摘 要：隨著大麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和合法化，對于高效、可持續(xù)的大麻生產(chǎn)技術(shù)的需求日益增長。該文綜述了近年來小型工業(yè)大麻收獲機的研究進展，基于大麻收獲機的意義和發(fā)展背景，著重分析了傳統(tǒng)大麻手工收獲存在的問題，如勞動密集、效率低下等，概述了小型工業(yè)大麻收獲機的設(shè)計原理和技術(shù)特點，隨后對目前小型工業(yè)大麻收獲機應(yīng)用特點即存在的問題進行分析，包括其優(yōu)缺點和適用場景。最后展望小型工業(yè)大麻收獲機的未來發(fā)展趨勢，提出了需要進一步解決的技術(shù)難題和發(fā)展方向，以期為大麻生產(chǎn)技術(shù)的進步提供參考和借鑒。
關(guān)鍵詞：小型工業(yè)大麻收獲機；大麻生產(chǎn)技術(shù)；自動化；效率；機械結(jié)構(gòu)；技術(shù)創(chuàng)新
工業(yè)大麻作為一種多用途植物，可以用于紡織品、建筑材料、生物燃料、醫(yī)藥品等領(lǐng)域[1]，不僅為各行業(yè)提供了可替代的材料和產(chǎn)品，還具有環(huán)保和可再生的特點，工業(yè)大麻種植和利用有助于促進農(nóng)業(yè)多樣化、減少對傳統(tǒng)資源的依賴，同時推動經(jīng)濟發(fā)展和創(chuàng)新，為可持續(xù)發(fā)展目標做出貢獻。
在大麻種植環(huán)節(jié)中，收獲是至關(guān)重要的一步，然而傳統(tǒng)的手工收割方式存在著諸多問題，如勞動密集、時間長、效率低等[2]，迫切需要新的技術(shù)手段來提升收割效率、降低成本。因此，小型工業(yè)大麻收獲機作為一種新型收割設(shè)備備受關(guān)注。
本文綜述近年來小型工業(yè)大麻收獲機的研究進展，包括設(shè)計原理、技術(shù)特點以及現(xiàn)有機型的優(yōu)缺點分析。通過對小型工業(yè)大麻收獲機的研究和比較，旨在為大麻生產(chǎn)技術(shù)的進步和行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供參考和借鑒。
不同類型的收割機具有各自的優(yōu)缺點和適用范圍，選擇合適的收割機需要考慮到工業(yè)大麻品種、種植方式、收割效率和成本等因素。根據(jù)不同收割方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計，工業(yè)大麻微型收獲機械類型及應(yīng)用特點如表1所示[3]。
2 國內(nèi)外工業(yè)大麻微型收獲機械發(fā)展現(xiàn)狀
2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國外的工業(yè)大麻微型收獲機械已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用和發(fā)展。在北美和歐洲等地，大麻產(chǎn)業(yè)已經(jīng)得到了合法化，為工業(yè)大麻微型收獲機械的發(fā)展提供了良好的市場空間。歐洲地區(qū)在工業(yè)大麻微型收獲機械領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，如荷蘭、德國和法國，已經(jīng)投入大量資金和人力資源進行工業(yè)大麻收割機械的研發(fā)和生產(chǎn)，開發(fā)了一系列先進的收割機型號，包括割草機式、搖臂式和拖拉機式等多種類型[4]，通過提高收割效率和減少人工成本，有效地促進了工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
表1工業(yè)大麻微型收獲機械類型及應(yīng)用特點
北美地區(qū)也是工業(yè)大麻微型收獲機械技術(shù)發(fā)展的重要地區(qū)之一。美國和加拿大等國家的一些農(nóng)業(yè)機械公司和科技企業(yè)積極投入到工業(yè)大麻收割機械的研究和生產(chǎn)中，致力于改進現(xiàn)有收割機型號的性能和功能，通過引入先進的自動化系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，這些公司研發(fā)出具備自主導(dǎo)航和智能控制功能的全自動收割機型號，能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的路線和植株識別技術(shù)實現(xiàn)自主行駛和自動化收割[5]。此外，還注重改進收割機的割取方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計，以提高割取效率和減少對植株的機械損傷。
總體來說，國外的工業(yè)大麻微型收獲機械已經(jīng)得到了長足的發(fā)展，具備了較高的技術(shù)含量和市場競爭力。隨著全球工業(yè)大麻市場的不斷擴大，相信這些機械的發(fā)展前景會更加廣闊。
2.2 國內(nèi)研究進展
