响应时间可从“小时级”压缩到“秒级” 西电无人机“天团”使森林防火智能化

当森林深处燃起火苗，一场与时间的赛跑就此开始。在西电的实验室里，机电工程学院研究生杨子涵在导师郑元世教授的带领下，正致力于用无人机集群技术让这场与火的赛跑变成可控的实践。

硕士期间，杨子涵所在的课题组多次与西北工业大学张栋教授课题组展开交流研讨。两位老师不同的研究侧重点，让杨子涵既掌握了多智能体协同的理论基础，又接触到了无人机集群自主决策领域的前沿应用。在一次交流研讨中，杨子涵所在课题组与张栋教授课题组就将集群智能应用于森林防灭火进行了深入探讨，在那一刻，杨子涵意识到，这正是让技术真正发挥价值的机会。

“我们能不能用无人机集群技术让森林防火更高效、更智能？”这个问题，成为他研究的起点。

当“个体户”变成“空中联盟”

在传统的森林防火体系中，人力巡检面临着效率低、风险高的困境。护林员徒步巡山，一天最多覆盖几公里；直升机投弹灭火，成本高昂且机动性受限；消防车辆在复杂林区更是举步维艰。“我们需要的不是单个无人机，而是一支能够自主协作的‘空中联盟’。”杨子涵解释，这就像给无人机装上了一颗“集群大脑”——让它们从需要遥控的“个体户”，变成能够自主决策、协同作战的智能团队。

这支“空中联盟”包含四个类型的无人机：中继机负责通信保障；灭火机精准投放、扑救火源；巡检机实时监测；补给机提供能源补给。它们各司其职，却又紧密配合，形成从发现到决策、从扑救到复检的完整闭环。

破解“动态火场”难题

中国森林覆盖率达25.09%，森林火灾突发性强、蔓延快，传统的人工巡检、直升机投弹、车辆灭火都存在效率低、风险高的问题。同时，森林防火还存在“动态火场”的难题：火势蔓延快，环境变化急，而集群响应总有延迟。传统方式依赖人工决策，从发现险情到部署行动，往往需要数小时。等灭火力量抵达时，小火苗已成燎原之势。因此，当前森林防火领域急需能真正落地的集群协同智能技术，在灭火延迟和火场动态变化之间找到平衡。

针对这一痛点，杨子涵所在课题组将无人机集群技术应用于灭火闭环中最关键的协同灭火环节。他们一方面通过“动态联盟”策略为无人机分派最合适的任务；另一方面采用“混合轨迹规划”算法实时规划最优路径，使整个机群能根据火势动态调整，实现精准、高效的协同扑救。

在半实物仿真平台的测试中，他们研发的系统将响应时间从“小时级”压缩到“秒级”，将巡检模式从“重点路线”提升为“全域网格”覆盖。数据显示，任务响应速率达到99%，真正实现了从依赖人工到自主决策的跨越。正如杨子涵所说：“我们的系统能更早地‘发现火、盯住火、扑灭火’，从而实现‘打早、打小、打了’的目标。”

从森林到“千行百业”

在研究过程中团队发现，这套“集群大脑”具备极强的通用性。实时感知、自主决策、协同控制……这些能力可以几乎无缝地迁移到低空物流、城市应急、农业植保等众多场景。

“我们为森林消防研发的技术，将从‘林业’扩展到‘千行百业’。”未来的城市上空，执行防灭火任务的无人机，与执行物流配送、电力巡检、农业植保的无人机在同一空域中穿梭。它们不会相撞，不会混乱，因为有同一套智慧网络在协调——就像今天马路上不同车辆依靠红绿灯有序通行。

这个未来或许并不遥远。当低空经济被写入国家“十五五”规划，当越来越多的无人机准备“飞入寻常百姓家”，如何让它们安全高效地协同作业，正成为产业发展绕不开的课题。而这支“空中联盟”在森林火场中打磨出的技术，恰好能为这个问题提供一种解答。

从森林到“千行百业”，也正是今年研究生科研演讲比赛中，杨子涵向所有人描绘的技术赋能的美好图景——集群协作，守护我们的绿水青山。他没有再讲述高深的理论，而是让技术的价值，在每个人心中落地为一片可感的未来。

而这幅图景，也正在从构想走向现实。实验室的屏幕上，那些代表无人机的光点依然在有序移动、精准协作。杨子涵看着它们，想到的是它们真正飞入山林、飞入城市的那一天。那时，这支“空中联盟”的故事，将不再只是构想，而是守护绿水青山的生动现实。

华商报大风新闻记者 任婷

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