滅火無人機專利技術綜述

王閃?管佳林

摘 要：近年來無人機技術發展迅猛，消防應急無人機作為細分應用領域也取得了長足進步。為此，采用國家知識產權局專利檢索與服務系統分析了滅火無人機全球專利申請情況，統計分析了滅火無人機專利申請區域分布情況，同時統計分析了國內專利申請人分布情況，進而梳理了滅火無人機的專利技術演進路線。以期為相關技術研發人員提供專利分析參考。

關鍵詞：消防;滅火無人機;專利;技術演進

中圖分類號：G306;V19文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2020）24-0152-04

1 引言

當前，我國經濟和城市建設快速發展，火災形勢面臨復雜多變，如何準確、快速、及時、高效地獲取現場信息，對消防部隊提出新要求。近幾年來，受到多方面因素的影響，火災救援任務日益復雜，消防部隊承擔任務的同時，需要面臨的風險也逐漸增加。不僅如此，傳統消防救援設施的局限性也日益突出，必須要得到廣泛關注。近年來無人機技術發展迅猛，消防應急無人機作為細分應用領域也取得了長足進步[1-5]。而隨著無人機技術逐漸成熟，無人機逐漸被應用于各行各業，多旋翼無人機以其操作簡單、機動靈活、可靠性強等特點被用于消防滅火救援工作中[6-9]。將無人機技術應用到消防滅火救援工作中，對提高滅火效率、救援安全性等方面具有十分重要的現實意義。

無人機作為重要的消防滅火救援方式，隨著技術進步也有了新的發展。在消防救援中，利用無人機在輔助救援中的應用、災情監控中的應用、災情偵查中的應用，可以幫助消防救援人員更好的應對火災火情。隨著現代火災產生因素日趨復雜，很多火災現場難以實現消防救援人員的快速安全進入，利用無人機能夠更好地為開展火災救援提供支持。無人機的開發利用，已經成為社會發展的必然要求，積極探索無人機技術，深入挖掘無人機的消防滅火救援潛力，對我國消防事業有著重要意義。

結合國內外消防應急無人機研究文獻，分析當前滅火無人機技術進展情況。此外，采用國家知識產權局專利檢索與服務系統也分析了滅火無人機全球專利申請情況。本文采用的專利文獻數據主要來自國家知識產權局專利檢索與服務系統（簡稱S系統），檢索數據庫包括DWPI、SIPOABS和CNABS。使用的分類號包括IC分類號A62C（消防）、B64D1（在飛行中拋投、彈射、釋放或接收物品、液體或類似物資）、B64C39/02（以特殊用途為特點的其他飛行器）;中文關鍵詞包括：無人機、無人飛行、滅火等，英文關鍵詞包括：UAV、unmanned aerial vehicle、fire extinguish+等，檢索截止時間為2019年12月31日。

2 專利申請概況

2.1 滅火無人機全球專利申請分析

全球滅火無人機專利申請數量變化趨勢可分為兩個階段。第一階段為1972年至2014年，此時滅火無人機技術處于萌芽階段，1972年德國首次申請了應用固定翼無人機進行滅火的專利技術，此后，由于無人機技術、信息采集技術及滅火技術的限制，無人機滅火技術進展緩慢，間隔式的某些年份有幾項或十幾項專利申請，無人機滅火技術在2003年于我國首次出現。第二階段為2015年至2019年，無人機滅火技術進入高速發展期，全球申請量快速增長，在2018年全球滅火無人機專利年申請量高達317項，在此階段，我國申請量遠超同時期的國外申請量，且2015年至2018年間申請量每年都在大幅上漲之中，顯示了我國在該領域的后發技術優勢。在經歷了高速發展期之后，于2019年，無人機滅火技術發展遇到了瓶頸，申請量有所降低，如圖1所示。

2.2 專利申請區域分布

就全球的滅火無人機的專利申請而言，中國的專利申請布局雖然起步較晚，但是技術發展勢頭強勁，目前，在中國的專利申請布局處于領先的地位，數量位居第一，占全球專利申請總量的83.5%。隨后是美國、韓國的申請，分別占申請總量的11.5%、9.3%。由圖2可見，中國、美國、韓國、歐洲是各國企業及組織進行專利戰略布局的主要市場。

