中國報告大廳網訊，在農業現代化進程加速推進的背景下，智能農機裝備已成為提升農業生產效率、保障糧食安全的關鍵支撐。高標準農田建設作為國家糧食安全戰略的重要組成部分，通過土地平整、集中連片、設施配套等措施，為農業機械化作業創造了優良條件。與此同時，人工智能、物聯網、大數據等新一代信息技術與農業裝備的深度融合，正推動收割機從傳統機械化向智能化、精準化方向躍遷。玉米作為我國主要糧食作物之一，其收獲環節的機械化水平直接影響著農業生產效益與農民收益。當前，玉米聯合收割機的智能化應用已從單一功能自動化向系統集成化、決策智能化方向發展，但在技術成熟度、成本控制、用戶接受度等方面仍面臨諸多挑戰。系統梳理智能化收割機的技術特征、應用需求與發展瓶頸，對于推動行業技術進步和農業現代化發展具有重要的現實意義。
《十五五收割機行業發展研究與產業戰略規劃分析預測報告》指出，玉米聯合收割機具有收割、剝皮、脫粒、清選和秸稈處理功能，是用于玉米收獲的自動化機械設備。該設備能在短時間內完成大面積作業，降低勞動強度和人力成本，廣泛應用于玉米收割作業。作業時，收割機的割臺將玉米割斷并摘取果穗，剝皮裝置將果穗的苞葉剝離，脫粒裝置將玉米籽粒從果穗上分離，清選裝置去除玉米籽粒中的雜質，清選后的玉米籽粒被收集到糧倉，秸稈處理裝置將玉米秸稈切碎或打捆便于后續用作飼料、燃料或還田。
隨著技術的進步，收割機還融入了智能化技術，通過搭載多種傳感器和智能系統，如全球定位系統、視覺識別傳感器、濕度傳感器和產量監測傳感器等，實現實時獲取收割機的位置、作業環境、作物狀態以及產量等信息的功能。執行系統基于這些實時獲取的數據來調整收割機的作業參數，如割臺高度、行走速度、脫粒轉速等，實現對農田的精確管理，提高農作物的產量和品質。
1. 提高收割效率，降低勞動成本
高標準農田通過優化土壤、灌溉系統和玉米種植布局，為農業提供良好生產環境的同時也為作業機械提供了良好的作業環境。智能玉米聯合收割機搭載的自動導航和駕駛系統可以根據高標準農田的地形自主進行路徑規劃和作業，減少人工操作，提高收割速度和精度。智能化玉米聯合收割機通過減少人工駕駛和手動操作的需求，降低了人力成本，相比常規收割可減少60%的人力投入，在大規模農田中作業更高效、更經濟。
2. 提高作業精度，保證收割質量
高標準農田通過標準化建設和精細化管理為玉米生長創造了理想的環境，如何在收割階段保證玉米質量、減少玉米損失尤為重要。智能化玉米聯合收割機配備的先進傳感器和智能分析系統能夠精準識別玉米成熟度、作物高度和地面信息，控制系統根據識別的信息自動調節刀具高度和收割速度，減少籽粒損失和破碎，提高作業精度。相關研究表明，采用基于機器視覺的玉米割獲機，采用灰度梯度幅值作為分割函數進行識別標記，提取不同玉米的性狀、顏色等特征進行篩選，比較分析含雜率和破碎率的系統監測值和人工檢測值，得到含水率分別為12.59%和13.4%的玉米籽粒的含雜率和破碎率絕對誤差平均值顯著降低。
3. 優化資源利用，提升管理效率
玉米聯合收割機在高標準農田中作業高效、收割精準，可實現資源利用的深度優化和管理效率的顯著提升。智能化玉米聯合收割機可以與灌溉系統相結合，灌溉系統通過分析收割機獲取的土壤濕度、作物生長情況等信息制定合理的灌溉和施肥計劃，提高水肥資源的利用效率，減少浪費，降低生產成本。
