中国报告大厅网讯，在农业现代化进程加速推进的背景下，智能农机装备已成为提升农业生产效率、保障粮食安全的关键支撑。高标准农田建设作为国家粮食安全战略的重要组成部分，通过土地平整、集中连片、设施配套等措施，为农业机械化作业创造了优良条件。与此同时，人工智能、物联网、大数据等新一代信息技术与农业装备的深度融合，正推动收割机从传统机械化向智能化、精准化方向跃迁。玉米作为我国主要粮食作物之一，其收获环节的机械化水平直接影响着农业生产效益与农民收益。当前，玉米联合收割机的智能化应用已从单一功能自动化向系统集成化、决策智能化方向发展，但在技术成熟度、成本控制、用户接受度等方面仍面临诸多挑战。系统梳理智能化收割机的技术特征、应用需求与发展瓶颈，对于推动行业技术进步和农业现代化发展具有重要的现实意义。
《十五五收割机行业发展研究与产业战略规划分析预测报告》指出，玉米联合收割机具有收割、剥皮、脱粒、清选和秸秆处理功能，是用于玉米收获的自动化机械设备。该设备能在短时间内完成大面积作业，降低劳动强度和人力成本，广泛应用于玉米收割作业。作业时，收割机的割台将玉米割断并摘取果穗，剥皮装置将果穗的苞叶剥离，脱粒装置将玉米籽粒从果穗上分离，清选装置去除玉米籽粒中的杂质，清选后的玉米籽粒被收集到粮仓，秸秆处理装置将玉米秸秆切碎或打捆便于后续用作饲料、燃料或还田。
随着技术的进步，收割机还融入了智能化技术，通过搭载多种传感器和智能系统，如全球定位系统、视觉识别传感器、湿度传感器和产量监测传感器等，实现实时获取收割机的位置、作业环境、作物状态以及产量等信息的功能。执行系统基于这些实时获取的数据来调整收割机的作业参数，如割台高度、行走速度、脱粒转速等，实现对农田的精确管理，提高农作物的产量和品质。
1. 提高收割效率，降低劳动成本
高标准农田通过优化土壤、灌溉系统和玉米种植布局，为农业提供良好生产环境的同时也为作业机械提供了良好的作业环境。智能玉米联合收割机搭载的自动导航和驾驶系统可以根据高标准农田的地形自主进行路径规划和作业，减少人工操作，提高收割速度和精度。智能化玉米联合收割机通过减少人工驾驶和手动操作的需求，降低了人力成本，相比常规收割可减少60%的人力投入，在大规模农田中作业更高效、更经济。
2. 提高作业精度，保证收割质量
高标准农田通过标准化建设和精细化管理为玉米生长创造了理想的环境，如何在收割阶段保证玉米质量、减少玉米损失尤为重要。智能化玉米联合收割机配备的先进传感器和智能分析系统能够精准识别玉米成熟度、作物高度和地面信息，控制系统根据识别的信息自动调节刀具高度和收割速度，减少籽粒损失和破碎，提高作业精度。相关研究表明，采用基于机器视觉的玉米割获机，采用灰度梯度幅值作为分割函数进行识别标记，提取不同玉米的性状、颜色等特征进行筛选，比较分析含杂率和破碎率的系统监测值和人工检测值，得到含水率分别为12.59%和13.4%的玉米籽粒的含杂率和破碎率绝对误差平均值显著降低。
3. 优化资源利用，提升管理效率
玉米联合收割机在高标准农田中作业高效、收割精准，可实现资源利用的深度优化和管理效率的显著提升。智能化玉米联合收割机可以与灌溉系统相结合，灌溉系统通过分析收割机获取的土壤湿度、作物生长情况等信息制定合理的灌溉和施肥计划，提高水肥资源的利用效率，减少浪费，降低生产成本。
在管理方面，收割机的高效作业减少了等待时间和重复作业，提高了作业效率。收割机配备的感应器能实时监测并传输作业数据，如收割速度、产量、土壤湿度等信息，帮助农户更直观地掌握收割进度，及时调整作业策略，确保收割作业的高效、有序进行。
1. 土地整治与土壤改良
土地整治前需要做好相应规划，对农田进行合理布局，将零散的小田块合并成集中连片的大田块，优化田块布局，以满足玉米机械化生产和规模化经营的需求。土地整治需要将土地平整，主要使用推土机或平地机对田块进行精细平整，改造机械作业环境，提高收割效率和作业质量。
土壤改良主要是改善土壤的理化性质和肥力水平，通过深耕翻耕技术打破土壤板结层，增加土壤的透气性和保水保肥能力，促进作物根系生长。此外，可以施用适量有机肥和生物肥料，增加土壤有机质含量，提升土壤肥力。以上措施为玉米作物的生长发育创造了有利条件，并增强了农田的抗灾能力和可持续利用能力。
2. 灌溉与排水设施建设
在进行灌溉与排水设施建设时，需要考虑地理位置、气候条件、土壤类型、作物品种等多种因素。目前使用较多的灌溉设施有滴灌、喷灌、微灌等，需要确保灌溉均匀。排水设施可以通过挖沟、铺管等方式，确保排水迅速无堵塞，避免影响玉米根部生长发育或者出现涝害。
3. 田间道路优化
田间道路是保障农业机械化顺利进行的关键，需要确保主要收割路线畅通，避免机械作业时因道路狭窄或状况不良导致的堵塞和事故，保证农田主干道宽度大于4米、支路宽度大于3米。道路建设时优先选择混凝土或沥青路面，以提高道路的承载力和耐久性。道路需满足20吨级玉米联合收割机通行需求，对于条件有限的地区，可以采用砂石路面，但需保证路面的平整度，以减少对农业机械的磨损。
4. 智能化设施建设
