بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق یک دستگاه شعله افکن با امکان تغییر نرخ سوخت و اعمال شعله بصورت یکنواخت و گسسته طراحی و ساخته شده در بخش مکانیک ماشینهای کشاورزی دانشگاه شیراز مورد آزمایش قرار گرفت. فناوری ماشین بینایی به صورت موفقیت آمیزی بین گیاه - گیاهانی که بین دو ردیف در مزرعهی ذرت میرویدند و به عنوان ع لف هرز تلقی می شوند - و خاک تحت شرایط نوری کنترل نشده به صورت بی درنگ، تمایز قائل میشد. این سامانه شامل دو شیر الکتریکی بود که با دستور صادره از مدار الکتریکی میتوانست جریان گاز را به سمت شعله افکن ها را قطع و وصل کند . یک دوربین دیجیتال که در پشت تراکتور قرار داده شده بود، برای یافت تصاویر به صورت پیوسته مورد استفاده قرار گر فت.
سامانه پردازش تصویر با بکارگیری نرم افزار LabVIEW که روی یک لپتاپ توسعه یافته بود به صورت خودکار با استفاده از روش RGB برای پردازش تصویر و تشخیص علف هرز در مقابل خاک استفاده شد . آستانه گذاری در خروجی این برنامه با روش سعی و خطا، 0/01 در نظر گرفته شد و ضرایب 2/54 برای رنگ سبز، 1 برای رنگ قرمز و 1/95 برای رنگ آبی به دست آمد . اثر سه سرعت پیش روی 0/5 - ، 0/7 و 0/9 متر بر ثانیه - بر تقدم و تاخر شعله افکنی در دو فاصله مختلف 15 - ، 20 سانتی متر بین دو علف هرز انتخاب شده در آزمایشگاه - و در سه تکرار انجام گرفت. عملکرد سامانه با تصویر برداری مورد ارزیابی قرار گرفت . نتایج نشان داد که اثر سرعت بر دقت سامانه معنی دار بوده و در سرعت های 0/5 و 0/7 متر بر ثانیه سامانه دقت بیشتری نسبت به سرعت پیشروی 0/9 متر بر ثانیه دارد.
مقدمه
تامین غذا و امنیت غذایی یکی از اساسی ترین چالش های عصر حاضر و آینده است . از طرفی علف هرز می تواند همانند گیاهی که در مکان نادرست و زمان نادرست رشد می کند و به محصول زراعی صدمه وارد می کند تصور گردد
امروزه علف کشها اصلیترین وسیله مبارزه با علف های هرز می باشد - Wszelaki et al., 2007 - ، ولی کاربرد علف کشها موجب آلودگیهای زیست محیطی، آلودگی آب های زیر زمینی و سطحی می شود، که این آلودگی ها از طریق مصرف سبزیجات و میوه ها و سایر منابع غذایی آلوده وارد بدن انسان شده و باعث ایجاد امراض گوناگون در بشر می شوند
کنترل حرارتی بخشی از روشهای کنترل فیزیکی است که برای کنترل علف های هرز و بیماری ها مورد استفاده قرار میگیرد و هیچ ماده شیمیایی داخل خاک و یا آب باقی نمیگذارد
شعله افکنی محصولات کشاورزی یک فناوری جدید نیست، در آمریکا حدوداً از اوایل 1940، برای کنترل علفهای هرز مزارع پنبه بکار برده می شد. در اواسط 1960 کاربرد شعله افکنی در محصولاتی چون : ذرت، لوبیا، سیب زمینی، پیاز، انگور، توت فرنگی و ...افزایش یافت . هر چند در اواخر 1960، با ظهور علف کش ها و افزایش نرخ سوخت پروپان، کاربرد شعله افکن ها رو به کاهش رفت، ولی امروزه به علت آلودگی های زیست محیطی ناشی از کاربرد علف کشهای شیمیایی، کاربرد شعله افکنها رو به افزایش است
از طرفی کاربرد کشاورزی دقیق با مدیریت تغییرات مکانی خصوصیات مختلف خاک و محیط مزرعه موجب افزایش محصولات زراعی، کاهش آلودگی های ز یست محیطی و افزایش بهره وری میگردد - Pierce and Nowak . - ,1999 در کشاورزی دقیق نهاده ها بر اساس نیاز واقعیشان در هر قسمت از مزرعه که اطلاعات آن موجود باشد توزیع میشود
هدف از این بررسی، کاربرد کشاورزی دقیق در تشخیص و شناسایی آزمایشگاهی علف های هرز به صورت بلادرنگ و اعمال شعله افکنی جهت از بین بردن آنها بود . در این راستا تا کنون تحقیقی که در آن از روش فناوری نرخ متغیر با استفاده از فناوری پردازش تصاویر دوربین به صورت بی درنگ و کاربرد شعله افکنی برای مبارزه با علف های هر استفاده شده باشد، در سطح جهانی گزارشی دریافت نشده است.