在管理方面，收割機的高效作業減少了等待時間和重復作業，提高了作業效率。收割機配備的感應器能實時監測并傳輸作業數據，如收割速度、產量、土壤濕度等信息，幫助農戶更直觀地掌握收割進度，及時調整作業策略，確保收割作業的高效、有序進行。
1. 土地整治與土壤改良
土地整治前需要做好相應規劃，對農田進行合理布局，將零散的小田塊合并成集中連片的大田塊，優化田塊布局，以滿足玉米機械化生產和規?；洜I的需求。土地整治需要將土地平整，主要使用推土機或平地機對田塊進行精細平整，改造機械作業環境，提高收割效率和作業質量。
土壤改良主要是改善土壤的理化性質和肥力水平，通過深耕翻耕技術打破土壤板結層，增加土壤的透氣性和保水保肥能力，促進作物根系生長。此外，可以施用適量有機肥和生物肥料，增加土壤有機質含量，提升土壤肥力。以上措施為玉米作物的生長發育創造了有利條件，并增強了農田的抗災能力和可持續利用能力。
2. 灌溉與排水設施建設
在進行灌溉與排水設施建設時，需要考慮地理位置、氣候條件、土壤類型、作物品種等多種因素。目前使用較多的灌溉設施有滴灌、噴灌、微灌等，需要確保灌溉均勻。排水設施可以通過挖溝、鋪管等方式，確保排水迅速無堵塞，避免影響玉米根部生長發育或者出現澇害。
3. 田間道路優化
田間道路是保障農業機械化順利進行的關鍵，需要確保主要收割路線暢通，避免機械作業時因道路狹窄或狀況不良導致的堵塞和事故，保證農田主干道寬度大于4米、支路寬度大于3米。道路建設時優先選擇混凝土或瀝青路面，以提高道路的承載力和耐久性。道路需滿足20噸級玉米聯合收割機通行需求，對于條件有限的地區，可以采用砂石路面，但需保證路面的平整度，以減少對農業機械的磨損。
4. 智能化設施建設
智能化設施建設需要綜合考慮土壤、氣候、作物特點及作業流程，通過集成物聯網、自動化控制和數據分析系統，實現農田的精準化、智能化和高效化管理。可以在聯合收割機中配備多種傳感器監測土壤和作物情況，實現機械作業的精準和安全。通過配備水分傳感器和土壤質量監測儀器實時獲取農田的水分和養分信息，并實現監測信息與灌溉系統的互聯。監測信息傳輸至灌溉系統后，智能化灌溉系統讀取相應信息，確認是否需要灌溉;土壤濕度充足時，自動減少或停止灌溉，避免水資源浪費。
監控系統是保障農田安全和高效管理的重要手段，通過在田間安裝攝像頭和傳感器，實時監控農田環境和玉米生長情況，及時識別農田異常，提高農田管理的響應速度。
1. 自動駕駛與路徑規劃
玉米聯合收割機在高標準農田中通過集成全球衛星導航系統實現自動駕駛。收割機作業時導航系統實時獲取收割機位置信息，結合預先設定的農田地圖規劃作業路線，減少轉彎和調頭次數，縮短作業時間，同時避免漏割或重割問題。相關技術開發出了搭配自動導航控制系統的聯合收割機，該收割機可按"回"字形收割，實現自動收割與無人駕駛，并能自動轉向、升降割臺、自動調速，自動避讓人和動物。截至2021年底，投用的基于北斗系統的農機自動駕駛系統已超過10萬臺(套)，顯著提高了收獲精準性和作業效率。
2. 作物狀態感知與自適應控制
玉米聯合收割機通過結合圖像識別和自動控制系統，作業時可以實現對作物生長狀態和環境條件的實時識別與動態調整。收割時收割機實時獲取玉米植株的高度、密度、成熟度以及莖稈的濕度和硬度等關鍵參數，控制系統接收這些實時數據并據此實時調整收割速度、切割高度和刀具間距，提高玉米收割效率和質量，實現精準收割。相關研究為提高收割機的智能化程度，結合可編程邏輯控制器和傳感器對電動裝置和收割機行走液壓系統的液壓元件進行控制，有效提高了玉米收割的精準度。
