中國雷電預警技術專利計量分析

【摘要】雷電預警是對雷電災害進行主動防御的有效手段。運用專利計量方法，從專利申請年度趨勢、專利發明人、專利申請機構、技術熱點及技術發展方向等角度對中國雷電預警領域的專利文獻數據進行統計與分析，以揭示中國雷電預警技術的研究現狀，為中國雷電預警領域的技術革新和戰略制定提供參考。結果表明，中國雷電預警技術領域正處于蓬勃發展階段，專利申請量較多的省市集中在中國東部地區，各類型企業是雷電預警領域主要的研發力量。目前研究重心集中在雷電監測數據的采集及測量、雷電預警預報等方面。融合多種氣象探測資料以及利用數據挖掘、云計算等方法開展雷電監測預警是未來的研究熱點。

【關鍵詞】專利計量;雷電預警;發展態勢

【中圖分類號】P415

【文獻標識碼】A

雷電是一種破壞力驚人的自然現象。雷電發生時所伴隨的強大電流與電磁輻射對人身安全、農業生產和社會經濟造成了巨大威脅。通過采用雷電預警預報手段，則可以有效規避雷災事故的發生。因此，近年來業界和政府部門提高了對雷電預警技術的關注度。中國政府在《國務院辦公廳關于加強氣象災害監測預警及信息發布工作的意見》中明確提出要加快雷電監測預警體系的建設，做到防患于未然。國內學者也從雷電預警的方法、裝置及系統方面展開相關研究。谷山強等人結合多種雷電探測手段，提出了架空輸電線路雷擊閃絡預警的方法，并證實該方法可以提高雷電預警的準確性和可操作性。柴瑞等人通過統計分析大氣電場資料，利用多元回歸技術優化了雷電預警方法。俞坤師等人改進并設計了新型的場磨式電場儀。楊世剛等人根據山西省的氣象探測資料，針對性的建立了該地區的雷電預警業務系統。

專利作為科研成果的重要載體，對其分析可以挖掘出大量的情報信息。目前國內學者對雷電預警領域的研究重心主要集中在工程技術層面，鮮有學者利用專利計量的方法對該領域的發展態勢進行研究，為了給中國雷電預警領域提供多視角的情報支持，促使雷電預警技術突破與創新，本文采用定性與定量分析相結合的方式對中國的雷電預警專利進行研究。

1 數據來源

以國家知識產權局專利數據庫為數據源，利用高級檢索功能對2008至2018年的專利文獻進行檢索，通過對檢索詞進行篩選合并，得到檢索式：關鍵詞=（雷電or閃電or雷擊）and（預警or預報），經過數據清洗共得到226條數據。在這些專利中外觀專利有2件，實用專利有72件，而發明專利有152件，占專利總數的67%.由于發明專利更能代表技術的突破性和先進性，說明雷電預警領域具有較強的技術研發實力。

2 結果與分析

2.1 專利申請趨勢分析

專利申請數量的年度分布可以反映某一技術的發展狀況和人們知識產權保護意識的強弱。由圖1可知，2008年至2018年間，雷電預警領域的專利數量總體上呈逐年增長趨勢，并且可分為兩個階段：從2008年到2011年，是中國雷電預警技術的初期階段。在此期間，該領域的專利增長緩慢且數量較少，年度專利申請數量均在10件以下。從2012年到2018年為快速發展階段，專利數量呈快速增長趨勢，說明近年來相關人員加強了對該領域的研究。整體來看，中國的雷電預警技術雖然起步較晚，但隨著中國科技創新宏觀環境的改善，以及人們知識產權保護意識的提高，為雷電預警技術的快速發展提供了良機，使新技術不斷涌現，未來很長一段時間內中國雷電預警領域的專利數量將會持續增長。

2.2 專利發明人分析

研發者的專利數量可以反映其技術創新水平的高低。表1列出了中國雷電預警領域專利數量排名前10的核心研發者，從表1可知，專利申請數量最高的是寧夏中科天際防雷研究院有限公司的高攀亮，共申請了14件專利，其次為中國石油化工股份有限公司的劉全楨、畢曉蕾、高鑫等人，他們都是中國雷電預警領域的重要發明人，在該領域取得了眾多突破性成果，為中國雷電預警技術的發展做出了較大貢獻。此外，表1中的3家機構所申請的專利均為合作研發，反映出這3家機構內部研發人員較為集中，協作頻繁，擁有智力資源優勢。

