基于專利數據的RFID技術趨勢分析

[摘要]隨著RFID技術的快速發展和在圖書館的廣泛應用，其對圖書館的影響日益深刻。本文通過將RFID相關技術分類聚類，對國內RFID技術的專利數據進行比對，分析和研究了RFID技術的集中度、技術發展方向、潛在技術發展點，試圖建立起RFID技術在不同發展方向上的生長周期模型，為圖書館進行RFID技術研究以及進一步應用提供支持和參考。

〔關鍵詞〕RFID；專利分析；本體；Logistic

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１１．０７．０１９

〔中圖分類號〕Ｇ２５５.５３ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１１）０７－００８１－０４

Patent Data Analysis for RFID Technology ForecastingLi Bin Chen Pan

（The National Library，Beijing 100081，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕RFID is one of the new technologies applied in library，and it has been widely implemented recent years.In this research，RFID technology was divided into five different clusters by RFID ontology，and the different development trends of clusters were explored by the patent data from CNIPR.The Growth curves of clusters were also explored for the further RFID technology research and develop in library.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕RFID;patent analysis;ontology;Logistic

隨著近年來大規模集成電路、網絡通信、信息安全等技術的發展，無線射頻識別(RFID)技術以其能夠自動識別物品并獲取相關數據而被廣泛應用于國民經濟和社會發展的各個方面，顯示出巨大的發展潛力與應用空間［１］。據《中國RFID與物聯網2009年度發展報告》顯示，2009年我國射頻識別技術（RFID）市場規模已達85.1億元，居全球第三位，僅次于英國、美國，預計在2010年將達到120億元。隨著技術的發展與市場的成熟，RFID技術被廣泛應用于交通、安防、物流、零售、電力、金融、環保、醫療等各個行業。與此同時，RFID技術在圖書館的應用范圍也得到了顯著的提高。目前已在國家圖書館、深圳市圖書館、上海市圖書館、杭州圖書館等公共圖書館以及集美大學圖書館、汕頭大學圖書館等各高校圖書館得到成功應用，另有一大批國內圖書館正在試驗規劃中。

專利作為技術信息最有效的載體，能夠給專利權人一定區域、一定時間的獨占權，保證了技術內容翔實準確。因此，通過對專利技術數據的分析，能夠客觀的反映出技術分布態勢和技術發展方向，從而對新技術的研發和發展方向做出準確的判斷［２］。本文通過將RFID相關專利使用“本體”技術進行分類聚類，對國內RFID相關技術的專利數據進行比對，分析和研究了RFID相關技術的集中度、技術發展方向、潛在技術發展點，試圖建立起RFID技術在不同發展方向上的生長周期模型，為圖書館進行RFID技術的研發以及進一步應用提供支持和參考。

１ 專利檢索與分析方法

本文進行分析的數據全部來源于中國知識產權網（China Intellectual Property Net），通過“CNIPR中外專利數據庫服務平臺”檢索RFID技術相關關鍵詞，獲得專利數據。同時將得到的專利分類數據通過相關系數進行聚類，分別建立Logistic生命周期模型。

１.１ RFID本體（RFID Ontology）分析

在對RFID技術相關專利進行檢索時，為保證檢索結果的可靠性，必須全面了解RFID技術的研究、應用等各個領域，檢索用關鍵詞必須專業、準確。因此在確定關鍵詞進行檢索時，首先需要對RFID本體（RFID Ontology）進行分析。RFID本體（RFID Ontology）作為RFID研究領域一種特殊類型的術語集或詞表，提供了RFID概念化的詳細說明，定義了RFID這一領域內的專業詞匯以及他們之間的關系，為不同研究方向、不同研究領域的研究人員之間的交流提供了統一的認識。

本文使用的是Stefan Pitzek在2005年提出的“RFID technology ontology tree”［３］并在此基礎上進行了優化，定義了RFID相關技術的17個分類、29個子類等46個概念（圖１），基本涵蓋了RFID技術涉及的所有研究和應用領域。圖１ RFID技術本體示意圖

１.２ RFID專利數據檢索

為全面獲取國內RFID相關技術專利的公開信息，在“CNIPR中外專利數據庫服務平臺”中對專利摘要進行全文檢索，關鍵詞為“RFID or 無線射頻”，得到了國內RFID技術專利的發布時間、專利技術分類構成等數據；為獲取RFID相關技術不同研究方向的專利公開信息，以RFID本體中定義的46個概念作為關鍵詞，分17個類別分別對專利摘要進行全文檢索，得到了國內RFID技術17個不同研究方向上的專利數量、發布時間等數據。