3. 智能監控系統
在高標準農田中的玉米收割過程中，玉米聯合收割機通常配備遠程遙控或監控設備，這些設備能實時反饋收割機當前作業環境以及收割機各個組件和部件的狀態。若檢測到異常，收割機會發出警報。遙控或監控設備可遠程操控，避免造成設備損傷。
部分玉米聯合收割機還會配備斷點續航的功能，即收割機作業時發生故障后停止作業，收割機會記錄停止位置，待收割機故障解決后，開啟斷點續航功能，收割機會自動行駛至上次作業停止位置重新開始作業，提高了作業效率。
1. 技術成熟度有待提升
玉米聯合收割機使用的自動駕駛、精準導航、自動識別等智能化系統在作業時需要處理大量數據，數據處理的及時性和準確性非常關鍵。在實際作業中，玉米生長環境相對復雜，智能算法在數據處理與決策制定上的準確性亟待提高。在多系統集成設備中，數據處理和分析算法雖然能夠處理大量數據，但數據處理的實時性仍需提升，不同系統之間的通信和數據交換需要更加高效和穩定，實時性降低會影響作業的可靠性和穩定性。
為促進玉米聯合收割機在高標準農田中的智能化應用，后續應加大對相關技術的研發力度，提升其成熟度，擴大樣本數據庫，提高數據處理的準確性和實時性，實現更高效的農業生產。
2. 設備成本壓力較大
玉米聯合收割機的智能化改造需要對傳統收割機進行改造升級，配備傳感器、處理器等智能器件或系統。這些器件和系統的價格相對較高，增加了農戶的資金投入。同時，這些器件的維護需要專業人員且維修成本較高，進一步增加了經營成本，影響了智能化收割機在農業中的普及。如何在保證設備智能化的同時降低農戶投資成本是推動玉米聯合收割機在高標準農田中智能化應用的關鍵。
3. 用戶接受度需要培育
收割機行業產業布局分析指出，在高標準農田中，許多傳統農戶由于缺乏相應的培訓和意識，對智能化設備的工作原理、優勢和操作方式了解較少。應用智能化設備要求操作者具有一定的技術基礎，當前許多農戶對此類技術的理解和應用能力有限，導致他們對智能化收割機的接受程度較低。為提高農戶對智能化技術的接受度，需要加大對農村地區智能化技術的培訓力度。通過宣傳和示范提升農民對智能化設備的認知與接受度，增強智能化意識，促進玉米聯合收割機在高標準農田中的智能化應用。
綜上所述，玉米聯合收割機在高標準農田中的智能化應用代表了現代農業發展的前沿趨勢，智能化應用可以顯著提高作業效率和作業質量，減少資源浪費和勞動力，優化農田管理，為精準農業和可持續發展提供強有力的技術支持。統計數據顯示，高標準農田可使玉米產能提升10%至20%、節水節肥率達30%，而智能化收割機的應用相比常規收割可減少60%的人力投入，截至2021年底基于北斗系統的農機自動駕駛系統已超過10萬臺(套)。隨著人工智能、物聯網和大數據技術的不斷進步，設備成本會進一步降低，玉米聯合收割機的智能化水平將不斷提升，智能化收割機將更廣泛地應用于各類農田，推動農業生產向規?；?、標準化和現代化發展。未來，收割機行業應在技術創新、成本控制、用戶培訓等方面協同發力，充分釋放高標準農田與智能裝備疊加效應，為保障國家糧食安全和農業高質量發展作出更大貢獻。
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