本文統計了中國雷電預警領域合作研發的專利數量，共有193件，合作率為85%。可見，在雷電預警技術的研發形式中，以合作創新為主。從主觀層面來講，通過合作可以節約成本，提高研發效率;從客觀層面來看，雷電預警領域涵蓋的知識面較為廣泛，在發明創造中需要融合多個學科的知識，促使不同專業背景的人員展開協作溝通。

2.3 研發機構分析

機構申請的專利數量是衡量機構技術研發實力的重要指標。表2是中國雷電預警領域專利申請量在5件以上的研發機構，表中有6家企業，1家科研院所?？梢钥闯觯髽I是中國雷電預警技術的研發主體，尤其是國家電網公司的研發實力最為強勁，其專利申請量位居第一位，并且其所涉及的技術領域相比其他機構也更加廣泛。國家電網公司是關系國家電力安全的骨干企業，擁有眾多的研究所和省公司等下屬機構，并且各單位的層級劃分清晰，有利于技術創新體系的構建，為雷電預警技術的研發與科研成果轉化提供了堅實的保障。對于民營企業來說，專利數量更能體現企業競爭實力，企業擁有的專利數量越多就越可能在所處的行業中立于不敗之地。表2中，民營企業寧夏中科天際防雷研究院有限公司專利申請量較多，說明該企業具有較強的研發實力，但總體來看，民營企業在技術儲備和技術研發能力上都較為薄弱，與國有電力企業有一定差距。

從圖2看出，中國雷電預警領域機構的合作形式主要以企業與企業、企業與高校、企業和科研院所為主，其合作申請的專利數量分別為20件、7件和4件?？梢娖髽I是協作創新的主體。高校的協作創新意識也較強，通過與企業展開合作有利于科研成果的轉化，對雷電預警技術的創新起到了促進作用。但總體來看，專利申請機構的合作關系不緊密，合作率僅為13%，在技術合作研發上存在一定的壁壘，分析其原因有：首先，一些大型的企業和研究機構如國家電網公司、中國石油化工股份有限公司等，因其具有眾多優秀的專業人才、充足的科研經費，通過自身就可以實現技術的創新研發。其次，一些研發機構為了擁有長期的技術壟斷優勢，增強技術的保密性而減少了合作次數。最后，由于地理因素的限制，增加了機構間合作研發的難度。

2.4 申請地區分布

圖3列出了專利申請數排名前10的地區，可以看出東部地區是專利的主要申請區域，位居前三位的分別是北京、江蘇、廣東。西部省份只有四川、寧夏和云南入選，且專利申請量較少。本研究認為造成地域專利申請數量不平衡的原因主要有兩點，一方面，東部省份擁有豐富的教育資源，高等院校與科研院所眾多，并且科研工作者有充足的經費支持，為防雷技術的研發提供了有力的保障。西部地區則與之相反，教育、經濟等資源的落后一定程度上制約了防雷產品的開發及相關研究工作的開展。另一方面，專利申請區域的分布與中國的雷電災害的分布情況基本上吻合，中國東南地區和華北地區的雷災最為嚴重，這促使北京、廣東等雷災頻發的地區更加注重雷電預警技術的研發。

2.5 專利技術領域分析

專利分類號（IPC）代表著技術研究的熱點領域與技術發展方向。表3是專利申請量在8件以上的技術領域，可以看出，GOIR29/08（電磁場特性的測量）和COIWI/10（預測天氣狀態的裝置）是專利申請量最多的兩個技術領域，此外，學者在G08821/10（響應災難事件的報警器，例如地震、龍卷風）、GOIR29/12（靜電場的測量）等技術主題也具有較高的研究活躍度。結合專利文本內容，發現專利技術主要集中于雷電預警系統及裝置的研發和雷電預警方法的優化等方面，具體涉及雷電數據采集、數據分析、數據處理、安全存儲、無線傳輸、警報接收、預警信息發布等技術主題。這些技術領域是雷電預警領域中的關鍵技術或先導技術，對后續技術的更新換代起著推動作用。排在第五位的是C06Q50/06（電力、天然氣或水供應），由于電力行業十分重視雷電災害的防護，并且對防雷產品的需求較大，從而使研發人員對輸電線路等電力設備的雷電預警開展了大量研究，這意味著研發人員要緊切關注該領域的技術布局，為搶占市場先機做好準備。

