紫菜采收設備技術發展與展望

倪 尚

（大連海洋大學機械與動力工程學院，遼寧 大連 116000）

紫菜是海中互生藻類的統稱，屬于紅藻綱，紫菜有著十分豐富的藻蛋白質，同時也有豐富的維生素和無機鹽等，其目前主要生長在我國沿海潮間帶。在紫菜的產業化發展過程中，需要以市場導向為前提實現更精準有效的發展，同時對紫菜采收等相關方面也要高度關注，在技術匹配和實施設備優化方面要體現出根本性價值，這樣才能充分適應當前我國紫菜采收的產業化、規模化發展需求[1]。

1 紫菜采收設備技術發展現狀

在科學技術的快速發展和有效推動背景下，對于紫菜采收設備和技術研發而言，需要在優化創新方面進行有效加強，要充分結合紫菜的采收特點，有效選擇和落實相應的設備和技術[2]。同時，要結合具體海域的特殊條件，不斷改進和完善相關設備采收方式，并且在對其進行創新發展的基礎上體現出應有的采收效果。

1.1 國外紫菜采收設備技術發展現狀

1）泵吸式紫菜采收裝備技術。在20 世紀60 年代，日本、韓國等國家在紫菜采收的過程中就已經應用了機械化操作模式，也以此推動了紫菜采收機械化發展。在設施設備方面，最早是針對泵吸式采收設備進行應用，把船作為載體。在應用的過程中主要是利用泵吸力對于刀具轉子進行有效驅動，這樣可以使紫菜得到有效截斷，同時確保紫菜和海水被納入到網兜之中，并依次進行相對應的有效分離，在對其進行分離之后會將紫菜運送到船艙內部。在后續的發展過程中，學界對于這種泵吸式采收裝備不斷地進行改進和完善[3]。池田真美深入研究了該類裝備，剖析了切斷機構，優化了切割模式，通過采取多類切割手段，同時形成圓弧形，體現了更加良好的切割效果，同時可以有效避免紫菜被切斷。牧里六等以該類裝置為基礎，在創新改進的背景之下設計外掛泵吸式采收裝置，通過該類裝置可以在水下進行采收，有效降低了勞動強度。但在水下對裝置進行外掛有較大的劣勢，對船體也會造成很大阻力。因此后來對其進行改進，轉變成為可升降的泵吸式裝置，把外掛安裝在船體中部，并在船底匹配與之契合的孔，在此情況下通過孔和水面網聯的接觸，可以針對紫菜進行采收，這樣可以有效優化其性能。但是在裝置作業的過程中，會在很大程度上磨損吸入泵，而且效率相對較低，同時容易導致紫菜被切成很多段，進而造成很高的細胞損傷率。

2）剪切式紫菜采收裝備技術。在該裝備技術的應用過程中，主要是通過曲柄滑塊機構，確保刀具可以保持在往復運動的狀態，依次進行紫菜切割。在切割的過程中，其機構主要是由動刀片和定刀片一起組成的，動刀片通過滑塊的帶動進行直線運動，同時和定刀片融合，進而進行更有效的剪切。應用該采收裝備進行作業的優勢比較明顯，效率也更高，工作更加穩定，同時操作相對簡單。在整機裝備中，涉及的結構主要包括剪切結構、分離結構、收集結構和牽引結構，在具體操作環節可以有效實現采收一體化操作。目前，日本和韓國在紫菜采收作業時，通常應用該類剪切式采收裝備，與此同時，進一步匹配拖拉機進行融合應用，這樣可以在淺灘或者退潮后的干沙灘上進行有效作業。但需要注意的是，這種設備在作業環境方面有比較嚴格的要求，因此在此方面有一定的局限性。

