基于專利計(jì)量的設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)研究態(tài)勢分析

貴淑婷，孫藝偉，郭婷，任妮

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，江蘇 南京 210014）

蔬菜是我國種植業(yè)中僅次于糧食的第二大農(nóng)作物，隨著我國城市化進(jìn)程的加快，保障“菜籃子”工程壓力日增。設(shè)施蔬菜是指在固定的保護(hù)設(shè)施內(nèi)進(jìn)行蔬菜生產(chǎn)的一種生產(chǎn)方式，具有環(huán)境可控和集約高效的特點(diǎn)［1］，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在保障蔬菜供應(yīng)、促進(jìn)農(nóng)民增收、帶動(dòng)就業(yè)、提高資源利用效率等方面發(fā)揮了巨大作用［2］。被稱為繼計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后信息產(chǎn)業(yè)第3次浪潮的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中有著十分廣闊的應(yīng)用前景［3］，該技術(shù)適用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后的全產(chǎn)業(yè)鏈條，可以對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、加工、物流、交易、消費(fèi)各環(huán)節(jié)進(jìn)行有效改造和提升，具體表現(xiàn)為通過各種信息傳感設(shè)備將農(nóng)業(yè)信息與智能化系統(tǒng)全面結(jié)合，實(shí)現(xiàn)設(shè)施內(nèi)環(huán)境和水肥的智能控制，使蔬菜生產(chǎn)更加精準(zhǔn)高效。實(shí)現(xiàn)真正智能化的設(shè)施農(nóng)業(yè)，是當(dāng)代推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的最具影響力的信息技術(shù)手段［4］。因此，作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)數(shù)據(jù)感知層核心的傳感器研發(fā)顯得尤為重要［5］。

專利計(jì)量是競爭情報(bào)研究的重要方法之一，以專利文獻(xiàn)中的信息作為統(tǒng)計(jì)分析基礎(chǔ)，通過對(duì)不同指標(biāo)下專利數(shù)量的對(duì)比分析，探索和挖掘行業(yè)技術(shù)的分布結(jié)構(gòu)、數(shù)量關(guān)系、變化規(guī)律等內(nèi)在價(jià)值，以判斷行業(yè)的競爭態(tài)勢［6］。目前，該方法已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)、工業(yè)［6-9］等多個(gè)領(lǐng)域。在傳感器技術(shù)方面，徐晶等［10］分析了中國MEMS傳感器技術(shù)專利的申請(qǐng)趨勢、產(chǎn)出分布和國內(nèi)專利申請(qǐng)人，揭示了中國MEMS傳感器技術(shù)發(fā)展存在的問題；趙華等［11］對(duì)1987年以來我國壓力傳感器專利申請(qǐng)態(tài)勢、國外在華申請(qǐng)、地域分布、申請(qǐng)人、有效性進(jìn)行了分析，提出了壓力傳感器領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢。在設(shè)施蔬菜或農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)方面，貴淑婷［12］和袁建霞［13］等利用文獻(xiàn)計(jì)量的方法分別對(duì)設(shè)施蔬菜智慧化管控和農(nóng)業(yè)傳感器競爭態(tài)勢進(jìn)行了計(jì)量分析。當(dāng)前還未有利用專利計(jì)量的方法對(duì)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域傳感器技術(shù)發(fā)展態(tài)勢進(jìn)行分析的研究。

基于此，本文采用專利計(jì)量方法，以設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)相關(guān)專利為分析對(duì)象，從發(fā)展趨勢、技術(shù)分類、國家/地區(qū)、申請(qǐng)人、發(fā)明人等方面對(duì)設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)進(jìn)行了分析，以期全面揭示該技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)主題、研究布局及發(fā)展態(tài)勢等，為該領(lǐng)域傳感器技術(shù)研發(fā)主體及個(gè)人提供情報(bào)支撐。

