精準農業(yè)領域專利競爭態(tài)勢分析

　　摘要:基于incoPat數(shù)據(jù)庫收錄的專利數(shù)據(jù)，對1999—2018年全球精準農業(yè)領域的專利申請情況進行分析。結合定量分析和定性研究，探討精準農業(yè)領域的全球專利研究態(tài)勢、技術研發(fā)熱點、主要的科研水平、重要專利申請人的研發(fā)布局。研究發(fā)現(xiàn)，近二十年，精準農業(yè)領域專利研發(fā)處于快速增長階段，信息采集傳感器和變量作業(yè)裝備是研發(fā)熱點;、美國、日本是最重要的技術來源國，進入該技術領域較晚但取得了重大進步;國外機構在信息采集技術和變量作業(yè)技術主題占據(jù)主導優(yōu)勢，相關研究機構努力的方向是形成核心技術優(yōu)勢、提高專利影響力、增強專利海外布局和促進技術成果轉化。

　　關鍵詞:精準農業(yè);處方農業(yè);專利分析

　　精準農業(yè)(PrecisionAgriculture)主要基于3S技術、傳感器技術、物聯(lián)網(wǎng)等現(xiàn)代化技術手段，實現(xiàn)對耕種過程進行精準控制，對作物長勢、受災等各方面的情況進行精準監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測情況精準調節(jié)耕作投入，實現(xiàn)精準耕作、精準灌溉、精準施肥施藥、精準播種、精準收獲，以最少的投入實現(xiàn)同等收入或更高收入［1］。精準農業(yè)領域主要技術包括遙感技術(ＲemoteSensing，ＲS)、地理信息技術(GeographicInformationSystems，GIS)、全球定位系統(tǒng)(GlobalPositioningSystem，GPS)、專家系統(tǒng)(ExpertSystem，ES)、決策支持系統(tǒng)(DecisionSupportSystem，DSS)、作物生長模擬系統(tǒng)(SimulationSystem，SS)、物聯(lián)網(wǎng)技術(InternetofThingsTechnology，ITT)和變量投入技術(VariableＲateTechnology，VＲT)等，根據(jù)其功能可以分為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業(yè)、集成系統(tǒng)和裝備自動化五大類［2］。

　　1數(shù)據(jù)來源與方法

　　本文以北京合享智慧科技有限公司的incoPat專利數(shù)據(jù)庫作為檢索來源，通過關鍵詞和專利分類號進行組合檢索，選用發(fā)明專利文本作為研究對象，進行申請?zhí)柡喜⒆鳛閷＠獢?shù)(件)統(tǒng)計，進行簡單同族合并進行專利家族數(shù)(項)統(tǒng)計，專利申請時間選擇是1999—2018年，檢索日期為2019年6月13日。

　　2結果與討論

　　2．1專利申請年度趨勢

　　1999—2018年期間，全球申請精準農業(yè)領域專利共計6985項(9455件)，專利申請趨勢如圖1所示。1999—2012年期，相關專利數(shù)量增長緩慢，其主要驅動因素是GPS、GIS和ＲS技術對農業(yè)的支撐作用日漸明顯;2013年后，隨著傳感器技術和信息技術的快速發(fā)展，精準農業(yè)技術進一步迭代更新，專利數(shù)量大幅度增長，精準農業(yè)技術進入繁榮發(fā)展階段。由于專利申請到公開最長有18個月遲滯，截至檢索日，2018年還有部分專利申請尚未公開。

　　2．2關鍵專利技術本研究

　　根據(jù)功能將精準農業(yè)技術分為5大分支，分別為信息采集和傳輸、信息處理、變量作業(yè)、集成系統(tǒng)和裝備自動化技術。所有精準農業(yè)領域專利中信息采集和傳輸?shù)膶＠麛?shù)量最多(3327項)，排名第二的是變量作業(yè)(2867項)，其次是集成系統(tǒng)(1158項)和裝備自動化(805項)，最后是信息處理系統(tǒng)(759項)。

　　各類型的專利申請趨勢如圖2所示，總體看來，五種類型的專利數(shù)量增長趨勢與專利總數(shù)趨勢保持一致，專利數(shù)量前期增長緩慢，2013年后增長明顯。其中信息采集和傳輸技術、變量作業(yè)技術兩類的專利數(shù)量占據(jù)主導優(yōu)勢，增長趨勢最為明顯，特別是2014年之后增長迅速;集成系統(tǒng)、裝備自動化和信息處理技術專利數(shù)量并駕齊驅，增長也較為明顯。

　　3結論與展望

　　精準農業(yè)通過信息技術實現(xiàn)更準確、更細致的農作物管理，主要利用嵌入式和遠程傳感器在時間和空間上測量土壤和作物參數(shù)，通過軟件分析變化相關性和趨勢，為物料投入提供信息，從而更準確和更有針對性地應用種子、肥料、農藥和其他投入。其總體目標是在減少投入的情況下增加(或維持)產量、降低成本、減少環(huán)境污染、節(jié)約資源、保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，氣候問題導致農作物減產，糧食短缺問題日益突出，精準農業(yè)技術也受到越來越多的關注，各國都紛紛制定精準農業(yè)發(fā)展政策，其專利技術研發(fā)熱度也不斷攀升。經過分析全球范圍內精準農業(yè)技術相關專利，得到如下結論與啟示:

