“电博士·动态防雷”青年集体 为全球防雷贡献青春力量

李菡丹

雷电灾害是联合国公布的“最严重的十种自然灾害之一”，在我国年均引发事故3000余起，造成损失数十亿元。随着气候变暖，全球雷电活动更加频繁剧烈，预计本世纪末将增加50%。如何有效防雷已经成为一个世界性难题。

自1752年美国富兰克林风筝实验以来，世界防雷主要采用避雷针、避雷线等“静态防雷”模式。通俗点说，就是“全面防堵”的“等雷来”。国际防雷科学委员会前主席法尔哈德·拉奇迪曾说：“全世界每天都会发生上千万次雷电，由于全球气候变化，雷电危害随之大幅增加，深入雷电研究、开发更主动的防雷方案，有着重大意义。”

在江苏苏州，就有这样一个青年群体，他们聚焦全球气候变化下的雷电防护问题，建立世界首个“动态防雷”技术体系，主导制定世界首个动态防雷国际标准，主导“雷震子计划”国际合作，积极为全球防雷贡献中国力量。今年五四青年节，他们获评第27届中国青年五四奖章集体。他们，就是国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司“电博士·动态防雷”团队。

这支青年创新团队目前共有成员46人，35周岁以下青年占91.3%。在团队技术负责人、联合国可持续发展目标全球先锋、我国首位国际防雷“杰出青年科学家奖”获得者童充的带领下，坚持科技自立自强，开启了全球动态防雷的技术路线。团队还曾获荣“国际防雷科学技术成就獎”、国际质量创新奖、联合国全球契约中国青年可持续发展创新挑战赛金奖、江苏青年五四奖章集体、中国科学技术协会“科技志愿服务先进典型”等荣誉。

“你的成果可能是未来的一只雄狮”

“Would you please provide your suggestions about our technical solution？”2023年4月22日周六一大早，江苏省苏州市劳动路555号的11楼会议室内气氛热烈，“电博士·动态防雷”青年集体的12名成员正通过视频连线的方式，与美国麻省理工学院、巴西圣保罗大学团队召开“雷震子计划”国际合作推进会，主导共同研究气候变化下雷电防护的可持续发展解决方案。

而这一切，源自于团队技术负责人童充近20年的科研坚守，20年来，从最初的孤身一人到慢慢发展带动1个团队，从国内初出茅庐到国际崭露头角，他带领团队，坚持不懈，执着求索，在国际防雷领域积极为中国“开疆拓土”。“没有唾手可得的胜利，唯有卧薪尝胆的苦涩、虽千万人吾往矣的悲壮。”国际学术界，是一个没有硝烟的战场。

科学的种子其实在很早的时候就已经生根萌芽。还记得小时候，云卷云舒，黄昏黎明，日落月升……大自然的每一处变化都深深吸引着童充。每到夏日的雷雨天，童充都津津有味地趴在自家窗边，观赏大自然的“有声剧目”。他一边紧盯着惊雷中突然熄灭的灯泡，一边默念着“倒计时开始，3、2、1——”当灯泡再次恢复光亮，他兴奋得跳起来欢呼，满是好奇地看向身为电力工程师的父亲。这时，父亲总会拍拍他的肩膀，笑着说：“你看，这就是我说的，打雷的时候灯如果熄一下就亮，那就没事，要是熄了好几秒还不亮，那就要等很久，电才会再来了。”

“我对雷电是好奇的，不了解才害怕，我从不怕它”，童充说，他10岁时还爬上母亲工作所在医院的楼顶，一探避雷针的究竟，“我就是想去看看避雷针有没有电池，结果发现只有一根金属棒焊死在里面，其他什么也没有了”。高考时，他顺利考入武汉大学电气及其自动化专业。大学期间，童充一直对防雷很关注。也在那时，雷电防护逐渐从传统的建筑设施雷击防护转变到信息自动化时代的雷电次生危害防护，呈现出新的发展方向，并成为世界热门研究课题。这也成为童充的重点关注领域。

2001年年初，童充接触到“雷电可以用传感器探测”的概念，这让他瞬间打开了新思路——原来雷电也可以提前用“电子耳朵”听。他顿觉儿时“预测雷电”的梦想不再是空谈，立即开始查阅雷电观测、探测这一领域的文献。

2002年，童充成为武汉大学的硕士研究生，一个关于新式动态防雷的朦胧想法在他的脑海中浮现：“既然雷电可以被探测到，那么能否通过实现对雷电时间和空间的预测，去主动规避雷害呢？”

