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０引言

播種是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵一環(huán)，而傳統(tǒng)的播種驅(qū)動方式為地輪驅(qū)動，該方式在潮濕土地上工作易發(fā)生打滑和偏移現(xiàn)象，導(dǎo)致播種不均勻、重播和漏播情況［１２］。只改進(jìn)排種管的結(jié)構(gòu)，難以解決這些問題。國內(nèi)外研究者用電驅(qū)動排種代替地輪驅(qū)動排種，利用檢測技術(shù)來監(jiān)控排種管的堵塞、種量、漏播、重播等情況，利用控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)精量播種與補(bǔ)種，極大地提高了農(nóng)機(jī)作業(yè)效率［３］。隨著現(xiàn)代科技智能化的發(fā)展和農(nóng)業(yè)勞動人口老齡化的加重，國家已將智能農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展列為中國制造２０２５計(jì)劃［４５］。未來需要將導(dǎo)航技術(shù)、智能控制技術(shù)、無線通信技術(shù)以及云平臺遠(yuǎn)程控制監(jiān)控等多學(xué)科融合，來促進(jìn)智能化電控播種機(jī)的發(fā)展［６７］。本文從智能電控精量播種在線檢測和播種量精量控制兩方面，闡述國內(nèi)外在光電傳感器檢測、壓電傳感器檢測、電容式傳感器檢測、視覺圖像檢測和精量播種控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀，分析各研究之間的優(yōu)缺點(diǎn)。對存在的問題提出改進(jìn)建議，并展望未來我國智能化電控精量播種技術(shù)的發(fā)展方向。

１電控精量播種在線檢測技術(shù)

由于傳統(tǒng)的機(jī)械式播種機(jī)作業(yè)過程封閉，機(jī)手難以實(shí)時(shí)獲取機(jī)具內(nèi)外的狀況，出現(xiàn)漏播、重播、堵塞和種量不足時(shí)，機(jī)手不能及時(shí)處理，影響播種效率與質(zhì)量［８９］。為了解決這一問題，國外早在２０世紀(jì)中期就有針對漏播、重播等狀況的檢測技術(shù)研究［１０］。而我國在檢測技術(shù)方面的研究起步相對較晚，近些年，經(jīng)過研究人員的不斷努力，在播種檢測技術(shù)方面與國外已差距不大［１１１２］。播種機(jī)的播種檢測主要采用光電傳感器檢測、壓電傳感器檢測、電容傳感器檢測和視覺圖像檢測。四種檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn)對比。

