بخشی از مقاله
چکیده
علف هاي هرز به دلیل رقابت با گیاهان زراعی براي جذب نور، آب، مواد غذایی، فضاي رشد و در برخی مواقع گاز کربنیک باعث کاهش عملکرد آنها می شوند. از آنجا که کنترل علف هاي هرز یکی از ارکان اساسی تولید گیاهان زراعی به شمار می رود، این مهم بخش قابل توجهی از هزینه هاي تولید را به خود اختصاص داده است. لذا کنترل علف هاي هرز با روشی که کمترین مخارج و مشکلاتی مانند آلودگی محیط زیست را به همراه داشته باشد از اهداف اساسی کشاورزي رو به رشد امروزه است.
با توجه به عدم توزیع یکنواخت علف هرز در مزرعه تخصیص، عدم تخصیص و تنظیم مقدار تخصیص علف کش باید با توجه به مکان خاص در مزرعه مورد توجه قرار گیرد. بر اساس فلسفه کشاورزي دقیق، براي افزایش بازده اقتصادي و کاهش آلودگی محیط زیست، نهاده هاي کشاورزي و مواد شیمیایی مصرفی همچون علف کش ها باید دقیقاً به همان میزان مورد نیاز مزرعه بکار برده شود. بدین ترتیب عدم استفاده از علف کش در مکان هایی از مزرعه که علف هرز قابل ملاحظه ندارند و استفاده از علف کش در مکان هاي مورد نیار به مقدار مناسب باعث کاهش قابل توجه اثرات مخرب زیست محیطی این نهاده ها می گردد.
در تحقیق حاضر، دستگاهی طراحی و ساخته شد که با بهره گیري از دو دوربین webcam و مدار کنترل الکترونیکی نازل ها عمل شناسایی گیاه از خاك و پاشش سم به صورت بلادرنگ درمزرعه را انجام می داد. در این دستگاه همزمان با برداشت تصاویر توسط دوربین ها، نرم افزار پردازش تصویر میزان درصد سبزي موجود در هر تصویر را به صورت مجزا بررسی کرده، در صورت بالاتر بودن درصد سبزي موجود در هر تصویر از حد آستانه تعیین شده، دستور پاشش سم توسط میکروکنترلر به نازل ها ارسال می شود.
پاشش سم مادامی که درصد سبزي موجود در تصویر از حد آستانه بیشتر باشد ادامه پیدا می کند.در این روش سمپاشی مستقیم بر روي علف هاي هرز برخلاف وضعیت مرسوم که سمپاشی بر روي خاك، گیاه اصلی و علف هرز انجام می شود علاوه بر کاهش چشمگیر مصرف میزان سم نقش بسزایی در بهبود شرایط زیست محیطی و کاهش آلودگی آبهاي زیر زمینی دارد. دستگاه ر دو مرحله آزمایشگاهی و مزرعه اي مورد ارزیابی قرار گرفت.
در ارزیابی آزمایشگاهی، دقت شناسایی سبزینه و پاشش در سه سرعت 2 ، 4 و 6 km/h اندازه گیري شد. بالاترین دقت پاشش در کمترین سرعت مشاهده شد و با افزایش سرعت از دقت شناسایی سبزینه کاسته می شد. همچنین میزان تقدم و تاخر در دو سرعت 4 و 6 km/h اندازه گیري شد، با افزایش سرعت پیشروي تراکتور از دقت پاشش کاسته شد. در ارزیابی مزرعه اي که در قالب طرح بلوك کاملاً تصادفی براي سه تیمار اعمال علف کش با استفاده از سیستم طراحی شده و اعمال علف کش به صورت یکنواخت - معمول - و عدم پاشش علف کش - شاهد - با استفاده ازعلف کش - 0/25% - 2-4-D براي مزرعه ذرت انجام گرفت، براي شرایط یکسان محصول 75% صرفه جویی در میزان علف کش مصرفی مشاهده شد. همچنین در مقایسه میانگین درصد علف هاي هرز از بین رفته با استفاده از سیستم مذکور و کنترل علف هاي هرز به صورت معمول تفاوت معنی داري مشاهده نشد.
