陈丰农（右二）在企业调研。受访者供图

■本报记者 沈春蕾

让马铃薯“自己排队”，让杨梅“开口说话”，让图片识别技术成为农户的好“帮手”。

不久前，杭州电子科技大学副教授陈丰农收到农业农村部发来的感谢函，赞扬他和团队成员利用图像处理、光谱分析与模式识别等技术检测农产品品质。近年来，陈丰农团队开发的智能分选设备帮助农户实现了杨梅、草莓、水蜜桃等易损水果的分等分级，以及形状不规则、表面干扰多的马铃薯、红薯的分选。

日前，陈丰农告诉《中国科学报》：“智能分选设备长、宽、高分别是4.8米、1.2米、1.5米，如果按照一个马铃薯200克计算，每小时可以分选10吨左右。”浙江某设施农业基地自从引入这套设备后，杨梅品质的优果率提高了20%以上，效率提高了50%以上，保障了杨梅从基地到消费者手中的新鲜度。

意料之外的项目

陈丰农与农产品检测的结缘得从2020年的一个科研项目说起。“我与合作者一起申请了浙江省的重点研发计划项目，对薯类农产品进行品质检测，没想到项目中了。”

随着项目的深入推进，陈丰农发现，当时国内没有适用于薯类农产品的检测机器。高端的设备大多来自国外，不仅价格贵，而且不适用于国内的应用场景。

马铃薯比较常见的表面缺陷有磕碰伤、绿皮、腐烂、发芽等，这些肉眼就能看到，还有一些是肉眼看不到的缺陷，如黑心、皮下损伤等。除此之外，薯类检测还需要对其内部的淀粉含量、含水率、干物质、还原糖等进行检测。

陈丰农的专业是机器视觉。机器视觉技术主要包括两个部分：一是得到好的图像数据，二是对图像数据进行处理和分析并得到最想要的结果。

对陈丰农来说，薯类农产品检测设备的工作原理并不复杂。他告诉《中国科学报》：“马铃薯经过输送带时，我们首先利用高速视觉和光谱检测设备采集图像和光谱信息，就像医院做CT、验血一样，可以为每个马铃薯生成一份数字化‘体检报告’。”随后，人工智能模型会在几十毫秒的时间里对马铃薯作出分析判断，把不同等级、不同品质的马铃薯精准分选到不同出口。

整套设备系统主要包括三个部分：数据采集、智能分析和自动分选。前端负责“看”，中间负责“思考”，后端负责“执行”，实现了从只能看外观到内外品质同步检测的全自动流程。“设备在实现高速精准检测的同时，还满足了产业化生产效率的要求，可以广泛应用于马铃薯分级、加工和种薯筛选等多个环节。”陈丰农说。

“只能算是刚及格”

从研发项目到实验室样机，陈丰农团队仅用了几个月的时间。但为了验证设备能用和好用，他们前后花了几年的时间。

“吉林梅河口的用户是这套设备的第一个客户。”陈丰农回忆道，“为了获得第一手资料，我们将每袋60斤重的马铃薯，一袋袋搬到设备上，进行调试。”

由于第一套设备是按照水果检测的思路来设计的，用作检测马铃薯时出现“水土不服”的情况——对大小形状差异较大的马铃薯的适用性并不好。陈丰农介绍，水果检测设备大多采用滚轮式，个头比较小的马铃薯在设备上旋转不起来，个头大的马铃薯旋转时有可能会掉下去。另外，整个工作环境粉尘比较多，导致称重的触点受粉尘的影响磨损加快，光电传感器也因为粉尘导致触发异常。

设备调试过程让陈丰农发现了过去在实验室没有遇到过的问题，如成本高、占地大、适用性不好、检测效果不太好、机器易磨损等。为此，他们根据客户需求，对设备进行了迭代升级，并在2023年8月将设备正式交付客户。

如今，这套检测设备比第一代产品更成熟，不仅可以根据用户需求设置检测的缺陷大小和种类，还可以更换检测品种，无论是马铃薯，还是甘薯、萝卜等，都可以通过设备实现360度无死角检测。

从项目研发到现在，设备已在河北、青海、广东、湖北、陕西等地使用，陈丰农团队先后帮助不少农户增产增收。从样机到产品，从研发到应用，陈丰农时刻提醒自己和团队成员：“我们只能算是刚及格，还有不少路要走。”

做产品跟做实验不一样

“市场认可的产品需要稳定性、可靠性和准确性达到综合平衡。”陈丰农在跟客户打交道的过程中发现，做产品跟做实验不一样，不能按照自己的想法来做，而要开展充分的市场调研，根据用户反馈的问题，及时改进迭代。

成果转化过程中还会遇到落地成本高和市场接受不足的问题。陈丰农认为，要梳理客户的需求，作出正确的决策。为此，他会让团队跟客户充分沟通，双方一起打磨产品。“这也是一个发现问题、改进问题的漫长过程。”有时产品可能出现市场接受度不高的情况，陈丰农会从技术本身展开反思，寻找新的解决方案。

在目前市场上，马铃薯人工分选已达到每天2吨至3吨，而陈丰农团队的设备满载运行可达到每小时10吨，按一天工作10小时计算，可检测100吨的马铃薯。他算了一笔账：“如果按照现在人工成本一个人每月3000元，一年需要支付3万多元。而我们的设备可以代替约30个工人，用户一年内就可以收回成本。”

2024年，陈丰农主动请缨援疆。新疆是国家重要棉花和粮油生产基地，但一些地方农业机械化、智能化水平较落后。陈丰农告诉记者：“我们将智能分选技术在新疆推广，并结合当地特色做适应性改造，搭建了产学研平台，给当地‘输血’的同时，帮助地方实现自我‘造血’。”

2025年1月，陈丰农团队的智能分选设备获得浙江省首台（套）认证，成为相关领域全国首个入市产品。团队还与企业联合申报了“浙江省一体化”项目，并以103台套、1.09亿元产值通过验收，获浙江省科技厅高度肯定。

与此同时，陈丰农带领团队开展新的成果转化尝试。“我们正和甘肃一家企业合作开展羊胴体切割项目。”他介绍，“羊肉不同部位的切割主要通过人工来操作，人工的费用占整个羊肉价格的26%左右。企业找到我们，希望做一条自动切割的生产线。”

陈丰农指出，这个项目的技术路径和果蔬分选差不多，难点是工程化落地。例如，用什么刀具比较好切割；刀具每切割一次都要进行高温消毒，高温对刀具的材料产生什么影响；视觉识别结果与机械手的协同效应，如何做到精准、实时和高效等。他坦言，距离落地还有很长一段路要走。