1 數(shù)據(jù)來源及工具

本研究以Incopat和Derwent Innovation（DI）數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)來源。通過文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)合IPC國際專利分類表，利用Incopat數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索調(diào)試，檢索式如下：TIAB=（設(shè)施OR溫室OR大棚）AND（種植OR農(nóng)業(yè)OR plant OR agriculture OR蔬菜OR茄果OR土豆OR馬鈴薯OR豇豆OR蘿卜OR白菜OR生菜OR萵苣OR茄子OR番茄OR西紅柿OR辣椒OR青椒OR甜椒OR南瓜OR黃瓜OR甜瓜OR冬瓜OR絲瓜OR苦瓜OR四季豆OR草莓OR西瓜OR紅薯OR甘薯OR葉菜OR菜豆OR莧菜OR芹菜OR萵筍OR豆角OR甘藍(lán)OR花椰菜OR西葫蘆OR豆類OR薯類OR豆芽OR vegetable）AND傳感器AND ipc=（A01 OR A61D OR G OR B OR F OR H OR C02）NOT ipc=（F25D OR C12 OR C05 OR B60 OR B65 OR B07 OR B62 OR B63 OR C01 OR C07 OR C08 OR C21 OR C09）。對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行人工判讀，并將最終相關(guān)專利導(dǎo)入DI數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索、合并同族專利，得到設(shè)施蔬菜領(lǐng)域相關(guān)專利共5 836項(xiàng)（6 329件）作為本研究的數(shù)據(jù)集。

本研究利用DDA、DI、Microsoft Excel、Ucinet等工具進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，利用Microsoft Excel、Netdraw、Xmind等軟件進(jìn)行輔助繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)展概況分析

2.1.1 發(fā)展趨勢分析 從全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的時(shí)間發(fā)展趨勢看，該技術(shù)最早出現(xiàn)于1917年，至今大體可以分為四個(gè)發(fā)展階段，如圖1所示。

圖1 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的時(shí)間發(fā)展趨勢

在1995年之前，全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的專利總量為343項(xiàng)，平均每年申請(qǐng)4項(xiàng)，可見，該階段專利申請(qǐng)數(shù)量非常少且發(fā)展呈現(xiàn)小幅波動(dòng)增長狀態(tài)，處于技術(shù)萌芽期。

1996—2008 年之間，全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的專利總量為731項(xiàng)，平均每年申請(qǐng)56項(xiàng)，平均年增長量為2項(xiàng)，該階段專利申請(qǐng)量時(shí)高時(shí)低，總體呈現(xiàn)明顯的波動(dòng)式增長狀態(tài)，處于波動(dòng)發(fā)展期。

2009—2014 年之間，隨著中國農(nóng)業(yè)進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展階段，全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的專利總量為1 522項(xiàng)，平均每年申請(qǐng)254項(xiàng)，平均年增長量為68項(xiàng)，該階段專利申請(qǐng)量增長速度明顯加快且保持穩(wěn)定勁頭，處于平穩(wěn)發(fā)展期。

2015—2017 年，全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的專利總量為3 173項(xiàng)，平均每年申請(qǐng)1 058項(xiàng)，平均年增長量為123項(xiàng)，該階段專利申請(qǐng)量增長速度迅猛，處于快速發(fā)展期。

2.1.2 技術(shù)分類 按照IPC分類號(hào)對(duì)全部專利進(jìn)行分類，主要分為溫室/大棚及其裝置、種植過程、水肥管理、病蟲草害管理、環(huán)境監(jiān)測與控制、其他機(jī)械裝備、監(jiān)測測量技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)據(jù)計(jì)算與處理技術(shù)、通信技術(shù)、其它技術(shù)等11個(gè)大類、51個(gè)小類，具體分類如圖2所示。

圖2 設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域技術(shù)分類

2.2 國家/地區(qū)分析

2.2.1 國家/地區(qū)申請(qǐng)量及影響力分析 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域的技術(shù)原創(chuàng)國共有48個(gè)，其專利申請(qǐng)量如圖3所示。可見該技術(shù)領(lǐng)域得到了很多國家的重視。排在前五位的國家分別是中國、美國、韓國、日本和德國。

圖3 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域技術(shù)原創(chuàng)國的專利申請(qǐng)量對(duì)比（單位：項(xiàng)）

其中，位于榜首的中國擁有4 070項(xiàng)專利，占全球總申請(qǐng)量的69.7%，說明中國是全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的最大輸出國，這一方面與中國近年來專利申請(qǐng)量的大幅提高相關(guān)，另一方面也說明我國在該領(lǐng)域的技術(shù)投入和創(chuàng)新能力非常高；美國和韓國的申請(qǐng)量相近，分別以356和350項(xiàng)居第二、第三位，兩者的申請(qǐng)量分別占全球總申請(qǐng)量的6.1%和6.0%；日本和德國的申請(qǐng)量分別為305和157項(xiàng)，這些國家也是較為主要的技術(shù)輸出國，技術(shù)創(chuàng)新水平和活躍程度較高。