مقدمه:
در کشاورزي رایج عملکرد بالا عمدتاً از راه افزایش نهاده هاي ورودي حاصل شده است این نهادهها شامل مواردي مانند آب آبیاري، کود ، آفت کش ها ، انرژي مصرف شده و نیز فنĤوري به شکل بذرهاي هیبرید، ماشین آلات و مواد شیمیایی جدید است. در این میان مسأله کمبود آب و حساسیت هاي قابل درکی که در سالیان اخیر در قبال موضوع حفظ محیط زیست و حفظ منابع انرژي ایجاد شده است و نظر به اینکه سیستم هاي سنتی کشاورزي با مدیریت غلط آب و از طرفی مصرف بی رویه کودها، علف کش ها و آفت کش هاي شیمیایی از مهمترین منابع آلودگی محیط زیست بوده است، متخصصین علوم زراعی در سالیان اخیر به دنبال شیوه هاي نوینی در مدیریت مزرعه بوده اند که علاوه بر بهینه سازي مصرف نهاده ها، عملکرد را نیز افزایش داده و در نهایت بازده اقتصادي تولید را بالا برد.
در جهت چنین هدفی از اوایل دهه اخیر موضوع کشاورزي دقیق مطرح شده است. کشاورزي دقیق که گاهی آن را کشاورزي خاص مکانی نیز می نامند، یک نوع نگرش جدید در مدیریت مزرعه است که تولیدکنندگان کشاورزي می توانند بوسیله آن تغییرات و غیریکنواختی هاي داخل مزرعه را شناسایی کرده و سپس با مدیریت این تغییرات در جهت افزایش محصولات زراعی و افزایش بهره وري گام بردارند. در این سیستم، اطلاعات ویژه خاك و کیفیت تولید هر قسمت کوچک از مزرعه جمع آوري شده و مقدار نهاده متناسب با آن قسمت بصورت بهینه بکار برده می شود. فلسفه اي که کشاورزي دقیق بر آن استوار است این است که براي افزایش بازده اقتصادي و کاهش آلودگی محیط زیست، نهاده هاي کشاورزي و مواد شیمیایی مصرفی همچون کودهاي شیمیایی، آفت کش ها و علف کش ها دقیقاً به همان میزان مورد نیاز هر بخش کوچک از مزرعه بکار برده شود.
از آنجا که علف هاي هرز بطور یکنواخت در سراسر مزرعه پخش نشده اند وبه صورت تجمعی درقسمت هایی از مزرعه پراکنده می شوند تخصیص یا کاربرد علف کش ها نیز باید با توجه به مکان متغیر باشد . عدم استفاده از علف کش ها در مکان هایی از مزرعه که علف هرز قابل ملاحظه ندارند و استفاده از علف کش ها در مکان هاي مورد نیار به مقدار مناسب باعث کاهش استفاده از علف کش ها در مزرعه می شود. کیو و همکاران - 1994 - راهبردهاي مدیریت خاص مکانی را براي اعمال علف کش بر مبناي خصوصیات خاك، تمرکز علف هرز و عملکرد محصول مزرعه توسعه دادند .هدف از این تحقیق استفاده از سیستم ماشین بینایی در تشخیص گیاه از خاك و پاشش سم بر روي گیاه متناسب با شدت پراکنش علف هرز در مزرعه می باشد.
مواد و روش ها
طرحواره سامانه طراحی و ساخته شده در شکل 1 نشان داده شده است. این سامانه از سیستم تصویر برداري، کد کننده دورانی، شیر سلونوئید، مدار کنترل الکتریکی، نازل هاي سم پاشی و سیستم پردازش تصویر تشکیل شده است. در این دستگاه دو دوربین webcam همزمان با حرکت دستگاه در مزرعه، به صورت بلادرنگ از سطح زمین عکسبرداري کرده، عکسها به رایانه منتقل می شود. در این قسمت توسط الگوریتم طراحی شده و بر اساس خصوصیات استخراج شده از تصویر، با استفاده از نرم افزار پردازش تصویر، تصویر برداشت شده بررسی می شود.پردازش تصویر شامل مراحل زیر می باشد - شکل : - 2
