李震 解开柑橘园中的科技密码
2024-08-19 00:00:00赵汉琪
中华儿女 2024年8期
常言道，橘子好吃，果实难摘。近年来，在岭南地区不少柑橘园内，常见这样的情景：几位果农将采摘的柑橘装上一辆无人驾驶的单轨运输车。一车装满，按下遥控器，这辆满载着果子的运输车通过单轨翻山越岭，将果实运上公路，将肥料运到田间地头，也让岭南地区的果农告别了肩挑背驮的历史。
作为全国农机化科技创新专家组专家、中国青年科技工作者协会会员，华南农业大学电子工程学院（人工智能学院）院长李震一直致力于适用于丘陵山地的现代农机装备研究及推广应用工作，其中山地果园轨道运送装备一直是他在农业领域的主推技术，大大减轻山区果农的繁重劳作。
自2016年担任国家现代农业（柑橘）产业技术体系机械化研究室主任和果园管理机械化岗位科学家以来，李震在柑橘生产机械化和智能化领域取得了不凡的建树，曾获教育部高等学校科学研究优秀成果奖（科学技术）技术发明奖一等奖，农业农村部神农中华农业科技奖二等奖、三等奖，广东省科技进步奖二等奖，广东省农业技术推广奖一等奖、二等奖，中国农业机械学会青年科技奖等多项奖励。
如今，在李震和团队的共同努力下，不仅“单轨小火车”奔跑在全国各地的柑橘园中，电动轻简型挖穴机、电动炮塔风送式喷雾机、便携式柑橘在线测产仪等一批现代化农机和装备也在大显身手，助力“汗水农业”向“智慧农业”的加速转变。
从电子信息专业跨界农业
李震出生在一个军人家庭，父母是吉林人，后随军来到广州。1981年，李震在广州出生；2000年，他考入了华南农业大学工程学院的电子信息工程专业。本科毕业后，他选择继续深造，在本校继续攻读农业电气化与自动化的硕士与博士学位，师从洪添胜教授，从此开始涉足农业领域。
自幼在部队大院长大，李震对农业并无过多了解。但跟随导师做了几个项目后，深入田间地头、山林果园的他逐渐体会到了农民对机械化的迫切需求，逐渐产生了一种“非常想要去做一件事情的使命感”。
随着学习和研究不断深入，李震了解到，我国农业装备水平与欧美发达国家的差距依然显著，这也成了他投身农业机械化研究的强大动力。他深知，要解决劳动力短缺、降低劳动强度及成本等问题，才能进一步提高水果品质和市场竞争力、增强果园的防灾抗灾能力，提升果农的收入。而这一切，都离不开农业机械化的助力。
2007年，李震被派到俄克拉何马州立大学参与合作项目，踏上了前往美国的求学之路。按导师建议，合作期间他先修读了生物系统工程硕士学位课程，并获自然科学硕士学位，也成为了国际上第一批接触农业物联网的研究者。
虽然已经过去多年，但谈及这段学习经历时，李震仍记忆犹新。“俄克拉荷马大学有不少课程是本科和研究生一起学习。虽然我在国内已修读自动控制、数理统计、算法设计与分析等课程，对英语学习带来的难度也有心理准备，但在学习过程中遇到的困难还是超过了预期，专业基础之外的传热学课程，更是让我倍感吃力。”俄克拉荷马大学对国际学生要求严格，若要得到奖学金，27门课程中最多只能得3个B，其他课程必须是A，否则就要支付高昂的学费。
学习如登山，不仅需要攀登的勇气，更需要坚韧不拔的毅力。李震做到了，他连续三年以优异成绩获得了奖学金。在研究生期间，他发表了8篇SCI论文、4篇EI论文以及其他十几篇中文核心论文，展现了卓越的学术能力。2009年，李震学成归国，获华南农业大学/美国俄克拉荷马州立大学联合培养博士学位，2010年在俄克拉荷马州立大学做博士后研究，并于同年7月加入华南农业大学任教至今。
进入华南农业大学后，李震的研究方向主要集中在山地果园管理机械和装备以及果园信息化技术方面，同时继续跟随洪添胜教授进行农机装备研究工作。“我会将农业机械的理论知识和最新发展结合起来，将团队的最新成果融入教学中，用自己的学识、阅历、经验来培育人才。”
十四年来，他始终未曾离开教学和科研一线，孜孜不倦，砥砺前行，教书育人、科研创新齐头并进。
“好技术要在田间地头真正为农民服务”
