بخشی از مقاله
چکیده
مکانیزاسیون و مدیریت عملیات در کشاورزی دقیق از اهمیت بالایی برخورداراست.هدف از طراحی و ساخت این دستگاه ایجاد بستر مناسب برای انجام فرایندهای باغی بطورمداوممیباشد. از آنجا که هزینه تولید محصولات باغی بالاست، بهینهسازی عملکرد باغات و مزارع میتواند نقش اساسی در کاهش هزینههای تولید داشته باشد. یکی از راههای کاهش هزینهها مدیریت مناسب در تمام مراحل کشت محصولات میباشد.از این رو باتعیین موقعیت دقیق باغ و درخت، همچنین ثبت دقیق میزان باردهی آنها میتوان نقشهای از عملکردهای سالیانهی باغات بدست آورد.
بدینوسیله نهاده های مصرفی در سالهای آتی محاسبه و کاهش هزینههای سالیانه در استفاده از نهادههای مصرفی مثل کود، سموم، آفتکشها و آبیاری را بدنبال خواهد داشت. این دستگاه با تعیین وزن محصول هر درخت به وسیلهی یک لودسل - - Load cellمستقر زیر صفحه قرارگیری جعبهها و تعیین مسافت طی شده توسط یک انکودر - - En coder منصوب روی چرخ تریلر، عملکرد هر درخت را جداگانه در حافظه جانبی مقرر شده روی دستگاه ثبت میکند.
در نهایت با قرار دادن دادههای ذخیره شده در حافظه جانبی و بخش نرم افزاری طراحی شده برای این منظور، نقشه سه بعدی میزان عملکرد با مختصات هر یک از درختان و در نهایت عملکرد کلی باغ را نشان میدهد. ایننقشه در مدیریت مناسب سالهای آتی،مورد استفاده کشاورز و باغدار قرار میگیرد.به دلیل وجود سیستم GPS در دستگاه-های مشابه ساخته شده، مشکلاتی از قبیل آموزش کاربردر رابطه با نحوه استفاده از سیستم GPS و آموزشهای نرمافزاری و سختافزاری وجود دارد.
کم بودن دقت GPS در ایران سبب بالا رفتن هزینههای کاربر و در نتیجه عدم استقبال کشاورزانجهت استفاده از این سیستم میشود. این دستگاه مشکل ثبت و ذخیره داده ها را از میان برداشته و قابل استفاده برای عموم کشاورزان خواهد بود.
مقدمه
مکانیزاسیون و مدیریت عملیات در کشاورزی دقیق از اهمیت بالایی برخورداراست. از بخشهای مکانیزاسیون کشاورزی مدیریت در عملکرد باغات و مزارع است و هدف نهایی تهیه بستر مناسب برای انجام فرایندهای زراعی و باغی متداول است. از آنجا که هزینه تولیدات زراعی بالا می باشد، بهینه سازی عملکرد باغات و مزارع میتواند نقش اساسی در کاهش هزینه های تولید را ایفا کند. یکی از راههای کاهش هزینهها اعمال مدیریت مناسب در تمام مراحل کشت می باشد.
با تعیین موقعیت دقیق باغ و درخت ، همچنین ثبت دقیق میزان باردهی آنها می توان نقشه ای از عملکردهای سالیانه بدست آورد.کشاورزی دقیق شامل یک سری از فناوریهایی است که با توجه به قابلیت در تغییر فضای کشت، باعث افزایش و کنترل صحیح مدیریت در فعالیتهای مزرعه میگردد.یکی از این فناوری ها، سیستم تهیه نقشه عملکرد است. برای تهیه ی نقشه های عملکرد به عنوان نقطه شروع کشاورزی دقیق به منظور انجام مطالعه در مورد تغییر پذیری عملکرد حاصل از تغییرات منابع دیگر، داده های زیادی بصورت ثبتی مورد نیاز است. سیستم های تهیه نقشه عملکرد برای غلات، بصورت تجاری برای بیشتر از یک دهه - Pelletier-1999 - مورد استفاده واقع گردیده است. همچنین سیستم ها و روش های متعددی نیز برای محصولات غیر دانه ای ارائه شده اند که عبارتند از:
حسگر عملکرد محصول غیر دانه ای ، با اندازه گیری نرخ جرم تجمعی. - - wheeler -1997
سیستم حسگر عملکرد چغندر قند بر اساس شدت جریان. - - U.S.A.-1995
پایشگر عملکرد جریان جرمی پیوسته برای گوجه فرنگی . - Pelletier and Upadhyaya, U.S.A- 1999 -
در 20 سال اخیراز این روشدر تهیه نقشه عملکرد برایصیفیهای مهم، به خصوص گل کلم و کاهو استفاده شده که با ارائه سیستمی واحدی برای تهیه نقشه عملکرد،استقبال از آن بطور قابل توجهی افزایش یافته است
تجهیزات سیستم ابزاری برای اندازه گیری نرخ تجمعی جرم برای تعیین وزن گل کلمهای برداشت شده، حسگر1 مسافت پیموده شده برای تعیین سطح برداشت و سیستم مکان یابی جهانی2 برای تعیین موقعیت سطح برداشت شده در مزرعه. برای مقایسه نقشه عملکرد از دو عدد GPS با دقت های مختلف استفاده شده بود.
به دلیل استفاده از سیستم GPS در دستگاههای ساخته شده، مشکلاتی از قبیل آموزش کاربر در رابطه با نحوه استفاده از سیستم GPS و همچنین آموزشهای نرم افزاری و سخت افزاری وجود دارد. از آنجا که برای عملیات کشاورزی نیازمند دقت بالا وخطای کم هستیم،پایین بودن میزان دقت GPSدر ایران سبب بالا رفتن هزینههای کاربر شده و در نتیجه کشاورزان استقبال کمتری به استفاده از این سیستم نشان داده که سبب عدم مدیریت صحیح برای کنترل میزان عملکرد محصول و نهادههای شیمیایی شده است.
