李震 解開柑橘園中的科技密碼

常言道，橘子好吃，果實(shí)難摘。近年來，在嶺南地區(qū)不少柑橘園內(nèi)，常見這樣的情景：幾位果農(nóng)將采摘的柑橘裝上一輛無人駕駛的單軌運(yùn)輸車。一車裝滿，按下遙控器，這輛滿載著果子的運(yùn)輸車通過單軌翻山越嶺，將果實(shí)運(yùn)上公路，將肥料運(yùn)到田間地頭，也讓嶺南地區(qū)的果農(nóng)告別了肩挑背馱的歷史。

作為全國(guó)農(nóng)機(jī)化科技創(chuàng)新專家組專家、中國(guó)青年科技工作者協(xié)會(huì)會(huì)員，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程學(xué)院（人工智能學(xué)院）院長(zhǎng)李震一直致力于適用于丘陵山地的現(xiàn)代農(nóng)機(jī)裝備研究及推廣應(yīng)用工作，其中山地果園軌道運(yùn)送裝備一直是他在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的主推技術(shù)，大大減輕山區(qū)果農(nóng)的繁重勞作。

自2016年擔(dān)任國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（柑橘）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系機(jī)械化研究室主任和果園管理機(jī)械化崗位科學(xué)家以來，李震在柑橘生產(chǎn)機(jī)械化和智能化領(lǐng)域取得了不凡的建樹，曾獲教育部高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)（科學(xué)技術(shù)）技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、三等獎(jiǎng)，廣東省科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、二等獎(jiǎng)，中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)青年科技獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。

如今，在李震和團(tuán)隊(duì)的共同努力下，不僅“單軌小火車”奔跑在全國(guó)各地的柑橘園中，電動(dòng)輕簡(jiǎn)型挖穴機(jī)、電動(dòng)炮塔風(fēng)送式噴霧機(jī)、便攜式柑橘在線測(cè)產(chǎn)儀等一批現(xiàn)代化農(nóng)機(jī)和裝備也在大顯身手，助力“汗水農(nóng)業(yè)”向“智慧農(nóng)業(yè)”的加速轉(zhuǎn)變。

從電子信息專業(yè)跨界農(nóng)業(yè)

李震出生在一個(gè)軍人家庭，父母是吉林人，后隨軍來到廣州。1981年，李震在廣州出生；2000年，他考入了華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院的電子信息工程專業(yè)。本科畢業(yè)后，他選擇繼續(xù)深造，在本校繼續(xù)攻讀農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化的碩士與博士學(xué)位，師從洪添勝教授，從此開始涉足農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。

自幼在部隊(duì)大院長(zhǎng)大，李震對(duì)農(nóng)業(yè)并無過多了解。但跟隨導(dǎo)師做了幾個(gè)項(xiàng)目后，深入田間地頭、山林果園的他逐漸體會(huì)到了農(nóng)民對(duì)機(jī)械化的迫切需求，逐漸產(chǎn)生了一種“非常想要去做一件事情的使命感”。

隨著學(xué)習(xí)和研究不斷深入，李震了解到，我國(guó)農(nóng)業(yè)裝備水平與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的差距依然顯著，這也成了他投身農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究的強(qiáng)大動(dòng)力。他深知，要解決勞動(dòng)力短缺、降低勞動(dòng)強(qiáng)度及成本等問題，才能進(jìn)一步提高水果品質(zhì)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力、增強(qiáng)果園的防災(zāi)抗災(zāi)能力，提升果農(nóng)的收入。而這一切，都離不開農(nóng)業(yè)機(jī)械化的助力。

2007年，李震被派到俄克拉何馬州立大學(xué)參與合作項(xiàng)目，踏上了前往美國(guó)的求學(xué)之路。按導(dǎo)師建議，合作期間他先修讀了生物系統(tǒng)工程碩士學(xué)位課程，并獲自然科學(xué)碩士學(xué)位，也成為了國(guó)際上第一批接觸農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的研究者。