目前，國內(nèi)工業(yè)大麻微型收獲機械隨著工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，該領(lǐng)域的技術(shù)和設(shè)備也在不斷創(chuàng)新和完善。
2.2.1 預(yù)熱處理對油體乳液pH穩(wěn)定性的影響
目前國內(nèi)市場上已經(jīng)涌現(xiàn)出割草機式、搖臂式、手持式、拖拉機式等多種類型的收割機械。這些不同類型的機械在結(jié)構(gòu)設(shè)計、割取方式和適用場景等方面存在差異，以滿足不同規(guī)模和種植方式的工業(yè)大麻收割需求，用戶可以根據(jù)具體需求選擇適合自己的設(shè)備。
2.2.2 技術(shù)創(chuàng)新提升
國內(nèi)一些企業(yè)和研究機構(gòu)致力于改進現(xiàn)有機械的性能和功能，通過優(yōu)化割取方式、提升自動化程度、增強耐用性等方面的技術(shù)改進，提升了收割機械的整體性能，為國內(nèi)工業(yè)大麻生產(chǎn)提供了更好的技術(shù)支持。
2.2.3 產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模不斷擴大
隨著工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)越來越多的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)和種植戶意識到高效收割對于提高產(chǎn)量和降低成本的重要性，因此對收割機械的需求持續(xù)增長。同時，政府對于工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)的政策支持和監(jiān)管力度加大[6]，為收割機械的研發(fā)、生產(chǎn)和推廣提供了良好的政策環(huán)境。這些因素共同推動了國內(nèi)工業(yè)大麻微型收獲機械市場規(guī)模的不斷擴大，為相關(guān)企業(yè)和機構(gòu)帶來了更廣闊的發(fā)展空間。
3 工業(yè)大麻微型收獲機存在的問題
3.1 機械性能不足
目前，市場上一些收割機械在處理工業(yè)大麻時面臨著割取效率低、割取質(zhì)量不穩(wěn)定、機械損傷過大等問題。部分收割機械的設(shè)計和制造水平尚不成熟，導(dǎo)致其在實際應(yīng)用中性能表現(xiàn)不佳，無法滿足種植戶對于高效、精準收割的需求。此外，一些機械存在著耐用性不足、易損件頻繁更換等問題[7]，影響了機械的穩(wěn)定運行和使用壽命。
3.2 防塵設(shè)計不合理
在收割過程中，大麻植株會產(chǎn)生大量塵土和細小植物碎屑，雜質(zhì)進入機械內(nèi)部，導(dǎo)致機械部件的磨損和故障。然而，目前一些收割機械的防塵設(shè)計不夠完善，無法有效阻止塵土和碎屑的進入，導(dǎo)致機械的清潔和維護工作增加，同時也增加了機械的故障率和維修成本。
3.3 適應(yīng)性差，效率低
由于工業(yè)大麻種植場景的多樣性，包括植株高度、密度、生長狀態(tài)等方面的差異，一些收割機械可能無法適應(yīng)不同種植環(huán)境，導(dǎo)致效率低下。例如在高密度種植的大麻田地中，一些機械可能由于結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理或割刀配置不當[8]，無法有效穿過密集的植株進行割取，導(dǎo)致收割效率低下;而在植株生長不均勻或高低不平的場地中，機械可能難以保持穩(wěn)定的運行狀態(tài)，影響了割取的精準度和效率。
3.4 安全性低
在操作過程中，工業(yè)大麻收割機械可能會涉及到割刀、機械運轉(zhuǎn)部件、動力系統(tǒng)等危險因素，隨著工業(yè)大麻收割機械的自動化程度不斷提高，在工作過程中會存在自動導(dǎo)航系統(tǒng)失靈、傳感器故障等技術(shù)性安全隱患。如果沒有及時的技術(shù)維護和安全監(jiān)控措施，可能會導(dǎo)致機械操作失控或不當操作，增加了事故發(fā)生的風(fēng)險。
4 工業(yè)大麻微型收獲機發(fā)展趨勢
4.1 技術(shù)智能化
隨著人工智能、機器學(xué)習(xí)和自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的收割機將趨向于智能化，具備自主導(dǎo)航、智能控制和自動化作業(yè)等功能。借助全球定位系統(tǒng)(GPS)和激光雷達等傳感器，實現(xiàn)收割機在田間的自主導(dǎo)航和路徑規(guī)劃，確保機器沿著預(yù)設(shè)的收割路徑高效行駛。使用圖像識別和深度學(xué)習(xí)算法，對工業(yè)大麻植株進行識別和分類，以便針對不同類型的植株采取相應(yīng)的割取方式和參數(shù)調(diào)整，提高收割精準度。結(jié)合傳感器和實時數(shù)據(jù)反饋，實現(xiàn)收割機械的智能控制，自動調(diào)整割刀速度、高度和力度，可以適應(yīng)不同生長狀態(tài)的工業(yè)大麻，提高割取效率和質(zhì)量。將收割機械與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和云端平臺連接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和自動化作業(yè)調(diào)度，提高生產(chǎn)計劃的靈活性和響應(yīng)速度，減少人力和時間成本。集成故障診斷傳感器和數(shù)據(jù)分析算法，實時監(jiān)測收割機械的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在故障，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。
