Performance comparison of two continuous measurement systems for horizontal soil mechanichal strength

Shaygani-Soltanpour, Alireza and Abbaspour-Gilandeh, Yousef and Golmohammadi, Abdollah and Sofalian, Omid (2010) Performance comparison of two continuous measurement systems for horizontal soil mechanichal strength. Other thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
105.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

: Soil mechanical strength is measured to determine the exact tillage depth in the precision tillage system. Soil strength measurement using standard cone penetrometers is tedious, time-consuming and expensive. For this reason, recent approaches have developed to the construction of moving sensors. In this study, was designed and manufactured a soil mechanical resistance sensor. The soil mechanical resistance force is transmitted to miniature load cells inside an instrumented shank by four sets of cone and connecting rods on shank. The measured forces are transmitted to a data logger and laptop computer for data acquisition and storage. Hence the soil mechanical resistance values were obtained in four depths. The effect of soil moisture content, working depth and travel speed were investigated. In the second part of study, attempted to evaluate the soil mechanical measurement system with a single instrumented shank by measuring system with multiple instrumented shanks. Field experiments were conducted at faculty of agriculture research farm, Ardabil, Iran on silty loam field. Experiments arranged in randomized complete blocks design with three replications. Results of the experiments showed that soil moisture content and working depth had significant effects on the measured soil strength data of the system with single instrumented shank. Increasing soil moisture content decreased the soil mechanical strength values as well as soil cone index data. Increasing working depth increased the measured soil strength data. Changes of travel speed didn’t have significant effect on the horizontal soil mechanical strength values. Similar results obtained in study of the effects of soil moisture content, working depth and travel speed on the measured soil strength values of the system with multiple instrumented shanks. Higher correlations were found between the measured values with the system with multiple instrumented shanks and cone index data than single instrumented shank values and cone index data. Less soil disturbance during soil rupture, high correlations between the measured data with cone index data and fewer fluctuations in the measured data are the advantages of the soil mechanical measurement system with multiple instrumented shanks in comparison the measurement system with single shank to measure horizontal soil mechanical resistance continuously.

Item Type: Thesis (Other)
Persian Title: تخمين مقادیر شاخص مخروطي خاک به کمک مدل شبکه¬ها¬ي عصبي مصنوعي و مقايسه آن با مدل¬هاي رگرسيوني
Persian Abstract: شاخص مخروطي خاك به عنوان يكي از معيارهاي بيان‌كننده مقاومت مكانيكي خاك‌ تحت تأثير عوامل مختلفي از جمله محتوي رطوبتي خاك و فشردگي خاک¬هاي زراعي قرار مي¬گيرد. امروزه با وجود پيشرفت¬هاي چشم¬گير در توسعه¬ کشاورزي دقيق، مديريت توليد محصول در ارتباط با خصوصيات فيزيکي خاک به چند سال اخير برمي¬گردد که يکي از مهم¬ترين اين خصوصيات، مقاومت مکانيکي خاک است که عموماً با نقشه¬هاي شاخص مخروطي خاک بيان مي¬شود. در اين تحقيق براي اندازه¬گيري و تعيين عوامل مؤثر بر مقدار شاخص مخروطي خاک، آزمايش¬هاي مزرعه¬اي در سه نوع خاک و در داخل هر نوع خاک از آزمايش فاکتوريل بر پايه¬ي طرح بلوک کامل تصادفي (RCDB) و با پنج تکرار استفاده شد. در داخل هر بافت خاک سطوح مختلف رطوبت در سه سطح (خشک، نيمه مرطوب و مرطوب)، عمق در سه سطح (10-0، 20-10 و 30-20 سانتي¬متر) و تعداد تردد تراکتور در سه سطح (0، 10و 20 بار عبور) به¬روي شاخص مخروطي خاک بررسي شد. پس از تجزيه و تحليل داده‌ها مشخص گرديد که اثرات نوع خاک، عمق، سطوح مختلف رطوبت و تردد تراکتور بر روي مقادير شاخص مخروطي خاک در سطح 1% معني‌دار بوده است. براي انجام عمليات آماري از رگرسيون چند متغيره خطي استفاده شد. در اين حالت رگرسيون براي چهار عامل مستقل (درصد محتوي رطوبتي، جرم مخصوص ظاهري، هدايت الکتريکي و عمق نمونه¬برداري) و عامل وابسته (شاخص مخروطي خاک) جهت تعيين مدل رياضي انجام شد. نتايج بدست آمده نشان داد اثر کليّه متغيرهاي مستقل بروي شاخص مخروطي به عنوان متغير وابسته در سطح 1% معني¬دار شده است. در سال¬هاي اخير علاقه¬ي فزاينده¬اي به توسعه¬ي شبکه¬هاي عصبي مصنوعي و کاربرد آن در بسياري از شاخه¬هاي علوم و مهندسي مشاهده مي¬شود که با استفاده از آنها مي¬توان فرآيندهاي طبيعي پيچيده و داراي عوامل متعدد را به سادگي و با دقّت زياد مدل¬سازي نمود. شبكه¬هاي طراحي شده در اين تحقيق كه به¬منظور تخمين شاخص مخروطي خاك مورد استفاده قرار گرفتند، از نوع شبكه¬هاي چند لايه¬ي پس انتشار برگشتي بودند که به¬منظور آموزش شبکه از سه الگوريتم گراديان نزولي با مومنتوم، الگوريتم لونبرگ- ماركوات و الگوريتم گراديان نزولي مقياسي استفاده گرديد. شبکه¬ي پس¬انتشار برگشتي با الگوريتم آموزشي لونبرگ-مارکوات با تابع تبديل لگاريتم سيگموئيدي نتايج بهتري را نسبت به ساير الگوريتم¬هاي آموزشي در شبيه¬سازي داده¬ها و آموزش شبکه¬ي عصبي مصنوعي ارائه کرد. استفاده از دو لايه مخفي هر کدام با 34 نرون داراي بهترين عملکرد نسبت به ساير الگوريتم¬هاي آموزشي و همچنين الگوريتم آموزشي لونبرگ-مارکوات با يک لايه مخفي نشان داد. مقايسه¬ي نتايج بدست آمده از مدل شبکه¬ي عصبي مصنوعي و مدل¬هاي رگرسيوني به¬منظور پيش¬بيني شاخص¬مخروطي خاک نشان داد که مدل شبکه¬ي عصبي مصنوعي قادر به مدل کردن مقادير شاخص مخروطي با دقّت بالاتر نسبت به مدل¬هاي رگرسيوني ارائه شده در اين تحقيق مي¬باشد. نتايج اين تحقيق مي‌تواند در مديريت فشردگي خاک در خاك‌هاي دشت اردبيل و همچنين تعيين عمق بهينه ادوات خاك‌ورز اوليه مورد استفاده قرار گيرد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Abbaspour-Gilandeh, YousefUNSPECIFIED
Golmohammadi, AbdollahUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Sofalian, OmidUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Agronomy & Plant Breeding
Date Deposited: 13 Jul 2019 07:33
Last Modified: 13 Jul 2019 07:33
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7784

Actions (login required)

View Item View Item