２０１１年７月第３１卷第７期基于專利數據的RFID技術趨勢分析Ｊｕｌｙ，２０１１Ｖｏｌ.１.３ RFID專利信息分類聚類

RFID專利信息分類聚類是指由于RFID技術中某一類技術的研究發展會導致其他一種或幾種相關的RFID技術研究發生變化，盡管這些技術在RFID本體中分屬于不同類別，卻在RFID技術的發展過程中相互關聯，相互影響，具有一定的相關性，因此需要對RFID本體中不同技術分類之間的相關性進行分析，分別聚類。對不同技術相關性進行分析的相關系數Rij通過使用Matlab計算求得。

計算方程為：

１.４ Logistic生命周期模型

生命周期理論是最常被采用的技術分析基礎理論，其理論認為一項技術從開始出現到廣泛應用并最后消失主要分為4個階段：導入期、成長期、成熟期和衰退期［４］。按照這個理論，RFID專利技術有技術引入期、技術發展期、技術成熟期和技術淘汰期4個階段，即RFID專利的技術生命周期。其常用的數學模型包括對稱型的logistic數學模型和非對稱型的Gompertz數學模型2種［５］。本文采用最常見的Logistic生命周期模型，相關常數通過Origin采用非線性擬合求得：

２ 結果與討論

中國知識產權網（CNIPR）由國家知識產權局在1999年6月創建，率先實現了互聯網上中國專利文獻（按法定公開日）定期公開、檢索、閱讀和下載。通過CNIPR中外專利數據庫服務平臺，可以對RFID技術相關專利的名稱、專利號、分類號、申請人、申請日、公開日、摘要等信息進行全文檢索，對檢索結果進行總體趨勢、專利區域分布、申請人構成、專利技術關聯度（PCT）等統計分析。

２.１ 國內RFID技術專利整體分析

以關鍵詞“RFID or 無線射頻”對專利摘要進行全文檢索，截止2011年3月7日共公布國內RFID技術專利3943條，由湖南省衡陽市專利事務所在1994年3月第一次提出相關專利申請，1995年4月進行公布。如圖２所示，1995年至2005年10年間，國內RFID技術發展相對緩慢，共公布專利240條，處于RFID技術引入期；2006年至今呈指數高速發展，僅2006年1年即公布專利271條超過過往10年全部專利公開數量，2010年1年專利公布達到1 134條，國內RFID技術整體處于技術發展期。在此期間，RFID技術研發及應用將會快速發展，實現大規模應用，圖書館也將深受其影響并發生深刻變化。

將近16年RFID專利數據進行非線性擬合，建立Logistic模型ｙ＝６０４１.７０３３５１＋３８８３１.４８２ｅ－０.６８７５ｘ，R2=0.9988，預計在2022年左右RFID技術專利公開數量將達到最大值6 037條，RFID技術發展進入技術成熟期。圖２ 國內RFID技術專利整體發展趨勢（截止2010年底）

２.２ RFID技術分類聚類

以RFID本體中定義的46個概念為關鍵詞，分17大類進行分別對專利摘要進行全文檢索；對某一大類的檢索結果以其他16大類的概念做關鍵詞進行二次檢索，建立矩陣（表１）。表１ 不同RFID專利分類相關矩陣

類目類別1類別2類別3類別4類別5類別6…類別12 1311 42028151 15995…類別21 4202 58633101 25884…類別32833410253…類別41510025123…類別51 159125825122 06785………………………

根據表１矩陣內容，求得不同關鍵詞之間的相關系數為：表２ 不同RFID專利分類間的相關系數

類別類別1類別2類別3類別4類別5類別6…類別110.87250.60260.43610.84030.568…類別20.872510.61080.36690.82070.5273…類別30.60260.610810.07220.56640.2697…類別40.43610.36690.072210.42770.1997…類別50.84030.82070.56640.427710.5497………………………

根據不同類別之間的相關系數將RFID技術聚類為五大類：

聚類1：以RFID標簽、讀取設備為核心的RFID技術應用研究，包括便攜、交互、追蹤、辨識、識別、應用、標簽、主動、被動、讀取、裝置、無線、有線、中間件等；

聚類2：RFID技術的理論研究，包括頻帶、天線、波長、方向、頻率、波段、數值、阻抗、方向系數、公差、電路等；

聚類3：RFID技術應用環境的研究，包括內存、標準、單位、編碼、范圍、處理器等；

聚類4：RFID通訊協議的研究，包括協議、通訊、通信等；

聚類5：RFID技術安全性的研究，包括人、動物、植物、安全等。

２.３ RFID技術不同聚類的發展趨勢

分別以5個聚類中的概念為關鍵詞，對專利摘要進行全文檢索，得到5個聚類不同的發展趨勢。其中聚類1專利數量占全部RFID專利總數的82%，是目前RFID技術發展的核心內容，從2006年開始進入技術高速發展時期。將檢索結果進行非線性擬合后Logistic模型為：ｙ＝５６２９.５０３８８１＋３８４４２.１８２４６ｅ－０.６８６１ｘ，R2=0.9988。預計在2021年左右達到最大值5 620條，并進入技術成熟期。