雖然已經(jīng)過去多年，但談及這段學(xué)習(xí)經(jīng)歷時(shí)，李震仍記憶猶新。“俄克拉荷馬大學(xué)有不少課程是本科和研究生一起學(xué)習(xí)。雖然我在國(guó)內(nèi)已修讀自動(dòng)控制、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、算法設(shè)計(jì)與分析等課程，對(duì)英語(yǔ)學(xué)習(xí)帶來的難度也有心理準(zhǔn)備，但在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難還是超過了預(yù)期，專業(yè)基礎(chǔ)之外的傳熱學(xué)課程，更是讓我倍感吃力。”俄克拉荷馬大學(xué)對(duì)國(guó)際學(xué)生要求嚴(yán)格，若要得到獎(jiǎng)學(xué)金，27門課程中最多只能得3個(gè)B，其他課程必須是A，否則就要支付高昂的學(xué)費(fèi)。

學(xué)習(xí)如登山，不僅需要攀登的勇氣，更需要堅(jiān)韌不拔的毅力。李震做到了，他連續(xù)三年以優(yōu)異成績(jī)獲得了獎(jiǎng)學(xué)金。在研究生期間，他發(fā)表了8篇SCI論文、4篇EI論文以及其他十幾篇中文核心論文，展現(xiàn)了卓越的學(xué)術(shù)能力。2009年，李震學(xué)成歸國(guó)，獲華南農(nóng)業(yè)大學(xué)/美國(guó)俄克拉荷馬州立大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位，2010年在俄克拉荷馬州立大學(xué)做博士后研究，并于同年7月加入華南農(nóng)業(yè)大學(xué)任教至今。

進(jìn)入華南農(nóng)業(yè)大學(xué)后，李震的研究方向主要集中在山地果園管理機(jī)械和裝備以及果園信息化技術(shù)方面，同時(shí)繼續(xù)跟隨洪添勝教授進(jìn)行農(nóng)機(jī)裝備研究工作。“我會(huì)將農(nóng)業(yè)機(jī)械的理論知識(shí)和最新發(fā)展結(jié)合起來，將團(tuán)隊(duì)的最新成果融入教學(xué)中，用自己的學(xué)識(shí)、閱歷、經(jīng)驗(yàn)來培育人才。”

十四年來，他始終未曾離開教學(xué)和科研一線，孜孜不倦，砥礪前行，教書育人、科研創(chuàng)新齊頭并進(jìn)。

“好技術(shù)要在田間地頭真正為農(nóng)民服務(wù)”

多年來，我國(guó)柑橘種植采取“果樹生產(chǎn)上山下灘，不與糧棉爭(zhēng)地”的發(fā)展方針，目前已成為南方丘陵山區(qū)農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收入的支柱型產(chǎn)業(yè)。李震介紹，丘陵山地柑橘園坡度跨距大、行株距狹窄，不具備大、中型機(jī)械作業(yè)的農(nóng)藝條件，缺少適用的農(nóng)機(jī)裝備，果園物品運(yùn)送主要依靠人工作業(yè)，生產(chǎn)條件差、勞動(dòng)強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，還存在一定安全隱患。

“如何才能打通果園到公路的‘最后一公里’？”2012年以來，李震在導(dǎo)師洪添勝教授的指引和幫助下，以山地果園單軌運(yùn)送為核心，在機(jī)械結(jié)構(gòu)、電動(dòng)控制、運(yùn)送模式等領(lǐng)域開展系列關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研制了適合山地果園作業(yè)的系列自走式電動(dòng)單軌運(yùn)送裝備。