1.1光電傳感器檢測

光電傳感器檢測是國內(nèi)外研究者采用最多的一種播種檢測方式，光電傳感器的原理是利用光電效應(yīng)將被測量的變化向光信號的變化轉(zhuǎn)化，光電元件進(jìn)一步把非電信號轉(zhuǎn)換為有用的電信號。常見的光電傳感器由測量頭、光學(xué)系統(tǒng)、光電元件以及電子測量電路組成。光電傳感器組成框圖如圖１所示。在國外，澳大利亞某公司基于紅外線傳感器研究了一套監(jiān)測設(shè)備［１３］，通過檢測排種管內(nèi)種子的運(yùn)動來判斷排種管是否堵塞，該設(shè)備檢測功能單一，不能用于檢測漏播和重播。而美國在ｃｙｃｌｏ－５００型播種機(jī)上利用光電傳感器設(shè)計(jì)了一套監(jiān)控系統(tǒng)［１４］，通過檢測種子的下落狀況，不僅能監(jiān)控種子的漏播、重播，還可以統(tǒng)計(jì)株距和作業(yè)面積，極大地提高了作業(yè)效率。為了檢測作業(yè)時(shí)種子流量狀況，Ｋａｒｉｍｉ等［１５］基于非接觸式紅外傳感器設(shè)計(jì)了種子流量檢測系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確檢測種子流量。在國內(nèi)，光電傳感器檢測是被采用最多的一種檢測方式。譙睿等［１６］研究了一套基于雙層對射式激光傳感器的五管集排式重播漏播檢測系統(tǒng)。在導(dǎo)種管的下方安裝了一個(gè)雙層對射式激光傳感器，激光的光束覆蓋廣，解決了以往因檢測盲區(qū)，不易檢測的問題。該系統(tǒng)在作業(yè)速度為１２０ｍ／ｈ時(shí)，最小落種時(shí)間間隔為１．４９２ｓ，對單粒種子的漏播重播檢測精度為９９．９６％，對緊密相連的種子重播檢測精度為９３％左右。解春季等［１７］針對激光傳感器可以穿透透明物體的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套透明的激光傳感器安裝盒，如圖３所示。針對漏播和重播檢測，該系統(tǒng)對單粒種子和雙粒重疊種子的檢測精度均在９５％以上；通過抗灰塵模擬試驗(yàn)、播種試驗(yàn)以及與紅外傳感器對比試驗(yàn)，證明該系統(tǒng)所用的激光傳感器裝置與紅外傳感器相比，對環(huán)境有更好的適應(yīng)能力。結(jié)合國內(nèi)外對光電傳感器的應(yīng)用情況，可知常用于播種檢測的光電傳感器有紅外傳感器、激光傳感器和光纖傳感器等。其中，紅外傳感器應(yīng)用最為廣泛，常被用于種子流量檢測；激光傳感器的定向性較好，能準(zhǔn)確檢測種子漏播情況；光纖傳感器常用于檢測微小粒種子流量。但是，受光電傳感器特性限制，光電傳感器對重播檢測精度較差，傳感器易受灰塵等環(huán)境因素影響，而且對微小粒種子的檢測精度不足。國內(nèi)的光電傳感器性能較國外有一定差距，在光電傳感器應(yīng)用上，需設(shè)計(jì)合適的裝置，用來防止環(huán)境對光電傳感器的干擾，結(jié)合控制器性能特點(diǎn)，優(yōu)化程序算法，提高軟件響應(yīng)速度，彌補(bǔ)我國在硬件生產(chǎn)上的不足［１８１９］。

