三十年鏗鏘玫瑰 甘做行業(yè)“萬金油”
——記2017年度國家科技進步獎二等獎獲得者李紅斌教授及其團隊

□ 吳應(yīng)清

李紅斌團隊榮獲2017年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎

專家簡介：

李紅斌，1967年生，華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院教授。1987年華中工學(xué)院電力工程系電磁測量專業(yè)本科畢業(yè)，1994年華中理工大學(xué)電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)博士畢業(yè)。研究領(lǐng)域：電磁測量技術(shù)、數(shù)字電能計量技術(shù)、智能測量設(shè)備等。多年來一直致力于電磁測量新理論與技術(shù)方向的研究工作，為電子式互感器國家標(biāo)準(zhǔn)制定工作組成員，主持了國家自然科學(xué)基金、科技部攻關(guān)、教育部重點項目等多項縱向科研項目，獲得國家發(fā)明專利16項。獲2016年度高等學(xué)?？茖W(xué)研究優(yōu)秀成果獎一等獎（第一完成人）；獲2017年度國家科技進步獎二等獎(第一完成人)。兼任中國智能量測產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟專家委員會委員，為《電測與儀表》《電力工程技術(shù)》編委。

2018年1月8日，2017年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在人民大會堂隆重舉行?！皬婋姶怒h(huán)境下復(fù)雜電信號的光電式測量裝備及產(chǎn)業(yè)化”科研項目獲國家科技進步獎二等獎。該項目的第一完成人正是華中科技大學(xué)教授李紅斌。20多年的攻關(guān)和堅守，李紅斌和團隊取得這一殊榮，可謂實至名歸，當(dāng)之無愧。

甘做“萬金油”

電信號測量是現(xiàn)代工業(yè)控制和智能化的基礎(chǔ)。測量，一向被稱為“萬金油”，各行各業(yè)都需要。光電測量，在行業(yè)內(nèi)也有著較早的發(fā)展史。電力、電冶金、核工業(yè)和軍工等行業(yè)的發(fā)展，帶來了直流、脈沖、瞬變、寬幅的大電流和高電壓等復(fù)雜電信號的測量需求。然而電磁環(huán)境惡劣，有時對安裝空間要求極其嚴(yán)苛，傳統(tǒng)的電磁式測量技術(shù)已難以適用。ABB(ABB集團是全球最大的電力和自動化技術(shù)公司之一)等國外公司于20世紀(jì)末研制出新型光電式測量裝備。

1983年起，李紅斌開始在華中工學(xué)院電力工程系攻讀學(xué)士學(xué)位；1991年，她又繼續(xù)攻讀電氣信息檢測專業(yè)碩士及博士學(xué)位；2000年起，任教于華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，至今算來，李紅斌從事測量領(lǐng)域研究已經(jīng)近30年。

近30年的時光，對于一名科研者特別是一名女性科研者，足夠稱得上“很長”，李紅斌也感慨道：“因為這個領(lǐng)域的確挺難的，所以做了很長時間?！钡勂甬?dāng)年是如何進入這一研究領(lǐng)域的，似乎也存在著一些偶然性和必然性。李紅斌的父母都是20世紀(jì)60年代學(xué)電機專業(yè)的大學(xué)生，在高考填志愿的時候，父母隨心的一句話“你理科比較好，那就學(xué)電氣吧”，竟讓李紅斌從此與這一領(lǐng)域結(jié)下深深的不解之緣。

1983年讀大學(xué)，那時的李紅斌只有16歲，選擇的就是電磁測量專業(yè)。本科畢業(yè)以后，李紅斌選擇了走出校門，去工作中實踐。不太愿意隨大流的她，去了當(dāng)時一個非常大也非常有名的企業(yè)。盡管各方面待遇都很好，但兩年后，李紅斌決定回校繼續(xù)攻讀學(xué)業(yè)。當(dāng)時周圍的同事和領(lǐng)導(dǎo)都覺得很奇怪，企業(yè)這么好，為什么要走？單位的人事還再三讓李紅斌想清楚，“要是走的話再進來就不容易了”，但李紅斌絲毫沒有猶豫，還是選擇回去讀書，因為她想做的事情還有很多。兩年的企業(yè)經(jīng)歷，也讓李紅斌深深感受到：“我們做的東西一定要是實用的，能夠解決問題的?！?/p>

