بخشی از مقاله
چکیده :
کشاورزی دقیق مدیریت جدید و پیشرفته ای است که تلفیقی از فن آوریهای برتر در جهت افزایش بهره وری و کارایی نهاده های کشاورزی به روشی دقیق، حساس و سودمند است. سیستمهای پایش در مراحل داشت و رشد گیاه ، عملکرد محصول و کاربرد مقادیر ویژه نهاده های کشاورزی، از فن آوری های مهم کشاورزی دقیق میباشد. این فن آوری ها ا بزار کمی، کیفی و مدیریتی موجود در مزارع را با مدیریت سامانه های زراعی و مکانیزاسیون بهبود میبخشد یکی از مهمترین عملیات زراعی، حذف علفهای هرز پهن برگ از سطح زمین زراعی محصول گندم میباشد گیاهانی که با رشد سریع خود مانع رشد محصول زراعی شده و باعث افت عملکرد و آلودگی محصول خواهد شد.
معمولا جهت حذف علف هرز پهن برگ از سموم شیمیائی علف کش استفاده میشود که به محض تشخیص بروز علف هرز ، با دوز معینی کل زمین کشاورزی تحت پاشش علف کش قرار میگیرد که طبیعتا نقاط آلوده و غیر آلوده به علف، بطور کامل تحت پاشش قرار گرفته و ضمن مصرف بیش از حد ضروری سم علف کش ، افزایش هزینه اقتصادی و آلودگی محیط زیست را نیز بدنبال خواهد داشت.
در این پروژه هدف اصلی دستیابی به سامانه بینائی ماشین جهت تشخیص موقعیت استقرار علف هرز گندم بود که پس از تشخیص، با پاشش هوشمند و هدفمند علف کش بصورت بلادرنگ همراه با پیمایش سم پاش در داخل مزرعه انجام گرفت. در این پروژه دو مرحله انجام گرفت که مرحله اول، شامل طراحی وساخت سامانه بینائی ماشین مجهز به دوربین وب کم - web cam - ، بر اساس تکنیک پردازش تصویر جهت تشخیص علف هرز در مزارع گندم بود و مرحله دوم، طراحی و ساخت سیستم خودکار پاشش اسپری علف کش مایع بر اساس فرمان سامانه ماشین بینائی در نقاط لازم بود.
با پردازش و تشخیص انجام شده توسط سامانه، فقط در نقاط لازم، سم علف کش پاشیده شده واز آلودگی سایر نقاط که نیاز ندارد، جلوگیری گردید. جهت ارزیابی سامانه، طرح آماری با سه تیمار و چهار تکرار انجام و نتایج با نرم افزارآماری spss تحلیل شد.
با پاشش هدف دار علف کش در نقاط مورد نیاز ، از بکارگیری سم در سایر نقاط مزرعه جلوگیری و با مصرف کمتر سم، ضمن ایجاد صرفه اقتصادی بیشتر، از آلودگی محیط زیست در اثر باقیمانده سم علف کش مصرف نشده، جلوگیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد که امکان طراحی وساخت سامانه بینائی ماشین تشخیص علف هرز وجود داشته و حداقل 23 %سم علف کش کمتری در تیمار سامانه بینائی ماشین نسبت به سامانه مرسوم مصرف گردید.کاهش مصرف سم علف کش در جهت صرفه اقتصادی و آلودگی کمتر محیط زیست در مقایسه با روشهای مرسوم میباشد.
مقدمه
برای دهه ها کشاورزان نهاده ها را بر پایه توصیه های میزان میانگین برای کل مزرعه مورد استفاده قرار می دادند، غافل از این که نهاده های مورد نیاز خاک و محصولات نه تنها از مزرعه ای به مزرعه دیگر، بلکه در قسمت های مختلف درون یک مزرعه نیزمتفاوت است. در ضمن کاربرد نهاده های کشاورزی با سرعت و میزان یکسان در مزارع بدون توجه به متغیرهای درون مزرعه و شرایط موجود، نتایج مطلوبی در عملکرد محصولات نشان نمی دهد. مدیریت متغیرهای درون مزرعه، بهبود تولید محصولات و حداقل کردن اثرات منفی بر محیط، از عواملی هستند که ما را به سمت کشاورزی دقیق هدایت می کنند.
کشاورزی دقیق یک سیستم ترکیبی مدیریت کشاورزی بر پایه بهینه سازی مصرف نهاده ها، حداکثرسازی تولیدات کشاورزی با کاربرد اطلاعات محصولات می باشد و یک فناوری پیشرفته و اصل مدیریتی است که به عنوان کشاورزی خاص مکانی نیز نامیده شده که تغییرات را در مزرعه تشخیص داده و میزان صحیح نهاده ها را در مکان درست و زمان مناسب به کار می برد. کشاورزی دقیق به دلیل سطح مدیریتی که دارا می باشد با کشاورزی متداول متمایز است. در کشاورزی دقیق به جای این که کل مزرعه به عنوان یک واحد مدیریتی باشد، اعمال مدیریت برای مناطق کوچک در مزرعه در نظر گرفته می شود که این کار سطح مدیریت را با تأکید بر نیازهای صحیح کشاورزان افزایش می دهد .