1.2壓電傳感器檢測

相比于光電傳感器易受灰塵影響的缺點(diǎn)，壓電式傳感器在灰塵、振動等環(huán)境下仍具有很高的準(zhǔn)確性。壓電傳感器結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、工作可靠，多用在堵塞檢測上［２０］。檢測裝置上常采用壓電薄膜作為傳感元件，一種ＰＶＤＦ壓電薄膜裝置如圖４所示，由保護(hù)層、電極層和ＰＶＤＦ壓電薄膜組成，其中電極層和保護(hù)層都分為上下兩層，ＰＶＤＦ壓電薄膜發(fā)生形變產(chǎn)生的電荷通過電極層導(dǎo)出。壓電傳感器需接收種子的碰撞，才會產(chǎn)生電荷變化，對于一些質(zhì)量輕的種子，感應(yīng)單元要有很高的靈敏度。因此，針對不同粒徑的種子，需設(shè)計(jì)感應(yīng)單元的材質(zhì)來提高靈敏度。Ｈｏｂｅｒｇｅ等［２１］采用壓電陶瓷設(shè)計(jì)了觸摸式傳感器陣列，具有很高的靈敏度，能有效檢測不同種子的播種量情況。在國內(nèi)，也有研究者采用壓電陶瓷傳感器用于播種量的檢測。趙博等［２２］設(shè)計(jì)了一種基于壓電陶瓷的弧形陣列式播種流量傳感器，如圖５所示，傳感器內(nèi)部設(shè)計(jì)了信號處理電路和計(jì)數(shù)電路，可通過ＣＡＮ總線發(fā)送，能快速準(zhǔn)確的檢測氣流輸送播種機(jī)的播種流量和堵塞狀況。該系統(tǒng)在排種量小于１７０粒／ｓ時(shí)，對排種量的檢測精度大于９５％，在排種量大于２０４粒／ｓ時(shí)，檢測準(zhǔn)確率下降明顯；另外，在多種排種量情況下，該裝置對堵塞情況的檢測精度均為１００％。張曌［２３］設(shè)計(jì)了一種壓電沖擊式水稻穴直播監(jiān)測系統(tǒng)，設(shè)計(jì)一種ＰＶＤＦ壓電薄膜作為監(jiān)測系統(tǒng)的傳感器，通過采集稻種沖擊ＰＶＤＦ壓電薄膜產(chǎn)生的信號，來判斷播種狀況。當(dāng)排種器轉(zhuǎn)速為１０～３５ｒ／ｍｉｎ時(shí)，系統(tǒng)對重播、漏播情況的檢測精度為９０．８３％～９９．１７％，滿足系統(tǒng)對播種過程中重播、漏播情況的監(jiān)控。不過，排種器的工作轉(zhuǎn)速對傳感器的靈敏度有明顯影響，對此影響尚未有較好的解決方案。圖５弧形陣列式播種流量傳感器結(jié)構(gòu)圖Ｆｉｇ．５Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｉａｇｒａｍｏｆａｒｃａｒｒａｙｓｅｅｄｉｎｇｆｌｏｗｓｅｎｓｏｒ１．隔振材料２．信號處理電路板３．傳感器頭外殼４．感知單元結(jié)合國內(nèi)外對壓電傳感器的應(yīng)用，可知壓電傳感器在種子堵塞的檢測上有較高的準(zhǔn)確率，被廣泛應(yīng)用于種子流量和堵塞狀況檢測。國外的壓電傳感器種類繁多，經(jīng)過封裝好的傳感器可直接應(yīng)用于播種機(jī)中，具有很好的抗干擾能力；而我國壓電傳感器的生產(chǎn)種類較少，大多研究者需重新設(shè)計(jì)壓電傳感器裝置，而有些研究者不善于傳感器電路的設(shè)計(jì)與封裝。因此，這種現(xiàn)狀不利于整個(gè)行業(yè)的發(fā)展，需研究幾種具有普適性的壓電傳感器裝置，用以滿足更多農(nóng)機(jī)研究者的需求。通過研究發(fā)現(xiàn)，壓電傳感器易受振動、潮濕環(huán)境等因素影響，且對微小粒徑種子的碰撞感知不足［２４２５］。另外，在排種管高速工作時(shí)，壓電傳感器檢測效果不理想。需加強(qiáng)壓電材料的研究，降低潮濕、高溫環(huán)境對壓電傳感器的影響，提高對微小粒徑種子的感知，增強(qiáng)傳感器的穩(wěn)定性。