選擇總被引頻次大于200次的11個(gè)技術(shù)原創(chuàng)國，從總被引頻次和項(xiàng)均被引頻次兩方面進(jìn)行具體的對(duì)比分析，結(jié)果如圖4所示。

圖4 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域影響力Top11的技術(shù)原創(chuàng)國情況對(duì)比

從總被引頻次來看，各專利原創(chuàng)國的差距非常大，表明設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域在各地區(qū)輸出的技術(shù)影響力之間差距懸殊。其中，美國總被引頻次為7 482次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他原創(chuàng)國/地區(qū)，表明該領(lǐng)域在美國輸出的技術(shù)影響力非常高，處于絕對(duì)領(lǐng)先的地位；排名第二和第三位的分別是中國和德國，其輸出的技術(shù)影響力也較高。

從項(xiàng)均被引頻次來看，各專利原創(chuàng)國的差距同樣非常大，表明設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域在各地區(qū)輸出的技術(shù)質(zhì)量和價(jià)值差距懸殊。其中，排名前三位的分別是荷蘭（21.82次）、美國（21.02次）和澳大利亞（14.87次），表明三個(gè)國家/地區(qū)輸出的專利質(zhì)量非常高；德國（13.43次）和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（10.52次）的項(xiàng)均被引頻次分別排在第四和第五位，其輸出的專利質(zhì)量也相對(duì)較高；而我國的專利平均被引頻次僅為1.09次，與上述國家差距懸殊，說明我國輸出的專利價(jià)值相對(duì)較低。

2.2.2 重點(diǎn)國家/地區(qū)的技術(shù)構(gòu)成分析 本文依據(jù)技術(shù)原創(chuàng)國的專利申請(qǐng)量及被引頻次篩選出6個(gè)重點(diǎn)國家，并對(duì)其技術(shù)布局進(jìn)行了分析，如圖5所示。

圖5 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域重點(diǎn)國家技術(shù)構(gòu)成

從橫向來看，申請(qǐng)數(shù)量較多的技術(shù)類別包含“種植過程”“溫室/大棚及其裝置”“控制技術(shù)”“水肥管理”和“監(jiān)測/測量技術(shù)”等。我國在11個(gè)技術(shù)分類的專利申請(qǐng)量都高于其他國家/地區(qū)，尤其是“溫室/大棚及其裝置”“控制技術(shù)”和 “水肥管理”三個(gè)分類，這與我國相關(guān)專利申請(qǐng)量占全球總量的比重是相對(duì)應(yīng)的。“種植過程”技術(shù)類別申請(qǐng)量較多的國家還有美國、日本和韓國；“溫室/大棚及其裝置”申請(qǐng)量較多的國家還有韓國和日本；“控制技術(shù)”申請(qǐng)量較多的國家還有美國和日本；“水肥管理”申請(qǐng)量較多的國家還有美國、日本和韓國；“監(jiān)測/測量技術(shù)”申請(qǐng)量較多的國家還有美國、日本和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織。

從縱向來看，“種植過程”的相關(guān)技術(shù)是其他國家專利布局?jǐn)?shù)量最多的技術(shù)，其次，美國在“監(jiān)測/測量技術(shù)”和“水肥管理”方面有較多專利；韓國在“溫室/大棚及其裝置”和“數(shù)據(jù)計(jì)算與處理技術(shù)”方面有較多專利；日本在“溫室/大棚及其裝置”和“水肥管理”方面有較多專利；德國在“其他機(jī)械設(shè)備”和“病蟲草害管理”方面有較多專利；世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織在“監(jiān)測/測量技術(shù)”和“水肥管理”方面有較多專利。

2.3 申請(qǐng)人分析

申請(qǐng)人擁有的專利數(shù)量可以反映其技術(shù)創(chuàng)新能力，該領(lǐng)域涉及的申請(qǐng)人數(shù)量共有3 765位，其中Top 100專利申請(qǐng)人中，企業(yè)占比47%，高校占比34%，科研機(jī)構(gòu)占比19%。

