ساخت و ارزيابي شعله‏ افكن گازي با امكان اعمال شعله به‏ صورت گسسته هدفمند در مكان‏ يابي و نابودي علف‌هاي هرز

Development and evaluation of a gas flamer with the ability of targeted-discrete flaming in locating and eradicating weeds

امروزه كشاورزان نسبت به كاربرد روش‏ها و ابزارهاي كنترل علف هاي هرز كه خسارتي به محيط زيست نرسانند، علاقمندي بيشتري پيدا كرده اند. شعله افكني با سوخت پروپان راهكاري است كه پسماندي شيميايي در داخل خاك، گياه و آب هاي سطحي و زير زميني بر جاي نمي گذارد. در اين تحقيق يك دستگاه شعله افكن با امكان اعمال شعله به‏ صورت يكنواخت و گسسته ساخته و مورد آزمايش و ارزيابي آزمايشگاهي و مزرعه‌اي قرار گرفت. در اين دستگاه فناوري بينايي ماشين به ‏صورت موفقيت آميزي بين گياه (گياهاني كه بين دو رديف در مزرعه ي ذرت مي رويند و به‏ عنوان علف هرز تلقي مي شوند) و خاك به‏ صورت بي‏درنگ، تمايز قايل مي شد. در آزمون آزمايشگاهي تاثير سه سطح سرعت پيشروي (5/0، 7/0 و 9/0 متر بر ثانيه) بر تاخير و تقدم عملكرد دستگاه شعله افكني بررسي گرديد. در آزمون هاي مزرعه‏ اي كاربرد اين فناوري در مقايسه با شعله افكني پيوسته در كشت ذرت مورد ارزيابي قرار گرفت. كارآيي مزرعه ‏اي سامانه با اندازه‏ گيري سوخت استفاده شده و با شمارش و وزن علف هاي هرز باقيمانده و از بين رفته، يك و سه روز بعد از هر تيمار شعله افكني مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج آزمون‏هاي آزمايشگاهي نشان داد كه اثر سرعت بر دقت سامانه معني دار بوده و در سرعت هاي 5/0 و 7/0 متر بر ثانيه سامانه دقت بيشتري نسبت به سرعت پيشروي 9/0 متر بر ثانيه دارد. براساس آزمون‌هاي مزرعه‌اي شعله افكني گسسته و پيوسته نتايج مشابهي را در از بين بردن علف هاي هرز (هم شمارشي و هم وزني) نشان دادند، درحالي‏كه سوخت مصرفي شعله افكني گسسته كمتر از حالت پيوسته بود. نتايج نشان مي دهد كه شعله افكني گسسته با كاربرد فناوري ماشين بينايي توانايي جايگزيني با شعله افكني پيوسته را با توجه به كاهش سوخت مصرفي و كاهش بالقوه آلودگي هوا افزون بر ديگر مزاياي شعله افكني دارا مي باشد.

Farmers are now more interested in application of weed control methods and tools with less environmental side effects. Flame weeding using propane gas is an approach with almost no any chemical residue on the soil and plant surfaces or underground water. In this research, a flame weeding machine with the ability of uniform and also discrete flaming was developed and evaluated in laboratory and field scales. In this apparatus, machine vision technology successfully discriminates between soil and weeds (plants grown in between the corn rows are considered as weeds) under natural illumination. In the laboratory tests, the effect of three forward speeds (0.5, 0.7 and 0.9 m s-1) on flam leading or lagging was investigated. The feasibility of using this technology for site-specific weed control of a corn field in comparison with conventional continuous flaming was investigated. The field trials were conducted with both continuous and discrete flaming approaches. The system performance and weed response to flaming treatments were evaluated by measuring the fuel consumption, counting the number of and weighting the survived and dead weeds one and three days after each flaming treatment. The results of laboratory tests showed that the effect of forward speed on system accuracy was significant and the system performance was more accurate at forward speeds of 0.5 and 0.7 m s-1 than 0.9 m s-1. According to the field experiments, continuous and discrete flaming methods exhibited similar results in eradication of weeds (both number and weight-based), while the fuel consumption of the discrete flaming was lower than the continuous one. The results also showed that discrete flaming by employing machine vision technology could be an efficient substitute for continuous flaming due to its lower fuel consumption and potential reduction of air pollution as well as other benefits of flame weeding.