مواد و روش ها
طراحی و ساخت سامانه اعمال شعله افکنی
به طور کلی طراحی و ساخت شعله افکن نرخ متغیر در سه بخش عمده انجام گرفته است که عبارتند از:
- 1 سامانه مکانیکی، -2 سامانه جمعآوری و پردازش تصویر و کنترل الکترونیکی
سامانه مکانیکی:
مشعلٌ: دوعدد مشعل در ارتفاع 25 سانتیمتر از سطح زمین و در زاویهی 30 درجه نسبت به افق قرار گرفته بودند به طوری که عرض کاری 65 سانتیمتری بین دو ردیف کشت را پوشش دهند.
محافظٍ: به منظور جلوگیری از اعمال حرارت به گیاه اصلی، از دو محافظ در دو طرف مشعلها استفاده شد. جنس این صفحات از لاستیک مقاوم در برابر اشتعال بود که ضمن جلوگیری از اعمال حرارت به گیاه اصلی در برابر گرما مقاوم باشد.
شاسی: این شاسی حکم ستون فقرات دستگاه بود. مشعلها، دوربین، مدار الکترونیکی، کامپیوتر لپتاپ و کپسول گاز پروپان روی شاسی قرار داشتند. در قسمت جلو شاسی اتصالات استاندارد جهت نصب دستگاه به اتصال سه نقطه تعبیه شده بود. طراحی مشعلها و پایه دوربین به گونهای بود که امکان جابجایی به صورت افقی و عمودی را برای مشعلها و دوربین فراهم گردد تا بدین ترتیب بتوان مشعلها - به منظور پوشش 65 سانتیمتری فاصله بین دو ردیف کشت ذرت - و دوربین - به منظور پوشش 54×65 سانتی متر مربعی سطح زمین - را در موقعیت و زاویه مناسبی تنظیم کرد. در قسمت جانبی این شاسی جایگاهی برای مخزن سوخت تعبیه شده بود.
مخزن سوخت : به منظور تامین سوخت مورد نیاز برای راه اندازی مشعل ها، از یک کپسول 11 کیلوگرمی گاز پروپان استفاده شد.
سایبان پارچه ای: به منظور عملکرد بهتر سامانه ماشین بینایی - حذف مشکل نقاط تاریک و روشن - یک سایبان پارچهای روی دستگاه قرار گرفت.
سامانه جمعآوری و پردازش تصویر و کنترل الکترونیکی
پردازش تصویر
جهت پردازش بلادرنگ تصویر از نرم افزار .LabVEIW که یکی از کاربردیترین نرمافزارهای پردازش تصویر است، استفاده گردید. در اجرای آزمون های آزمایشگاهی این سامانه، مقدار حد آستانه در خروجی این برنامه با سعی و خطا، 0/01 در نظر گرفته شد و ضرایب 2/54 برای رنگ سبز، 1 برای رنگ قرمز و 1/95 برای رنگ آبی در نظر گرفته شد
تعیین ارتفاع مناسب جهت نصب دوربین بر روی تراکتور:
ابروش سعی و خطا ارتفاع مناسب جهت نصب دوربین تعیین شد . وقتی که ارتفاع دوربین از سطح زمین 85 سانتیمتر بود تصویری به عرض 65 سانتیمتر که فاصله مورد نظر بین ردیف های کشت است، توسط دوربین گرفته میشد.