其他4個聚類目前發展較為緩慢，其Logistic模型分別為：

聚類2：ｙ＝２５１２.３４０６９１＋２５００１.５５１８６ｅ－０.６６８３９ｘ，R2=0.99951，2019年達到最大值2 509

聚類3：ｙ＝１４１１.５１７５９１＋９３３３.７４１２７ｅ－０.６２１０８ｘ，R2=0.99732，2022年達到最大值1 410

聚類4：ｙ＝１０５６.１０２３５１＋１８７７５１.５３２８７ｅ－０.８５００４ｘ，R2=0.99967，2015年達到最大值1 050

聚類5：ｙ＝２２９８.４５３９２１＋３３６４２.１３１９４ｅ－０.６１７５ｘ，R2=0.99895，2020年達到最大值2 284圖３ RFID技術不同聚類的發展趨勢

根據不同聚類的Logistic模型及圖３我們可以看出，RFID技術目前正處于快速生長期。技術應用研究（聚類1）將一直是RFID技術發展的核心內容。截止2010年底，其專利數量占全部RFID專利總數的82%，是目前RFID技術發展的核心內容，從2006年開始進入技術高速發展時期，預計在2021年左右進入技術成熟期。

RFID技術理論研究（聚類2）發展速度較緩慢，發展空間也相對有限，其發展進入成熟期也將相對較早。但作為RFID發展的必要理論支撐，理論研究在RFID整體發展研究中仍然占據重要的地位和比重，并貫穿始終。

對RFID安全性的研究（聚類5）目前尚未引起業界的足夠關注。但隨著RFID各種理論與應用技術研究的日趨成熟（進入平穩生長期后），人們對于安全性的研究將再次掀起RFID研究的又一次熱潮。

自2003年8月國際圖聯大會信息技術組提出RFID與圖書館的關系后，RFID技術以其特有的技術優勢和廣闊的發展前景引起了國內外圖書館界的關注［６］。最近兩年，國內已有超過40家圖書館開始應用RFID技術，其在圖書館界的普遍應用已是大勢所趨。

RFID技術在圖書館的應用有其不同于其他行業應用的特殊性，但同時也符合RFID發展的普遍規律。從深圳圖書館到國家圖書館，經過數年的努力，RFID技術在圖書館界已經形成了相對完整的硬件使用體系，實現了圖書自助借還、智能安全檢測門、架位查詢與導航、多級自動分揀、圖書盤點等功能。就現階段RFID技術應用情況看，設備的便攜化，信息的交互與追蹤，通信的穩定可靠，以及中間件的開發與整合將是未來幾年技術研究發展的重要陣地。國家圖書館與其合作商海恒公司也一直致力于這些技術與設備的開發與應用。

３ 結 語

自2003年8月國際圖聯大會信息技術組提出RFID 與圖書館的關系后，RFID技術以其特有的優勢和廣闊的發展前景引起了國內外圖書館界的關注［６］，借助于RFID技術，圖書館已經實現了圖書自助借還、智能安全檢測門、架位查詢與導航、多級自動分揀、圖書盤點等功能。

本文通過將“RFID本體”中定義的46個概念按照相關性劃分為5個聚類，分析和研究了RFID相關技術的集中度、技術發展方向、潛在技術發展點，建立起了FID技術在不同發展方向上的生長周期模型。通過研究發現：整個RFID技術研究將會在2022年左右進入穩定階段，市場趨于成熟；RFID技術相關的理論研究上升空間較小，而RFID技術在圖書館應用即軟硬件設計仍應是未來圖書館進行RFID研究的主要方向；同時RFID所使用的高頻、超高頻射線對人的影響作為潛在的技術發展點也將是未來幾年圖書館進行RFID研究的的一個重要研究內容。

參考文獻

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［３］Stefan Pitzek.An Ontology for the RFID Domain［ＥＢ］.http:∥www.competencies.at/Ontologies/RFIDOntology0903/RFIDOntology-Report.pdf，2011-03．

［４］余致力.基于專利信息分析的紫杉醇技術生命周期［Ｊ］.醫學信息學雜志，2010，（11）：46-49．

［５］朱珉仁.Gompertz模型和Logistic模型的擬合［Ｊ］.數學的實踐與認識，2002，（5）：705-709．

［６］孫長虹.RFID帶來圖書館的變革［Ｊ］.農業圖書情報學刊，2010，（3）：97-99．

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”