于是，童充马不停蹄地上手实践。从绘图设计到测试安装，从拧螺丝到接线，再到搬砖砌水泥给设备做防水、防飞措施，他都全程参与。为了验证传感器雷电探测的有效性，他经常带着一卷凉席睡在机房……经过半年的潜心研究，“多频空间辐射探测装置”诞生。这个稚嫩的装置采用太阳能供电，低频脉冲传感器的一头装在天台，另一头使用光纤通信引入苏州体育中心的总控室，最终实现了远比人耳早且更灵敏地“听”到雷声的功能，也实现了声光报警、备用电源切换的自动控制功能。

童充回忆，刚开始的那几年，他经常大年三十趴在家楼顶，利用远处放烟花爆竹的声音和亮光模拟雷电，做抗干扰实验。他说：“每年只有在过年期间才有那么多人放烟花爆竹，我必须珍惜这个做实验的机会。”

就这样，童充的结合探测与防护的动态防雷理论体系雏形诞生。今天，在苏州西环和三香路的交界，还可以在五环桥上看到童充亲手安装的第一个低频脉冲传感器。

2004年，芬兰，童充作为中国唯一也是年纪最小的论文发表者第一次应邀参加国际雷电探测会议（ILDC）。至今，他仍清晰地记得自己第一次在国际会议上汇报时的情景。初生牛犊不怕虎的他第一次在国际学术舞台上的露面，就收获了学术委员会的一致赞许，“你的工作很有趣，你的成果可能是未来的一只雄狮”。

英国国防部首席顾问马尔科姆·琼斯教授曾问童充：“若有留学的机会，你去不去？”面对外国专家的赞许与邀约，他并没有太多欣喜，他深知一线才是他实践的沃土，“我的动态防雷理论体系雏形是从数以万计的公式、元件、接口、代码、线缆中，从夜以继日的实战中锤炼诞生，我前往芬兰的目的就是想检验自己的原创性工作在世界舞台上是否能立足。但我还是想扎根我的家乡”。

从一个人到一个团队

2005年，硕士研究生毕业的童充坚定而从容地回到家乡，进入国网苏州供电公司的太仓分公司一线工作。“变电运行”是他的第一个岗位，当春雷逐渐响起，他發现“一打雷就不得了”，线路开关跳闸的情况明显增多，从监控就可以发现：跳闸最集中频繁的就是雷暴核心区域。

雷暴天气的一次次抢修，让童充见证了电网雷灾的真实危害，他进一步萌生了开发动态防雷体系的灵感。“如果能够提前预测雷电，就有可能在潜在事故发生之前采取措施，最终避免事故发生，我的动态防雷极具意义。”他感慨道。

综合前期潜心研究多年的“基于动态防雷的非线性鲁棒控制”和“基于空间时域鉴别的雷电探测”等课题，童充在一线开启了动态防雷的新探索，并继续深入国际学术战场。2006年4月，他带着《雷电探测在电网运行中的应用》这项研究成果，第二次作为该领域世界最年轻的学者，出席第十九届国际雷电探测会议，又一次获得众多世界知名科学家的广泛认同。2008年至2010年，他又先后不断完善改进动态防雷的框架，出席了第二十届、第二十一届国际雷电探测会议（ILDC）、国际大电网雷电会议（CIGRE-ICLPS）。2010年，在国际防雷领域崭露头角的他第一次入围了2010意大利第三十届国际防雷大会“杰出青年科学家”评选。

国际防雷大会每两年一届，是世界雷电研究与防护领域公认最权威的学术会议。而这一奖项是该领域青年学者的至高奖项，每届只在全球评选4人。当童充得知我国尚未获得该奖项后，他带着在一线8年积累所得的成果去罗马一搏，“如果能拿到这个奖，将是对我坚持动态防雷8年研究的肯定，更是对中国在防雷领域所取得突破的肯定”。但那一次，他最终还是与这一奖项失之交臂。

然而，挫折更加让童充坚韧和执着。同年，在智能电网建设的浪潮中，他在原有基础上开始了结合智能电网技术的专题研究，在李立浧院士和公司的指导帮助下，运用软件工程、电力系统自动化、高电压、雷电探测、集群控制等多专业知识的综合优势和实践经验，创造性地将“模糊神经元人工智能”等理论引入研究领域，进一步创新突破传统防雷模式。