3）打采式紫菜采收裝備技術。在機械搭載技術迅猛發展的背景下，機械化逐步替代了手工采收紫菜模式。在打采紫菜采收的過程中，主要利用旋轉的滾刀確保紫菜可以得到有效切割，并且扯斷。該類裝備操作需要匹配相對應的動力源和護欄、刀架、滾刀等，同時要不斷對其進行優化，通過調整使其可以充分應用在全浮動閥以及支柱式栽培紫菜方面，這樣可以有效解決紫菜采收環節效率低、費時費力的問題[4]。石田昌次郎對于船載滾刀式紫菜收割機進行了試驗，該類裝備主要包括網聯支架、滾刀和船體，在滾刀打采紫菜之后可以直接放入到船艙內部，然后起升網簾，這樣可以實現起升打采與收集的一體化操作，效率較高。

1.2 我國紫菜采收設備技術發展現狀

1）有效應用泵吸式紫菜采收裝備技術。20 世紀70 年代，我國紫菜栽培有了比較明顯的進步，因此對于紫菜采收機械設備也有了更多的需求。最開始我國也有效應用了泵吸式紫菜采收裝備技術，但我國在紫菜質量以及刀具質量方面與國外相比還有很大差距，因此該裝備與我國紫菜栽培模式和應用需求無法充分吻合。

2）有效應用剪切式紫菜采收裝備技術。該裝備技術主要是自行設計的，其中比較具有代表性的發明人是朱日超等，其結合相對應的生產實踐和采購需求，設計了可以半浮動的伐，并且該類紫菜收割機可以應用在退潮淺灘作業中。該收割機的組成部分主要涉及傳動機構、驅動設備、防護機構和剪切收割機，同時在操作環節可以對紫菜留茬長度進行調節。由于有效改進了該類設備，因此在性能和應用范圍方面也得到了有效改善，作業效率是人工的10 倍左右，極大地提升了紫菜的采收效率。

3）有效應用打采式紫菜采收裝備技術。我國在打采式采收裝備方面的研究和應用起步較晚，但在實際發展過程中，通過針對性地吸收和借鑒國外的先進設備和技術，再融入我國的實際采收需求和發展實際，不斷地對裝備進行改進和完善，因此也取得了非常好的應用效果。在該類采收裝備設計和應用的過程中，需要結合不同地區的紫菜栽培特點和漲潮特點對其進行改進，使其能有效安置在采收船上。同時，也要確保各類裝置能在拖拉機等牽引工具上進行有效應用，在退潮的情況下可以在干沙灘上進行操作，從而降低勞動強度。

此外，張里吉等相關研究人員有效設計了紫菜收割船，該船體主要是利用鏈式割刀對紫菜進行切斷，同時可以對網簾進行保護，使紫菜可以得到有效采收，并且相對來說其損傷程度較小。但需要注意的是，該項裝備技術還處于開發試驗階段，并沒有進行產業化生產運行和應用，具體實踐效果還需要進一步跟蹤檢測。

通過國內外紫菜采收裝備技術的對比和深入分析，可以看到在當前的紫菜采收裝備的運用過程中主要包括三種類別，分別是泵吸式、剪切式和打采式[5]。具體比對可知，國外在該類采收裝備技術方面比較先進，起步較早，研發力度更大，應用范圍更廣，我國在該類采收裝備技術理論研究方面還不夠成熟完善，雖然有一定程度的研究成果，但是對于整體設備技術研發和技術探索仍然存在不同程度的問題。因此，需要在后續的發展過程中不斷優化和完善，采用更切實可行的裝備，并匹配對應的配套設施，這樣才能趨向于一體化發展，同時在自動化的網簾升起和采收運輸消毒處理等方面有待進一步加強，通過優化采收機械設備的功能，為采收質量和效率的提升提供必要條件。

2 紫菜采收設備技術發展展望

2.1 著重研究紫菜生物力學特性

在未來的發展過程中，紫菜采收裝備技術還需進一步加強，并以此為切入點，進一步深入研究紫菜的生物力學和相關特性，把握紫菜的具體厚度、長度、體積、質量等。在生物分析的背景下，明確紫菜的采收結構以及相對應的指標系數[6]。同時，對于不同部位、品系、生產及生長周期等都要進行深入分析和研究，為采收裝備技術的研發提供有效的理論依據和數據參考。