多年来，我国柑橘种植采取“果树生产上山下滩，不与粮棉争地”的发展方针，目前已成为南方丘陵山区农民经济收入的支柱型产业。李震介绍，丘陵山地柑橘园坡度跨距大、行株距狭窄，不具备大、中型机械作业的农艺条件，缺少适用的农机装备，果园物品运送主要依靠人工作业，生产条件差、劳动强度大、生产效率低，还存在一定安全隐患。
“如何才能打通果园到公路的‘最后一公里’？”2012年以来，李震在导师洪添胜教授的指引和帮助下，以山地果园单轨运送为核心，在机械结构、电动控制、运送模式等领域开展系列关键技术攻关，研制了适合山地果园作业的系列自走式电动单轨运送装备。
“这是一条能爬坡的路、一列能运货的车。”在没有安装单轨运输车之前，柑橘全部靠人工背运出果园，耗时又耗力。李震融合电力驱动创新了单轨运送装备机械结构设计，研究解决了装备整机结构、自动变挡机构、双链路传动、轮轨减振优化等关键技术问题，突破了山地果园大坡度运送和高运载量的技术瓶颈。同时，他突破了联动控制模式、安全制动与避障、在轨精准定位、状态智能感知等关键技术难题，实现了单轨运送装备的多模态精准控制和安全可靠作业。
技术上的突破还远远不够，李震先在山地上试验，再运送到果园中试用，并收集果农的反馈意见，对机器不断完善，使之越来越智能化、省力好用。如今采摘柑橘，果农只需将摘下的果子放到单轨运输车上，随着发动机启动，单轨运输车很快将果实运出果园。解决了山地蔬果、肥料、农药、劳具等农资的运输问题。果农只需要按下开关，就能轻松完成物资运输，方便又快捷，省时又省力。
山地果园电动单轨运送装备研究工作已获授权发明专利10件，授权实用新型专利和软件著作权等知识产权8件，发表论文15篇，出版专著1部，参与制定并已发布企业标准1项，获广东省农业技术推广奖二等奖和广东省测量控制与仪器仪表科学技术奖一等奖。以山地果园机械化和智能化运送装备为基础，李震又提出了山地果园“路+轨”运送作业的模式，目前已在我国南方地区的多个山地果园落地。
果农的需求始终是李震和他的团队研究的立足点，李震坚信，“好技术要在田间地头真正为农民服务。”循此初心，他和团队还优化了山地果园牵引式双轨运送机和电动轻简型挖穴机，在管道恒压喷雾系统的基础上研发了管道顺序喷雾系统；并且研制了山地果园自走式电动单轨运送机、小型自走式电动履带运输机和轮式运输机、电动炮塔风送式喷雾机、容器育苗开袋及基质装填一体化设备等一批适用于山地橘园的机械化装备。李震介绍，山地果园轨道运送装备的推广应用大大减轻了果农的劳动强度，为缓解劳动力短缺、保护环境、提高资源利用率和果品质量、节本增效和进一步促进水果产业的可持续发展起到很好的示范带动作用。
让农民用得起、愿意用
作为广东省科技特派员，李震一年几乎有四分之一的时间都在果园里。他说：“在启动一项新研发任务之前，我们都会组织相关企业、用户和行业单位等进行非常广泛和深入的调研，走访三到四个省份的柑橘园，充分把握技术需求。”他认为，不能在田间地头发现问题的专家是不合格的，只有在现场发现问题、解决问题，才能无愧于科技特派员的责任与使命。
李震介绍，不同地区的农作物种类、耕作方式和农业环境都有所不同，因此农机需要根据实际需求进行设计和生产。由于农作物种类的多样性，农机也呈现出种类繁多的特点。从播种、施肥、灌溉到收割、加工等各个环节，都需要不同类型的农机来完成。此外，几乎每种作物都有相应的农机装备来辅助生产，如拖拉机、播种机、收割机、灌溉设备等，它们在不同的生长阶段发挥着关键作用。这种专业性使得农机在农业生产中不可或缺，同时也要求厂商在设计和生产时具备高度的专业性和技术实力。
“好技术不仅要让农民用得起，更得让他们愿意用。”李震坦言，与汽车等消费品不同，农机在技术应用上相对保守，更加注重实用性和稳定性，这是因为农业生产对农机的要求不仅仅是高效和先进，更重要的是要适应农民的需求。