從1989年開始攻讀兩年碩士學(xué)位后，李紅斌就直接轉(zhuǎn)讀博士，在那個年代，電磁測量專業(yè)在全國高校都少之又少，而華中科技大學(xué)算得上較早的幾所之一。攻讀博士期間，李紅斌就跟著導(dǎo)師做“七五”攻關(guān)項目，3年里她接觸的都是光電測量裝備，也是國內(nèi)最早開始接觸這一領(lǐng)域的那批人。

而在20世紀(jì)90年代，大家對創(chuàng)新遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有今天的意識和需求，光電測量這一新事物并沒有得到行業(yè)的認(rèn)可。加之那個時候國家投入的科研經(jīng)費有限，無法和現(xiàn)在相比，而做測量本身又是一件“耗錢”的事兒，需要投入好的設(shè)備做實驗，這就讓科研人員遇到了現(xiàn)實的問題——資金不足。為了經(jīng)費，李紅斌和導(dǎo)師常常要到各個電網(wǎng)公司去介紹“新技術(shù)”，不停地去“化緣”。工夫不負(fù)有心人，在當(dāng)時他們得到了廣東一家供電局的大力支持，爭取到了一筆經(jīng)費，才使得實驗繼續(xù)做下去。直到2000年以后，這種“資金不足”的情況有所好轉(zhuǎn)。光電測量在國內(nèi)得到了越來越多的認(rèn)可，前來合作的企業(yè)也絡(luò)繹不絕。

度過了艱難的日子，產(chǎn)品也開始工程化應(yīng)用，當(dāng)時很多企業(yè)都覺得這是一個很好的東西，大家一擁而上。但這也滋生了一些問題，產(chǎn)品在質(zhì)量、性能等方面都存在不少問題。面對這些問題，李紅斌和團隊對產(chǎn)品進行了攻關(guān)，2010年左右重新把工程中原理樣機問題梳理一遍，發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，這樣反復(fù)進行了幾個來回。2013年左右整個工程中暴露出來的諸多關(guān)鍵技術(shù)問題都得到了良好解決，產(chǎn)品也真正進入了穩(wěn)定期。

有問題并不可怕，可怕的是沒有正視問題，沒有尋找解決問題的方法。面對應(yīng)用中出現(xiàn)的不足和問題，李紅斌和其團隊選擇追根溯源，因為這是一種責(zé)任。

二十余年攻關(guān)，突破世界性難題

多年來，我國光電測量市場一直被國外壟斷，要進口光電式測量裝備，單價往往高達數(shù)百萬元。除了高昂的價格，還有一些現(xiàn)實問題亟待解決，如：光電信號微弱，易受振動和溫度干擾，其精度始終難以真正達到0.2級，穩(wěn)定性較差；同時由于其解調(diào)方法的限制，電流最大量程無法超過600kA，響應(yīng)時間也不能滿足柔性直流輸電等特殊應(yīng)用；特別是電磁沖擊常造成解調(diào)組件損壞。2010年，對國內(nèi)電力系統(tǒng)2041套光電式測量裝備的統(tǒng)計表明，其故障率高達10.2%，有時還造成保護誤動，嚴(yán)重危及電網(wǎng)安全?？梢姡瑥婋姶怒h(huán)境下復(fù)雜電信號的光電式測量已成為測量領(lǐng)域亟需攻克的世界性難題。

圍繞這一難題，李紅斌和團隊開展了“強電磁環(huán)境下復(fù)雜電信號的光電式測量裝備及產(chǎn)業(yè)化”項目研究，經(jīng)過多年持續(xù)攻關(guān)，他們不僅有效解決了上述世界性難題，更取得了集理論、技術(shù)、裝備于一體的系列成果，并獲得了國家科學(xué)技術(shù)進步獎二等獎的榮譽。