“這是一條能爬坡的路、一列能運(yùn)貨的車。”在沒有安裝單軌運(yùn)輸車之前，柑橘全部靠人工背運(yùn)出果園，耗時(shí)又耗力。李震融合電力驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新了單軌運(yùn)送裝備機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究解決了裝備整機(jī)結(jié)構(gòu)、自動(dòng)變擋機(jī)構(gòu)、雙鏈路傳動(dòng)、輪軌減振優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)問題，突破了山地果園大坡度運(yùn)送和高運(yùn)載量的技術(shù)瓶頸。同時(shí)，他突破了聯(lián)動(dòng)控制模式、安全制動(dòng)與避障、在軌精準(zhǔn)定位、狀態(tài)智能感知等關(guān)鍵技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了單軌運(yùn)送裝備的多模態(tài)精準(zhǔn)控制和安全可靠作業(yè)。

技術(shù)上的突破還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，李震先在山地上試驗(yàn)，再運(yùn)送到果園中試用，并收集果農(nóng)的反饋意見，對(duì)機(jī)器不斷完善，使之越來越智能化、省力好用。如今采摘柑橘，果農(nóng)只需將摘下的果子放到單軌運(yùn)輸車上，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，單軌運(yùn)輸車很快將果實(shí)運(yùn)出果園。解決了山地蔬果、肥料、農(nóng)藥、勞具等農(nóng)資的運(yùn)輸問題。果農(nóng)只需要按下開關(guān)，就能輕松完成物資運(yùn)輸，方便又快捷，省時(shí)又省力。

山地果園電動(dòng)單軌運(yùn)送裝備研究工作已獲授權(quán)發(fā)明專利10件，授權(quán)實(shí)用新型專利和軟件著作權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)8件，發(fā)表論文15篇，出版專著1部，參與制定并已發(fā)布企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，獲廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)和廣東省測(cè)量控制與儀器儀表科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。以山地果園機(jī)械化和智能化運(yùn)送裝備為基礎(chǔ)，李震又提出了山地果園“路+軌”運(yùn)送作業(yè)的模式，目前已在我國(guó)南方地區(qū)的多個(gè)山地果園落地。

果農(nóng)的需求始終是李震和他的團(tuán)隊(duì)研究的立足點(diǎn)，李震堅(jiān)信，“好技術(shù)要在田間地頭真正為農(nóng)民服務(wù)。”循此初心，他和團(tuán)隊(duì)還優(yōu)化了山地果園牽引式雙軌運(yùn)送機(jī)和電動(dòng)輕簡(jiǎn)型挖穴機(jī)，在管道恒壓噴霧系統(tǒng)的基礎(chǔ)上研發(fā)了管道順序噴霧系統(tǒng)；并且研制了山地果園自走式電動(dòng)單軌運(yùn)送機(jī)、小型自走式電動(dòng)履帶運(yùn)輸機(jī)和輪式運(yùn)輸機(jī)、電動(dòng)炮塔風(fēng)送式噴霧機(jī)、容器育苗開袋及基質(zhì)裝填一體化設(shè)備等一批適用于山地橘園的機(jī)械化裝備。李震介紹，山地果園軌道運(yùn)送裝備的推廣應(yīng)用大大減輕了果農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，為緩解勞動(dòng)力短缺、保護(hù)環(huán)境、提高資源利用率和果品質(zhì)量、節(jié)本增效和進(jìn)一步促進(jìn)水果產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展起到很好的示范帶動(dòng)作用。

讓農(nóng)民用得起、愿意用

作為廣東省科技特派員，李震一年幾乎有四分之一的時(shí)間都在果園里。他說：“在啟動(dòng)一項(xiàng)新研發(fā)任務(wù)之前，我們都會(huì)組織相關(guān)企業(yè)、用戶和行業(yè)單位等進(jìn)行非常廣泛和深入的調(diào)研，走訪三到四個(gè)省份的柑橘園，充分把握技術(shù)需求。”他認(rèn)為，不能在田間地頭發(fā)現(xiàn)問題的專家是不合格的，只有在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，才能無愧于科技特派員的責(zé)任與使命。