在推广应用的过程中，李震也曾遇到困难与挑战。他举例，有些农机从方便维修的角度出发，开放电路板和控制器等设备，但在农民看来，这是一个构造十分复杂的机器，如果损坏了不知道该如何维修，所以宁可放起来不用。“后续的设计中，我们将控制箱完全封闭，用户无法自己打开，这样利用率反倒上去了。”为使农民了解新技术、新装备、新成果，李震带领团队通过现场演示会、技术培训会等多种形式，加强新型农业机械的宣传，提高农民对机械化的认识，进而提升使用农业机械的意愿和水平。
李震一直将研制农民迫切需要、用得起和愿意用的农机装备作为他的研究方向。在技术成果落地过程中，许多关键部件的设计都是按照产业化的标准和要求来实施的，虽然有时增加了设计难度，但能给后续的成果转化和产业化过程减少很多资金、人力和时间的重复投入。
下一步，李震将目光聚焦智慧果园。“在我国南方特色常绿果园，尤其是丘陵山地果园的生产全流程中，融合农机装备、电子控制、物联通信、智能决策等多维度的理论和技术，来降低人力投入和生产成本，实现药肥减施增效和果园精准管控，达到‘机器替人’的目标。”他认为，在可预见的未来，智慧果园将通过融合物联网、大数据、天空地一体化和农机作业装备智能化等技术，来解决劳动力短缺、生产效率低的问题，实现果园生产作业决策数字化、全程机械化、绿色生态化，形成可复制、可推广的智慧果园科学管理模式。同时，这一进程也将和乡村振兴、生态保护紧密结合起来，成为建设美丽乡村、美丽中国的重要助力。
培养学生心怀强农兴农使命
今年5月，李震上任华南农业大学人工智能学院院长。作为我国华南地区唯一一所农林类“双一流”建设高校，华南农业大学一直坚持“以农立校”为本。
华南农业大学人工智能学院成立于2019年11月，是全国农业类院校中首个成立的人工智能学院，与电子工程学院合署为电子工程学院（人工智能学院）（简称“学院”），设有电子信息工程、光电信息科学与工程等6个本科专业，以及智能农业机械装备、农业“互联网+物联网”一体化技术等五大学科方向。
李震介绍，学院具有明显的新工科和新农科的交叉属性。通过将工科的思维、理论、技术和农科的农艺、农技、农机进行深度融合来提升智慧农业的机械化、信息化、数字化和智能化水平。在此前提下，如何培养学生的科研能力和创新能力至关重要。
学院以学生创新创业和学科竞赛为抓手，以科技创新竞赛和学术培训为基础，积极开展第二课堂教育。积极鼓励和支持学生们在掌握并打牢专业知识基础上，参加中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛、“挑战杯”中国大学生创业计划竞赛、全国大学生电子设计竞赛等各项专业竞赛。“通过以赛促学、以学促行，让学生们保持求知欲，激发学生的创新意识，提升在过程中发现问题、提出问题、凝练问题和解决问题的综合素质。”李震说。
作为农业院校教师，李震深知，要将学生培养成为符合农业农村现代化发展需求的高层次复合型人才，就要先引导他们塑造“三农”价值，根植“三农”情怀，心怀强农兴农使命。担任硕士生导师、博士生导师多年，李震始终培养青年科研人员在围绕农民需求的关键科研领域能够坐得住、扎得深。
2019年12月，李震加入中国青年科技工作者协会。他认为，中青科协起到至关重要的桥梁作用，通过参与一系列前沿技术分享、沉浸式研讨交流、一线实地调研等活动，让科技领域各行业的人才交流合作，碰撞出科技成果转化的新思路。同时，通过跨领域、跨地域组织开展深度交流，掌握青年科技工作者的真实想法、现实需求，搭建分享研究成果、拓展“朋友圈”的平台，提高青年科技工作者的获得感、归属感。
乡村振兴，农机先行。目前，李震正带领团队在全自动智能化采收装备、水果初加工装备等方向寻求突破。“我国农机发展已进入4.0时代，高端智能农机装备已成为当下农业现代化的重要标志和产业发展的热点，也是提升农业新质生产力的关键所在。”李震表示，未来将继续以国家战略需求为导向，面向农业农村的实际应用场景，创新关键技术、创制核心装备、创建应用模式，助推传统农业向智慧化、绿色化、规模化转型升级。
责任编辑 陈晰