智能化设施建设需要综合考虑土壤、气候、作物特点及作业流程，通过集成物联网、自动化控制和数据分析系统，实现农田的精准化、智能化和高效化管理。可以在联合收割机中配备多种传感器监测土壤和作物情况，实现机械作业的精准和安全。通过配备水分传感器和土壤质量监测仪器实时获取农田的水分和养分信息，并实现监测信息与灌溉系统的互联。监测信息传输至灌溉系统后，智能化灌溉系统读取相应信息，确认是否需要灌溉;土壤湿度充足时，自动减少或停止灌溉，避免水资源浪费。
监控系统是保障农田安全和高效管理的重要手段，通过在田间安装摄像头和传感器，实时监控农田环境和玉米生长情况，及时识别农田异常，提高农田管理的响应速度。
1. 自动驾驶与路径规划
玉米联合收割机在高标准农田中通过集成全球卫星导航系统实现自动驾驶。收割机作业时导航系统实时获取收割机位置信息，结合预先设定的农田地图规划作业路线，减少转弯和调头次数，缩短作业时间，同时避免漏割或重割问题。相关技术开发出了搭配自动导航控制系统的联合收割机，该收割机可按"回"字形收割，实现自动收割与无人驾驶，并能自动转向、升降割台、自动调速，自动避让人和动物。截至2021年底，投用的基于北斗系统的农机自动驾驶系统已超过10万台(套)，显著提高了收获精准性和作业效率。
2. 作物状态感知与自适应控制
玉米联合收割机通过结合图像识别和自动控制系统，作业时可以实现对作物生长状态和环境条件的实时识别与动态调整。收割时收割机实时获取玉米植株的高度、密度、成熟度以及茎秆的湿度和硬度等关键参数，控制系统接收这些实时数据并据此实时调整收割速度、切割高度和刀具间距，提高玉米收割效率和质量，实现精准收割。相关研究为提高收割机的智能化程度，结合可编程逻辑控制器和传感器对电动装置和收割机行走液压系统的液压元件进行控制，有效提高了玉米收割的精准度。
3. 智能监控系统
在高标准农田中的玉米收割过程中，玉米联合收割机通常配备远程遥控或监控设备，这些设备能实时反馈收割机当前作业环境以及收割机各个组件和部件的状态。若检测到异常，收割机会发出警报。遥控或监控设备可远程操控，避免造成设备损伤。
部分玉米联合收割机还会配备断点续航的功能，即收割机作业时发生故障后停止作业，收割机会记录停止位置，待收割机故障解决后，开启断点续航功能，收割机会自动行驶至上次作业停止位置重新开始作业，提高了作业效率。
1. 技术成熟度有待提升
玉米联合收割机使用的自动驾驶、精准导航、自动识别等智能化系统在作业时需要处理大量数据，数据处理的及时性和准确性非常关键。在实际作业中，玉米生长环境相对复杂，智能算法在数据处理与决策制定上的准确性亟待提高。在多系统集成设备中，数据处理和分析算法虽然能够处理大量数据，但数据处理的实时性仍需提升，不同系统之间的通信和数据交换需要更加高效和稳定，实时性降低会影响作业的可靠性和稳定性。
为促进玉米联合收割机在高标准农田中的智能化应用，后续应加大对相关技术的研发力度，提升其成熟度，扩大样本数据库，提高数据处理的准确性和实时性，实现更高效的农业生产。
2. 设备成本压力较大
玉米联合收割机的智能化改造需要对传统收割机进行改造升级，配备传感器、处理器等智能器件或系统。这些器件和系统的价格相对较高，增加了农户的资金投入。同时，这些器件的维护需要专业人员且维修成本较高，进一步增加了经营成本，影响了智能化收割机在农业中的普及。如何在保证设备智能化的同时降低农户投资成本是推动玉米联合收割机在高标准农田中智能化应用的关键。
3. 用户接受度需要培育
收割机行业产业布局分析指出，在高标准农田中，许多传统农户由于缺乏相应的培训和意识，对智能化设备的工作原理、优势和操作方式了解较少。应用智能化设备要求操作者具有一定的技术基础，当前许多农户对此类技术的理解和应用能力有限，导致他们对智能化收割机的接受程度较低。为提高农户对智能化技术的接受度，需要加大对农村地区智能化技术的培训力度。通过宣传和示范提升农民对智能化设备的认知与接受度，增强智能化意识，促进玉米联合收割机在高标准农田中的智能化应用。
综上所述，玉米联合收割机在高标准农田中的智能化应用代表了现代农业发展的前沿趋势，智能化应用可以显著提高作业效率和作业质量，减少资源浪费和劳动力，优化农田管理，为精准农业和可持续发展提供强有力的技术支持。统计数据显示，高标准农田可使玉米产能提升10%至20%、节水节肥率达30%，而智能化收割机的应用相比常规收割可减少60%的人力投入，截至2021年底基于北斗系统的农机自动驾驶系统已超过10万台(套)。随着人工智能、物联网和大数据技术的不断进步，设备成本会进一步降低，玉米联合收割机的智能化水平将不断提升，智能化收割机将更广泛地应用于各类农田，推动农业生产向规模化、标准化和现代化发展。未来，收割机行业应在技术创新、成本控制、用户培训等方面协同发力，充分释放高标准农田与智能装备叠加效应，为保障国家粮食安全和农业高质量发展作出更大贡献。
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