2.3.1 申請(qǐng)人申請(qǐng)量及影響力分析 圖6為設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量Top 16的申請(qǐng)人對(duì)比情況。16個(gè)申請(qǐng)人中共有10個(gè)來自我國，表明我國設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域高申請(qǐng)量申請(qǐng)人數(shù)量較多，推動(dòng)著全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的發(fā)展。

圖6 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域高申請(qǐng)量申請(qǐng)人情況對(duì)比

高申請(qǐng)量申請(qǐng)人中，專利申請(qǐng)數(shù)量排在前三位的分別是UNIV JIANGSU（51項(xiàng)）、DEERE&CO（49項(xiàng)）和UNIV CHINA AGRIC（42項(xiàng)），ISEKI AGRIC MACH MFG CO LTD、UNIV ZHEJIANG和CLAASKGaA GMBH分別以40項(xiàng)、37項(xiàng)和33項(xiàng)的申請(qǐng)量排名第四、第五和第六位，以上申請(qǐng)人的申請(qǐng)量都達(dá)到了30項(xiàng)以上，表明六個(gè)申請(qǐng)人在該領(lǐng)域的技術(shù)投入和創(chuàng)新成果較多。對(duì)比表格可知排名前六的申請(qǐng)人中我國的三個(gè)都是大學(xué)，國外的三個(gè)均是公司，說明在設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域國外申請(qǐng)人多為公司，而我國則主要集中在大學(xué)。此外，UNIV SICHUAN AGRIC（29項(xiàng)）、UNIV NORTHWEST A&F（29項(xiàng)）、BEIJING RES CENT AGRIC INFORMATION TECHN（29項(xiàng)）和AMAZONEN-WERKE DREYER GMBH&CO KG H（29項(xiàng)）等申請(qǐng)人也有較多的專利產(chǎn)出。綜合來看，全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域16個(gè)專利申請(qǐng)量最多的申請(qǐng)人之間差距較大，其中我國專利申請(qǐng)人的產(chǎn)出數(shù)量占優(yōu)勢。

我國設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域相關(guān)申請(qǐng)人雖然專利申請(qǐng)數(shù)量占優(yōu)，但是專利產(chǎn)生的影響力有限。圖7展示了全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域影響力排名前7的申請(qǐng)人對(duì)比情況。

圖7 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域影響力Top8的申請(qǐng)人情況對(duì)比

高影響力申請(qǐng)人中，CLAAS KGaA GMBH（1 111次）、CASE CORP（999次）和DEERE&CO（937次）的總被引頻次排名前三位，影響力非常高；CNH IND（410次）、SIMPLOT CO JR（405次）總被引頻次均在400次以上，在該技術(shù)領(lǐng)域也有較高的影響力。從項(xiàng)被引頻次來看，SIMPLOT CO JR（135.00次）、CASE CORP（76.85次）和UNIV CALIFORNIA（71.50次）三個(gè)申請(qǐng)人的平均被引頻次排名前三位，表明其專利質(zhì)量非常高；CLAAS KGaA GMBH（33.67次）、CASIO COMPUTER CO LTD（24.36次）等申請(qǐng)人專利質(zhì)量也較高；專利平均被引頻次最低的是UNIV JIANGSU，為4.45次。

綜合來看，全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域8個(gè)高影響力申請(qǐng)人之間的影響力及專利質(zhì)量差距非常大，我國的相關(guān)申請(qǐng)人還需提升專利的技術(shù)水平。

2.3.2 重點(diǎn)申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成分析 圖8展示了全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域重點(diǎn)申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成。總體來看，各重點(diǎn)申請(qǐng)人的設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)布局至少覆蓋5個(gè)主要的技術(shù)類別，表明6個(gè)重點(diǎn)申請(qǐng)人在設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域的研究覆蓋面總體比較廣泛。

從橫向來看，申請(qǐng)數(shù)量較多的技術(shù)類別包含“種植過程”“其他機(jī)械裝備”“監(jiān)測/測量技術(shù)”“數(shù)據(jù)計(jì)算與處理技術(shù)”和“控制技術(shù)”等。“種植過程”“其他機(jī)械裝備”技術(shù)類別申請(qǐng)量較多的申請(qǐng)人有DEERE&CO、CLAAS KGaA GMBH、CNH IND等；“數(shù)據(jù)計(jì)算與處理技術(shù)”類別申請(qǐng)量較多的申請(qǐng)人有CASIO COMPUTER CO LTD、DEERE&CO和CNH IND等；“控制技術(shù)”類別申請(qǐng)量較多的申請(qǐng)人有UNIV JIANGSU、DEERE&CO、CLAASKGaA GMBH和CASE CORP等。