1.3電容式傳感器檢測

電容式傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動態(tài)響應(yīng)好等特點(diǎn)［２６］。電容式傳感器檢測原理如圖６所示，當(dāng)種子下落經(jīng)過排種管里的電容傳感器時(shí)，極板間介質(zhì)的等效介質(zhì)常數(shù)改變，傳感器的輸出電容值產(chǎn)生變化，通過建立此變化與種子數(shù)量間的算法，實(shí)現(xiàn)對種子數(shù)量的檢測。Ｔａｇｈｉｎｅｚｈａｄ等［２７］設(shè)計(jì)了一種甘蔗排種器播種檢測裝置，對甘蔗播種過程中的重播和漏播檢測有很高的準(zhǔn)確率。Ｓｎｅｌｌ等［２８］使用射頻應(yīng)用裝置與電容器來感測各種農(nóng)產(chǎn)品的干物質(zhì)含量，經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，材料的密度對檢測準(zhǔn)確度有很大的影響。陳建國等［２９］基于電容法設(shè)計(jì)了一種小麥播種量檢測系統(tǒng)，通過排種輪的轉(zhuǎn)速與采樣頻率約束關(guān)系，設(shè)計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)尺寸，建立種子數(shù)量與電容變化量之間的線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了對小麥播種量的精準(zhǔn)檢測。在采樣周期１５ｍｓ，排種輪轉(zhuǎn)速為２０ｒ／ｍｉｎ時(shí)，測得小麥籽粒數(shù)與實(shí)際粒數(shù)的相對誤差為－１．５７％～１．３７％之間，但是該系統(tǒng)在排種輪的轉(zhuǎn)速大于２５ｒ／ｍｉｎ時(shí)，檢測精度明顯下降。為了解決電容傳感器在不同影響因素下，檢測精度不高的問題。劉坤［３０］對電容法檢測機(jī)理深入研究，通過播種量實(shí)際值與檢測值之間的非線性關(guān)系，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與遺傳算法建立電容式傳感器非線性校正模型。該方法經(jīng)多次試驗(yàn)，檢測精度均超過９９．５７％，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。結(jié)合各研究發(fā)現(xiàn)，微小種子難以引起電容傳感器的電容值變化，導(dǎo)致電容式傳感器對微小種子識別精度不高，不適用于微小粒徑種子檢測和精確計(jì)數(shù)［３１］。對比各研究之間的試驗(yàn)結(jié)果，利用濾波技術(shù)能有效減少噪聲對傳感器脈沖信號的干擾，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)值關(guān)系，建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等智能控制模型，可有效提高檢測精度。在后續(xù)的研究中?？煽紤]通過軟件算法彌補(bǔ)硬件上的不足。與壓電式傳感器檢測一樣，電容式傳感器檢測裝置也大多處于試驗(yàn)階段。

1.4視覺圖像檢測

隨著視覺圖像檢測技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外研究者將視覺圖像識別技術(shù)用于播種機(jī)排種檢測。視覺圖像檢測工作原理如圖７所示，用相機(jī)獲取圖像，傳送給專用的圖像處理系統(tǒng)，通過算法處理圖像的特征，分析出排種信息［３２３３］。Ｌｉｎ等［３４］基于圖像技術(shù)設(shè)計(jì)了小麥精密播種試驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了高效、高精度的小麥精密播種檢測，通過選擇合適的閾值，給出了種子識別和種子空間測量的方法。Ｎａｖｉｄ等［３５］通過相機(jī)采集種子下落過程，用ＭＡＴＬＡＢ處理圖像信息，獲得漏播、重播和均勻性等狀況。劉長青等［３６］設(shè)計(jì)了一種種子形態(tài)和質(zhì)量檢測裝置，根據(jù)合格種子與壞種子之間表皮光澤度和外觀形狀的區(qū)別，基于圖像處理技術(shù)對壞種子進(jìn)行檢測，判斷種子的好壞情況。試驗(yàn)中，對每個(gè)種子的檢測時(shí)間為１４ｍｓ，對重復(fù)種粒的檢測精度為９５％，對種子的外觀破損檢測精度為９７％，該方法可有效識別破損的種子，為后續(xù)實(shí)現(xiàn)更高質(zhì)量的精量播種提供了思路。趙鄭斌等［３７］基于視覺圖像技術(shù)設(shè)計(jì)了一套播種性能檢測系統(tǒng)，用視覺算法對圖像進(jìn)行處理，分析穴盤的播種情況。在圖像處理中，每個(gè)種子圖像的處理時(shí)間為０．３ｓ，對種子的重播檢測精度為９８．９４％，對漏播的檢測精度為９９．３３％。在理想條件下，該系統(tǒng)檢測準(zhǔn)確度較高。與其他幾種檢測方式相比，視覺圖像檢測在種子播種檢測上有著更高的精度。視覺圖像檢測方法可以識別出播種過程中的劣質(zhì)種子和微小粒徑種子，極大的提高精量播種質(zhì)量，這是其他檢測方法難以具備的優(yōu)點(diǎn)。通過各研究的分析可知，視覺圖像檢測也有著明顯的缺點(diǎn)，該方法易受環(huán)境的影響，尤其是光線和振動，會導(dǎo)致相機(jī)采集的種子圖像質(zhì)量不高，影響計(jì)算機(jī)對圖像的處理；視覺圖像檢測的精度和圖像處理算法有著密切的聯(lián)系，在建立程序算法時(shí)，應(yīng)選擇種子的突出特征，選取合適的閾值，搭建種子識別模型；在程序設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮軟件響應(yīng)速度，優(yōu)化相關(guān)算法，用于滿足播種機(jī)的播種速度。當(dāng)前，由于視覺圖像檢測技術(shù)難度大、設(shè)備成本高，而且對環(huán)境要求嚴(yán)格，該方法極少用于實(shí)際生產(chǎn)中，多用于實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證［３８］。

