山东大学核科学与能源动力学院于文斌教授、赵霏阳教授团队以“赋能农业机械智能化与低碳化发展，服务国家粮食安全与‘双碳’战略”为使命，研究方向从“智能动力机械”扩展到“新一代智能农机装备”、“智慧数字化平台”与“工业反哺农业的产学研示范”，重点布局工农交叉、数字工程、人工智能领域，为解决智慧农业场景难题贡献了山大力量。

1.攻坚农机动力系统前沿挑战，结合“虚拟现实”技术，打造自主化高端智能农机装备

面临难题：农机作业负载多变、持续且剧烈，对能量管理的实时性、鲁棒性要求高，亟需解决传动效率、动态响应与操控平稳之间的平衡难题。

技术攻关成果：团队揭示了混合动力油-电功率平衡控制机制与液压机械高效功率分/汇流控制机制，突破了“油-电双源动力”能量管理技术与液压机械无级变速寄生功率抑制技术，通过创新设计硬件构架并开发嵌入式底层程序与应用层软件环境，自主研制了虚拟测试与控制试验平台，为数字孪生与虚拟现实技术提供了高效运行载体，融合机器学习、决策优化理论提出了高适应性数字孪生模型构建方法，开发了针对混合动力与液压机械无级变速总成系统的“高响应、低能耗”智能控制策略，助力国内农机龙头企业潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司完成了具备高阶无人驾驶功能的500马力混合动力与400马力液压机械无级变速两种重型智能拖拉机的自主开发。团队分别与奥地利李斯特智能科技有限公司与美国国家仪器公司成立了虚拟技术联合实验室，提高了虚拟测试与数字孪生技术的自主研发能力，为多家企业开发了具有自主知识产权的虚拟测试与控制试验平台。

团队以上研究成果获得了“大马力高效智能拖拉机整机创制与应用”等两个国家重点研发计划项目、“作物智能播种机器人研发与应用”等两个山东省重点研发计划项目资助，2025年获得了山东省科技进步二等奖“智能无级变速农业动力机械关键技术及产业化”（于文斌教授排名第2）、中国农业机械科学技术二等奖（于文斌教授排名第2），于文斌教授作为第一发明人授权包括“一种混合动力电控无级变速动力驱动系统、方法及拖拉机”在内发明专利10项。

2.响应“双碳”战略，探索农业动力的零碳之路

面临难题：传统农业机械碳排放高，推动农业动力清洁化转型刻不容缓。

技术攻关成果：团队借鉴道路车辆与船舶领域的研究经验，前沿性探索零碳燃料（纯氨或氨氢融合）在农业动力机械上的应用，提供全新减碳路径。团队建成了零碳燃料机理与应用研究实验室，自主开发了放电电压最高25kV、放电频率最高160kHz的等离子体纳秒脉冲放电电源，通过光学试验手段研究了氨燃料在非平衡等离子体辅助下可燃极限拓展特性；开发了非平衡等离子体激励氨燃烧仿真模型，揭示能量积累、活性粒子输运及温度场重构动态耦合机理，突破了氨燃料在发动机高压环境下点火困难的瓶颈问题；研究了等离子体对氨催化制氢的促进作用，提出了基于实时制氢技术的氨氢融合策略；融合CFD模型降维与本地部署Deepseek大语言模型，构建数据与知识统一的特征预测问答对（QApairs），对多头注意力机制权重矩阵进行LoRA微调，以文本生成的形式创建特征矩阵系数回归框架，开发适用于虚拟测试系统的零碳燃料发动机实时仿真模型，形成了“智能仿真-虚拟验证”协同研发范式，将CFD、降阶模型与AI预测相结合，在虚拟环境中加速迭代，从而精准、高效地牵引物理实体开发，加速了零碳农业机械产业化进程。

团队在零碳动力领域的研究获得了国家自然科学基金“基于非平衡等离子体热化学不稳定性调控点燃氨燃料基础研究”、航空科学基金、山东省优秀青年科学基金项目（海外）、山东省自然科学基金等支持，代表性研究成果发表于行业顶刊Combustion and Flame281(2025):114432（课题组博士生胡勇为第一作者）、Combustion and Flame275(2025):114061（课题组研究生郑振操为第一作者），以及Energy 325（2025）136129、Fuel 406(2026)137003、Fuel 404(2026)136176等。

3.引领“智能升级”，从智能单机到智慧农场构建

面临难题：农机机械化程度高，但智能化程度低，缺少集群化调度，影响作业精度与作业效率。

技术攻关成果：联合潍柴雷沃智慧农业科技股份有限公司、北大荒信息有限公司、中国农业大学、山东大学等10家单位组成技术攻关联合体，提出多源异构亚米级数据库构建方法、农情立体实时反演新模型、农作物管理决策与评估新技术，建立“天-空-地-机”全维智能感知与协同决策系统，突破农机农艺融合难题，为精准作业提供决策依据；突破农机高级自动驾驶与全域协同作业技术，研制融合AI与“端-边-云”协同的农机故障诊断与健康管理系统，开发智能农机装备“感知-决策-执行”智能调控技术，创制“耕-种-管-收”全流程智能作业装备，为高效精准作业提供边缘智能装备群；提出有源可溯、技术可控、体系规范的智慧农场构建模式，打造智能化、自动化、数字化、可复制的智慧管理技术大面积应用场景，推进单产提升与综合生产效率提升。

团队的以上研究获得了“十四五”国家重点研发计划项目“东北地区规模化粮食作物智慧农场构建技术”的支持，项目由10家参研单位共同完成，赵霏阳教授是该国家重点研发计划项目的负责人、首席科学家。

（文图/于文斌、赵霏阳，审核/韩奎华）