從縱向來看，UNIV JIANGSU在11個(gè)技術(shù)分類都有專利申請(qǐng)，并且在“溫室/大棚及其裝置”方面擁有獨(dú)占技術(shù)，表明其設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)研究方向最多，覆蓋面最廣；除了CASIO COMPUTER CO LTD外，其余5個(gè)申請(qǐng)人專利布局?jǐn)?shù)量最多的技術(shù)均是“種植過程”；此外，DEERE&CO和CLAASKGaA GMBH在“其他機(jī)械裝備”和“監(jiān)測/測量技術(shù)”方面有較多專利申請(qǐng)；CASIO COMPUTER CO LTD在“數(shù)據(jù)計(jì)算與處理技術(shù)”類別有較多專利申請(qǐng)。

圖8 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域重點(diǎn)申請(qǐng)人技術(shù)構(gòu)成

2.4 發(fā)明人分析

2.4.1 發(fā)明人研發(fā)量及影響力分析 經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，該領(lǐng)域涉及的發(fā)明人數(shù)量共有11 510位。本文選取了專利申請(qǐng)量不少于10項(xiàng)的15個(gè)發(fā)明人作為分析對(duì)象，結(jié)果如圖9所示。

圖9 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域高研發(fā)力發(fā)明人情況

15個(gè)發(fā)明人中共有14個(gè)來自我國，表明我國設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域高研發(fā)量發(fā)明人數(shù)量非常多，推動(dòng)著全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的發(fā)展。排名前兩位的分別是ZHAO Chun-jiang（北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，20項(xiàng)）、QIAO Xiao-jun（北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，19項(xiàng)）；此外，MA Ting-yan（哈爾濱派騰農(nóng)業(yè)科技有限公司，15項(xiàng)）、LIN Zhen-hua（蘇州創(chuàng)必成電子科技有限公司，15項(xiàng)）和FU Xiao-jiang（蘇州創(chuàng)必成電子科技有限公司，15項(xiàng)）等人的專利申請(qǐng)量也較多。可以發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域發(fā)明人之間的專利數(shù)量差距不大。

本文選取了專利總被引頻次不少于300次的10個(gè)發(fā)明人作為分析對(duì)象，結(jié)果如圖10所示。我國僅有1個(gè)發(fā)明人進(jìn)入高影響力申請(qǐng)人行列，表明我國設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域相關(guān)發(fā)明人雖然專利申請(qǐng)數(shù)量占優(yōu)，但是專利并未能產(chǎn)生相當(dāng)?shù)挠绊懥Γ环矫婵赡苁且驗(yàn)槲覈l(fā)明人申請(qǐng)的專利都集中在最近幾年，另一個(gè)可能的原因是我國相關(guān)專利的技術(shù)含量較低，未能引起其他發(fā)明人的 重視。

圖10 設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域影響力Top10的發(fā)明人情況對(duì)比

從總被引頻次來看，Diekhans Norbert（CLAAS KGaA GMBH，580次）和Huster Jochen（CLAAS KGaA GMBH，510次）兩人是第一階梯，總被引頻次均在500次以上，且發(fā)明數(shù)量也較多，表明這兩人是設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域綜合實(shí)力最強(qiáng)的發(fā)明人；Behnke Willi（CLAAS KGaA GMBH，464次）、MC Nabb Gerald J.（SIMPLOT CO J R，391次）、Haack PaulW.（CASE CORP，378次）等人的總被引頻次也較高，均處于第二階梯，在該領(lǐng)域有較高的影響力。從項(xiàng)均被引頻次來看，ZHANG Qin、Dickson Monte A.、Noguchi Noboru、Reid John F.和Will Jeffrey D.五人的平均被引頻次最高，核實(shí)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)該五人均來自CASE CORP，是專利“Sensor-fusion navigator for automated guidance of off road vehicles”的共同發(fā)明人，表明該專利技術(shù)含量較高，引起了較多的關(guān)注。

總體來看，全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域高影響力發(fā)明人之間的差距較大，我國發(fā)明人還需重視專利申請(qǐng)技術(shù)含量的提升。