李震介紹，不同地區(qū)的農(nóng)作物種類、耕作方式和農(nóng)業(yè)環(huán)境都有所不同，因此農(nóng)機(jī)需要根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。由于農(nóng)作物種類的多樣性，農(nóng)機(jī)也呈現(xiàn)出種類繁多的特點(diǎn)。從播種、施肥、灌溉到收割、加工等各個(gè)環(huán)節(jié)，都需要不同類型的農(nóng)機(jī)來完成。此外，幾乎每種作物都有相應(yīng)的農(nóng)機(jī)裝備來輔助生產(chǎn)，如拖拉機(jī)、播種機(jī)、收割機(jī)、灌溉設(shè)備等，它們?cè)诓煌纳L(zhǎng)階段發(fā)揮著關(guān)鍵作用。這種專業(yè)性使得農(nóng)機(jī)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可或缺，同時(shí)也要求廠商在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)具備高度的專業(yè)性和技術(shù)實(shí)力。

“好技術(shù)不僅要讓農(nóng)民用得起，更得讓他們?cè)敢庥谩！崩钫鹛寡裕c汽車等消費(fèi)品不同，農(nóng)機(jī)在技術(shù)應(yīng)用上相對(duì)保守，更加注重實(shí)用性和穩(wěn)定性，這是因?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)農(nóng)機(jī)的要求不僅僅是高效和先進(jìn)，更重要的是要適應(yīng)農(nóng)民的需求。

在推廣應(yīng)用的過程中，李震也曾遇到困難與挑戰(zhàn)。他舉例，有些農(nóng)機(jī)從方便維修的角度出發(fā)，開放電路板和控制器等設(shè)備，但在農(nóng)民看來，這是一個(gè)構(gòu)造十分復(fù)雜的機(jī)器，如果損壞了不知道該如何維修，所以寧可放起來不用。“后續(xù)的設(shè)計(jì)中，我們將控制箱完全封閉，用戶無法自己打開，這樣利用率反倒上去了。”為使農(nóng)民了解新技術(shù)、新裝備、新成果，李震帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)通過現(xiàn)場(chǎng)演示會(huì)、技術(shù)培訓(xùn)會(huì)等多種形式，加強(qiáng)新型農(nóng)業(yè)機(jī)械的宣傳，提高農(nóng)民對(duì)機(jī)械化的認(rèn)識(shí)，進(jìn)而提升使用農(nóng)業(yè)機(jī)械的意愿和水平。

李震一直將研制農(nóng)民迫切需要、用得起和愿意用的農(nóng)機(jī)裝備作為他的研究方向。在技術(shù)成果落地過程中，許多關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)都是按照產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)和要求來實(shí)施的，雖然有時(shí)增加了設(shè)計(jì)難度，但能給后續(xù)的成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化過程減少很多資金、人力和時(shí)間的重復(fù)投入。

下一步，李震將目光聚焦智慧果園。“在我國(guó)南方特色常綠果園，尤其是丘陵山地果園的生產(chǎn)全流程中，融合農(nóng)機(jī)裝備、電子控制、物聯(lián)通信、智能決策等多維度的理論和技術(shù)，來降低人力投入和生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)藥肥減施增效和果園精準(zhǔn)管控，達(dá)到‘機(jī)器替人’的目標(biāo)。”他認(rèn)為，在可預(yù)見的未來，智慧果園將通過融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、天空地一體化和農(nóng)機(jī)作業(yè)裝備智能化等技術(shù)，來解決勞動(dòng)力短缺、生產(chǎn)效率低的問題，實(shí)現(xiàn)果園生產(chǎn)作業(yè)決策數(shù)字化、全程機(jī)械化、綠色生態(tài)化，形成可復(fù)制、可推廣的智慧果園科學(xué)管理模式。同時(shí)，這一進(jìn)程也將和鄉(xiāng)村振興、生態(tài)保護(hù)緊密結(jié)合起來，成為建設(shè)美麗鄉(xiāng)村、美麗中國(guó)的重要助力。