2012年8月，童充再次收到国际防雷大会“杰出青年科学家奖”提名通知，并以最高票当选。在颁奖仪式上，大会主席法尔哈德·拉奇迪有史以来第一次号召在场人员全体起立，宣布：“让我们为来自中国的新一代杰出青年科学家鼓掌！祝贺他历史上首次全票也是最高票当选！他创造了变革性的科技成果，他的名字也将会留在世界雷电研究的发展史上……”

2016年，“智能配电网雷电传感及动态防护技术的研究与应用”科技项目在国网江苏省电力公司正式立项，童充逐渐从一个人发展为一个团队。

青年调度员吴越涛是最早加入团队的成员之一，童充邀请他一同参与系统的搭建工作。谈及当时加入的原因，吴越涛认为是童充所描绘的场景给他带来了震撼，“在我的认知里，雷电和地震一样，预测它感觉是痴人说梦。但童充和我详细说了他的构想和取得的技术基础后，我突然相信动态灵活的雷电防护是可以实现的，这样‘从零到一的事对我来说有很大的诱惑”。正是在共同愿景的带动下，在科技报国的情怀感召下，越来越多的青年加入了团队。团队的组织负责人、国网江苏省电力有限公司苏州供电分公司团委书记苏俊霖说：“作为青年一代，我们有责任在国际舞台上发出中国青年的声音。我们将持续加强技术研究，深化国际合作，用科技创新为全球防雷贡献中国方案和国网青年的创新力量。”

从跟跑到领跑

雷电发展瞬息万变，随机性强，短时间内极难探测并预判，第一个要攻破的关键技术就是对雷电实时、准确地探测与跟踪。

在团队的共同测试之下，他们创造性地用多组天线协同探测之前不被关注的云间闪电和实际造成破坏的云地闪电辐射信号，研制出了具有一根主天线、四根高频天线及三路信号接收处理通道的雷电空间辐射传感器。

他们又分析了近十万个波形样本，开展了上千种频段的组合调试，创新研发出“高精度广谱分频雷电探测”等技术，最终实现单传感器雷电探测范围一万平方公里，雷电探测效率超99.9%。

完成探测技术后，团队又引入人工智能算法，结合多维气象要素，创新研发了“多维矩阵智能预测模型”，建立了数百万个雷电数据样本库进行迭代优化，实现了雷电的多维联合预测和雷害评估，最终形成“动态防雷监测系统”的成套软硬件。

经过大家的共同努力，2017年5月，团队在苏州成功研发上线世界首套地区级的动态防雷监测系统，监测范围达一万平方公里。同年10月，动态防雷理论又获得国际领域的进一步认可，成功斩获“国际防雷科学技术成就奖”。

青年成员束庆霏本来出身土木专业，但在团队的带动下，毅然投入动态防雷的技术研究中。他说：“雷电的不确定性导致雷电预测等工作难度极大。我们历经几千次的调试，持续优化策略算法。人工智能是如今的发展趋势，我们在网格化基础上融入XGBoost智能算法，设置雷电强度指数，希望不断提升预测区域的效果。”

正是在刻苦攻关和勇毅前行中，团队成功攻克雷电领域一系列重大难题，获得30项国内外发明专利，建立了世界首个基于“跟踪、预测、控制”的动态防雷技术体系，引领全球迈入了雷电防护的新阶段，成果获第三十三届国际防雷大会“世界领先”鉴定，并得到了中国电机工程学会“国际领先”鉴定，开启了全球动态防雷的技术路线，得到国际防雷科学委员会、国际防雷专题大会科学委员会、国际大电网组织雷电专委会三大国际组织高度认可。

随着全球气候变化，雷电灾害愈加频繁，制定防雷领域的国际标准成为“兵家必争之地”。“标准在人家手里，标准更新，我们就得花费大量人力、物力、财力去跟随。”团队深知国际标准的重要性，一个国家能够主导制定防雷领域的国际标准，它在该领域的科技实力就拥有了一份明证。

2018年3月起，童充带领“电博士·动态防雷”团队开始为智能电网动态防雷国际标准制定工作而努力。他们主动联系国内外雷电专家，交流学习撰写国际标准的经验，并牵头同国际大电网组织的22个成员国代表发起动态防雷国际标准提案编制工作。

2019年9月，国际大电网组织在巴西圣保罗召开动态防雷标准现场评审会，中国、日本、澳大利亚等多个国家展开了激烈竞争。面对压力，团队成员引用“大禹治水”的故事，用详尽的方案和研究成果，向评委生动介绍了中国动态防雷技术采用的“疏”而非“堵”的理念，获得了评委们的肯定和频频点头。