4.2 多功能一體化
未來的收割機將不僅僅局限于單一的收割功能，而是向多功能一體化方向發(fā)展，結(jié)合其他作業(yè)任務(wù)，整合多種功能，如收割、剔除雜草、除草、施肥等，實現(xiàn)多任務(wù)協(xié)同作業(yè)，提高機械利用率和生產(chǎn)效率。同時可以用模塊化設(shè)計，允許快速更換和調(diào)整不同的收割、剔除、分類等功能模塊，以滿足不同種植階段和需求的變化。
4.3 環(huán)保節(jié)能
隨著社會對環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的重視，未來的收割機將更加注重環(huán)保節(jié)能方面的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用。未來的收割機將更多地采用綠色能源驅(qū)動，如太陽能、風(fēng)能等可再生能源，減少對傳統(tǒng)燃油的依賴，降低碳排放和環(huán)境污染。設(shè)備將采用高效節(jié)能的設(shè)計方案，優(yōu)化動力系統(tǒng)、減少能源消耗的材料選擇、降低機械阻力和能量損耗等，提高整機的能源利用效率。收割機的生產(chǎn)工藝將采用低排放的制造工藝和材料，減少對環(huán)境的污染，降低生產(chǎn)過程的碳足跡和能源消耗。
5 結(jié)論
隨著全球?qū)I(yè)大麻的認識不斷提升，工業(yè)大麻的生產(chǎn)和加工越來越成熟，而工業(yè)大麻微型收獲機械作為工業(yè)大麻生產(chǎn)和加工過程中不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備，在近年來也得到了越來越多的關(guān)注和研究。
未來的技術(shù)創(chuàng)新將成為推動工業(yè)大麻微型收獲機械向智能化、多功能化和環(huán)保節(jié)能方向發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動力。隨著人工智能、機器學(xué)習(xí)和自動化技術(shù)的不斷進步，收割機將越來越智能化，具備自主導(dǎo)航、智能控制和自動化作業(yè)等功能。同時向多功能一體化方向發(fā)展，結(jié)合其他農(nóng)業(yè)任務(wù)，采用綠色能源驅(qū)動、高效節(jié)能設(shè)計和智能化節(jié)能控制等技術(shù)，減少對環(huán)境的污染和資源的浪費，實現(xiàn)更加可持續(xù)的發(fā)展。
[1]王德明，張曉青，朱士強，等.工業(yè)大麻應(yīng)用及種植技術(shù)裝備發(fā)展現(xiàn)狀[J].農(nóng)業(yè)工程，2023，13(9):20-25.
[2]向偉，馬蘭，劉佳杰，等.工業(yè)大麻生產(chǎn)全程機械化技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀與展望[J].中國麻業(yè)科學(xué)，2021，43(6):320-332.
[3]曹焜，孫宇峰，張曉艷，等.鹽堿脅迫對工業(yè)大麻生長發(fā)育的影響[J].種子，2022，41(11):37-46.
[4]馬蘭，劉佳杰，向偉，等.工業(yè)大麻干莖加工處理試驗研究[J].中國麻業(yè)科學(xué)，2020，42(6):263-272.
[5]張建春，張華.工業(yè)用大麻纖維綜合開發(fā)研究[J].中國麻業(yè)科學(xué)，2007，29(S1):63-65+67.
[6]馬蘭，龍超海，劉佳杰，等.國內(nèi)外工業(yè)大麻加工處理機械發(fā)展現(xiàn)狀[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45(19):205-213+217.
[7]王齊瑋，吳寧，杜官本，等.大麻籽內(nèi)生菌果膠酶的菌株篩選初探[J].纖維素科學(xué)與技術(shù)，2015，23(1):55-59+70.
[8]高勇.工業(yè)大麻收獲機械研究進展及展望[J].農(nóng)業(yè)機械，2023(7):67-69+72.
文章摘自：王紅元，謝洪昌，王晨平，石素海，王海礁．小型工業(yè)大麻收獲機研究進展 [J]. 農(nóng)機使用與維修. 2024, 334(06):89-91.