培養(yǎng)學(xué)生心懷強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)使命

今年5月，李震上任華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能學(xué)院院長(zhǎng)。作為我國(guó)華南地區(qū)唯一一所農(nóng)林類“雙一流”建設(shè)高校，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)一直堅(jiān)持“以農(nóng)立校”為本。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)人工智能學(xué)院成立于2019年11月，是全國(guó)農(nóng)業(yè)類院校中首個(gè)成立的人工智能學(xué)院，與電子工程學(xué)院合署為電子工程學(xué)院（人工智能學(xué)院）（簡(jiǎn)稱“學(xué)院”），設(shè)有電子信息工程、光電信息科學(xué)與工程等6個(gè)本科專業(yè)，以及智能農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備、農(nóng)業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)”一體化技術(shù)等五大學(xué)科方向。

李震介紹，學(xué)院具有明顯的新工科和新農(nóng)科的交叉屬性。通過將工科的思維、理論、技術(shù)和農(nóng)科的農(nóng)藝、農(nóng)技、農(nóng)機(jī)進(jìn)行深度融合來提升智慧農(nóng)業(yè)的機(jī)械化、信息化、數(shù)字化和智能化水平。在此前提下，如何培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)新能力至關(guān)重要。

學(xué)院以學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)和學(xué)科競(jìng)賽為抓手，以科技創(chuàng)新競(jìng)賽和學(xué)術(shù)培訓(xùn)為基礎(chǔ)，積極開展第二課堂教育。積極鼓勵(lì)和支持學(xué)生們?cè)谡莆詹⒋蚶螌I(yè)知識(shí)基礎(chǔ)上，參加中國(guó)國(guó)際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、“挑戰(zhàn)杯”中國(guó)大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽等各項(xiàng)專業(yè)競(jìng)賽。“通過以賽促學(xué)、以學(xué)促行，讓學(xué)生們保持求知欲，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提升在過程中發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、凝練問題和解決問題的綜合素質(zhì)。”李震說。

作為農(nóng)業(yè)院校教師，李震深知，要將學(xué)生培養(yǎng)成為符合農(nóng)業(yè)農(nóng)村現(xiàn)代化發(fā)展需求的高層次復(fù)合型人才，就要先引導(dǎo)他們塑造“三農(nóng)”價(jià)值，根植“三農(nóng)”情懷，心懷強(qiáng)農(nóng)興農(nóng)使命。擔(dān)任碩士生導(dǎo)師、博士生導(dǎo)師多年，李震始終培養(yǎng)青年科研人員在圍繞農(nóng)民需求的關(guān)鍵科研領(lǐng)域能夠坐得住、扎得深。

2019年12月，李震加入中國(guó)青年科技工作者協(xié)會(huì)。他認(rèn)為，中青科協(xié)起到至關(guān)重要的橋梁作用，通過參與一系列前沿技術(shù)分享、沉浸式研討交流、一線實(shí)地調(diào)研等活動(dòng)，讓科技領(lǐng)域各行業(yè)的人才交流合作，碰撞出科技成果轉(zhuǎn)化的新思路。同時(shí)，通過跨領(lǐng)域、跨地域組織開展深度交流，掌握青年科技工作者的真實(shí)想法、現(xiàn)實(shí)需求，搭建分享研究成果、拓展“朋友圈”的平臺(tái)，提高青年科技工作者的獲得感、歸屬感。

鄉(xiāng)村振興，農(nóng)機(jī)先行。目前，李震正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在全自動(dòng)智能化采收裝備、水果初加工裝備等方向?qū)で笸黄啤！拔覈?guó)農(nóng)機(jī)發(fā)展已進(jìn)入4.0時(shí)代，高端智能農(nóng)機(jī)裝備已成為當(dāng)下農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，也是提升農(nóng)業(yè)新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵所在。”李震表示，未來將繼續(xù)以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，面向農(nóng)業(yè)農(nóng)村的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)、創(chuàng)制核心裝備、創(chuàng)建應(yīng)用模式，助推傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧化、綠色化、規(guī)模化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

責(zé)任編輯 陳晰