光電式傳感主動降噪方法，是其創(chuàng)新理論成果。項目組構(gòu)建了電磁熱力耦合分析模型，揭示了光電傳感系數(shù)波動規(guī)律，提出了共模抑制自補償設(shè)計方法，發(fā)明了旋轉(zhuǎn)對消空芯線圈等三大類傳感組件，滿足各種安裝需求，測量精度和穩(wěn)定性均得到有效保證。

量程擴展與隨動微差解調(diào)技術(shù)，是其創(chuàng)新技術(shù)之一。項目組提出基于解調(diào)相位一階差分信號的擴展修正因子及判據(jù)，電流最大量程擴大至1200kA；同時還提出基于對稱雙工作點的反饋增益隨動控制方法，響應(yīng)時間縮短至國外最好產(chǎn)品的1/3，滿足了柔性直流輸電等測量要求。

項目組還創(chuàng)新提出了電磁沖擊協(xié)同防護技術(shù)，提出了大構(gòu)件小空間h-p目標(biāo)自適應(yīng)有限元仿真方法，發(fā)現(xiàn)傳感組件的形態(tài)結(jié)構(gòu)對電磁沖擊耦合強度起決定性作用，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)可將耦合到解調(diào)組件的電磁沖擊強度大幅降低，突破僅對解調(diào)組件進行電磁防護的常規(guī)做法，發(fā)明了傳感—解調(diào)組件協(xié)同防護技術(shù)，在國際上率先將光電式測量裝備電磁防護整體性能提升到A級，并成為行業(yè)新標(biāo)準(zhǔn)。

此外，項目組還完成了產(chǎn)品整體性能檢測體系。李紅斌和其團隊發(fā)現(xiàn)IEC60044-7/8標(biāo)準(zhǔn)中僅從解調(diào)側(cè)施加干擾的試驗方法存在缺陷，這也是過去檢測合格的產(chǎn)品故障率仍很高的重要原因?；诖?，項目組首次提出了從傳感側(cè)施加干擾的等效試驗方法，研制了系列試驗裝備，檢測平臺試驗項目的專業(yè)性和完整性超越KEMA等同類檢測機構(gòu)，為國內(nèi)外產(chǎn)品性能的持續(xù)改進提供了精準(zhǔn)指導(dǎo)。

此外，該項目還完成國家標(biāo)準(zhǔn)3項、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2項，發(fā)明專利27項，并發(fā)表了該領(lǐng)域首部專著，SCI/EI論文37/59篇，他引1318次，歐洲傳感器會議主席等專家給予了高度評價并采用部分成果。

最終，該項目研究成果解決了包括國際首臺全超導(dǎo)核聚變裝置長脈沖等離子體電流、國際最大鋁電解槽直流電流、高壓直流混合斷路器高變化率分?jǐn)嚯娏骷半娀t高溫多分裂導(dǎo)線電流測量等多個極端測量難題。研究成果不僅打破了國外技術(shù)壟斷，形成16個系列產(chǎn)品，市場占有率達60%以上，并實現(xiàn)出口，大大地降低了測量設(shè)備的運行故障率和產(chǎn)品價格；形成了設(shè)計理論、工業(yè)產(chǎn)品、檢測裝備、國家標(biāo)準(zhǔn)等系列化成果，取得了巨大的經(jīng)濟和社會效益，引領(lǐng)了光電式電信號測量裝備跨越式發(fā)展。

不畏艱難，挑戰(zhàn)自我

面對這一路取得的驕人成績，李紅斌卻看起來很淡然，因為她知道每一項成果的取得都是一個又一個難關(guān)的攻克。而20多年的持續(xù)攻關(guān)，這其中的艱難和堅持可想而知。測量本身已是一個艱苦的行業(yè)，對女性從業(yè)者來說更是難上加難，他們要到實地安裝和調(diào)試，環(huán)境是好是壞，是戈壁還是險灘，他們都要全力前往。但，李紅斌從未有過放棄的念頭。

當(dāng)記者問起這些年所遇到的困難時，李紅斌似乎欲言又止。因為在她身上，的確經(jīng)歷了太多艱難險阻，但在她看來，卻是必然，她多次這樣說道：“如果一件事非常容易就完成，那這件事是沒有價值和意義的。科研的目的，就是解決難題?！?/p>