2.3 國內專利申請人分布

對在中國的滅火無人機專利申請的主要申請人進行統計分析。從圖3中可以看出，由于滅火無人機的申請人以國內為主，因此，國內滅火無人機技術專利申請量排名前10位均為國內申請人，且前10位中只有2位為高校，其余均為公司。而申請量方面，由于無人機滅火技術較多地應用在現有滅火設備或消防人員無法進入的火災場所，而高空架設的輸電線纜、隧道線纜以及供電設備場所等都是易發生火災的場所，且這些場所利用現有的滅火設備或消防人員無法進行有效滅火，對無人機滅火技術的需求度較高，而國家電網公司作為電網領域的巨頭之一，其占據了我國大部分省市的電網運營服務和基礎建設，為了解決上述場所的火災問題，刺激其在該領域的研發投入最多，申請量最大，涉及相關技術也最廣。排名第2、4位的蕪湖元一航空科技有限公司、西安旋飛電子科技有限公司，二者作為與無人機技術緊密相關的企業，在將無人機技術應用于滅火研發方面較為活躍，且積極進行相關研究的專利申請和專利布局。而作為無人機技術和消防滅火技術緊密相關的高校，西北工業大學和南京航空航天大學利用其在無人機和消防領域相關的成熟技術，在該領域也進行了一定數量的專利申請。此外，申請量前10位的其他申請人，比如安徽掃寶智能科技有限公司、深圳市大疆創新科技有限公司、重慶成吉消防材料有限公司、四川迪威消防設備制造有限公司等，因為他們均為無人機技術和消防滅火領域密切相關的企業，因此，在該領域也進行了相關技術研究和專利申請。

3 滅火無人機專利技術演進

對滅火無人機的專利技術演進路線進行了梳理，如圖4所示。

全球利用無人機進行滅火的技術源于1972年，隨后的15年全球僅有幾項無人機滅火的專利申請，主要采用固定翼無人機在森林、高層建筑火災中的簡單應用，此時由于無人機信息采集技術發展不完善，導致無法精確探測火源，無法精準滅火，且固定翼無人機存在無法懸停、起降場地要求高等缺點。1998年至2003年間，無人傘翼機應用于消防滅火以提高載荷，無人直升機應用于消防滅火以克服固定翼無人機無法懸停、起降場地要求高的缺點。2004年至2009年間，多旋翼無人機應用到了消防滅火領域，且隨著無人機傳感器技術的發展，對火源的傳感測量精度有了一定的提高。在該階段，對旋翼無人機的續航短的問題提出了改進手段，且首次提出使用無人機載滅火彈進行滅火。2004年至2015年間，由于在噴射滅火物質或發射滅火彈時會對無人機產生一定的反沖力，于是在該階段提出了提高無人機后坐力的改進手段，以及隨著應用的需要，逐漸發展了多機協同作業、多棲無人機滅火等技術。而2016年至2019年是滅火無人機技術的高速發展期，在此期間，對火災探測、滅火的精度，無人機后坐力、續航、穩定性，多機協同等進行了進一步的改進和完善，并發展了一些創新技術，比如，無人機的防撞、耐高溫、滅火彈的連發等。

總體來說，經過接近50年的發展，滅火無人機技術已從大型的固定翼無人機發展為小型靈活的多旋翼無人機，且對無人機自身結構進行了適應滅火作業的改進，無人機機載滅火設備滅火的精準度有了很大提高。可以預見，未來滅火無人機的發展方向是自主控制、智能化，并且安全性、可靠性和靈活性將大大提高。

4 結語

全球滅火無人機專利申請數量變化趨勢可分為兩個階段。第一階段為1972年至2014年，此時滅火無人機技術處于萌芽階段。第二階段為2015年至2019年，無人機滅火技術進入高速發展期，全球申請量快速增長，在2018年全球滅火無人機專利年申請量高達317項，在此階段，我國申請量遠超同時期的國外申請量。就全球的滅火無人機的專利申請而言，中國的專利申請布局雖然起步較晚，但是技術發展勢頭強勁，目前，在中國的專利申請布局處于領先的地位，數量位居第一，占全球專利申請總量的83.5%。

2004年至2009年間，多旋翼無人機應用到了消防滅火領域，且隨著無人機傳感器技術的發展，對火源的傳感測量精度有了一定的提高。而2016年至2019年是滅火無人機技術的高速發展期，在此期間，對火災探測、滅火的精度，無人機后坐力、續航、穩定性，多機協同等進行了進一步的改進和完善，并發展了一些創新技術，滅火無人機技術已從大型的固定翼無人機發展為小型靈活的多旋翼無人機，且對無人機自身結構進行了適應滅火作業的改進，無人機載滅火設備滅火的精準度有了很大提高。

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