２電控精量播種控制技術(shù)

播種量決定了田間作物的疏密程度，播種過稀，就會浪費(fèi)土地資源，而播種過密，又會影響作物的生長［３９］。因此，研究播種機(jī)實(shí)現(xiàn)精量播種具有非常重要的意義。

2.1播種量控制技術(shù)

相較機(jī)械化精量播種技術(shù)的成熟，電控精量播種技術(shù)研究起步晚，有較大的發(fā)展空間，國內(nèi)外通過不同的控制方式來提高播種的均勻性和準(zhǔn)確性［４０］。意大利研制的ＭＴ系列ＩＳＯＴＲＯＮＩＣ電控播種機(jī)［４１］，由驅(qū)動馬達(dá)直接驅(qū)動排種盤，不需擔(dān)心地輪打滑引起播種不均勻的狀況。電控系統(tǒng)支持調(diào)整株距，異常情況報(bào)警，實(shí)現(xiàn)分段播種控制，避免重播、漏播，播種效率遠(yuǎn)高于地輪驅(qū)動的機(jī)械式播種機(jī)。Ｈｅ等［４２］設(shè)計(jì)了一個(gè)基于ＰＩＤ控制的玉米精量播種控制系統(tǒng)，當(dāng)電機(jī)的理論轉(zhuǎn)速與實(shí)際轉(zhuǎn)速相差較大時(shí)，系統(tǒng)通過ＰＩＤ控制算法調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，獲得較好的排種速度，從而提高排種質(zhì)量。排種管轉(zhuǎn)速為０～２４ｒ／ｍｉｎ時(shí)的階躍響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量和穩(wěn)定誤差分別為０．４ｓ、１．５６％和０．７５％，單粒播種的精度為９８．４％，在最高種植速度１２ｋｍ／ｈ時(shí)，重播率和漏播率均低于１％。在國內(nèi)，閆青［４３］設(shè)計(jì)了氣吸式小麥電控播種系統(tǒng)。系統(tǒng)原理如圖８所示，利用旋轉(zhuǎn)編碼器采集播種機(jī)行進(jìn)速度，結(jié)合設(shè)定好的株距參數(shù)，通過算法得出合理的排種器轉(zhuǎn)速，對電機(jī)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)可控株距的小麥單粒精量播種。試驗(yàn)結(jié)果表明，排種器的排種合格指數(shù)為８８．０５％，重播率為３．６４％，漏播率為６．９６％，播種質(zhì)量符合ＪＢ／Ｔ１０２９３—２０１３《單粒（精密）播種機(jī)技術(shù)條件》要求。但是，排種器在低速和高速工作時(shí)，播種質(zhì)量有所下降。丁筱玲［４４］基于ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６構(gòu)建小麥精播控制系統(tǒng)，運(yùn)用ＰＩＤ控制算法和ＰＷＭ技術(shù)設(shè)計(jì)閉環(huán)控制回路，對排種軸、施肥軸的轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)牽引機(jī)前行速度的變化，有效保障播種均勻、施肥穩(wěn)定。該系統(tǒng)在滿足精量播種的條件下，搭配了自主駕駛裝置、智能導(dǎo)航定位和機(jī)器視覺裝置等，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化控制變量精量播種。在０～８ｋｍ／ｈ工作速度下，該系統(tǒng)的播種精度為８５．８％～９５．５％，由于該系統(tǒng)功能和工作參數(shù)過多，仍有很大的調(diào)節(jié)空間。該研究融合了多學(xué)科技術(shù)，對我國智能化精量播種機(jī)的研究有較好的參考價(jià)值。綜上所述，國外在精量播種控制技術(shù)上研究較深，所研究產(chǎn)品的精度較高。而我國當(dāng)前精量播種機(jī)的智能化研究程度較低，多數(shù)研究的系統(tǒng)功能單一，難以滿足未來我國農(nóng)業(yè)機(jī)械智能化發(fā)展的需求；當(dāng)前在實(shí)現(xiàn)多功能的情況下，仍不能提高播種的精度，表明研究者在多學(xué)科融合的過程中遇到不少難題，難以打破技術(shù)壁壘。通過國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，研究多會采用智能控制技術(shù)（如模糊ＰＩＤ控制、專家系統(tǒng)）來調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，后續(xù)需結(jié)合導(dǎo)航技術(shù)、機(jī)器視覺等來提高播種效率和質(zhì)量；需進(jìn)一步增加系統(tǒng)功能的多樣性，優(yōu)化算法，加速集路徑規(guī)劃、多機(jī)協(xié)同和云平臺控制等功能于一身的智能化精量播種機(jī)的實(shí)現(xiàn)，以滿足未來需求。