در نتیجه نبود و یا کمبود مدیریت،دلیلی بر بالارفتن هزینه های مربوطه به نگهداری باغات و محصولات و همچنین هدررفت انرژی زیادی خواهد شد. دستگاه ساخته شده بر اساس ساختار بومی و منطقه ای طراحی و بکار گرفتهشده است که به راحتی قابل استفاده برای کشاورزان، بدون نیاز به هزینه بالای آموزش جهت نحوهی استفاده از این سیستم خواهد بود.
مواد و روش ها
بحث فنی بکار برده شده در این سیستم مکاترونیک می باشد.
محصولات برداشت شده هر درخت به طور جداگانه برروی دستگاه قرار داده شده و توسط لود سل - 3حسگر وزنی - و ماژول طراحی شده،وزن4محصول درخت درکنار شماره درخت ثبت می گردد.این مراحل برای تمام درختان باغ تکرار میگردد .پس از اتمام عملیات برداشت،عملکرد تک تک درختان محاسبه و ثبت گردیده و نقشه آن در صورت نیاز تهیه میگردد. لازم به ذکر است در صورتیکه عملیات برداشت در چند مرحله صورت گیرد این سیستم امکان تهیه نقشه عملکرد کلی درختان و یا تک تک مراحل را دارد. همچنین میتوان عملیات برداشت را در یک سال زراعی طی چندمرحله انجام داد، این امر تاثیری در نتیجه کار دستگاه نخواهد گذاشت.
از اطلاعات بدست آمده میتوان به پتانسیل تولید هر درخت، مختصات درخت، سلامت درخت و .... دسترسی و در مراحل بعد از جمله نگهداری و مدیریت باغات و عملیات داشت از قبیل کوددهی، آبیاری و تمام مراحل زراعی و باغی بهره مند گردید.
ساختار کلی ماژول جمع آوری اطلاعات محیطی باغ:
ماژول طراحی شده جهت استفاده در پروژه جمع آوری اطلاعات محیطی باغ درحالت کلی چهار وظیفه دریافت، ذخیره، نمایش و ارسال اطلاعات به کامپیوتر را برعهده دارد. اطلاعات ورودی شامل اطلاعات وزن و موقعیت تریلر هستند. در شرایط واقعی کار ماژول، یک سنسور وزن2 و یک شفت3به ماژول متصلمیشود و با حرکت تریلر و قرار گرفتن جعبه های محصول روی صفحه ترازو، باشرایط خاصی اطلاعات درحافظه ماژول ذخیره میگردد. پس از برداشت محصول، اطلاعات ذخیره شده با اتصال ماژول به کامپیوتر و توسط برنامه مخصوص خوانده شده و در یک فایل ذخیره میشود. در نمونه ارائه شده تمام کلیدها و همچنین یک کلید برای شبیه سازی حرکت شفت انکودر و یک ولوم4برای شبیه سازی مقدار لودسل برروی یک بورد5 جداگانه تعبیه شده است که میتوان از آن برای تست عملکرد کلی سیستم استفاده کرد.
توضیحات اصلی برای نحوه عملکرد کنترلر6 قابلیت های سیستم کنترلر7 وزن محصول هر درخت به طور مجزا در حافظه سیستم ثبت و به صورت داده 8قابل انتقال به برنامه نرم افزاری - Excel - و نرم افزار مخصوص طراحی شده - شبیه ساز مزرعه - 9برای تهیه نقشه عملکرد10، نمودار11 و جدول12میباشد لازم به ذکر است که همه موارد فوق به جز تهیه نقشه عملکرد را میتوان از برنامه Excel استفاده و هدف اصلی طراحی کنترلر با مجموع این قابلیتها است.
اطلاعاتی که بصورت داده در سیستم کنترلر ثبت میگردد
1. مساحت باغ مورد نظر
2. نام باغ مورد نظر
3. نوع محصول باغ مورد نظر
4. تعداد درختان موجود در باغ
5. فاصله هر درخت از هم در هر ردیف و فاصله بین ردیف های کاشت درختان - این برنامه برای مسافت سنج هم طراحی شده تا به طور هوشمند بتواند در حین حرکت تراکتور و توقف آن جلوی درخت مورد نظر آن را شناسایی کند و اطلاعات وزنی برداشت میوه هر درخت را برای همان درخت ثبت کند - .
6. در نرم افزاری طراحی شده برای باغات مکانیزه و سنتی قسمت 5 به صورت خودکار قرار داده شده است و تنها با دادن یکی از فواصل سیستم به طور خودکار فواصل را تعیین می نماید.
7. اطلاعات 1تا5باید قبل از مرحله برداشت وارد سیستم شود و در حافظه سیستم بماند.
8. تمامی مقادیر وزن بر حسب گرم، طول بر حسب سانتی متر و مقادیر سن بر حسب روز می باشد. - ممکن است یک باغ در چند مرحله برداشت گردد -
9. زمان و تاریخ ثبت اطلاعات ، زمان به صورت ثانیه : دقیقه: ساعت / قابل رویت بر روی کنترلر باشد.
1. مرحله برداشت: ممکن است مرحله برداشت در چند مرحله انجام شود.قابلیت وارد کردن اطلاعات جدید در هر مرحله به مراحلی قبلی برداشت وجود داشته و ذخیره می گردد.
.11 وزن کلی محصول هر درخت در فصل زراعی به کیلو گرم ذخیره می گردد.
