیص بیماری‌های مختلف برگی درخت بِه

صفحه 445-458

https://doi.org/10.22067/jam.2024.88013.1248

امین نادری بنی، حسین باقرپور، جعفر امیری پریان

چکیده بیماری‌های درخت بِه یکی از نگرانی‌های عمده باغداران می‌باشد و شناسایی آن‌ها در پایش درختان ضروری است چرا که زیآن‌های اقتصادی قابل‌توجهی وارد می‌کند. از این رو، تشخیص به‌موقع و موثر بیماری‌های برگی درختان بِه، نقش مهمی در جلوگیری از این ضرر اقتصادی دارد. بیشتر علائم بیماری این درخت در برگ ظاهر می‌شود و تشخیص آن‌ها نیاز به متخصصان خبره داشته و از طرفی زمان‌بر بوده و هزینه آزمایشگاهی بالایی دارد. اصلی‌ترین بیماری‌های این محصول شامل آتشک، زخم برگ و سفیدک پودری است. با پیشرفت الگوریتم‌های هوش مصنوعی، شبکه‌های عصبی مختلفی برای طبقه‎بندی معرفی شده‌اند که از مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به شبکه‌های عصبی پیچشی (کانولوشنی) اشاره کرد. هدف اصلی این مطالعه بهینه‌سازی و تنظیم پارامترهای اصلی این شبکه‌ها به‌منظور افزایش دقت تشخیص بیماری‌های برگی درخت بِه می‌باشد. در این مطالعه در رویکرد اول با استفاده از یادگیری انتقالی،‌ دو الگوریتم مهم Inception-ResNet-v2 و ResNet-101 و در رویکرد دوم یک الگوریتم بهینه‌شده پیشنهادی برای طبقه‌بندی بیماری‌ها استفاده شد. نتایج مدل‌ها نشان داد که حذف تصادفی باعث اصلاح دقت بعضی مدل‌ها گردید و بیشترین عملکرد با 64 نورون در لایه مخفی حاصل گردید. مدل پیشنهادی دقت بالاتری نسبت به روش انتقالی داشت. با بررسی نتایج کلی، مدل پبشنهادی با چهار لایه پیچشی در بلوک کانولوشنی، یک لایه مخفی در بلوک شبکه عصبی و ضریب دراپ‌اوت 0.5 بیشترین عملکرد را ارایه داد. 

مقاله پژوهشی ماشین‌های کشاورزی و غیر جاده‌ای

طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه کنترل خودکار تغذیه موزع دستگاه قلمه‌کار نیشکر

صفحه 459-474

https://doi.org/10.22067/jam.2024.88301.1254

بنیامین عباسیان، محمد اسماعیل خراسانی فردوانی، حسن ذکی دیزجی

چکیده در این پژوهش، یک سامانه کنترل خودکار تغذیه موزع کارنده نیشکر با هدف بهبود عملکرد دستگاه کارنده خودکار قلمه نیشکر، طراحی و ساخته شد. از سه نوع حسگر (نیروسنج، فشار روغن و فاصله سنج فراصوت) به همراه میکروکنترلر برای پردازش اطلاعات و تولید سیگنال فرمان تغذیه قلمه به سامانه محرک هیدروموتور زنجیر تغذیه استفاده شد. طبق نتایج، روش کنترل وزنی و کنترل با حسگر فشار روغن نتایجی مشابه تیمار کنترل دستی داشتند. حسگر فراصوت به دلیل عدم تشخیص صحیح و به‌موقع وضعیت قلمه در دسترس موزع در سطح احتمال 1 درصد با دیگر روش‌های کنترل تفاوت معناداری داشت و باعث کاهش ریزش قلمه از 8.8 برای سه روش اول به 7.4 تن در هکتار و ایجاد فاصله بین قلمه‌های کشت‌شده گردید که نامطلوب بود. در همه روش‌های کنترل به‌جز حسگر فراصوت، فاصله نکاشت مشاهده نشد. در روش کنترل با فشار، با وجود نتایج مشابه با کنترل دستی و کنترل وزنی، به دلیل تغییرات ویسکوزیته روغن با دما، نتایج کنترلی در طولانی مدت از پایداری مناسب برخوردار نبود. طبق نتایج، کنترل وزنی به‌عنوان گزینه برتر برای کنترل و حذف نیروی انسانی با حفظ کیفیت و راندمان کاشت با دستگاه کارنده خودکار توصیه می‌گردد. طی ارزیابی دیگر بین مقادیر مصرف وزنی قلمه مصرفی، تعداد قلمه مصرفی و فاصله نکاشت طولی در دو روش کشت دستی و کنترل خودکار وزنی، تفاوت معنی‌داری در سطح احتمال 1 درصد مشاهده شد. ولی بین مقادیر فاصله نکاشت جانبی در دو روش تفاوت معنی‌داری دیده نشد.