2.2補(bǔ)種技術(shù)

播種機(jī)在田間作業(yè)時(shí)，漏播的情況難以避免。為了提高播種質(zhì)量，需在電控精量播種機(jī)上設(shè)計(jì)補(bǔ)種裝置。陳剛等設(shè)計(jì)了玉米免耕精密播種機(jī)漏播補(bǔ)償系統(tǒng)，如圖９所示，系統(tǒng)根據(jù)傳感器采集到的漏播情況，根據(jù)各動作時(shí)間關(guān)系，通過算法分析補(bǔ)種位置，及時(shí)啟動補(bǔ)種系統(tǒng)裝置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)種。經(jīng)試驗(yàn)，安裝漏播補(bǔ)償系統(tǒng)后，工作速度在５～７ｋｍ／ｈ時(shí)，播種合格率為９９％左右，補(bǔ)種效果較好。劉樹峰等設(shè)計(jì)了馬鈴薯漏播檢測自動補(bǔ)種裝置。利用兩對激光對射傳感器和接觸式行程開關(guān)傳感器，分別采集馬鈴薯漏播狀況和補(bǔ)種的位置，通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)以驅(qū)動補(bǔ)種裝置實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)種。在工作速度為２～５ｋｍ／ｈ時(shí)，補(bǔ)種合格率為８２．１７％，總播種率為９８．５％。當(dāng)前我國播種機(jī)以機(jī)械式為主，給機(jī)械式播種機(jī)設(shè)計(jì)補(bǔ)種裝置，可以有效提高播種質(zhì)量。應(yīng)針對當(dāng)前存在的問題，優(yōu)化傳感器的設(shè)計(jì)，提高檢測精度和抗干擾能力，優(yōu)化控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，用以匹配未來智能電控精量播種機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)補(bǔ)種。

３存在問題

近些年，我國在智能電控精量播種技術(shù)的研究取得了極大進(jìn)展，播種質(zhì)量和效率有了很大提高。同時(shí)，也存在一些問題。

１）缺乏實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證。與國外約翰迪爾和凱斯紐荷蘭這些技術(shù)強(qiáng)大的公司不同，我國農(nóng)機(jī)產(chǎn)商對于機(jī)具的智能化研究緩慢；研究者研發(fā)的新技術(shù)和新裝置，一般都是改裝到現(xiàn)有的播種機(jī)上用于試驗(yàn)研究，缺少針對新技術(shù)的機(jī)具整體研發(fā)，導(dǎo)致市面上播種機(jī)新技術(shù)的更新緩慢，在一定程度上限制了精量播種機(jī)智能化的發(fā)展。研究者與廠商需加強(qiáng)合作，積極推廣現(xiàn)已成熟的智能化技術(shù)，用市場的驗(yàn)證來促進(jìn)播種機(jī)的發(fā)展，早日實(shí)現(xiàn)我國高集成度的智能化播種機(jī)生產(chǎn)。

