本文收录于《农业工程技术-农业信息化》2023年第6期，目次18

摘要：玉米作为重要的粮食作物之一，其免耕播种技术的研究具有重要的意义。该文以玉米免耕播种机智能化技术为研究对象，对其技术原理、应用场景、优缺点等方面进行了深入分析。同时，结合实际情况，举例说明了该技术在玉米生产中的应用效果。通过该文的研究，可以有效促进玉米生产的现代化进程，提高农业生产效率和质量。

关键词：玉米种植；免耕播种；智能化机械

玉米种植面积广泛且市场需求量大，但传统的玉米种植方式存在劳动强度大、生产效率低等问题。为了解决这些问题，免耕播种技术逐渐成为玉米种植的主流方式之一。在此背景下，玉米免耕播种机智能化技术的研究具有重要的现实意义。

1.免耕播种机的发展历程

玉米免耕播种机智能化技术是在传统免耕播种技术的基础上，引入了感知技术、决策技术和执行技术，使得免耕播种机具备了智能化、自主化的特点。下面将分别介绍玉米免耕播种机智能化技术的三个方面：

1.1 感知技术

感知技术是指将机器视觉、激光雷达、光学传感器等技术引入到免耕播种机中，让机器能够感知环境和自身状态，实现自主导航和目标识别等功能。其中，影像识别技术是比较常用的一种技术，它能够对地面图像进行处理，将土地、植物和其他障碍物区分出来，从而实现精准定位和导航[1]。

1.2 决策技术

决策技术是指将控制算法、人工智能等技术引入到免耕播种机中，使得机器能够根据感知到的信息做出相应的决策。其中，控制算法技术是一种比较成熟的技术，它能够根据机器感知到的数据，实现对机器的精准控制。

1.3 执行技术

执行技术是指将机器执行的能力引入到免耕播种机中，使得机器能够自主完成种植任务。其中，自主导航和自主驾驶技术比较重要，它能够让免耕播种机在没有人类干预的情况下，完成整个种植过程。例如，一些智能化的免耕播种机采用了全球定位系统（GPS）和惯性导航系统，能够实现自主导航和自主驾驶，从而提高了种植的效率和精度。

2.免耕播种技术存在的问题

2.1 精准定位难题

玉米免耕播种机智能化技术的核心是对玉米种子进行精准定位。在实际应用中，由于环境的复杂性和玉米种子的大小、形状等特性，精准定位难度较大。例如，在多种植物共存的情况下，玉米种子与其他种子混杂在一起，难以分辨；在种植区域的土壤中，存在各种障碍物，如石头、草丛等，这些都会对种子的精准定位造成影响。

2.2 植株识别难题

在玉米免耕播种机智能化技术中，需要对玉米植株进行自动化识别，以实现针对植株的种植。但是，由于玉米植株的高度、生长状态等因素的影响，识别难度较大。例如，在幼苗期，玉米植株高度低，形态相似，难以区分；在成熟期，玉米植株高度较高，密度较大，相互交错，导致识别准确度下降。

2.3 传感器控制难题

玉米免耕播种机智能化技术需要利用传感器实现对种植过程的自动化控制。然而，在实际应用中，传感器的灵敏度、精度等问题可能会影响控制效果[2]。例如，在不同的土壤环境下，传感器的反馈信号可能会存在误差，从而影响种植的精准性和准确性。

2.4 土壤质量检测难题

土壤质量是影响作物生长的重要因素之一，因此，对土壤质量的检测对玉米免耕播种机智能化技术的应用至关重要。但是，土壤的质量因素众多，包括土壤的养分、PH值、含水量等，如何准确地检测土壤质量成为了技术难点。其次，在生长形态上，玉米种植本身就有较大的个体差异，而如何解决土壤与个体间的产业成为了现代农机生产的难点。

3.玉米种植免耕播种技术的问题解决与优化方向

3.1 种子精准定位

种子精准定位是指在播种过程中，确保每一颗种子都被准确地定位在土壤中，以保证种植效率和精度。在玉米免耕播种机的智能化技术中，种子精准定位是一个重要的优化方向。

(1)感知技术

感知技术是指将机器对环境和自身状态的感知能力引入到免耕播种机中，使得机器能够感知每一颗种子的位置和土壤的状态。例如，一些智能化的免耕播种机采用了机器视觉技术，能够通过摄像头实时拍摄土壤的图像，并通过计算机视觉算法识别每一颗种子的位置和土壤的状态。

(2)决策技术

决策技术是指将机器的决策能力引入到免耕播种机中，使得机器能够根据感知到的信息，自主地决定每一颗种子的定位和播种深度。例如，一些智能化的免耕播种机采用了深度学习算法，能够根据感知到的信息自主决定每一颗种子的定位和播种深度。

