ساخت و ارزیابی سمپاش هدف دار باغی با استفاده از فناوری ماشین بینایی

ماشین های کشاورزی

مقاله 8، دوره 6، شماره 2 - شماره پیاپی 12، 1395، صفحه 362-375   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v6i2.37220

نویسندگان

هابیل آسایی؛ عبدالعباس جعفری^* ؛ محمد لغوی

گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

در روش‌های معمول سم‌پاشی در باغ‌ها، سم‌پاشی هدف‌دار انجام نمی‌شود. بررسی آمار مصرف سموم شیمیایی در باغ‌ها نشان‌دهنده مصرف بیش ‌از حد مورد نیاز گیاه بوده و از این مقدار سم مصرف‌شده، تنها 30 درصد آن به تاج درخت می رسد و باقی‌مانده آن از دست‌رفته و باعث خسارت می‌شود. سم‌پاش‌های نرخ متغیر با استفاده از سیستم‌های کنترل هوشمند تا حد زیادی در کاهش استفاده از آفت‌کش‌ها و کاهش آلودگی محیط‌زیست در باغ‌ها کارایی دارند. در این تحقیق نمونه اولیه سم‌پاش باغی مبتنی بر فناوری ماشین بینایی ارزیابی شد. سم‌پاش ساخته‌شده براساس ساختار تاج درخت و میزان سبزینه، عمل سم‌پاشی را به‌صورت بی‌درنگ انجام می‌دهد و بهره‌وری از سمپاشی در باغ را بهبود می‌بخشد. عملکرد سم‌پاش در باغ زیتون در دو حالت مختلف سم‌پاشی به‌صورت سراسر پاشی و سم‌پاشی منقطع هدف‌دار مبتنی بر سایه‌انداز درخت و فناوری ماشین بینایی مقایسه شد. این عملکرد در سه سرعت پیشروی مختلف (2، 3/5 و 5 کیلومتر بر ساعت) و چهار تکرار با استفاده از طرح کاملاً تصادفی انجام شد. نتایج نشان داد در کاربرد سم‌پاش طراحی‌شده جدید، برای باغ زیتون، مصرف سم تقریباً 54 درصد کاهش یافت. با توجه به عدم پاشش سم در فضای خالی بین درختان، در باغ‌های جوان، که دارای درختان کوچک‌تر هستند و فاصله بین تاج درختان زیادتر است، میزان کاهش مصرف سم، از این مقدار فراتر خواهد رفت.

کلیدواژه‌ها

پردازش تصویر؛ سم‌پاش هوشمند؛ کاهش مصرف سم؛ کنترل خودکار

مراجع

1. Chen, Y., H. Zhu, H. Ozkan, R. Derksen, and C. Krause. 2013. Spray drift and off-target loss reduction with a precision air-assisted sprayer. Transactions of the ASABE 56: 1273-1281.

2. Chen, Y., H. Ozkan, H. Zhu, R. Derksen, and C. Krause. 2013. Spray deposition inside tree canopies from a newly developed variable-rate air assisted sprayer. Transactions 56: 1263-1272.

3. Deveau, J. 2009. Six elements of effective spraying in orchards and vineyards. Ontario, Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs.

4. Giles, D., M. Delwiche, and R. Dodd. 1988. Electronic measurement of tree canopy volume. Transactions of the ASAE 31: 264-272.

5. Giles, D., M. Delwiche, and R. Dodd. 1989. Sprayer control by sensing orchard crop characteristics: Orchard architecture and spray liquid savings. Journal of Agricultural Engineering Research 43: 271-289.

6. Hoçevar, M., B. Sirok, V. Jejcic, T. Godesa, M. Lesnik, and D. Stajnko. 2010. Design and testing of an automated system for targeted spraying in orchards. Journal of Plant Diseases and Protection (JPDP) 117: 71-79.

7. Lee, K., and R. Ehsani. 2008. A laser-scanning system for quantification of tree-geometric characteristics. ASABE Paper No. 083980, ASABE, St. Joseph, MI.

8. Loni, R., and M. Loghavi. 2014. Development and evaluation of a gas flamer with the ability of targeted-discrete flaming in locating and eradicating weeds. Journal of Agricultural Machinery 4: 88-97. (In Farsi).

9. Ohta, Y. I., T. Kanade, and T. Sakai. 1980. Color information for region segmentation. Computer graphics and image processing 13: 222-241.

10. Pierce, F. J., and P. Nowak. 1999. Aspects of precision agriculture. Advances in Agronomy 67: 1-85.

11. Plant, R. E. 2001. Site-specific management: the application of information technology to crop production. Computers and Electronics in Agriculture 30: 9-29.

12. Rosell Polo, J. R., R. Sanz, J. Llorens, J. Arno, A. Escolà, M. Ribes-Dasi, J. Masip, F. Camp, F. Gràcia, and F. Solanelles. 2009. A tractor-mounted scanning LIDAR for the non-destructive measurement of vegetative volume and surface area of tree-row plantations: A comparison with conventional destructive measurements. Biosystems engineering 102: 128-134.

13. Solanelles, F., A. Escolà, S. Planas, J. Rosell, F. Camp, and F. Gràcia. 2006. An electronic control system for pesticide application proportional to the canopy width of tree crops. Biosystems Engineering 95: 473-481.

14. Subramanian, V., T. F. Burks, and A. Arroyo. 2006. Development of machine vision and laser radar based autonomous vehicle guidance systems for citrus grove navigation. Computers and electronics in agriculture 53: 130-143.

15. Wei, J., and M. Salyani. 2004. Development of a laser scanner for measuring tree canopy characteristics: Phase 1. prototype development. Transactions of the ASABE 47: 2101-2107.

16. Wei, J., and M. Salyani. 2005. Development of a laser scanner for measuring tree canopy characteristics: Phase 2. Foliage density measurement. Transactions of the ASABE 48: 1595-1601.

17. Zhu, H., R. Derksen, H. Guler, C. Krause, and H. Ozkan. 2006. Foliar deposition and off-target loss with different spray techniques in nursery applications. Transactions of the ASABE 49: 325-334.