2.2 深化研究采收裝備的理論體系

對于采收裝備和相關技術的理論體系，需要進一步優化和深入研究，并且結合信息化技術和虛擬樣機技術有效利用離散元法和有限元法，對切割結構和紫菜的內在規律進行深入研究和有效探索[7]。此外，對結構參數進行優化，構建紫菜和刀具的剛柔耦合模型，對前人運動軌跡進行分析和仿真研究，以此解決采收環節破損率高、效率低下等問題，確保紫菜的采收實現精準化、現代化、機械化操作，切實提升采收效率。同時，也可以更好地防控可能出現的紫菜損失率過大和細胞損傷嚴重等問題。

2.3 推動采收設施設備和系統實現自動化發展

在信息化技術和人工智能技術發展和推進的過程中，紫菜采收設備和相關技術的研發也要充分融入監控技術和相關信息化體系，使整個采購系統和設備實現智能化、自動化操作，并且確保電控技術在其中得到有效應用，使相關采收設備和機械實現液壓控制和系統控制，進而為推動紫菜采收裝備智能化和自動化發展提供必要保障[8]。我國在紫菜采收設備的發展過程中，需要進一步充分融入國外的先進技術和設計理念，并結合互聯網技術、視覺機器、傳感器技術等，實現更為顯著的智能化、現代化發展效果。同時，要有效采集互聯網信息，融入人工智能技術，通過智能辨識品質等相關系統提升紫菜采收裝備的自動化運營效果，為采收裝備實現自動化操作奠定堅實基礎。

2.4 切實提升采收設備和系統的集約化水平

在紫菜采收、輸送和消毒等各方面實現集約化和一體化是未來的發展趨勢。因此，在設備優化和動態調整方面要切實體現出應有的價值和研究效果[9]?？梢葬槍Νh保酸化液進行研發，以此進行精準計算，進一步提升船載工具空間利用率，充分體現其綜合應用效能。在采集、受理、消毒等方面實現集成化和系統化操作，可以有效降低采收成本，同時為用工質量和員工效率的提升提供必要前提。在采收系統實現精準化、集成化操作的過程中，要確保紫菜可以得到更加健康高效的栽培，并最大程度地減少栽培過程中對生態環境造成的破壞和污染。

2.5 有效打造紫菜全過程機械化栽培模式

在未來的發展過程中，需要以相應的栽培手段創新和栽培模式改進為切入點，進一步體現出全過程機械化栽培效果，以此為設備和采收技術的優化創新以及切實改進提供必要支持[10]。在當前我國的紫菜栽培中，相關設置往往存在較大的結構差異，在栽培工藝方面也缺乏創新性和精準性，各個地區的工藝往往不夠統一，缺乏標準化和規范化。因此，需要在紫菜栽培中實現全過程、全方位的栽培管理。不斷整合完善栽培標準和規范，使行為標準符合紫菜全過程機械化、智能化的采收要求；有效統一掛苗間距以及設施結構，實現標準化、規范化發展；切實優化網簾的尺寸，從根本上體現相關設施設備和采收技術設備的適用性和通用效果；有效融合栽培工藝和采收工藝，實現順利銜接，在育苗、栽培、掛苗采收等方面體現設備的可用性和精準性，實現全過程機械化。在全過程機械化栽培模式的推動下，切實提升紫菜的生產質量、生產效益，推動紫菜的產業化、智能化發展。

3 結束語

綜上所述，當前我國的紫菜采收設備技術發展過程中仍然存在一定問題，與發達國家相比還存在不小的差距。因此，在未來的發展過程中需要進一步優化和完善，從多個方面協同推進，有效做好設備和技術的改進創新工作，在栽培模式方面進行動態調整，為紫菜的產業化、智能化、機械化發展提供必要條件。