2.4.2 重點(diǎn)發(fā)明人技術(shù)構(gòu)成分析 本文根據(jù)發(fā)明人研發(fā)量和總被引頻次選取了7個(gè)重點(diǎn)發(fā)明人，并對(duì)其技術(shù)分布情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，具體分布如圖11所示。總體來看，各重點(diǎn)發(fā)明人的設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)布局不盡相同，表明7個(gè)重點(diǎn)發(fā)明人在設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域的研究各有所側(cè)重。

圖11 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)明人技術(shù)構(gòu)成

從橫向來看，研發(fā)數(shù)量較多的技術(shù)類別包含“種植過程”“其他機(jī)械裝備”“監(jiān)測/測量技術(shù)”等。“種植過程”是7個(gè)發(fā)明人共有的技術(shù)類別，研發(fā)量較多的發(fā)明人有Diekhans Norbert、Behnke Willi和MAO Han-ping等；“其他機(jī)械裝備”技術(shù)類別研發(fā)量較多的發(fā)明人有Diekhans Norbert、Huster Jochen和Homburg Helmut等；“監(jiān)測/測量技術(shù)”研發(fā)量較多的發(fā)明人有MAO Han-ping、Anderson NoelWayne和Diekhans Norbert等。

從縱向來看，MAO Han-ping研發(fā)專利的技術(shù)類別覆蓋面較廣，專利主要集中在“種植過程”“監(jiān)測/測量技術(shù)”和“控制技術(shù)”；Diekhans Norbert、Huster Jochen和Homburg Helmut的專利主要集中在“種植過程”和“其他機(jī)械裝備”技術(shù)類別；Anderson Noel Wayne的專利主要集中在“種植過程”和“監(jiān)測/測量技術(shù)”類別；Sato Shinichiro的專利主要集中在“數(shù)據(jù)計(jì)算與處理技術(shù)”類別。

2.4.3 發(fā)明人合作分析 本文以設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)專利量排名前100的發(fā)明人為研究對(duì)象，以發(fā)明人之間的共現(xiàn)頻次為指標(biāo)構(gòu)建了申請(qǐng)人之間的合作網(wǎng)絡(luò)，結(jié)果如圖12所示。

圖12 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域主要發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)

可以看出該領(lǐng)域發(fā)明人合作網(wǎng)絡(luò)中有兩個(gè)規(guī)模較大的網(wǎng)絡(luò)，分別是以ZHAO Chun-jiang和QIAO Xiao-jun等人為主的北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心團(tuán)隊(duì)、以ZHANG Rui-hong和MIU Hong等人為主的揚(yáng)州大學(xué)團(tuán)隊(duì)，兩個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)不僅專利數(shù)量較多，而且團(tuán)隊(duì)內(nèi)部合作較為充分。此外，該合作網(wǎng)絡(luò)中還存在幾個(gè)3～4人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，分別來自江蘇大學(xué)、江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、陜西旭田光電農(nóng)業(yè)科技有限公司和CLAAS KGaA GMBH等機(jī)構(gòu)。總體來看，該領(lǐng)域發(fā)明人之間的合作關(guān)系網(wǎng)絡(luò)與對(duì)應(yīng)的機(jī)構(gòu)/申請(qǐng)人實(shí)力相關(guān)。

2.5 主題演化分析

本文利用Derwent Innovation平臺(tái)的ThemeS-cape工具對(duì)該領(lǐng)域的專利進(jìn)行了聚類。全球在該領(lǐng)域的專利研究大致包含11個(gè)主題，分別為溫室/大棚綜合、監(jiān)測/通信/控制技術(shù)、灌溉、作物生長狀況、農(nóng)業(yè)機(jī)械、施肥、病蟲草害管理、CO2監(jiān)測、太陽能、育苗、蔬果自動(dòng)采摘等。其中，溫室/大棚綜合、監(jiān)測/通信/控制技術(shù)、灌溉是該領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)的重點(diǎn)方向。另外，作物生長狀況也是該領(lǐng)域?qū)＠邪l(fā)比較重要的方向。

