當森林深處燃起火苗，一場與時間的賽跑就此開始。在西電的實驗室里，機電工程學院研究生楊子涵在導師鄭元世教授的帶領下，正致力于用無人機集群技術讓這場與火的賽跑變成可控的實踐。

碩士期間，楊子涵所在的課題組多次與西北工業大學張棟教授課題組展開交流研討。兩位老師不同的研究側重點，讓楊子涵既掌握了多智能體協同的理論基礎，又接觸到了無人機集群自主決策領域的前沿應用。在一次交流研討中，楊子涵所在課題組與張棟教授課題組就將集群智能應用于森林防滅火進行了深入探討，在那一刻，楊子涵意識到，這正是讓技術真正發揮價值的機會。

“我們能不能用無人機集群技術讓森林防火更高效、更智能？”這個問題，成為他研究的起點。

當“個體戶”變成“空中聯盟”

在傳統的森林防火體系中，人力巡檢面臨著效率低、風險高的困境。護林員徒步巡山，一天最多覆蓋幾公里；直升機投彈滅火，成本高昂且機動性受限；消防車輛在復雜林區更是舉步維艱。“我們需要的不是單個無人機，而是一支能夠自主協作的‘空中聯盟’?！睏钭雍忉?，這就像給無人機裝上了一顆“集群大腦”——讓它們從需要遙控的“個體戶”，變成能夠自主決策、協同作戰的智能團隊。

這支“空中聯盟”包含四個類型的無人機：中繼機負責通信保障；滅火機精準投放、撲救火源；巡檢機實時監測；補給機提供能源補給。它們各司其職，卻又緊密配合，形成從發現到決策、從撲救到復檢的完整閉環。

破解“動態火場”難題

中國森林覆蓋率達25.09%，森林火災突發性強、蔓延快，傳統的人工巡檢、直升機投彈、車輛滅火都存在效率低、風險高的問題。同時，森林防火還存在“動態火場”的難題：火勢蔓延快，環境變化急，而集群響應總有延遲。傳統方式依賴人工決策，從發現險情到部署行動，往往需要數小時。等滅火力量抵達時，小火苗已成燎原之勢。因此，當前森林防火領域急需能真正落地的集群協同智能技術，在滅火延遲和火場動態變化之間找到平衡。

針對這一痛點，楊子涵所在課題組將無人機集群技術應用于滅火閉環中最關鍵的協同滅火環節。他們一方面通過“動態聯盟”策略為無人機分派最合適的任務；另一方面采用“混合軌跡規劃”算法實時規劃最優路徑，使整個機群能根據火勢動態調整，實現精準、高效的協同撲救。

在半實物仿真平臺的測試中，他們研發的系統將響應時間從“小時級”壓縮到“秒級”，將巡檢模式從“重點路線”提升為“全域網格”覆蓋。數據顯示，任務響應速率達到99%，真正實現了從依賴人工到自主決策的跨越。正如楊子涵所說：“我們的系統能更早地‘發現火、盯住火、撲滅火’，從而實現‘打早、打小、打了’的目標?！?/p>

從森林到“千行百業”

在研究過程中團隊發現，這套“集群大腦”具備極強的通用性。實時感知、自主決策、協同控制……這些能力可以幾乎無縫地遷移到低空物流、城市應急、農業植保等眾多場景。

“我們為森林消防研發的技術，將從‘林業’擴展到‘千行百業’?！蔽磥淼某鞘猩峡眨瑘绦蟹罍缁鹑蝿盏臒o人機，與執行物流配送、電力巡檢、農業植保的無人機在同一空域中穿梭。它們不會相撞，不會混亂，因為有同一套智慧網絡在協調——就像今天馬路上不同車輛依靠紅綠燈有序通行。

這個未來或許并不遙遠。當低空經濟被寫入國家“十五五”規劃，當越來越多的無人機準備“飛入尋常百姓家”，如何讓它們安全高效地協同作業，正成為產業發展繞不開的課題。而這支“空中聯盟”在森林火場中打磨出的技術，恰好能為這個問題提供一種解答。

從森林到“千行百業”，也正是今年研究生科研演講比賽中，楊子涵向所有人描繪的技術賦能的美好圖景——集群協作，守護我們的綠水青山。他沒有再講述高深的理論，而是讓技術的價值，在每個人心中落地為一片可感的未來。

而這幅圖景，也正在從構想走向現實。實驗室的屏幕上，那些代表無人機的光點依然在有序移動、精準協作。楊子涵看著它們，想到的是它們真正飛入山林、飛入城市的那一天。那時，這支“空中聯盟”的故事，將不再只是構想，而是守護綠水青山的生動現實。

華商報大風新聞記者 任婷

來源：華商網-華商報

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