２）系統(tǒng)穩(wěn)定性及傳感器精度不足。結(jié)合各研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國內(nèi)研究者常采用的控制器（如５１單片機(jī)、ｓｔｍ３２單片機(jī)）都會隨著工作速度加快而穩(wěn)定性下降，而且控制器的性能難以滿足未來智能化播種機(jī)的需求，利用軟件算法優(yōu)化和裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不能很好地解決這些問題，未來需加強(qiáng)自主控制器硬件裝置的研發(fā)；在播種檢測時(shí)，當(dāng)前市場上幾種傳感器型號對于微小粒徑的種子檢測精度不足（如微小粒徑的種子難以引起壓電傳感器感知層的電荷變化），當(dāng)前需加強(qiáng)傳感器自主研發(fā)，研究適合國內(nèi)農(nóng)業(yè)作物和播種環(huán)境的傳感器，打破國外在傳感器行業(yè)的技術(shù)壟斷，以解決破損種子和小粒徑種子難以檢測的難題。

３）現(xiàn)階段的播種機(jī)智能化程度不足。當(dāng)前仍未實(shí)現(xiàn)成熟的人工智能監(jiān)控和智能控制技術(shù)，多機(jī)協(xié)同、路徑規(guī)劃及無人農(nóng)機(jī)播種作業(yè)的集成還有很長的距離。應(yīng)大力加強(qiáng)針對農(nóng)機(jī)相關(guān)的智能感知技術(shù)、無線通信技術(shù)、智能控制技術(shù)、導(dǎo)航及路線規(guī)劃技術(shù)的研究，將多學(xué)科融合才能快速發(fā)展智能化農(nóng)機(jī)，以減少勞動力，適應(yīng)未來農(nóng)業(yè)勞動人口減少的趨勢。

４展望

智能檢測控制技術(shù)是播種裝備實(shí)現(xiàn)智能化、精量化的關(guān)鍵核心技術(shù)。從精量播種狀態(tài)檢測技術(shù)、電控精量播種控制技術(shù)方面，系統(tǒng)分析了國外和國內(nèi)智能播種機(jī)檢測和精量控制研究現(xiàn)狀，以及我國智能檢測精量控制技術(shù)與國外的差距，未來需要從以下幾方面進(jìn)行突破。

１）針對目前電控系統(tǒng)存在的信號干擾、復(fù)雜惡劣環(huán)境下的穩(wěn)定性能下降等問題，可借鑒國外傳感器研究，加強(qiáng)我國傳感器自主研發(fā)力度，開發(fā)靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的新型傳感器。針對微小種子感應(yīng)不足等問題，研發(fā)特定的適用傳感器。優(yōu)化排種管性能，研發(fā)適合電控播種機(jī)的排種管結(jié)構(gòu)，提高播種質(zhì)量。將電控播種機(jī)與農(nóng)藝要求深度結(jié)合，研發(fā)滿足我國耕地情況的新型智能化電控播種機(jī)。加強(qiáng)我國動力設(shè)備‘卡脖子’問題攻關(guān)，研發(fā)適用于我國農(nóng)機(jī)動力要求的動力裝備，便于電控系統(tǒng)的適配。