کشاورزی دقیق یک سیستم مدیریتی تلفیقی است که کوشش دارد نوع و میزان نهاده ها را بر اساس نیازهای واقعی محصولات که در مناطق کوچک تر زمین قرار دارند، تطبیق دهد ، از جمله فناوری های مورد استفاده در کشاورزی دقیق می توان به سیستم موقعیت یاب جهانی1 و سیستم اطلاعات جغرافیایی2 ، حس گرهای کنترل از راه دور3 ،فناوری میزان متغیر4 اشاره نمود. تکنولوژی های کشاورزی دقیق بر اساس میزان مشابهت و همچنین مراحل عملیات زراعی قابل تقسیم می باشد .
تقسیم بندی فن آوری های کشاورزی دقیق بر اساس مراحل عملیات زراعی شامل مراحل پیش از کاشت، کاشت، داشت، برداشت و پس از برداشت می باشد و تقسیم بندی که برای این فناوری بر اساس میزان مشابهت در نظر گرفته شده است، شامل تکنولوژی های میزان متغیر، حس گرها، تکنولوژی های نمونه برداری خاک، تکنولوژی های نظارت عملکرد، و سایر موارد از این فناوری می باشند.
پژوهشی در ارتباط با پذیرش و سودآوری کشاورزی دقیق صورت گرفته که از جمله نتایج آن می توان به بیان نمودن فناوری میزان متغیر به عنوان رایج ترین مقیاس بررسی مناسب بودن استفاده از فناوری کشاورزی دقیق اشاره نمود .همچنین به طور کلی میزان استفاده گسترده از حس گرها توسط کشاورزان در این امر گزارش شد. قابل ذکر است که کشاورزی دقیق تکنولوژ یهایی را به کار می گیرد که این تکنولوژی ها را می توان در مراحل مختلف عملیات زراعی از مراحل قبل از کاشت تا بعد از برداشت در مزرعه به کار گرفت . سالیانه بخش عمده ای از تلفات در چندین محصول اساسی کشاورزی در اثر سوء مدیریت ها و ناکارآمدی ادوات ایجاد می گردد. از جمله راهکارهایی که با معرفی کشاورزی دقیق به عنوان تغییر تکنولوژی در کشاورزی معرفی شده، استفاده از ادواتی است که حداکثر دقت را اعمال می نمایند
سابقه تحقیق
امروزه از حس گرها برای دریافت سیگنال هایی که بیانگر تصویر یک شی هستند به طور وسیعی استفاده میشود و سیگنال های دریافت شده توسط کامپیوتر و یا سایر وسایل پردازش سیگنال برای تفسیر و تحلیل قطعه مورد استفاده قرار می گیرد که بخشی از مکانیزم بینائی ماشین اطلاق میگردد. بینائی ماشین5به عنوان یک ابزار مهندسی در ابزارهای دیجیتال و در شبکههای کامپیوتری، برای کنترل ابزارهای صنعتی دیگر از قبیل کنترل بازوهای روبات و یا خارج کردن تجهیزات معیوب به کار می رود.
در حقیقت بینائی ماشین، شاخه ای از علم مهندسی است که به رشتههای علوم کامپیوتری و علم اپتیک و مهندسی مکانیک و اتوماسیون صنعتی ارتباط دارد. یکی از مهمترین پر استفادهترین کاربردهای آن در بازبینی و بررسی کالاهای صنعتی از جمله نیمه هادیها، اتومبیل ها، مواد خوراکی و غذائی و دارو می باشد. همانند نیروی انسانی که با چشم غیر مسلح در خط تولید کالاها را برای تعیین کیفیت و نوع ساخت آنها بازبینی می کنند، بینائی ماشین از دوربینهای دیجیتال و دوربینهای هوشمند و نرمافزارهای پردازش تصویر برای این کار استفاده می کند.
دستگاههای مربوطه برای انجام دادن وظایفی خاص از جمله شمردن اشیاء در بالابرها، خواندن شماره سریالها ، جستجوی سطحهای معیوب به کار می روند. در حال حاضر سامانه بینایی ماشین برای بازبینی تصویری اشیاء که نیاز به سرعت، دقت و تکرار محاسبات بالا و کار 24 ساعته دارد، به کار گرفته میشود. اگرچه انسان عملکرد بهتر و قابلیت تطبیق دهی بیشتری برای خطاهای تازه در زمان کوتاه دارد ولی با توجه به ویژگیهای ذکر شده این دستگاهها به مرور جای نیروی انسانی را که به دلیل انحراف و شرایط بد دارای خطا می باشند، پر می کند.
کامپیوترها به همان صورتی که انسان می بیند نمی توانند ببینند. دوربینها همانند سیستم بینایی انسان نیستند و در حالی که انسان می تواند بر استنباط و فرضیات اتکا کند، تجهیزات کامپیوتری باید به وسیله آزمودن و تجزیه و تحلیل کردن جداگانه پیکسلها و تلاش برای انجام نتیجه گیری با توجه به پشتوانه اطلاعاتی و روش هایی مانند شناسایی الگو مشاهده کنند. علی رغم اینکه بعضی الگوریتمهای بینائی ماشین برای تقلید کردن از سیستم بینایی انسان توسعه یافته اند، تعداد معدودی روش برای تحلیل و شناسایی ویژگیهای مرتبط تصاویر به صورت مؤثر و ثابت توسعه یافته اند. سیستمهای بینائی ماشین با تجهیز پردازش تصویر بر پایه کامپیوتر، برای انجام کارهای تکراری طراحی می شود