(3)执行技术

执行技术是指将机器执行的能力引入到免耕播种机中，使得机器能够自主完成种植任务。其中，种子定位和种子深度控制技术是比较重要的一种执行技术，它能够确保每一颗种子都被准确地定位和播种到正确的深度。例如，一些智能化的免耕播种机采用了电磁感应技术，能够检测到种子的位置和土壤的密度，从而实现种子精准定位。

3.2 加强植株识别能力

针对玉米免耕播种机智能化技术的植株识别难题，可以从以下方面进行优化：

(1)采用先进的图像处理算法

针对植株识别的技术难点，可以采用先进的图像处理算法，如卷积神经网络（Convolutional Neural Network, CNN）、支持向量机（Support Vector Machine, SVM）等，以提高植株识别的准确性和效率。这些算法可以通过训练样本进行学习和优化，不断提高对不同种类植物的识别能力[3]。

(2)结合传感器数据进行识别

除了依靠图像处理算法进行植株识别外，还可以结合传感器数据进行识别。例如，可以使用红外传感器、多光谱传感器等对植物进行监测和采集数据，结合图像处理算法进行综合识别，提高植株识别的准确性。

(3)优化机械设计

除了优化算法和传感器监测外，还可以通过优化机械设计来改善植株识别的效果。例如，在机器设计时可以考虑将传感器安装在不同的角度和位置，以提高植株识别的准确性和可靠性。

3.3 提高土壤检测能力

针对玉米免耕播种机智能化技术的土壤质量检测难题，可以从以下方面进行优化：

(1)采用多种土壤检测技术

针对不同类型土壤的特征，可以采用多种不同的土壤检测技术，如土壤pH值检测、土壤电导率检测、土壤含水量检测等，以便全面准确地评估土壤质量。这些技术可以通过传感器和其他硬件设备进行实现，以提高土壤质量检测的准确性和效率。

(2)结合机器学习算法进行土壤分析

在采集到土壤检测数据后，可以结合机器学习算法进行土壤分析，以了解土壤质量的整体状况。例如，可以利用聚类分析、回归分析等方法对土壤数据进行处理和分析，从而实现更准确、更细致的土壤质量评估。

3.4 传感器技术优化

传感器技术在玉米免耕播种机智能化中的应用十分广泛，主要涉及土壤湿度、温度、种子数量和位置等方面的监测和控制，可以通过以下几个方面进行优化：

(1)传感器精度的提高

目前传感器的精度对该技术的实际作用发挥影响巨大，研究人员需要关注传感器精度的提高，以确保机器在作业时能够实现更加精确的控制。例如，可以使用更加精密的GPS系统和惯性导航系统，以及更高分辨率的传感器，以提高机器的定位和控制精度。

(2)提高传感器的多元化和智能化程度

为了更好地控制机器的作业，可使用多种传感器来获取有关土壤和作物的信息。例如，可以使用土壤湿度传感器、土壤温度传感器、氮肥传感器等，来实时监测土壤和作物的状况，并对机器的作业进行智能化控制，以确保机器在作业时能够根据不同的土壤和作物状况进行自适应调整。

(3)传感器数据的处理和分析

在机器作业过程中，传感器将会产生大量的数据，有效的数据处理可极大提高播种效率。为了更好地控制机器的作业，需要对数据进行处理和分析。例如，可以使用机器学习和人工智能等技术，对传感器数据进行分析，以发现数据中的规律和特征，并据此进行机器的自适应控制。

(4)尝试将传感器互联网化和云化。未来技术发展后，传感器将能够实现远程监测和控制以及数据的共享和处理。例如，可以使用云计算平台对传感器数据进行分析和处理，并将分析结果实时反馈给机器，以实现更加精确和高效的控制。

4.结语

玉米免耕播种机智能化技术的发展为玉米种植带来了重大的变革和进步，而随着人工智能技术的不断发展，玉米免耕播种机的智能化水平将会更高，也会为农业的可持续发展做出更大的贡献。

参考文献：

[1]孙涛,孙毅,李会荣,等. 2BY-2型丘陵山地玉米免耕施肥播种机的设计[J]. 农机使用与维修,2023(3):20-23.

[2]何敏玲. 玉米免耕播种技术的推广运用研究[J]. 农业开发与装备,2023(2):43-44.

[3]王立华,王升喜,周平.玉米免耕播种机智能化技术探讨[J]. 农机使用与维修,2023 (2):59-61.

作者：杨秀兰

作者单位：吉林省梨树县十家堡镇综合服务中心