２）生產(chǎn)廠商與國家相關(guān)部門應(yīng)制定電控精量播種機(jī)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)智能化精量播種機(jī)的推廣和應(yīng)用。國家應(yīng)加強(qiáng)智能化農(nóng)機(jī)的投入，吸引更多行業(yè)的人才投入智能播種機(jī)的研究。我國企業(yè)和研究院所應(yīng)加強(qiáng)合作，自主研發(fā)一臺集多功能為一身的智能化播種機(jī)，為其他研究者和廠家提供研究指導(dǎo)。隨著技術(shù)的發(fā)展與成本的降低，智能控制技術(shù)、智能測控技術(shù)的引入，形成多功能的高精度播種控制系統(tǒng)。有望解決當(dāng)前控制系統(tǒng)存在的不穩(wěn)定、不靈敏等問題，將會大大的提高電控精量播種系統(tǒng)的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。結(jié)合通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控播種信息，實(shí)時(shí)調(diào)整播種機(jī)參數(shù)設(shè)定，實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同作業(yè)以及無人作業(yè)，實(shí)現(xiàn)智能化農(nóng)業(yè)。

３）加快國產(chǎn)農(nóng)機(jī)控制芯片和基于國際標(biāo)準(zhǔn)的控制器研發(fā)。建立農(nóng)機(jī)研究數(shù)據(jù)庫，加快促進(jìn)國產(chǎn)農(nóng)機(jī)裝備的生產(chǎn)。構(gòu)建多學(xué)科融合的智能農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫，開發(fā)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域云服務(wù)平臺，搭建與其他領(lǐng)域人才溝通的橋梁，便于人才相互交流幫助，為智能化播種機(jī)的發(fā)展，提供知識和平臺的支撐。

５結(jié)語

本文梳理了近年來國內(nèi)外智能化播種技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對比分析各種傳感器檢測技術(shù)和控制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場景，指出我國當(dāng)前對高精度傳感器研發(fā)力度不足、智能控制技術(shù)不成熟等問題，給出促進(jìn)精量播種機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、多方合作攻克“卡脖子”技術(shù)、多學(xué)科優(yōu)勢技術(shù)融合等建議，為我國實(shí)現(xiàn)智能化精量播種技術(shù)提供一定的參考。我國農(nóng)業(yè)機(jī)械發(fā)展迅速，大型農(nóng)場基本上實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械化，促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而精量播種技術(shù)作為農(nóng)業(yè)機(jī)械較為重要的技術(shù)，可有效減少播種過程產(chǎn)生的浪費(fèi)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造更大的利益。因此，我國應(yīng)重視精量播種技術(shù)的研究，加強(qiáng)研究經(jīng)費(fèi)和人才投入，爭取早日實(shí)現(xiàn)我國精量播種機(jī)具的智能化。

參考文獻(xiàn)

［１］丁幼春，王凱陽，劉曉東，等．中小粒徑種子播種檢測技術(shù)研究進(jìn)展［Ｊ］．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，２０２１，３７（８）：３０－４１．

［2］羅錫文，廖娟，胡煉，等．我國智能農(nóng)機(jī)的研究進(jìn)展與無人農(nóng)場的實(shí)踐［Ｊ］．華南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，２０２１，４２（６）：８－１７，５．

［3］馮玉崗，金誠謙，袁文勝，等．基于衛(wèi)星測速小麥精量電驅(qū)式播種控制系統(tǒng)［Ｊ］．中國農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，２０２０，４１（１２）：１２４－１３０．

［4］萬星宇，廖慶喜，廖宜濤，等．油菜全產(chǎn)業(yè)鏈機(jī)械化智能化關(guān)鍵技術(shù)裝備研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［Ｊ］．華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)

［5］廖宜濤，李成良，廖慶喜，等．播種機(jī)導(dǎo)種技術(shù)與裝置研究進(jìn)展分析［Ｊ］．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，２０２０，５１（１２）：１－１４．

［6］楊碩，王秀，高原源，等．玉米精密播種粒距在線監(jiān)測與漏播預(yù)警系統(tǒng)研究［Ｊ］．農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，２０２１，５２（３）：１７－２４，３５．

作者:陳書法 馮博 蘆新春 牛晏瑞 張海峰 單位:江蘇海洋大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院