2019年10月22日，国际大电网组织批复了中国的申请，团队主导的世界首个动态防雷国际标准正式立项。2023年，团队主导的标准获国际大电网组织雷电专委会全票通过，并将正式发布，成为气候变化下全球动态防雷的“技术引领者”。

2021年，习近平主席在第76届联合国大会首次提出全球发展倡议，呼吁加快落实联合国2030年可持续发展议程，共同推动全球发展迈向平衡协调包容新阶段，共同构建全球发展命运共同体。

“电博士·动态防雷”团队积极落实全球发展倡议，联合国际防雷科学委员会、国际雷电研究及试验中心、瑞士洛桑联邦理工学院、意大利博洛尼亚大学、美国麻省理工学院等20余个国家科研团队，主导实施“雷震子计划”国际合作，推动全球共同探索研究和解决雷电领域世界性难题。

2021年至2023年，为了推进“雷震子计划”，团队联合来自瑞士、美国、意大利、葡萄牙、巴西、西班牙等国家的科研团队，主持召开了近50次国际交流研讨会，在2022年10月南非开普敦国际防雷大会正式发布一系列联合研究成果，助力提升了中国在全球防雷领域的国际话语权。

让世界更好地认识中國青年

习近平总书记在纪念五四运动100周年大会上指出，“青年是国家的未来，也是世界的未来。”为了带动更多青年投身科技创新和可持续发展进程，在国际舞台贡献中国方案和青年力量，苏俊霖介绍，多年来团队一直在积极实施青年行动。“如果你不想虚度这青春的光阴，那么请和我们一起挑战未来，或参与或见证，走向更广阔的世界！”团队不定期吸纳新成员，带动更多青年一起走向国际舞台，在联合国和其他国际组织中，以青春的智慧和汗水，贡献中国青年的创新力量。

电力调度员洪奕大学毕业后来到公司的第二年就加入了团队，他说：“我家住常州，在苏州上班，往返路上的时间很长，所以我经常在路上看书学习，回家后利用晚上的时间写代码，在团队的帮助下，慢慢地，以前我觉得很难的东西被逐一攻破，成就感油然而生，我会继续坚持下去，青春是用来奋斗的，一切付出都是值得的。”

变电二次检修班员袁婧和石旭江目前在团队里都是负责对外联络、国际交流方面的工作，白天正常上班，晚上与国外专家交流，节假日经常投入团队工作，还要不断加强英语学习。她俩说：“我们非常珍惜这个青年创新平台，青年要勇于担当，坚持和磨炼的最后都会有所收获，不仅提高了自身素质，拓宽了眼界，还让青春更有价值、有意义。”

2021年，在公司创新氛围的带动下，团队参加了联合国全球契约青年SDG（联合国可持续发展目标）创新者项目。历经近十个月的创新实践和全球交流，团队最终获得联合国全球契约首届中国青年SDG创新挑战赛金奖。同年，团队受邀线上参加联合国全球契约青年SDG创新者峰会，在来自中国、美国、英国、加拿大等16个国家32支青年队伍中，首位发布创新成果，向世界展示了面向联合国可持续发展目标的中国行动和青年力量。

2022年，在联合国全球契约领导人峰会上，团队技术负责人童充成功当选“2022年联合国可持续发展目标全球先锋”，并在半年后受邀与联合国秘书长青年特使贾亚特玛等全球四位代表，共同启动全球青年可持续发展创新加速项目。

为了带动更多青少年，让科学的种子生根发芽，近年来，团队还积极开展“新能源小镇大探索”“全球气候与碳”“雷电小课堂”等趣味科普志愿活动，以实景探秘、校园宣讲、社区讲座、科普文章等方式，向中小学师生等群体讲解科学奥秘、低碳生活、雷电防护等课程，普及可持续发展理念和科学知识，获评中国科协科技志愿服务队先进典型、江苏省青年志愿服务行动组织奖等荣誉。

苏俊霖表示，“创新赋能生活，科技改变未来！我们将充分激发青年的创新潜能与活力，坚持研究与探索，不断创新突破，力争为世界防雷贡献更多青春智慧。”接下来，团队将持续加强科技攻关和国际合作，不断推进国际交流和志愿服务，以实际行动为全球防雷贡献中国方案和青年力量。

责任编辑 陈晰