回憶起攻讀博士那會兒，她說印象最深的就是當(dāng)時沒有什么經(jīng)費，條件也相當(dāng)簡陋。但光纖這種測量設(shè)備又需要比較好的實驗條件，要有一種能抗震的平臺，而那時的確沒有錢買。“現(xiàn)在來看也不算貴，微調(diào)架當(dāng)時可能要1000多塊錢一個，但買不起，沒有經(jīng)費，臺子大概需要幾萬塊錢就更買不起了?！崩罴t斌苦笑道。怎么辦？他們只能夠等到夜深人靜的時候，開始做實驗。因為對外界穩(wěn)定因素要求極高，周圍稍有人走動實驗就無法繼續(xù)，于是，李紅斌和同事們就經(jīng)常半夜做實驗。到了晚上10點鐘之后，差不多大家都走了，實驗樓的樓管師傅也十分支持和配合，把其他人都趕走，鎖上門做實驗。每天都是這樣，經(jīng)常到半夜兩三點結(jié)束。

李紅斌還清楚記得有一年過元旦的時候，其他樓里大家都在慶祝跨年晚會，異常熱鬧，而李紅斌和同事們所在的這棟樓卻一直很安靜，她和導(dǎo)師，還有師兄師妹幾個人仍在認(rèn)真地做實驗?！暗莻€時候我們并不覺得苦，而是覺得每一天都特別充實?！毕肫甬?dāng)年，李紅斌臉上仍洋溢著滿足的微笑。

去企業(yè)調(diào)試的時候，有時候因為一個很小的問題，就會熬上一個通宵，李紅斌坦言，要是去變電站的話那條件就更艱苦了，高溫下的室外工作，中暑的情況也有可能發(fā)生。盡管20世紀(jì)90年代的工作和科研條件很差，但卻把李紅斌和師兄們鍛煉成了焊光纖的高手，因為當(dāng)時買不起全自動的焊接機，只能買人工的焊接機。于是，李紅斌和師兄師妹平時就在實驗室苦練本領(lǐng)。2000年以前的那一段時間，沒有行業(yè)的廣泛認(rèn)可，沒有經(jīng)費的支持，盡管特別難，但李紅斌和同事們都挺了過來。

做實驗

如此類似的困難，其實對李紅斌來說都是習(xí)以為常的事情了?！耙粋€有價值的科研，沒有困難是不可能的。如果一帆風(fēng)順把它做完了，就真的沒有價值了。正是碰到很多困難，每一個都去克服，才是有價值的?！泵鎸щy，李紅斌也經(jīng)常這樣教導(dǎo)學(xué)生：“碰到困難的時候你應(yīng)該高興，因為這個事情有價值?！弊鳛閷?dǎo)師，在人才培養(yǎng)上，李紅斌也始終遵循和堅持著自己的原則。她強調(diào)，做科研的過程中要有高度的責(zé)任感和非常強烈的責(zé)任心；要有一種挑戰(zhàn)自我、不畏困難的精神?！耙欢ㄒ?jīng)過千錘百煉，不要因一點點困難就選擇放棄。作為導(dǎo)師更多地要從精神和品格方面去幫助學(xué)生來樹立這種意識，讓他們受益終生?！?/p>

高度的責(zé)任感和堅強的毅力，是李紅斌對自己的要求，同時她也這樣要求著自己的學(xué)生，因為她的目標(biāo)是培養(yǎng)高素質(zhì)的專業(yè)人才和領(lǐng)軍人才。

一個人可以取得成績，但一個團隊可以取得偉大的成就。合作，同樣是李紅斌看中的。隨著各個行業(yè)的不斷發(fā)展，一些新的需求不斷被提出。在和企業(yè)合作的過程中，李紅斌也時刻居安思危，現(xiàn)在她把目光投向了更遠(yuǎn)的方向，她說：“幾年前，我們已經(jīng)開始研究智能式測量設(shè)備，今后的重點是面向智能化方向發(fā)展。”