在總體技術(shù)主題分析的基礎(chǔ)上，分別按照全球設(shè)施種植傳感器專利申請(qǐng)的四個(gè)發(fā)展階段進(jìn)行時(shí)間切片，構(gòu)建主題地圖，以研究各項(xiàng)技術(shù)在不同發(fā)展階段的主題演進(jìn)情況。為了清晰地區(qū)分各時(shí)間段的專利分布情況，各階段的專利文獻(xiàn)分別用不同顏色表示，其中，紅色代表萌芽期（1917—1995）、黃色代表波動(dòng)發(fā)展期（1996—2008）、藍(lán)色代表平穩(wěn)發(fā)展期（2009—2014）、綠色代表快速發(fā)展期（2015—至今），如圖13所示。

可以看出，萌芽期全球設(shè)施種植傳感器領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)數(shù)量不多，主要集中分布在土壤濕度監(jiān)測、溫室/大棚的溫度控制方面，零星分布于農(nóng)業(yè)機(jī)械、作物生長狀況方面。波動(dòng)發(fā)展期專利數(shù)量有了一定量的增加，主要的技術(shù)分布范圍擴(kuò)大，集中分布在土壤濕度監(jiān)測、灌溉系統(tǒng)、蔬果自動(dòng)采摘、溫度控制等方面，零星分布在農(nóng)業(yè)機(jī)械、自動(dòng)供水、LED燈、作物生長狀況等方面。平穩(wěn)發(fā)展期專利數(shù)量有了更為明顯的提升，同時(shí)太陽能、種植箱、病蟲草害管理、監(jiān)測/通信/控制技術(shù)等相關(guān)的專利開始出現(xiàn)并占據(jù)較大比例，其中單片機(jī)和無線網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)方面更為集中；此外，CO2監(jiān)測、空氣濕度、電源電路等方面也有所涉及。快速發(fā)展期專利數(shù)量增長迅速，專利覆蓋范圍更加廣泛，幾乎包含了所有研究主題，其中專利數(shù)量增長明顯的有灌溉、監(jiān)測/通信/控制技術(shù)、溫室/大棚綜合、育苗、施肥等方面，但是具體側(cè)重的方向有所變化。

總體來說，隨著時(shí)間發(fā)展，設(shè)施種植傳感器領(lǐng)域的專利呈現(xiàn)出由數(shù)量少、集中度高向數(shù)量多、集中度低發(fā)展的趨勢。

圖13 全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域不同發(fā)展階段的技術(shù)主題分布

3 結(jié)論

本文利用專利計(jì)量方法對(duì)設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的研究態(tài)勢進(jìn)行了分析，主要結(jié)論如下：

①全球設(shè)施蔬菜傳感器技術(shù)的發(fā)展可以分為萌芽期（1917—1995年）、波動(dòng)發(fā)展期（1996—2008年）、平穩(wěn)發(fā)展期（2009—2014年）、快速發(fā)展期（2015—至今）四個(gè)階段。②中國是全球設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域最大的技術(shù)輸出國，其次是美國、韓國。③設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域重點(diǎn)國家的技術(shù)布局覆蓋面都較廣，但是各有所側(cè)重。④設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)最活躍的群體是公司，其次是大學(xué)。我國高申請(qǐng)量的申請(qǐng)人很多，但是僅有江蘇大學(xué)進(jìn)入該領(lǐng)域高影響力排行榜；重點(diǎn)申請(qǐng)人之間既存在技術(shù)交叉，又各自有獨(dú)特之處。⑤全球設(shè)施蔬菜傳感器專利發(fā)明之間的專利數(shù)量及影響力差距較大；我國設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域高研發(fā)量發(fā)明人數(shù)量較多，但影響力較差；重點(diǎn)發(fā)明人之間既存在技術(shù)交叉，又各自有獨(dú)特之處；該領(lǐng)域發(fā)明人之間的合作主要是研發(fā)團(tuán)隊(duì)內(nèi)部的合作，跨團(tuán)隊(duì)合作行為很少。⑥全球在該領(lǐng)域的專利研究大致包含11個(gè)主題，分別為溫室/大棚綜合、監(jiān)測/通信/控制技術(shù)、灌溉、作物生長狀況、農(nóng)業(yè)機(jī)械、施肥、病蟲草害管理、CO2監(jiān)測、太陽能、育苗、蔬果自動(dòng)采摘等。不同發(fā)展階段設(shè)施蔬菜傳感器領(lǐng)域的重點(diǎn)研發(fā)方向具有差異性，整體呈現(xiàn)出由數(shù)量少、集中度高向數(shù)量多、集中度低發(fā)展的趨勢。