智能可穿戴設備在空調中的應用專利技術綜述

李奕杉 曹蘇恬

摘要：智能可穿戴設備技術在信息化時代和物聯網技術的發展下得到了廣泛重視和快速發展。智能空調是智能家居領域中的典型應用。本文通過全球及中國申請量、技術來源國、重點技術申請人等方面，分析和梳理智能可穿戴設備在空調領域的應用的整體狀況和發展趨勢。

關鍵詞：智能可穿戴設備;空調;傳感器;專利

中圖分類號：TP368.33? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1003-5168（2019）33-0062-03

Patent Analysis of Application of Smart Wearable Devices in Air Condition

LI Yishan? ? CAO Sutian

（Patent Examination Cooperation Sichuan Center of the Patent Office， Chengdu， Sichuan， China， 610213）

Abstract： With the development of Internet of Things technology， smart wearable device technology has received extensive attention and rapid development. Smart air conditioners are typical applications of the smart home industry. Based on the patents， we have analyzed the development and situation of the smart wearable devices in air condition technology by trend of patent application， global distribution and important applicants.

Key words： smart wearable device; air condition; sensor; patent analysis

1 引言

物聯網（Internet of Things）已經逐漸走進人們生活和工作的各個方面。國際電信聯盟于2005年在世界信息峰會上發布了指出物聯網時代的來臨[1]。

智能可穿戴設備技術（smart wearable device technology）最早是由美國麻省理工學院于20世紀60年代提出的。進入21世紀以來，伴隨著物聯網的蓬勃發展，智能可穿戴設備也取得了顯著的進步，工信部提及了加強智能可穿戴設備等新型消費終端產品的研發創新，支持面向互聯網的智能可穿戴等智能硬件核心關鍵技術突破，加強技術標準和知識產權等公共服務平臺建設[2]。

智能空調是智能家居領域中的典型應用。傳統的空調控制方法是基于環境溫度變化而做出相應的制冷或制熱調節，一些空調內部設置了睡眠模式等控制模式，增加了時間變量，但仍舊難以根據用戶的個體身體情況或舒適性選擇為目標來制定針對當前用戶身體情況的智能運行控制方式。同時，由于室內環境溫度的不均勻性，進而使得空調運行的控制方式進一步偏離了用戶舒適化和人性化的控制需求。

本文從專利文獻出發，通過全球及中國申請量、技術來源國、重點技術申請人等方面，分析和梳理智能可穿戴設備在空調領域的應用的整體狀況和發展趨勢。

2 數據分析結論

2.1 專利申請布局分析

在全球范圍內，關于智能可穿戴設備在空調中的應用的專利申請最早于2007年開始出現，在2007—2011年的時間范圍內處于萌芽階段，這個時期全球相關申請非常少，全部是國外申請。中國關于智能可穿戴設備在空調中的應用的申請最早于2012年開始出現，并且在2012—2016年度申請量大幅增加，與此同時，在2012—2016年，在全球范圍內關于智能可穿戴設備在空調中的應用的申請量也同樣大幅增加（見圖1）。上述變化趨勢主要是因為智能可穿戴設備的蓬勃興起與發展。隨著智能可穿戴設備能夠隨時監測用戶的生理參數以及識別用戶動作的特性，其與智能家居設備的可聯動性的研究和相關申請也越來越受到重視。雖然我國在該領域的研究起步較晚，最早的專利申請直到2012年才出現，但是我國關于智能可穿戴設備在空調中的應用的研究發展異常迅速，尤其是2014年以后，我國關于智能可穿戴設備在空調中的應用的專利申請迎來了井噴式的發展，這一部分原因是我國創新企業較多，申請主體較多，另一部分原因是與我國關于“互聯網+”的戰略政策的扶持。同時需要注意的是，從2016—2018年，全球范圍內關于智能可穿戴設備在空調中的應用的申請量開始下降，這主要可能有兩方面的原因，其一是2016下半年之后申請的專利申請部分尚未公開;其二是在關鍵元器件包括計算芯片、傳感器、電池等的研究沒有進一步的直接的較為創新的發展之前，其在空調領域的應用研究同樣受到了阻礙。

專利申請的技術來源國分布可反映出各國創新主體、申請人對于智能可穿戴設備在空調中應用上的研究的重視程度和創新意愿。智能可穿戴設備在空調中應用的專利申請主要來源國為中國、日本、韓國和美國。雖然中國在該領域的研發起步較晚，但在后期發展迅速。而在空調領域，日本一直以來處于領先地位，且其專利申請起步時期早，因此申請量也具有大幅占比（見圖2）。

智能可穿戴設備在空調中的應用領域，全球主要申請人按申請量依次為：美的集團、三星集團、格力集團、小米集團、三菱株式會社、東芝株式會社、樂金集團、華為公司、電裝株式會社和谷歌公司，上述申請人主要集中在空調設備制造商、半導體、互聯網設備制造商，這是由于該技術領域同時涉及通信領域智能設備制造和傳統空調設備制造的交叉領域。

2.3 專利技術路線演進分析

通過對智能可穿戴設備在空調中的應用的技術分支以及發展階段進行梳理，得出了智能可穿戴設備在空調中的應用的技術路線演進示意圖，如圖3所示。在2009年以前，該技術領域的研究主要集中于日本公司，技術核心是利用智能可穿戴設備能夠測量人體生理參數，尤其是體溫參數，直接控制空調設定溫度。在2010—2012年，由于智能可穿戴設備研究的技術瓶頸，上述三年間發展緩慢，同樣是主要檢測用戶體溫和環境溫度，但在控制方式上，美國企業進一步考慮到了節能減排的問題，通過用戶體溫和環境溫度參數，控制空調的開啟和關閉。2013—2015年，智能可穿戴設備在空調中的申請迎來了超高速發展，該時期內將多種人體生理參數，包括體溫、心率、血壓等參數，以及多種環境參數，包括室內外環境溫度、環境濕度、噪聲量、光強度、輻射強度等均引入人體熱舒適度評價系統中，進而通過各種數學方式進行空調運行方式的優化研究。在2016—2018年，國內外申請主體對于將人體生理參數和環境參數應用于人體熱舒適度評價體系的研究在上述研究的基礎上進一步細化和優化，同時通過智能可穿戴設備對于用戶動作的捕捉和識別，將其映射為控制指令的技術方案得到了長足的發展。

綜上所述，智能可穿戴設備在空調中的應用技術的專利技術方案主要分為兩個分支，其一是，智能可穿戴設備通過對佩戴者指令（動作或語音）的識別，將識別到的動作映射成存儲的相關控制指令進行控制，另一種是，智能可穿戴設備通過傳感器對于環境參數的測量和/或佩戴者生理參數的測量，將上述測量數據上傳云端處理器或根據內部處理器的控制函數對空調的運行模式做出自動控制。同時，可以發現的是，其技術主體方案已經日趨成熟，并且，該領域的技術發展在很大程度上受限于智能可穿戴設備中核心元器件——計算芯片、傳感器和電池的技術研究的發展程度。

3 結語

本文對智能可穿戴設備在空調中的應用技術的發展進行了分析、統計和整理，對申請量隨年度的變化、技術來源國、技術發展趨勢、主要申請人進行分析。

參考文獻：

[1] 劉云浩.物聯網導論[M].北京：科學出版社，2011.

[2] 張茂于.產業專利分析報告：智能可穿戴設備[M].北京：知識產權出版社，2017.