2.6 技術最新動向分析

為幫助后續研究者全方位把握雷電預警技術的發展趨勢，本文列出了近3年來中國雷電預警技術領域出現的一些新專利技術（見表4），這些技術領域將是未來雷電預警技術研發的主要方向，可以歸納為如下2方面：①將雷達、大氣電場儀、雷電定位系統等多種設備相結合，獲得綜合探測信息，并組建雷電監測網，擴大雷電監測范圍，提高雷電預警精度;②結合數值預報模式產品，將云計算和數據挖掘等方法用于雷電精細化預警，進一步提升雷電預警的實時性、穩定性和準確性。該領域技術的不斷革新主要得益于以下兩個方面，首先，由于雷電的嚴重破壞性，政府將防雷上升到了國家安全的高度，使國內研發人員加大了對雷電物理現象與雷電預警技術的研究力度，其次，諸如云計算和大數據等現代化技術逐步融入雷電預警領域，豐富和完善了雷電預測技術，促進了該領域的發展。

3 結論和建議

通過對中國雷電預警領域專利的分析，我們發現：雖然中國雷電預警領域的研究起步較晚，但隨著科技的發展和研發人員自主創新能力的提高，雷電預警的時效性和精確度已得到較大提升，目前該領域正處于快速發展階段。從專利發明人來看，高攀亮、劉全楨等人是中國雷電預警領域的重要發明人，發明人之間的合作率較高，但發明人的合作主要是在同一機構內展開，不利于雷電預警技術的擴散與傳播。從專利申請機構來看，申請機構以企業為主，其中以國家電網公司為龍頭的國有企業具有壟斷地位，而民營企業的占比較小，這種差距使雷電預警技術領域缺乏合理的企業梯隊，將有礙該領域的長期發展。另外，申請機構的合作程度較低，合作率只有13%。在地區申請方面，北京、江蘇和廣東等東部地區的申請量較多，東西部在雷電預警技術水平上存在一定的差距。從技術領域來看，該領域涵蓋的技術類型較多，主要涉及雷電監測數據的采集及測量、雷電預警預報等方面。通過融合多種探測資料，并結合數據挖掘等新方法開展雷電監測預警，將是未來該領域的研究方向。今后雷電預警技術會朝著精細化、智能化和高精度的方向發展。

根據中國雷電預警專利技術的研究現狀與發展趨勢，提出以下3點建議：

（1）提高研發機構間的合作力度。通過合作可以共享技術信息，增強整體研發實力。因此企業、高校與科研院所之間要加強合作，消除制度壁壘，完善科研創新體系，為相關的合作創造良好的外部環境，從而促進中國雷電預警領域知識的傳播及技術擴散，使研發機構更有效地實現技術革新及科研成果的轉化，將產學研的合作優勢真正發揮出來。

（2）提升欠發達地區科研水平。目前中國東西部地區在雷電預警技術的研發上還存在著一定的差距，為了縮小差距需要社會各界的共同努力。政府部門要增強對西部地區的政策傾斜力度，加大財政支持并制定激勵政策，鼓勵防雷領域的高素質人才和領軍企業落戶，從而推動落后地區雷電預警防護行業的發展。西部地區的研發機構要增加科研投入，結合本地區的雷電災害特點，研發適合當地的雷電預警系統，并且擴大雷電監測網的覆蓋面積，從而有效促進農村和城鎮經濟的良性發展。

（3）制定合理的專利戰略方針。研究機構要密切注意雷電預警領域技術的發展趨勢，重點關注多因素考慮的雷電監測數據的采集與測量，以及云計算等互聯網技術在雷電預警技術研發過程中的應用，制定符合自身發展要求的專利戰略，逐步掌握雷電預警領域的核心技術。同時相關人員和機構要在提升優勢技術領域創新水平的基礎上，拓展技術領域的范圍，從而保持該領域的技術優勢地位，加快中國雷電預警領域技術的發展。

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[作者簡介]潘建剛（1992-），男，在讀碩士研究生，研究方向：信息資源管理、專利分析。