　　1)在過去的20年，精準農業(yè)技術發(fā)展非常迅速，相關專利產出呈現(xiàn)明顯的上升趨勢，說明精準農業(yè)領域技術研發(fā)與應用仍然在快速發(fā)展之中，市場前景廣闊。2010年之前，精準農業(yè)領域技術由美國和日本主導，進入該領域較晚;2010年之后，在現(xiàn)代化農業(yè)政策扶持下我國積極推進農業(yè)信息化建設，北京農業(yè)智能裝備技術研究中心等精準農業(yè)領域研究機構紛紛建立并取得階段性成果，的精準農業(yè)領域專利數(shù)量也出現(xiàn)明顯增長，趕超美國和日本，成為專利數(shù)量排名第一的，并遙遙領先于其他，這說明我國在精準農業(yè)領域的專利研發(fā)上已取得了巨大進步和發(fā)展。然而，我國精準農業(yè)領域的研究與應用大部分局限于GIS、GPS、ＲS等單項技術領域與農業(yè)領域的結合，沒有形成精準農業(yè)完整的技術體系，目前我國關于精準農業(yè)的研究應用還處于起步階段。

　　2)從專利技術布局來看，變量作業(yè)裝備是當前研發(fā)熱點，技術分支布局廣泛，各國的專利申請都較多，日本井關農機株式會社、洋馬株式會社、CNH全球有限公司等機構均擁有較多的專利申請，重復研發(fā)風險非常高，分析當前專利特點，此類研發(fā)可關注實現(xiàn)構造簡單化與便攜化。與之相配合的變量作業(yè)導航技術也是各專利申請人技術研發(fā)的重點，其中速度傳感器、紅外傳感器、激光傳感器、慣性傳感器、超聲傳感器和雷達都有較多專利布局，可挖掘其他傳感器或者多傳感器組合改進變量作業(yè)的準確性和安全性。信息采集傳感器也存在較高的重復研發(fā)風險，具備較多的發(fā)明人和申請人，各國都有較多市場布局，其中氣象信息傳感器是研發(fā)重點，作物流量傳感器和產品信息傳感器專利數(shù)量還未形成優(yōu)勢，可以增加關注度，提高信息采集的靈敏度和準確性是該技術分支的努力方向。未來機器視覺在圖像處理算法上尚有很大改進空間，需要新理論、新方法的進一步有機結合，以便進一步提高結果的精準度和實時性。在決策支持系統(tǒng)類專利技術中，以專家系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)為主，在研發(fā)中可適當關注一些新的決策支持方法和系統(tǒng)開發(fā)。關于系統(tǒng)集成方面，可重點考慮提高安全性、增強穩(wěn)定性和降低功耗等需求。

　　3)從重要專利申請人類型的角度看，主要優(yōu)勢研發(fā)機構是高校和研究所，其他優(yōu)勢研發(fā)機構以企業(yè)為主，日本井關農業(yè)株式會社、日本洋馬株式會社、CNH全球公司和DEEＲE公司是該領域的領先者。精準農業(yè)領域專利的價值更多體現(xiàn)在產業(yè)化應用上，因此，我國精準農業(yè)領域研究機構應加強與企業(yè)的合作，促進科技成果轉化為現(xiàn)實生產力，進一步提高在該領域的競爭力。相關部門需要大力推進精準農業(yè)的技術研發(fā)、轉化、推廣和應用，例如啟動精準農業(yè)示范項目，研發(fā)適合精準農業(yè)的自主知識產權技術產品;加快精準農業(yè)基地建設，主要支持建設精準農業(yè)產業(yè)化中試基地和生產基地;精準農業(yè)涉及面廣，資源整合和共享問題突出，為了減少重復投資，需要進行頂層設計和規(guī)劃，建立“精準農業(yè)產業(yè)化聯(lián)盟”，為精準農業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造良好環(huán)境。

　　4)對比國內外重要專利申請人發(fā)現(xiàn)，主要專利申請人進入該領域較晚，近五年活躍度高，但未形成明顯優(yōu)勢技術主題，專利影響力中等，專利海外布局嚴重不足;歐美的主要專利申請人研發(fā)較早，在變量作業(yè)和信息采集技術主題上占據(jù)主導優(yōu)勢，影響力顯著，國際布局明顯。面對愈加激烈的競爭形勢，精準農業(yè)領域研發(fā)機構應當整合當前已有研發(fā)基礎，結合當前的國情，利用我國5G技術的優(yōu)勢，集中力量加強公關，突破核心技術和重大共性關鍵技術，研發(fā)符合我國農業(yè)不同應用目標的高可靠、低成本、適應惡劣環(huán)境的精準農業(yè)技術和產品。同時專利申請人應重視制定有效的專利申請策略，加強專利的國際保護，重視我國精準農業(yè)技術的全球化發(fā)展。

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《精準農業(yè)領域專利競爭態(tài)勢分析》

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